Identyfikacja pochodzenia azotanów zawartych w wodach powierzchniowych na podstawie analizy stabilnych izotopów

• Autorzy: Koszelnik P.

Warianty tytułu

EN

Tracing nitrate in freshwaters using stable isotope techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wdrażanie Dyrektywy Azotanowej wiąże się z problemem rozpoznania źródeł wzbogacania wód powierzchniowych w tę formę azotu. Praca zawiera studia literatury dotyczącej analizy pochodzenia azotanów zawartych w wodach powierzchniowych na podstawie znajomości stosunków izotopowych ?15N oraz ?18O w jonie NO3-. Omówiono rodzaje źródeł azotanów spływających do wód powierzchniowych w odniesieniu do charakterystycznego dla nich składu izotopowego. Zaprezentowano najczęściej stosowane metody analityczne oraz sposób interpretacji wyników. Przedstawiono przykłady związanie z badaniem cyklu przemian azotanów w wodach.

EN

Implementation of the Nitrate Directive rules is connected with recognition of the sources of nitrate enrichment in freshwaters. Paper reports analysis of scientific literature concerning sources of nitrate identification on the basis of stable isotope ratios ?15N and ? 18O in NO3-. Various sources of the nitrate in freshwaters were described according to its isotope composition. Most often used analytical methods as well as ways of interpretation were cited. Examples of isotope using in detection of nitrogen cycle in waters were presented.

Słowa kluczowe

PL

spektrometria mas stabilnych izotopów; azotany

EN

stable isotopes mass spectrometry; nitrates; eutrophication; eutrofizacja

• Wydawca: Fundacja Nauka dla Przemysłu i Środowiska
• Czasopismo: Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 4
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., il.

Twórcy

autor

Koszelnik P.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii i Chemii Środowiska,

