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More than redox, biological organic ligands control iron isotope fractionation in the riparian wetland

Authors :
Martine Bouhnik-Le Coz
Anne-Catherine Pierson-Wickmann
Olivier Rouxel
Rémi Marsac
Elaheh Lotfi-Kalahroodi
Mélanie Davranche
Khalil Hanna
Géosciences Rennes (GR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne)
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
C-FACTOR (ANR-18-CE01-0008), Agence Nationale de la Recherche
ISO-TRANS-FER, INSU EC2CO
ANR-18-CE01-0008,C-FACTOR,Le devenir des contaminants est contrôlé par la spéciation de la matière organique colloïdale(2018)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2021, 11 (1), pp.1933. ⟨10.1038/s41598-021-81494-z⟩, Scientific Reports (2045-2322) (Springer Science and Business Media LLC), 2021-01, Vol. 11, N. 1, P. 1933 (12p.), Scientific Reports, Vol 11, Iss 1, Pp 1-12 (2021), Scientific Reports, 2021, 11 (1), pp.1933. ⟨10.1038/s41598-021-81494-z⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2021.

Abstract

Although redox reactions are recognized to fractionate iron (Fe) isotopes, the dominant mechanisms controlling the Fe isotope fractionation and notably the role of organic matter (OM) are still debated. Here, we demonstrate how binding to organic ligands governs Fe isotope fractionation beyond that arising from redox reactions. The reductive biodissolution of soil Fe(III) enriched the solution in light Fe isotopes, whereas, with the extended reduction, the preferential binding of heavy Fe isotopes to large biological organic ligands enriched the solution in heavy Fe isotopes. Under oxic conditions, the aggregation/sedimentation of Fe(III) nano-oxides with OM resulted in an initial enrichment of the solution in light Fe isotopes. However, heavy Fe isotopes progressively dominate the solution composition in response to their binding with large biologically-derived organic ligands. Confronted with field data, these results demonstrate that Fe isotope systematics in wetlands are controlled by the OM flux, masking Fe isotope fractionation arising from redox reactions. This work sheds light on an overseen aspect of Fe isotopic fractionation and calls for a reevaluation of the parameters controlling the Fe isotopes fractionation to clarify the interpretation of the Fe isotopic signature.

Details

ISSN :
20452322
Volume :
11
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ebb8f27423080a3976b8614440e29c92
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41598-021-81494-z