The impact of marine shallow-water hydrothermal venting on arsenic and mercury accumulation by seaweed Sargassum sinicola in Concepcion Bay, Gulf of California

Abstract

The influence of hydrothermal venting activity on arsenic (As) and mercury (Hg) accumulation was investigated in the shallow-water marine ecosystem of Concepcion Bay in the western Gulf of California. Geochemical data indicate that the marine shallow-water hydrothermal system of the Mapachitos site is a source of As and Hg for the water, sediment and algae collected along a transect moving across the western region of the bay. Although a small proportion of As and Hg precipitates close to the hydrothermal vent, both elements remain largely in the dissolved fraction, spreading a long distance from the source. The brown seaweed Sargassum sinicola thriving near the area of hydrothermal venting accumulates large quantities of As (above 600 mg kg (-1)), surpassing its typical concentration in the genus Sargassum by an order of magnitude. In contrast to As, the seaweed does not significantly accumulate Hg.

Hydrothermal areas, microbial mats and sea grass in Paleochori Bay, Milos, Greece

“…This type of hydrothermal activity can have a considerable impact on the biologically important coastal ocean by creating micro-environments due to the discharge of reduced, hot hydrothermal fluids often containing potentially toxic elements (Brinkhoff et al, 1999;Chen et al, 2018;Kleint et al, 2017;Marani et al, 1997;Meyer-Dombard et al, 2012;Pichler, 2005;Pichler & Veizer, 2004;Price et al, 2007;Ristova et al, 2017;Ruiz-Chancho et al, 2013;Stanulla et al, 2017). Although presently not adequately measured, there are convincing indications that flux from MSWHS could be a considerable source of heavy metals and metalloids, such as Hg, Pb, Sb and (Canet et al, 2005;Godelitsas et al, 2015;Leal-Acosta et al, 2013;Marani et al, 1997;Price et al, 2013b;Stoffers et al, 1999). Since the flux of hydrothermal fluid and gas can be difficult to measure, flux estimates currently exist only for a few MSWHS (Chen et al, 2018;Dando et al, 1995;Forrest et al, 2005;Pichler et al, 1999).…”

Caracterización geoquímica de las manifestaciones termales intermareales de Bahía Concepción en la Península de Baja California

“…Las altas concentraciones de este elemento en Bahía Concepción han sido reportadas en la zona de las ventilas submarinas en Mapachitos con valores de 6.1 a 10.4 µmol•L -1 (Prol-Ledesma et al, 2004) y estas altas concentraciones afectan a algunas especies. Leal-Acosta et al (2013) reportaron los efectos de este elemento en las macroalgas marinas Sargassum sinicola de Santispac y Mapachitos; las macroalgas tuvieron contenidos de hasta 600 mg•kg -1 en las muestras colectadas cerca de la fuente submarina. En particular este elemento ha sido estudiado con detalle y se demostró que se encuentra principalmente adsorbido en los óxidos e hidróxidos de Fe (Villanueva-Estrada et al, 2013).…”

“…Esos autores determinaron la composición del miembro final termal (MFT) en las manifestaciones submarinas que concuerdan con un modelo lineal de mezcla con el agua de mar en la zona de Mapachitos, para posteriormente aplicar geotermómetros químicos para calcular la temperatura de equilibrio que tiene un valor de aproximadamente 200 °C (Prol-Ledesma et al, 2004), lo cual sería la temperatura indicada por la composición del agua termal previo a su mezcla con agua de mar. Aproximadamente a 8 km al norte de la Ensenada Mapachitos, donde se localizan las ventilas submarinas, existen manantiales intermareales en el área de Santispac (Figura 1), donde los fluidos tienen temperaturas mayores a las del agua del mar circundante y bajo pH (Merchand-Reyes, 2010;Prol-Ledesma et al, 2004;Leal-Acosta et al, 2013). En los estudios previos se observó que las características químicas de los manantiales intermareales son diferentes de los de las ventilas submarinas localizadas al sur de la Bahía Concepción y por lo tanto deben seguir diferentes procesos de mezcla, por lo cual se plantea este trabajo para conocer la composición química e isotópica de las manifestaciones termales intermareales con el fin de dar información acerca de su composición y posible origen, qué sirva de antecedente en los estudios futuros sobre su potencial energético.…”

Transformation, Fluxes and Impacts of Dissolved Metals from Shallow Water Hydrothermal Vents on Nearby Ecosystem Offshore of Kueishantao (NE Taiwan)

“…Both autotrophic and heterotrophic bacteria are identified occurring in these hydrothermal vents [6], although vent-fluid discharges are reported to cast harmful effects on autotrophic activities [13]. After mixing and interacting with cold seawater and seafloor rock, the hydrothermal fluids from host rocks generally contain abundant ions of Fe 2+ , Mn 2+ , silica, rare earth elements (REEs), chalcophile elements (Se, Te, As, Sb, and Hg), toxic metals Cu, Pb, Cd, and other elements (B isotope), while Mg 2+ is consumed during particle precipitation [3,4,[14][15][16]. Here, the elevated concentrations of residual metals might pose potential threats to the surrounding aquatic ecosystem.…”