Le baie costiere sono importanti zone di transizione che collegano gli ecosistemi terrestri e marini. Xiangshan Bay è una baia tipicamente eutrofica e semichiusa nel Mar Cinese Orientale. Un recente studio ha preso come esempio la baia di Xiangshan, rivelando le fonti e la trasformazione della materia organica disciolta (DOM) in questa baia eutrofica.

Materia organica disciolta (DOM), costituito da una vasta collezione di composti complessi, ha ricevuto molta attenzione per il suo contributo significativo alla più grande riserva di carbonio organico ridotto nell'oceano, che è considerevole per l'atmosfera CO ₂ serbatoio.

Le baie costiere sono note per una firma semichiusa e un lungo tempo di ritenzione idrica rispetto, con estuari dominati dai fiumi. Infatti, servono come collegamenti tra i fiumi e gli oceani per trasportare il carbonio organico. Però, erano universalmente esposti a flussi elevati di nutrienti da attività antropogeniche intensive come lo scarico delle acque reflue e l'industria dell'acquacoltura a causa della loro posizione vicino agli insediamenti umani. Grandi flussi di nutrienti potrebbero portare all'eutrofizzazione costiera con fioriture algali dannose, che sono stati osservati in un paio di baie costiere, come la baia di Jiaozhou e la baia di Xiangshan in Cina. L'elevata produttività primaria, così come i successivi processi biogeochimici, indotta dall'eutrofizzazione potrebbe avere un impatto sulla composizione chimica e sul flusso di materia organica trasportata in mare aperto. Come tale, le baie costiere dovrebbero essere non solo "condotti" in cui la materia organica viene trasportata verso gli oceani aperti, ma anche “reattori” dove viene lavorata o trasformata la materia organica.

Descrivendo la baia di Xiangshan come "uno dei luoghi di prova più preziosi in tutto il mondo, " I ricercatori dell'Università di Zhejiang hanno sottolineato l'immenso valore di studiare le composizioni del pool DOM lì. "È riconosciuto come un tipicamente lungo, stretta baia costiera, con lungo tempo di ritenzione idrica, che faciliterebbe il trattamento biogeochimico della materia organica. Per di più, è stata la più grande base di acquacoltura nella provincia di Zhejiang, causando una grave eutrofizzazione con fioriture di alghe dannose".

Ricerche biogeochimiche condotte in altre baie costiere, dall'emergere dello spettroscopico, hanno rivelato "mescolanza fisica, fotoossidazione, e gli effetti di marea potrebbero influenzare i comportamenti del DOM in tali sistemi" secondo Yu Pang e Chen Zhao, dottorandi della Scuola di Scienze della Terra, Università di Zhejiang, nella città cinese di Hangzhou.

In un articolo scritto insieme a Yuping Zhou, Yanzhen Zhang, Wei Huang e Yuntao Wang, studiosi della Zhejiang University e del Secondo Istituto di Oceanografia, Ministero delle Risorse Naturali, i ricercatori hanno affermato che "terrestre, marino, e gli input antropogenici contribuiscono collettivamente all'intero pool DOM. La conclusione è stata confermata da entrambi gli approcci ottico e molecolare. Un componente simile a una proteina e due componenti simili a un umico sono stati identificati mediante tecniche spettroscopiche e sono stati anche determinati gruppi molecolari associati a fonti diverse".

Questi autori hanno rivelato nello studio, che è stato pubblicato sulla rivista Scienza Cina:Scienze della Terra , che i segnali terrestri diminuiscono gradualmente dalla baia superiore a quella inferiore con l'aumentare della salinità a causa di un effetto di diluizione dell'acqua di mare mentre una componente fluorescente di tipo proteico può derivare da più fonti perché manca una relazione lineare simile.

La ricerca volta a risolvere questo problema ha dovuto affrontare una serie di ostacoli:l'isolamento, estrazione, e la caratterizzazione chimica del DOM sono prerequisiti per comprendere il suo ciclo nei sistemi acquatici. Però, tranne pochi zuccheri, aminoacidi, e lignina fenoli, le composizioni della maggior parte dei DOM sono ancora in gran parte incerte a causa della sua complessità, eterogeneità, e bassa concentrazione in ambienti naturali. Comprendere la composizione chimica e le fonti è un prerequisito per determinare il ciclo DOM negli ambienti acquatici.

"Le tecniche tradizionali potrebbero solo riflettere la chimica di massa del DOM mentre la nostra conoscenza della composizione a livello molecolare del DOM è ancora carente. Ad oggi, studi limitati hanno combinato approcci ottici e molecolari per studiare sistematicamente la composizione del DOM nelle baie costiere".

Risolvere questo problema, questi ricercatori hanno applicato la spettrometria di massa a risonanza ciclotrone con ioni trasformati di Fourier (FT-ICRMS), uno strumento all'avanguardia che offre la possibilità di ottenere con precisione informazioni a livello molecolare. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno stabilito una varietà di indici per rappresentare il DOM in base ai dati ottenuti da FT-ICRMS.

I ricercatori hanno scoperto che la miscelazione fisica risultante dall'effetto di diluizione dell'acqua di mare si verifica ancora nella baia di Xiangshan durante l'estate, che è stato ampiamente trovato negli estuari dominati dai fiumi in tutto il mondo. Anche, il rilevamento di composti contenenti S associati all'antropogenicità conferma gli input provenienti dalle attività umane. Gli input antropici possono essere una fonte significativa di DOM nelle baie costiere quando si confronta la baia di Xiangshan con altre baie cinesi.

I dati ottenuti da FT-ICRMS hanno suggerito che la degradazione fotoindotta svolge un ruolo critico nell'alterare le composizioni DOM, considerando le composizioni molecolari, l'impronta di firme labili pronunciate rispetto ad altri ambienti acquatici.

"Al meglio delle nostre conoscenze, " hanno scritto i sette ricercatori, "questo lavoro farà luce anche su studi futuri incentrati sul ciclo del carbonio negli estuari".