Dinámica de gases invernadero en un sistema estuarino

El objetivo de esta tesis doctoral es mejorar el conocimiento sobre la dinámica del dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) en el estuario del Guadalquivir. Se realizaron 11 muestreos entre 2017 y 2022 a bordo del B/O UCadiz, que incluyeron transectos longitudinales de hasta 20 estaciones a lo largo del gradiente de salinidad y ciclos mareales en diferentes zonas del estuario. Además, se llevaron a cabo fondeos de cámaras bentónicas autónomas de 8 horas de duración en un total de 13 estaciones. Esta estrategia de muestreo ha permitido obtener una visión integral de los procesos que afectan a la variabilidad espacial y temporal de los gases con efecto invernadero en el estuario y establecer patrones de intercambio con las mareas. Los valores de pCO2 (386.3 - 5865.6 µatm), CH4 (4.9 - 463.2 nmol L-1) y N2O (4.8 - 103.3 nmol L-1) aumentan hacia el interior del sistema y son generalmente mayores en verano. Se propone una metodología que permite descomponer la variabilidad experimental de estos gases en factores que recogen el efecto de la temperatura, salinidad, flujos agua-atmósfera, flujos bentónicos, reactividad en la columna de agua y las entradas laterales. La temperatura y la salinidad tienen poca influencia en la variabilidad total de pCO2, CH4 y N2O. La temperatura explica solo el 1 % de la variabilidad en pCO2 y N2O, mientras que la salinidad contribuye con un 4 % en pCO2 y un 5 % en N2O. En el caso del CH4, la variabilidad que explican estos factores es menor al 1 %. El estuario del Guadalquivir emite CO2, CH4 y N2O hacia la atmósfera, con flujos más intensos en la zona interna y en verano. La variabilidad de los flujos es baja en la zona marina, pero aumenta hacia el interior debido a la intensificación de los procesos de producción de estos gases y mayores tiempos de residencia del agua. Los flujos agua-atmósfera explican el 25 %, 17 % y 16 % de la variabilidad de CO2, CH4 y N2O, respectivamente. Los flujos de CO2 varían entre -20.9 y 220.7 mmol m-2 d-1, los de CH4 entre 4.2 y 686.5 µmol m-2 d-1, y los de N2O entre -4.1 y 145.8 µmol m-2 d-1. Los sedimentos del estuario del Guadalquivir actúan como fuente de DIC (33.8 - 764.2 mmol m-2 d-1), CH4 (3.9 µmol m-2 d-1 - 18.5 mmol m-2 d-1) y N2O (1.6 - 12.3 µmol m-2 d-1) hacia la columna de agua, mostrando alta variabilidad por la heterogeneidad intrínseca del sedimento. El 54 % de los flujos de DIC proviene de la oxidación de materia orgánica, mientras que el 46 % se debe a la disolución de carbonato. Los flujos bentónicos de CH en el estuario del Guadalquivir se intensifican hacia las áreas internas tanto en verano como en invierno, y parecen estar controlados por el contenido en materia orgánica y a la intensificación de la metanogénesis a bajas salinidades. La magnitud y signo de los flujos bentónicos de N2O, nitrato y amonio sugieren nitrificación en los sedimentos en la desembocadura mientras que, en la zona interna, los flujos hacia el sedimento de nitrato sugieren la importancia de la desnitrificación en el sedimento. Los flujos bentónicos explican el 3 % de la variabilidad de pCO2, 17 % de CH4 y 10 % de N2O. La oxidación de CH4 y la producción de N2O aumentan hacia la zona interna del estuario del Guadalquivir. Las tasas de oxidación de CH4 varían entre 0.2 y 489 nmol L-1 d-1, siendo más altas en verano, especialmente en la zona interna. Las tasas de producción de N2O varían de 0.22 a 2.81 nmol L-1 d-1, siendo mayores en verano. La nitrificación parece ser el principal proceso de producción de N2O en la columna de agua, con tasas relacionadas positivamente con la utilización aparente de oxígeno, NO3- y NO2-, y negativamente con NH4 . La reactividad en la columna de agua explica aproximadamente un 20 % de la variabilidad del CH4 y N2O, mostrando contribuciones negativas para CH4 y positivas y constantes para N2O a lo largo del estuario. Los aportes laterales se han estimado como la diferencia entre la variabilidad del gas de estudio y la contribución de otros factores, e intrínsecamente recoge las incertidumbres experimentales asociadas a la cuantificación de cada proceso. Aunque se reconoce la importancia de los aportes laterales en la variabilidad de CO2, CH4 y N2O, no se puede caracterizar de manera fiable su contribución con el análisis actual. Es crucial realizar una caracterización precisa de estos aportes para entender mejor su influencia en la distribución de los gases. El estuario del Guadalquivir, con una cuenca carbonatada, facilita el transporte de carbono inorgánico hacia el Golfo de Cádiz. La alcalinidad total (TA) y el carbono inorgánico disuelto (DIC) aumentan río arriba, mientras que el calcio (Ca²) es más alto en la zona marina. Los procesos clave en la dinámica del carbono inorgánico incluyen la sulfato-reducción en la zona baja, la desnitrificación en la parte interna y la disolución de carbonatos, especialmente en invierno. El estuario tiene buena capacidad de amortiguación del pH a salinidades superiores a 10, pero la parte interna es más sensible a la acidificación. El sistema exporta alcalinidad total (3.7 ± 2.4 · 107 mol d-1), carbono inorgánico disuelto (3.5 ± 2.4 · 107 mol d-1) y Ca² (8.4 ± 4.7 · 107 mol d-1) al Golfo de Cádiz, sin afectar significativamente a su capacidad de amortiguación. La materia orgánica disuelta (DOM) en el estuario del Guadalquivir está influenciada por procesos de mezcla y reactividad. La mayor parte de la fracción fluorescente (FDOM) es de origen alóctono, predominando los componentes húmicos (84 ± 14 %) sobre los proteicos (14 ± 6 %). Los componentes húmicos se correlacionan con la salinidad, mientras que los proteicos están más relacionados con la producción autóctona y nutrientes. El transporte anual de carbono orgánico disuelto (DOC) es de 0.33 ± 0.43 Tg C año-1, principalmente de fracción húmica (87.3 ± 3.3 %). El bajo transporte de DOC, con relación al tamaño del estuario, se debe a la regulación del caudal por presas, reflejando la influencia antropogénica en el ciclo del carbono en estos sistemas.

Author dc:creator

• Sánchez Rodríguez, Jairo

Advisors dc:contributor.advisor

• Forja Pajares, Jesús
• Ortega Díaz, Teodora

Statement dc:rights

• Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

eng

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/10498/36266

OAI identifier oai:identifier

oai:rodin.uca.es:10498/36266