Development of a method for in situ measurement of denitrification in aquifers using 15N tracer tests and membrane inlet mass spectrometry

We present a new approach for in situ-measurement of denitrification using a combination of 15N-tracer push-pull experiments with in situ analysis of 15N-labled N2 and N2O using membrane inlet mass spectrometry (MIMS). In the 15N-tracer experiment we present here we supplemented Aquifer material of two depths with 15N labeled nitrate. The results of our laboratory 15N-tracer test showed a linear increase of denitrification products (15(N2O+N2)) over time. At the end of our experiment we measured up to 1500 and 3700 µg/L 15(N2O+N2) in the water samples from the supplemented aquifer material. The online measurement with MIMS enabled us to see during the experiment if and when the production of the labeled denitrification products started. We took also parallel samples for isotope ratio mass spectrometry (IRMS) analysis to check our MIMS measurements. The measured 15(N2O+N2) values for IRMS matches the MIMS measurements very well. With the MIMS-method there is no need for sample preparation and so we were able to run the MIMS part of the 15N-tracer test automatically. Later-on this approach will be used in the field

Anteil von Pilzen und Bakterien an der Lachgasbildung in verschiedenen Böden

Welchen Anteil Pilze an den N2O-Emissionen aus der Denitrifikation haben, ist bisher noch nicht hinreichend untersucht worden. Während der pilzlichen Denitrifikation findet meistens keine N2O-Reduktion statt, so dass N2O das Endprodukt darstellt. Somit könnte der pilzliche N2O-Anteil aus der Denitrifikation höher ausfallen, als bisher vermutet wird. Reinkulturversuche ergaben, dass das N2O von Bakterien und Pilzen eine unterschiedliche 15N-Positionspräferenz aufweist. Erste Ergebnisse aus Inkubationsversuchen mit Bodenproben und selektiver Hemmung konnten die deutlich positive 15N-Positionspräferenz des pilzlichen N2O aus den Reinkulturen nicht zeigen. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass weitere Versuche notwendig sind, um ein besseres Verständnis über die N2O-Bildungsprozesse zu erlangen

Emissionen von grundwasserbürtigem N2O in die Atmosphäre: Modellrechnungen zu einem 15N-Tracerversuch unter Feldbedingungen

In einem Tracerversuch mit isotopisch mar-kiertem Nitrat wurde unter Feldbedingungen (Gley-Podsol aus Talsand, darunter ein Lockergesteinsaquifer) die Denitrifikation im oberflächennahen Grundwasser und die daraus resultierende Emission von N2O in die Atmosphäre über einen Zeitraum von Juli bis September 2007 verfolgt. Die Messergebnisse dienten als Anfangs- und Randbedingungen und Vergleichswerte für Simulationsrechnungen zum Transport von N2O durch den Boden zur Atmosphäre mit einem numerischen Gasdiffusionsmodell. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen bestätigen, dass Diffusion der wesentliche Prozess für den N2O-Transport in dem untersuchten Boden war. Für die geringen grundwasserbürtigen N2O-Emissionen spielte N2O-Abbau im Boden keine Rolle. Wir schlussfolgern aus den Ergebnissen, dass die Simulationsrechnungen eine wertvolle Ergänzung zur experimentellen Datenbasis darstellen. Sie verdeutlichen u.a., dass die N2O-Emission am Versuchsstandort hauptsächlich durch N2O-Umsetzungen im Oberboden gesteuert wurde

Partitioning of remobilised N in young beech (Fagus sylvatica L.) is not affected by elevated [CO2]

Effects of elevated CO2 concentration ([CO2]) on the remobilisation of tree internal nitrogen (N) of 3-year-old beech (Fagus sylvatica L.) was determined in a labeling experiment. Trees were pre-treated with 15N for 1 year and the remobilization of stored N was monitored in ambient (350 ppm) or elevated [CO2] (700 ppm) in the subsequent year. N taken up during the pre-treatment made up 24.7% of total N at the start of the experiment. This value was almost halved after 24 weeks of growth for both CO2-treatments. Significant differences in the partitioning of the remobilized N were only observed transiently after 6 weeks of growth but no CO2-effect was observed at the end of the growing season.La partition de N remobilisé chez de jeunes hêtres (Fagus sylvatica L.) n’est pas affectée par une concentration élevée en CO2. Les effets de concentrations élevées en CO2 sur la remobilisation de l’azote interne de plants de hêtre (Fagus silvatica L.) âgés de 3 ans ont été étudiés dans une expérimentation avec marquage. Les arbres ont été prétraités avec du 15N pendant un an et la remobilisation de l’azote stocké a été suivie a des concentrations de 350 ppm et de 700 ppm l’année suivante. L’azote fixé pendant le prétraitement correspond à 24,7 % de l’azote total au début de l’expéri-mentation. Cette valeur était presque diminuée de moitié après 24 semaines de croissance pour les deux traitements étudiés. Des différences significatives dans la partition de l’azote remobilisé ont été observées seulement de façon passagère après 6 semaines de croissance mais il n’a pas été observé d’effet du CO2 à la fin de la période de croissance