Jorge Valdés

Recording of ocean-climate changes during the last 2,000 years in a hypoxic marine environment off northern Chile (23°S)

Atmosphere-ocean interactions are particularly strong along the Chile-Peru coast and largely account for the extreme aridity of the Atacama Desert. Near the center of the driest part of this coastal desert, we found that the embayment Bahia Mejillones constitutes an unusually favorable setting for the formation and subsequent preservation of a sedimentary record of the successive oceanographic conditions of the last few thousand years. This work deals with relative abundance of various bio-indicators, including fish scales, foraminifers and phytoplankton, with a centimetre-scale resolution, in several gravity cores taken from 80 to 120 m depth, in a low-oxygen environment. We use this information to document oceanclimate changes at decadal to centennial time scales in the region. Radiocarbon dating on the bulk organic-rich sediment provides the chronological framework for the observed paleoceanographic changes. We interpret that an episode of relatively warmer water, with a stratified water column and enhanced anoxic ( 0.3 ml l -1

Variabilidad estacional de cadmio en un sistema de surgencia costera del norte de Chile (Bahía Mejillones del Sur, 23° S)

Entre junio de 2002 y abril de 2003 se midio el contenido de cadmio total y disuelto entre la superficie y los 100 m de profundidad, en dos estaciones localizadas en la bahia Mejillones del Sur. El rango de cadmio total y cadmio disuelto en las aguas de esta bahia fue 0,41-10,7 y 0,08-1,61 nM, respectivamente, durante el periodo de muestreo. Los resultados fueron correlacionados con la estructura fisico-quimica de la columna de agua al momento del muestreo, de manera de estudiar los patrones de variabilidad estacional de este metal en este sistema de surgencia. Las condiciones oceanograficas imperantes durante este periodo correspondieron a un ano normal (no-El Nino). Las masas de agua presentes en la bahia correspondieron a agua subantartica, subtropical y ecuatorial subsuperficial, con diferentes grados de mezcla y estratificacion durante el periodo de estudio. Los perfiles de cadmio presentaron una distribucion vertical clasica de un micronutriente. Sin embargo estos perfiles presentaron leves diferencias que pueden ser atribuidas a la condicion de mezcla de las masas de agua al interior de la bahia. Un analisis multivariado de los parametros registrados indico que la variacion temporal de cadmio en las aguas superficiales esta asociada a las fluctuaciones de la clorofila a y la temperatura. Esto sugiere que, a escala estacional, la produccion de biomasa fitoplanctonica seria el principal factor que controla la distribucion de cadmio en esta bahia. Por otro lado, a pesar de que el cadmio es un metal redox sensitivo no se encontro un efecto significativo de la disponibilidad de oxigeno sobre el comportamiento de este metal, de manera que la condicion microxica de las aguas de fondo de la bahia no seria un factor preponderante en el flujo de cadmio hacia los sedimentos. La razon Cd/PO4 encontrada en Mejillones es similar a la reportada en otras zonas costeras de Chile. Los bajos valores y la tendencia temporal observada en esta razon pueden ser explicados ya sea por una mayor eficiencia en la remocion de PO4 que de Cadmio en las aguas superficiales o una mayor remineralizacion de cadmio en las aguas subsuperficiales

Variaciones del sistema de surgencia de Punta Angamos (23 S) y la Zona de Mínimo Oxígeno durante el pasado reciente: Una aproximación desde el registro sedimentario de la Bahía Mejillones del Sur

Parametros geoquimicos (carbono organico, silice biogenica y cadmio) y petrograficos (materia organica) estudiados en un testigo de sedimento de la Bahia Mejillones del Sur fueron utilizados para inferir variaciones en la productividad biologica superficial y la oxigenacion subsuperficial durante los ultimos 2.000 anos. Este estudio demuestra que al interior de la bahia la productividad ha disminuido hacia el presente mientras que la Zona de Minimo Oxigeno se ha intensificado. Se plantea que las variaciones de la productividad se deben a un desplazamiento del centro de surgencia de Punta Angamos, mas cerca o mas lejos de la bahia y/o a cambios en su intensidad asociados al regimen de vientos locales. Por su parte, la oxigenacion estaria influenciada por el ascenso o descenso de la Zona de Minimo Oxigeno presente en el area. Una correlacion de estos resultados con estudios de bioindicadores realizados en otros testigos de la Bahia Mejillones permiten reforzar la hipotesis de que eventos como la Pequena Edad del Hielo y el Episodio Calido de la Edad Media han quedado registrados en esta bahia del norte de Chile. Segun el presente estudio, el primer periodo estaria caracterizado por un aumento de la productividad superficial y un descenso en la oxigenacion subsuperficial de la bahia, mientras que el segundo periodo presentaria caracteristicas opuestas.

