Positionsspezifische 15N-Signatur und delta18 O von N2 O aus der Denitrifikation in aquatischen Systemen und hydromorphen Böden als Indikatoren der Prozessdynamik

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Das atmosphärische Spurengas N2O ist sowohl an der Ozonzerstörung in der Stratosphäre als auch am anthropogenen und natürlichen Treibhauseffekt beteiligt. Die am Umsatz des N2O beteiligten Prozesse in Gewässern, Böden und in der Atmosphäre hinterlassen im N2O-Molekül eine spezifische Isotopologensignatur, die sich aus der relativen An- oder Abreicherung von 15N und 18O sowie aus der Verteilung von 15N innerhalb des Moleküls zusammensetzt. Die positionsspezifische 15N-Analyse ist ein relativ neuer Ansatz, von dem man sich Erkenntnisfortschritte auf den Gebieten der N2O-Prozessforschung sowie der Quantifizierung globaler N2O-Quellen verspricht. Neueste Untersuchungen zeigen, dass unter denitrifikativen Bedingungen in Aquiferen bisher unbekannt große Unterschiede in der 15N-Häufigkeit des zentralen und randständigen N-Atoms im N2O auftreten können. Die Ursachen hierfür sind bisher unzureichend geklärt. Potentielle Einflussfaktoren sind neben den Quellprozessen wahrscheinlich die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, Transportprozesse sowie die Prozesskinetik der Bildung und Reduktion von N2O. Ziel dieses Vorhabens ist es, die Ursachen der N2O-lsotopologensignaturen in denitrifizierenden aquatischen und hydromorphen Systemen zu analysieren und die relevanten Steuermechanismen aufzuklären. Dies erfolgt in Labor- und Freilandstudien zur Isotopenfraktionierung im Zuge der Denitrifikation in Aquiferproben, aquatischen Sedimenten und Böden sowie durch die molekularbiologische Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft. Anhand der Ergebnisse wird das Potenzial der Isotopologensignaturen von N2O als Werkzeug zur Identifizierung des N2O-Umsatzens in denitrifikativen Systemen bewertet.“