Bibliografia

• 1. Abbott, M.D., A. Lini, P.R. Bierman. δ18O δD and 3H measurements constrain groundwater recharge patterns in an upland fractured bedrock aquifer, Vermont, USA. J Hydrol, 228/2000, s. 101-112.
• 2. Amberger, A., H.L. Schmidt. Naturliche Isotopengehalte von Nitat als Indikatoren fur dessen Herkunft. Geochim et Cosmochim Acta 51/1987, s. 2699-2705.
• 3. Aravena, R. M.R. Evans, J.A. Cherry. Stable isotopes of oxygen and nitrogen in source identification of nitrate from septic systems. Ground Water 31/1993, s. 180-186.
• 4. Aravena, R., W.D. Robertson. Use multiple isotope tracers to evaluate denitrification from ground water: study of nitrate from a large-flux septic system plume. Ground Water 36/1998, s. 975-982.
• 5. Bielek, P. Nitrate in nature: product of soil cover. Environ Pollut 102/1998, s. 527-530.
• 6. Boyer, E.W., C.L. Goodale, N.A. Jaworski, R.W. Howarth. Anthropogenic nitrogen sources and relationship to riverine nitrogen export in the northern USA. Biogeochemistry, 57/58/2002, s. 137-169.
• 7. Bozau, E., K. Knöller, G. Strauch. Nitrate degradation without 15N enrichment: a hydrochemical and isotopic study of a fractured rock aquifer including embedded lakes. Isot Environ Health S, 42/2006, s. 251-260.
• 8. Campbell, D.H., C. Kendall, C.C.Y. Chang, S.R. Silva, K.A. Tonnessen. Pathways for nitrate release from an alpine watersheds: Determination using δ15N and δ18O. Wat Res Research, 38/2002, DOI 10.1029/2001WR000294.
• 9. Chang, C.C.Y. J. Langston, M. Riggs, D.H. Campbell, S.R. Silva, C. Kendall. A method for nitrate collection for δ15N and δ18O analysis from waters with low nitrate concentrations. Can J Fish Aquat Sci, 56/1999, s. 1856-1864.
• 10. Chang, C.C.Y., C. Kendall, S.R. Silva, W.A. Battaglin, D.H. Campbell. Nitrate stable isotopes tools for determining nitrate sources among different land uses in the Mississippi River Basin. Can J Fish Aquat Sci, 59/2001, s. 1874-1885.
• 11. Conley, D.J. Biogeochemical nutrient cycles and management strategy. Hydrobiologia. 410/2000, s. 87-96.
• 12. Czerwieniec, E., J.A. Tomaszek. Stabilne izotopy tlenu i azotu w identyfikacji azotanów. Techniki pomiarowe. W: Postęp w Inżynierii Środowiska. IV Konferencja Naukowo-Techniczna, J.A. Tomaszek (Red.). Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2006, 393-402.
• 13. Durka, W., E.D. Schulze, G. Gebauer, S. Voerkelius, S. Effects of forest decline on uptake and leaching of deposited nitrate determined from 15N and 18O measurements. Nature, 372/1994, s. 765-767.
• 14. Ferber, L.R., S.N. Levine, A. Lini, G.P. Livingston. Do cyanobacteria dominate in eutrophic lakes because they fix atmospheric nitrogen? Fresh Biol, 49/2004, s. 690-708.
• 15. Fritz, P, C. Fontes. Handbook of environmental isotope geochemistry. Vol 2: Terrestrial environment. Elsevier Science, Amsterdam. 1986.
• 16. Graham, M.C., M.A. Eaves, J.G. Farmer, J. Dobson, A.E. Fallick. A study of carbon and nitrogen stable isotopes and elemental ratios as potential indicators of source and fate of organic matter in sediment of the Forth Estuary, Scotland. Estuar Coast Shelf S, 52/2001, s. 375-80.
• 17. Granlund, K. Variation of runoff and nitrogen leaching in small agricultural catchment in southern Finland. Nord Hydrol 35/2004, s. 335-345.
• 18. Hill, M.J. Origins of nitrate in water. W: Nitates and nitrites in food and water, M.J. Hill (Eds.) Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, 1996, 59-76
• 19. Hillbricht-Ilkowska, A. Nutrient loading and retention in lakes of the Jorka river system (Masurian Lakeland, Poland), Seasonal and long-term variation. Pol J Ecol, 50/2002, s. 459-474.
• 20. Hollocher, T. C. Source of oxygen atoms in nitrate in the oxidation of nitrate by nitrobacter agilis and evidence against a P-O-N anhydride mechanism in oxidative phosphorylation. Arch Biochem Biophys, 233/1984, s. 721-727.
• 21. Ilnicki, P. Przyczyny, źródła i przebieg eutrofizacji wód powierzchniowych. Przegląd Komunalny 2/2002, s. 35-49.
• 22. Jędrysek, M.O. Pochodzenie SO42- i procesy red-oks (SO42- - CH4) w osadach jeziornych: indeks izotopowy S-O-C jako wskaźnik indywidualnych zdolności buforujących jeziora. W: Ochrona i Rekultywacja Jezior. V Konferencja Naukowo-Techniczna, R. Wiśniewski, J. Jankowski (Red.). PZITS, Toruń, 2005, 65-76.
• 23. Kellman, L.M., C. Hillaire-Marcel. Evaluation of nitrogen isotopes as indicators of nitrate contamination sources in agricultural watershed. Agr Ecosyst Environ, 2003, 95: 87-102. 2003.
• 24. Kendall, C., E. Grimm. Combustion tube method for measurement of nitrogen isotope ratios using calcium oxide for total removal of carbon dioxide and water. Anal Chem, 1990, 62: 526-529
