The GEOTRACES Intermediate Data Product 2017 (IDP2017) is the second publicly available data product of the international GEOTRACES programme, and contains data measured and quality controlled before the end of 2016. The IDP2017 includes data from the Atlantic, Pacific, Arctic, Southern and Indian oceans, with about twice the data volume of the previous IDP2014. For the first time, the IDP2017 contains data for a large suite of biogeochemical parameters as well as aerosol and rain data characterising atmospheric trace element and isotope (TEI) sources. The TEI data in the IDP2017 are quality controlled by careful assessment of intercalibration results and multi-laboratory data comparisons at crossover stations. The IDP2017 consists of two parts: (1) a compilation of digital data for more than 450 TEIs as well as standard hydrographic parameters, and (2) the eGEOTRACES Electronic Atlas providing an on-line atlas that includes more than 590 section plots and 130 animated 3D scenes. The digital data are provided in several formats, including ASCII, Excel spreadsheet, netCDF, and Ocean Data View collection. Users can download the full data packages or make their own custom selections with a new on-line data extraction service. In addition to the actual data values, the IDP2017 also contains data quality flags and 1-σ data error values where available. Quality flags and error values are useful for data filtering and for statistical analysis. Metadata about data originators, analytical methods and original publications related to the data are linked in an easily accessible way. The eGEOTRACES Electronic Atlas is the visual representation of the IDP2017 as section plots and rotating 3D scenes. The basin-wide 3D scenes combine data from many cruises and provide quick overviews of large-scale tracer distributions. These 3D scenes provide geographical and bathymetric context that is crucial for the interpretation and assessment of tracer plumes near ocean margins or along ridges. The IDP2017 is the result of a truly international effort involving 326 researchers from 25 countries. This publication provides the critical reference for unpublished data, as well as for studies that make use of a large cross-section of data from the IDP2017. This article is part of a special issue entitled: "Cycles of trace elements and isotopes in the ocean – GEOTRACES and beyond" - edited by Tim M. Conway, Tristan Horner, Yves Plancherel, and Aridane G. González.

Significance Iron limits marine production across one third of the surface ocean. The chemical form of iron in these regions is unknown, but it is well established that molecular speciation affects microbial competition for iron uptake. Here we show that the abundance and identity of siderophores, strong iron-binding compounds secreted by microbes to enhance iron uptake, changes across iron-replete and iron-deficient regions of the South Pacific Ocean. In low-iron regions, amphiphilic siderophores are particularly abundant, suggesting a microbial strategy designed to minimize diffusive loss of metabolically expensive compounds while facilitating iron acquisition. Phylogenetic analysis further suggests that the ability to produce amphiphilic siderophores has been transferred across multiple bacterial lineages, suggesting a possible mechanism of adaptation.

Hydrothermal vents serve as a primary interface between the cold deep ocean and the warm oceanic crust. While early research showed that seawater-​rock interactions add to or remove elements from seawater during the generation of hydrothermal fluids, consideration of these fluid fluxes alone does not relay the total impact that hydrothermal systems have on seawater geochemistry. In addition, hydrothermal plumes, areas where hydrothermal fluids mix with ocean waters, are host to a range of particle precipitation and scavenging reactions that further modify gross hydrothermal fluid fluxes to define the total “net” hydrothermal impact on oceanic inventories. Here, we review the major discoveries made by the international GEOTRACES program regarding the geochemical transformations occurring within hydrothermal plumes. We classify each element into one of five categories based on its behavior in hydrothermal plumes, a spectrum spanning the geochemical mass balance between net hydrothermal source fluxes and net hydrothermal plume scavenging sinks. Overall, we celebrate the role that GEOTRACES has played in defining the extent and dynamics of hydrothermal plume geochemistry, which is a crucial lever for determining global hydrothermal impacts.