Evaluación de metales redox-sensitivos como proxies de paleoxigenación en un ambiente marino hipóxico del norte de Chile

Se analizo la distribucion de molibdeno, cadmio, zinc, vanadio y niquel, todos metales redox-sensitivos, bajo una perspectiva espacial (sedimento superficial) y temporal (testigos de sedimento), con el proposito de determinar su potencial como indicadores de paleoxigenacion en la bahia Mejillones del Sur, un ambiente hipoxico del norte de Chile. El aporte litogenico (de acuerdo a aluminio) fue descartado. Ademas, el flujo biogenico no es el unico factor que controla la preservacion de metales en esta bahia. La variacion espacial en la concentracion de metales fue investigada en relacion con la oxigenacion de las aguas de fondo. Los resultados mostraron que solo el Ni y el Cd presentan una correlacion significativa con el oxigeno disuelto, aumentando sus concentraciones hacia el sector mas profundo de la bahia, en donde prevalecen condiciones de minimo oxigeno, con valores cercanos a 0,02 mL L-1. La variacion temporal en la concentracion de metales redox-sensitivos, registrada en tres testigos de sedimento que cubren los pasados 2.000 anos, mostro que, en general, la oxigenacion de fondo de la bahia ha cambiado desde un ambiente mas oxigenado en el pasado, hacia un ambiente menos oxigenado en el presente. Se propone que el flujo biogenico a traves de una oxiclina bien desarrollada, asociado a una condicion anoxica de la interfase agua-sedimento son los principales factores que permiten explicar la concentracion de metales que se preserva en los sedimentos marinos de Mejillones durante condiciones no-El Nino/La Nina. Cuando El Nino esta presente en la bahia, se profundiza la oxiclina, aumentando el nivel de oxigenacion de las aguas subsuperficiales al interior de la bahia, lo que provoca que la precipitacion de metales hacia los sedimentos disminuya, favoreciendo, a su vez, la liberacion de metales desde la interfase agua-sedimento. Basado en esto, se plantea que las diferencias en la concentracion de metales registrada entre las muestras de la parte superior de los testigos (correspondientes a antes de 1996) y las muestras superficiales (correspondientes al ano 2000) y tomadas en la misma zona de los testigos, pueden ser atribuidas al efecto de El Nino 1997-1998, el cual provoco un brusco descenso en el flujo de metales (principalmente Ni y Cd) hacia los sedimentos, debido a una condicion mas oxigenada de la columna de agua. Este trabajo muestra que de los cinco metales analizados, solo en Ni y el Cd parecen tener un potencial como indicadores de paleoxigenacion en la bahia Mejillones. Sin embargo, su uso esta restringido para identificar cambios extremos desde una condicion anoxica a una oxica en los sedimentos de fondo de esta bahia.

Foraminíferos bentónicos recientes en sedimentos micróxicos de la bahía Mejillones del Sur (23º S), Chile

The composition of recent benthic foraminifera was analyzed in eight sedimentological interfase samples collected with a box core of 0,16 m 2 surface in Mejillones del Sur bay (23o S) at depths of 56 to 138 m. The study area is characterized by a large relative abundance of Bolivina seminuda Cushman and the presence of Nonionella stella Cushman & Moyer and Bolivina costata Orbigny. The registered diversity (H) is low and varies between 0,8 and 2,4. The deepest station near Punta Angamos, presents the highest index and is the only one with Cancris auriculus (Fichtel & Moll) and Valvulineria inflata (Orbigny). The faunistic density of stations located in the center and external zones of this bay showed the highest values (average= 2600 ind/g), with most of the material representated by Bolivina seminuda. The results showed that the benthic foraminiferal distribution is directly related with bottom-water oxygen content. B. seminuda is adapted notably to microxic conditions (0,01 ml l - 1 ). Buliminella elegantissima (Orbigny) is found in more oxygenated areas (0,5 ml l -1 ), while B. costata and N. stella

Metal contents in coastal waters of San Jorge Bay, Antofagasta, northern Chile: a base line for establishing seawater quality guidelines

We measured the concentration of 12 metals in coastal waters of seven sites of San Jorge Bay in Antofagasta (northern Chile), in order to relate the presence of metals with the different uses of San Jorge Bay coastal border, and to evaluate the quality of the bay’s bodies of water according to the proposed current Chilean Quality Guide for trace elements in seawater (CONAMA 2003). The results suggest that the coastal water of San Jorge Bay has very good quality according to the proposed regulation mentioned above. However, the distribution of metals such as Cu and Pb along the bay’s coast line evidences a notorious effect of the industrial activity, which would involve different behavior patterns for some trace elements in some bodies of water, suggesting that the levels indicated in the environmental guideline of the Chilean legislation do not represent pollution-free environments.