• 25. Kendall, C. Tracing nitrogen sources and cycling in catchments. W: Isotope tracers in Catchment Hydrology, C. Kendal, M. McDonnell (Eds.), 521-576, Elsevier, Amstardam, 1998.
• 26. Kornexl, B.E., M. Gehre, R. Höfling, R.A. Werner. On-line δ18O measurment of organic and inorganic substances. Rapid Commun Mass Spectrom, 1999, 13: 1685-1693.
• 27. Koszelnik, P. Źródła i dystrybucja pierwiastków biogennych na przykładzie zespołu zbiorników zaporowych Solina-Myczkowce. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2009, 1-147. ISBN 978-83-7199-526-2.
• 28. Kufel, L. Opad atmosferyczny jako źródło zasilania azotem, fosforem i siarką jezior rzeki Krutyni. Zesz. Nauk. Kom. PAN Człowiek i Środowisko. 1996, 13: 61-71.
• 29. Kyverega, P.M., A.M. Blackmer, J.W. Ellsworth, R. Isla. Soil pH effects on nitrification of fall applied anhydrous ammonia. Soil Sci. Soc. Am. J., 2004, 68: 545-551.
• 30. Larsen, V. Nitrogen transformation in lakes. Prog. Wat. Tech. 1977, 8: 419-431.
• 31. Lehmann, M.F., S.M. Bernasconi, J.A. McKenzie, A. Barbieri, M. Simona, M. Veronesi. Seasonal variation of the δ13C and (15N of particulate and dissolved carbon and nitrogen in Lake Lugano: Constrains on biogeochemical cycling in eutrophic lake. Limnol Oceanogr, 2004, 49(2): 415-29.
• 32. Leśniak, P. M., P. Zawidzki. Preliminary results of measurements of nitrogen isotope composition (δ15N) in some fertilizers and manures. W: Obieg pierwiastków w przyrodzie. Monografia t. III., Gworek B., (Red.). IOŚ, Warszawa, 2005, 147-151.
• 33. Lo, S.L., H.A. Chu. Evaluation of atmospheric deposition of nitrogen to the Feitsui Reservoir in Taipei. Wat Sci Tech, 2006, 53(2): 337-344.
• 34. Mayer, B., S.M. Bollwerk, T. Mansfeld, B. Hütter, J. Veizer. The oxygen isotope composition of nitrate generated by nitrification in acid forest floors. Geochim et Cosmochim Acta, 2001, 65(16): 2743-2756.
• 35. Mayer, B., E.W. Boyer, Ch. Goodale, N.A. Jaworski, N. van Bremen, R.W. Howarth, S. Seitzinger, G. Billen, K. Lajtha, K. Nadelhoffer, D. van Dam, L.J. Hetling, M. Nosal, K. Paustian. Sources of nitrate in rivers draining sixteen watersheds in the northeastern U.S.: Isotopic constrains. Biogeochemistry, 2002, 57/58: 171-197.
• 36. Middelburg J.J., J. Nieuwenhuize. Nitrogen isotope tracing of dissolved inorganic nitrogen behaviour in tidal estuaries. Estuar Coast Shelf S, 2001, 53: 385-391.
• 37. Montagnini, F., B. Haines, W. Swank. Factors controlling nitrification in soil of early succesional oak/hickory forests in the southern Appalachians. Forest Ecol Manag, 1989, 26: 77-94.
• 38. Ostrom, N.E., D.T. Long, E.M. Bell, T. Beals. The origin and cycling of particulate and sedimentary organic matter and nitrate in Lake Superior. Chem Geol, 1998, 152: 13-28.
• 39. Revesz, K., J.K. Böhlke, T. Yoshinari. Determination of δ15N and δ18O in nitrate. Anal Chem, 1997, 69: 4375-4380.
• 40. Robertson, L.A., J.G Kuenen. Physiological an ecological aspects of aerobic denitrification a link with heterotrophic nitrification. W: Denitrification in soil and sediment, N.P. Revsbech, J. Sorensen (Eds.). Plenum Press, New York, 1990, 91-104.
• 41. Silva, S.R., C. Kendall, D.H. Wilkinson, A.C. Ziegler, C.C.Y. Chang, R.J. Avanzino. A newmethod for collection of nitrate from fresh water and the analysis of N and O isotope ratios. J Hydrol, 2000, 228: 22-36.
• 42. Spoelstra, J, S.L. Schiff, R.J. Elgood, R.G. Semkin, D.S. Jeffries. Tracing the Sources of Exported Nitrate in the Turkey Lakes Watershed Using 15N/14N and 18O/16O isotopic ratios. Ecosystems, 2001, 4(6): 536-544.
• 43. Svensson, J.M., G.M. Carrer, M. Bocci. Nitrogen cycling in sediments of the Lagoon of Venice, Italy. Mar Ecol Prog Ser, 2000, 199: 1-11.
• 44. Syväranta, J., H. Hämäläinen, R.I. Jones. Within-lake variability in carbon and nitrogen stable isotope signatures. Fresh Biol, 2006, 51(6): 1090-1102.
• 45. Tomaszek J.A., Loth J. Automatyczna analiza stabilnych izotopów pierwiastków: H, C, N, O i S za pomocą spektrometrii masowej. W: Tomaszek J.A. (edytor), Postęp w Inżynierii Środowiska, II Konferencja Naukowo Techniczna, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2001, 345-358.
• 46. Velinsky, D.J., L.A. Cifuentes, J.R. Pennock, H. Sharp, M.L. Fogel. Determination of the isotope composition of NH4+-nitrogen at the natural abundance level from estuarine waters. Marine Chem, 1989, 26: 351-361.
• 47. Voss, M., B. Deutsch, R. Elmgren, C. Humborg, P. Kuuppo, M. Pastuszak, C. Rolff, U. Schulte. Source identification of nitrate by means of isotopic tracers in the Baltic Sea catchments. Biogeosciences, 2006, 3: 663-676