Abstract Nickel stable isotopes (δ 60 Ni) provide insight to Ni biogeochemistry in the modern and past oceans. Here, we present the first Pacific Ocean high‐resolution dissolved Ni concentration and δ 60 Ni data, from the US GEOTRACES GP15 cruise. As in other ocean basins, increases in δ 60 Ni toward the surface ocean are observed across the entire transect, reflecting preferential biological uptake of light Ni isotopes, however the observed magnitude of fractionation is larger in the tropical Pacific than the North Pacific Subtropical Gyre. Such surface ocean fractionation by phytoplankton should accumulate isotopically lighter Ni in the deep Pacific, yet we find that North Pacific deep ocean δ 60 Ni is similar to previously reported values from the deep Atlantic. Finally, we find that seawater dissolved δ 60 Ni in regions with hydrothermal input can be either higher or lower than background deep ocean δ 60 Ni, depending on vent geochemistry and proximity.

Abstract Most oceanic lead (Pb) is from anthropogenic emissions into the atmosphere deposited into surface waters, mostly during the past two centuries. The space‐ and time‐dependent emission patterns of anthropogenic Pb (and its isotope ratios) constitute a global geochemical experiment providing information on advective, mixing, chemical, and particle flux processes redistributing Pb within the ocean. Pb shares aspects of its behavior with other elements, for example, atmospheric input, dust solubilization, biological uptake, and reversible exchange between dissolved and adsorbed Pb on sinking particles. The evolving distributions allow us to see signals hidden in steady‐state tracer distributions. The global anthropogenic Pb emission experiment serves as a tool to understand oceanic trace element dynamics. We obtained a high‐resolution (5° station spacing) depth transect of dissolved Pb concentrations and Pb isotopes from Alaska (55°N) to just north of Tahiti (20°S) near 152°W longitude. The sections reveal distinct sources of Pb (American, Australian, and Chinese), transport of Australian style Pb to the water mass formation region of Sub‐Antarctic Mode Water which is advected northward, columnar Pb isotope contours due to reversible particle exchange on sinking particles from high‐productivity particle veils, and a gradient of high northern deep water [Pb] to low southern deep water [Pb] that is created by reversible exchange release of Pb from sinking particles carrying predominantly northern hemisphere Pb. 208 Pb/ 206 Pb versus 206 Pb/ 207 Pb isotope relationships show that most oceanic Pb in the North Pacific is from Chinese and American sources, whereas Pb in the South Pacific is from Australian and American sources.

The potential mining of deep-sea polymetallic nodules has been gaining increasing attention due to their enrichment in metals essential for a low-carbon future. To date, there have been few scientific studies concerning the geochemical consequences of dewatered mining waste discharge into the pelagic water column, which can inform best practices in future mining operations. Here, we report the results of laboratory incubation experiments that simulate mining discharge into anoxic waters such as those that overlie potential mining sites in the North Pacific Ocean. We find that manganese nodules are reductively dissolved, with an apparent activation energy of 42.8 kJ mol–1, leading to the release of associated metals in the order manganese > nickel > copper > cobalt > cadmium > lead. The composition of trace metals released during the incubation allows us to estimate a likely trace metal budget from the simulated dewatering waste plume. These estimates suggest that released cobalt and copper are the most enriched trace metals within the plume, up to ∼15 times more elevated than the background seawater. High copper concentrations can be toxic to marine organisms. Future work on metal toxicity to mesopelagic communities could help us better understand the ecological effects of these fluxes of trace metals.

Abstract Observations of dissolved cadmium (dCd) and phosphate (PO 4 ) suggest an unexplained loss of dCd to the particulate phase in tropical oxyclines. Here, we compile existing observations of particulate Cd and phosphorus (P), and present new data from the US GEOTRACES GP15 Pacific Meridional Transect to examine this phenomenon from a particulate Cd perspective. We use a simple algorithm to reproduce station depth profiles of particulate Cd and P via regeneration and possible subsurface accumulation. Our examination of regeneration reveals decoupling of particulate Cd and P driven by variable partitioning between two particulate pools with differing labilities. Further, we identify evidence for subsurface particulate Cd accumulation at 31 stations. Subsurface particulate Cd accumulation occurs most consistently in the mesopelagic tropical Pacific but can be found in all examined ocean basins. This accumulation is not well‐correlated with dissolved oxygen or particulate sulfide concentration. Instead, we observe that particulate Cd accumulation occurs in regions where the concentration of dCd is relatively high compared to dissolved zinc (dZn) and speculate that it is the result of enhanced dCd biological uptake in response to the subsurface micronutrient balance.