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Variation of the isotopic composition of dissolved organic carbon during the runoff cycle in the Amazon River and the floodplains - 23/02/18

Doi : 10.1016/j.crte.2017.11.001 
Patrick Albéric a, , Marcela A.P. Pérez b, Patricia Moreira-Turcq c, Marc F. Benedetti d, Steven Bouillon e, Gwenaël Abril b, f, g
a UMR 7327, Institut des sciences de la Terre d’Orléans, CNRS–BRGM, université d’Orléans, 1A, rue de la Férollerie, 45071 Orléans cedex 2, France 
b Departamento de Geoquímica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense, Outeiro de São João Batista, s/n, 24020-007 Niterói, RJ, Brazil 
c Laboratoire « Géosciences et Environnement » de Toulouse, Institut de recherche pour le développement, université Paul-Sabatier, 14, avenue Édouard-Belin, 31400 Toulouse, France 
d UMR 7154, Institut de physique du globe de Paris, université Sorbonne Paris Cité, 1, rue Jussieu, 75238 Paris cedex 05, France 
e Katholieke Universiteit Leuven, Department of Earth & Environmental Sciences, Celestijnenlaan 200E, 3001 Leuven, Belgium 
f Laboratoire « Environnements et Paléoenvironnements océaniques et continentaux » (EPOC), CNRS, université de Bordeaux, 1, avenue des Facultés, 33405 Talence, France 
g Laboratoire d’océanographie et du climat, expérimentations et approches numériques (LOCEAN), centre IRD France-Nord, 32, avenue Henri-Varagnat, 93143 Bondy, France 

Corresponding author.

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Abstract

Given the relative scarcity of stable isotope data on dissolved organic carbon (DOC) in the Amazon Basin, we hypothesized that the variability in DOC sources may be underestimated in such major river basins. To explore the links between the mainstem and tributaries and the floodplain, particular efforts were made during five distinct cruises at different stages of the hydrograph between October 2008 and January 2011, to document the spatial and temporal variation of DOC concentrations and δ13C-DOC in the central Amazon River system (Brazil). Based on more than 200 data, the spatial and temporal variability of δ13C-DOC values was found to be larger than previously reported in the same area. Although a small range of variation was observed throughout the hydrological cycle in the upper reach of the studied section (–29.2 to –29.5‰ in the Rio Negro and –28.7 to –29.0‰ in the Rio Solimões), a much larger one (–28.0 to –34.6‰) was found in the lower reach of the river, as the proportion of open lakes increased downstream in the floodplains. The low variability in the upper reaches suggests constant and homogeneous DOC sources from upland soils and flooded forest, while lower δ13C-DOC values recorded in the lower reach mainstem at high and falling waters can be attributed to a greater export of plankton-derived 13C-depleted DOC from flooded lakes. Noteworthy are the higher δ13C-DOC values measured in the Rio Madeira and the associated flooded lakes (–26.5 to –28.8‰), which may reflect the imprint from upland headwaters and a weaker density of flooded forest in the watershed. The higher δ13C-DOC values observed in the lower reach during low waters are still not fully understood. Floating meadows principally consisting of C4 macrophytes were found to increase δ13C-DOC values by ∼1.5‰ in their vicinity, but this impact was no longer noticeable at distances of ∼10m from the plant rafts. This rather modest 13C-enrichment suggests rapid decomposition and/or dilution of this wetland-derived DOC.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : DOC, 13C/12C, Amazon Basin, Runoff cycle, C4 plant raft


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Vol 350 - N° 1-2

P. 65-75 - janvier 2018 Retour au numéro
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