Condiciones paleoambientales de sedimentación y preservación de materia orgánica en bahía Mejillones del Sur (23º S), Chile

A combined study bearing on the downcore variations of metal elements and of organic matter composition in a 48 cm-long sedimentary core provided elements to reconstruct paleoenvironmental conditions of oxygen availability and organic matter preservation in the Bay of Mejillones del Sur (23°S, northern Chile). High concentration of heavy metals like Cd and Mo, both indicators of former conditions of oxygenation, and the values of redox indices V/Cr y Ni/Co in several points of the core, suggest a predominance of disoxic/anoxic conditions at the bottom of the water column all along the last millenium. The transmission Fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy of the soluble organic matter showed that, during the last thousand years, the early diagenesis scarcely affected the organic components of the sediment: the spectra indicate that the functional groups are the same that those of the biological precursors (living organisms). The high content of organic matter and its good state of preservation reflect the general lack of oxygen experienced by the subsuperficial waters of the embayment during the last millenium.

Paleoxigenación subsuperficial de la columna de agua en la bahía Mejillones del sur (23oS): Indicadores geoquímicos en testigos de sedimento marino

Variations in cadmium and molybdenum content along two marine cores were used to reconstruct former oxygen abundance in subsuperficial water in Mejillones Bay (northern Chile), in a recent past. Particular hypoxic/anoxic conditions met at the bottom of this embayment, may have permitted Cd and Mo to be incorporated in the sediments, directly from the bottom water. In this way the variations of content of these two elements measured in the sedimentary columns deposited in the last 3000 years may reflect changes in the oxygenation conditions of the lower part of the water column. The laminated structure of the cores and the high concentration of Cd (mean 34 ppm) and of Mo (50 ppm) suggest that the oxygen content did remain very low in the course of the last 3000 years, and the fluctuation of the concentrations along the core its interpreted as changes of the oxygenation between hypoxic and anoxic condition. The general pattern seems to be an intensification of the hypoxic conditions toward anoxia in the recent time. The fact that the highest levels of Cd and Mo content are found in the darkest layers may be interpreted as a confirmation of intensified hypoxic/anoxic conditions. These conditions may have been linked to changes in the nearshore oceanic circulation and/or variations in the upwelling intensity.

Contenido de Cu, Pb y Zn en sedimentos y organismos bentónicos de la bahía San Jorge (norte de Chile): Acumulación y biotransferencia en sistemas costeros submareales

Se midio el contenido de Cu, Pb y Zn para evaluar su enriquecimiento en sedimentos y sus eventuales procesos de biomagnificacion en cadenas troficas bentonicas de siete sectores costeros de la bahia San Jorge. El contenido medio de Cu, Zn y Pb fue 103.6, 72.6 y 38.6 mg kg-1, respectivamente, en los sedimentos y 28.3, 32.5 y 21.9 mg kg-1, respectivamente, en los organismos. El indice de geoacumulacion indico algun grado de enriquecimiento de metales en los sectores donde se realizan actividades industriales; sin embargo, el contenido de Zn y Pb ha disminuido en los ultimos anos, probablemente como consecuencia de la eliminacion de los centros de almacenaje de estos metales en la zona costera de la bahia. Se encontraron evidencias de biomagnificacion en tres de los siete sectores costeros estudiados, y las especies herbivoras y carnivoras fueron las que mostraron los mayores factores de transferencia de estos metales. Los resultados de este trabajo sugieren una alta variabilidad temporal en el contenido de metales en los sedimentos y organismos bentonicos, lo cual puede ser explicado por la modificacion de factores naturales y antropicos que controlan el ingreso y acumulacion de estos metales en la zona costera de la bahia San Jorge

Composición elemental y contenido de metales en sedimentos marinos de la bahía Mejillones del Sur, Chile: evaluación ambiental de la zona costera

The total carbon, total nitrogen, total sulphur, organic matter, Ni, Cd, Pb, Cu, and Zn concentrations were measured in coastal sediments (10 m water depth) ...