Biogeochemical characteristics of organic matter in the particulate and colloidal fractions downstream of the rio Negro and Solimoes rivers confluence

François Gadel; Léon Serve; Marc Benedetti; Leticia Cotrim da Cunha; Jean-Louis Blazi

doi:doi:10.1051/agro:2000143

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Volume 20 / No 5 (July-August 2000)

Agronomie, 20 5 (2000) 477-490

Abstract

Issue		Agronomie Volume 20, Number 5, July-August 2000 Nature and functions of the organic matter in the environment


Page(s)		477 - 490
DOI		https://doi.org/10.1051/agro:2000143

DOI: 10.1051/agro:2000143

Agronomie 20 (2000) 477-490

Biogeochemical characteristics of organic matter in the particulate and colloidal fractions downstream of the rio Negro and Solimoes rivers confluence

François Gadel^a - Léon Serve^b - Marc Benedetti^c - Leticia Cotrim da Cunha^b - Jean-Louis Blazi^a,b

^aCEFREM, Centre de Formation et de Recherche sur l'Environnement Marin, CNRS, ERS 1745, Université de Perpignan, 52 avenue de Villeneuve, 66860 Perpignan Cedex, France
^bLaboratoire de Biologie Physico-Chimique, Université de Perpignan, 52 avenue de Villeneuve, 66860 Perpignan Cedex, France
^cUPRESA CNRS 7047, Laboratoire de Géochimie et Métallogénie, UPMC Case 124, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

(Received 4 October 1999; revised 29 February 2000; accepted 18 May 2000)

Abstract:

The analysis of organic matter in the rio Negro, rio Solimões and rio Amazonas focused on total organic carbon (TOC), as determined at two main sizes, the particulate form ( $> 0.2~\mu$ m) and the colloidal form ( $0.2~\mu$ m to 5000 dalton). These fractions were obtained by tangential ultrafiltration carried out on 50 l water samples. The total polysaccharide contents were determined by a colorimetric method, the main classes of organic compounds by pyrolysis and gas chromatography coupled with mass spectrometry (Py-GC-MS), and the lignin or non-lignin phenols by cupric oxide alkaline oxidation and high performance liquid chromatography (HPLC) with photodiode array spectrophotometer detection. Upstream of the confluence of the rio Negro and rio Solimoes, the rivers show characteristic differences. The rio Negro has low discharge, high levels of TOC% for the two fractions, high levels of polysaccharides, low levels of lignin phenols and high levels of hydroxybenzyl non-lignin phenols. The main classes of organic compounds also give a distribution different for the particulate (phenols associated to aromatic compounds) and the colloidal (aromatic compounds and sugars). For the rio Solimoes, the compositional features are generally reversed. Downstream of the confluence, the colloidal fraction showed noteworthy levels of lignin-derived compounds associated with increasing levels of polysaccharides correlated to the distance from the confluence.

Keywords: biogeochemistry / organic matter / py-gc-ms / hplc / phenols / lignin / particulate / colloidal

Résumé:

Caractères biogéochimiques de la matière organique particulaire et colloïdale en aval de la confluence des rios Negro et Solimões. L'analyse de la matière organique dans les eaux du rio Negro, du rio Solimoes et du rio Amazonas a porté sur la charge totale en suspension (TSM) ainsi que sur les fractions particulaire ( $> 0.2~\mu$ m) et colloïdale ( $0.2~\mu$ m à 5000 dalton). Ces fractions ont été obtenues par ultrafiltration tangentielle exécutée sur des échantillons de 50 l d'eau. Les analyses sont basées sur le dosage du carbone organique total (TOC). Les polysaccharides totaux ont été déterminés par colorimétrie, les classes principales de composés organiques par pyrolyse et chromatographie gaz- liquide couplée à la spectrométrie de masse (Py-CG-SM) et les phénols, principalement ceux de la lignine, par oxydation alcaline à l'oxyde cuivrique et chromatographie liquide à haute performance (CLHP) avec détection par spectrophotométrie à réseau de diodes. En amont du confluent du rio Negro et du rio Solimoes, le fleuve présente des différences caractéristiques. Le rio Negro se distingue par une faible charge solide, par de hauts niveaux de TOC % pour les deux fractions particulaire et colloïdale, par des niveaux élevés de polysaccharides et par de bas niveaux de phénols de la lignine et de hauts niveaux de phénols hydroxybenzyles non attribuables à la lignine. Les classes principales de composés organiques présentent aussi une distribution différente pour la fraction particulaire (phénols associés aux composés aromatiques) et pour la fraction colloïdale (sucres et composés aromatiques). Pour le rio Solimoes, les caractéristiques sont généralement inversées. Enfin, en aval du confluent, la fraction colloidale présente des niveaux remarquables de composés dérivés des lignines associés à des teneurs en polysaccharides croissantes avec la distance au point de confluence.

Mots clé : biogéochimie / matière organique / Py-GC-MS-HPLC / phénols / lignine / particulaire / colloïdal Communicated by Isabelle Lamy

Correspondence and reprints: Léon Serve
serve@univ-perp.fr