Les baies côtières sont des zones de transition capitales reliant les écosystèmes terrestres et marins. La baie de Xiangshan est une baie typiquement eutrophe et semi-fermée de la mer de Chine orientale. Une étude récente a pris la baie de Xiangshan comme exemple, révélant les sources et la transformation de la matière organique dissoute (MOD) dans cette baie eutrophe.

Matière organique dissoute (MOD), constitué d'une vaste collection de composés complexes, a reçu beaucoup d'attention en raison de sa contribution significative au plus grand bassin de carbone organique réduit dans l'océan, qui est important pour l'atmosphère CO 2 réservoir.

Les baies côtières sont connues pour une signature semi-fermée et un temps de rétention d'eau long comparé, avec des estuaires dominés par les rivières. En réalité, ils servent de liens entre les rivières et les océans pour transporter le carbone organique. Cependant, ils étaient universellement exposés à des flux élevés de nutriments provenant d'activités anthropiques intensives telles que les rejets d'eaux usées et l'industrie aquacole en raison de leur emplacement à proximité des établissements humains. Des flux importants de nutriments pourraient conduire à une eutrophisation côtière avec des proliférations d'algues nuisibles, qui ont été observés dans quelques baies côtières, comme la baie de Jiaozhou et la baie de Xiangshan en Chine. La productivité primaire élevée, ainsi que les processus biogéochimiques ultérieurs, induite par l'eutrophisation pourrait avoir un impact sur la composition chimique et le flux de matière organique transportée vers l'océan. En tant que tel, les baies côtières sont censées être non seulement des « conduits » où la matière organique est transportée vers les océans ouverts, mais aussi des "réacteurs" où la matière organique est traitée ou transformée.

Décrivant la baie de Xiangshan comme « l'un des lieux de test les plus précieux au monde, " des chercheurs de l'Université du Zhejiang ont souligné l'immense valeur de l'étude des compositions du pool DOM là-bas. " Il est reconnu comme généralement long, baie côtière étroite, avec un long temps de rétention d'eau, ce qui faciliterait le traitement biogéochimique de la matière organique. Par ailleurs, c'est la plus grande base aquacole de la province du Zhejiang, provoquant une eutrophisation sévère avec des proliférations d'algues nuisibles. »

Des recherches biogéochimiques menées dans d'autres baies côtières, depuis l'émergence de la spectroscopie, ont révélé "le mélange physique, photo-oxydation, et les effets des marées pourraient affecter les comportements du DOM dans de tels systèmes" selon Yu Pang et Chen Zhao, étudiants diplômés de l'École des sciences de la Terre, Université du Zhejiang, dans la ville chinoise de Hangzhou.

Dans un article co-écrit avec Yuping Zhou, Yanzhen Zhang, Wei Huang et Yuntao Wang, universitaires de l'Université du Zhejiang et du Second Institut d'océanographie, Ministère des Richesses naturelles, les chercheurs ont déclaré que « terrestres, Marin, et les apports anthropiques contribuent collectivement à l'ensemble du pool de MOM. La conclusion a été confirmée par des approches optiques et moléculaires. Un composant de type protéine et deux composants de type humique ont été identifiés par des techniques spectroscopiques et des groupes moléculaires associés à différentes sources ont également été déterminés."

Ces auteurs ont révélé dans l'étude, qui a été publié dans la revue Science Chine :Sciences de la Terre , que les signaux terrestres diminuent progressivement de la baie supérieure à la baie inférieure avec une salinité croissante en raison d'un effet de dilution de l'eau de mer, tandis qu'un composant fluorescent semblable à une protéine peut provenir de plusieurs sources en raison de l'absence d'une relation linéaire similaire.

Les recherches visant à résoudre ce problème se sont heurtées à une série d'obstacles :l'isolement, extraction, et la caractérisation chimique de la MOD sont des prérequis pour comprendre son cycle dans les systèmes aquatiques. Cependant, à l'exception de quelques sucres, acides aminés, et les lignines phénols, les compositions de la plupart des DOM sont encore largement incertaines en raison de sa complexité, hétérogénéité, et faible concentration dans les milieux naturels. La compréhension de la composition chimique et des sources est un prérequis pour déterminer le cycle de la MOD dans les milieux aquatiques.

"Les techniques traditionnelles ne pouvaient que refléter la chimie en vrac de la DOM alors que notre connaissance de la composition au niveau moléculaire de la DOM fait encore défaut. À ce jour, des études limitées ont combiné des approches optiques et moléculaires pour étudier systématiquement la composition de la MOD dans les baies côtières."

Pour résoudre ce problème, ces chercheurs ont appliqué la spectrométrie de masse à résonance cyclotron ionique à transformée de Fourier (FT-ICRMS), un outil de pointe offrant la possibilité d'obtenir avec précision des informations au niveau moléculaire. Dans les dernières années, les scientifiques ont établi une variété d'indices pour décrire le DOM sur la base des données obtenues à partir de FT-ICRMS.

Les chercheurs ont découvert que le mélange physique résultant de l'effet de dilution de l'eau de mer se produit toujours dans la baie de Xiangshan pendant l'été, qui a été largement trouvé dans les estuaires dominés par les rivières du monde entier. Aussi, la détection de composés contenant du S d'origine anthropique confirme les apports des activités humaines. Les apports anthropiques peuvent être une source importante de MOM dans les baies côtières lorsque l'on compare la baie de Xiangshan avec d'autres baies chinoises.

Les données obtenues de FT-ICRMS suggèrent que la dégradation photo-induite joue un rôle critique dans la modification des compositions de MOD, considérant que les compositions moléculaires impriment des signatures labiles prononcées par rapport à d'autres environnements aquatiques.

"Au meilleur de nos connaissances, " ont écrit les sept chercheurs, "Ce travail éclairera également les futures études axées sur le cycle du carbone estuarien."