The effect of abiotic factors on denitrification rates in sediment of Solina Reservoir, Poland

• Autorzy: Gruca-Rokosz R. , Tomaszek J. A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ czynników abiotycznych na szybkość denitryfikacji w osadach dennych solińskiego zbiornika zaporowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Seasonal variations in denitrification rates (Dtot) were determined in bottom sediments of the Solina Reservoir using the isotope pairing technique (15N IPT). Dtot rates ranged from about 3 to 163 163 µmol N2 m-2h-1 (at temperature ranging from 6 to 24°C). The denitrification activity at great depths was very weak because temperature there did not exceed 10°C. As a pronounced effect of temperature was observed at all shallow places in the reservoir, temperature may be an important factor controlling denitrification rate. However, a total denitrification rate (Dtot) is also dependent on by NO 3- and dissolved oxygen (DO) concentration in the overlying water, as well as on the availability of sedimentary organic matter. The use of the isotope pairing technique (15N IPT) provided an opportunity to distinguish the denitrification of NO3 diffusing from the overlying water (Dw) from the coupled nitrification- denitrification within sediment (Dn). It was possible to observe an influence of such factors as temperature, NO3- and DO concentration in the overlying water on the contribution of Dw and Dn to Dtot.

PL

Sezonowe zmiany szybkości denitryfikacji oznaczano w osadach dennych zbiornika zaporowego w Solinie. Do badań stosowano metodę l5N IPT (z zastosowaniem stabilnego izotopu azotu). Uzyskane szybkości denitryfikacji mieściły się w zakresie od około 3 do 163 µmol N2m(-2)h(-) (w zakresie temperatur od 6 do 24 °C). W głębokich miejscach aktywność denitryfikacyjna była mała, ale temperatura wody nadosadowej nie przekroczyła tam 10 °C. Te obserwacje sugerują, że temperatura jest jednym z głównych czynników limitujących aktywność denitryfikacyjną. Znaleziono również korelacje, które sugerują, że całkowita szybkość procesu denitryfikacji jest kontrolowana przez stężenie azotanów i tlenu rozpuszczonego w wodzie nadosadowej oraz zawartość materii organicznej w osadach. Zastosowanie do badań metody l5N IPT pozwoliło wyznaczyć nie tylko całkowitą szybkość denitryfikacji w osadach (Dtot), ale również szybkość denitryfikacji azotanów produkowanych w tlenowej warstwie osadów w procesie nitryfikacji (Dn) oraz azotanów dyfundujących do osadów z wody nadosadowej (Dw). Zaobserwowano, ze na wielkość udziału Dn i Dw w Dtot mają wpływ takie czynniki jak temperatura oraz stężenie azotanów i tlenu rozpuszczonego w wodzie.

Słowa kluczowe

EN

denitrification; reservoirs (water); bottom sediment

PL

denitryfikacja; zbiornik Soliński; zbiornik; osad denny

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 131--140
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Gruca-Rokosz R.

autor

Tomaszek J. A.

• Rzeszow University of Technology, Department of Environmental and Chemistry Engineering, ul. Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] BLACKBURN T.H., BLACKBURN N.D., JENSEN K., RISGAARD-PETERSEN N., Simulation model of the coupling between nitrification and denitrification in a freshwater sediment, Appl. Environ. Microbiol., 1994, 60(9), 3089–3095.
• [2] CHRISTENSEN P.B., GLUD R.N., DALSGAARD T., GILLESPIE P., Impacts of longline mussel farming on oxygen and nitrogen dynamics and biological communities of coastal sediments, Aquaculture, 2003, 218, 567–588.
• [3] CHRISTENSEN P.B., RYSGAARD S., SLOTH N.P., DALSGAARD T., SCHWAERTER S., Sediment mineralization, nutrient fluxes, denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium in an estuarine fjord with sea cage trout farms, Aquatic Microbial Ecology, 2000, 21, 73–84.
• [4] JENSEN K.M., JENSEN M.H., KRISTENSEN E., Nitrification and denitrification in Wadden Sea sediments (Königshafen, Island of Sylt, Germany) as measured by nitrogen isotope pairing and isotope dilution, Aquat. Microb. Ecol., 1996, 11, 181–191.
• [5] JENSEN K., SLOTH N.P., RISGAARD-PETERSEN N., RYSGAARD S., REVSBECH N.P., Estimation of nitrification and denitrification from microprofiles of oxygen and nitrate in model sediment systems, Appl. Environ. Microbiol., 1994, 60(6), 2094–2100.
• [6] KANA T.M., SULLIVAN M.B., CORNWELL J.C., GROSZKOWSKI K.M., Denitrification in estuarine sediments determined by membrane inlet mass spectrometry, Limnol. Oceanogr., 1998, 43(2), 334–339.
• [7] MENGIS M., GÄCHER WEHRLI B., BERNASCONI S., Nitrogen elimination in two deep eutrophic lakes, Limnol. Oceanogr., 1997, 42(7), 1530–1543.
• [8] NEWELL R.I.E., CORNWELL J.C., OWENS M.S., Influence of simulated bivalve biodeposition and microphytobenthos on sediment nitrogen dynamics: A laboratory study, Limnol. Oceanogr., 2002, 47(5), 1367–1379.
• [9] NIELSEN K., NIELSEN L.P., RASMUSSEN P., Estuarine nitrogen retention independently estimated by the denitrification rate mass balance methods: a study of Norsminde Fjord, Denmark, Mar. Ecol. Prog. Ser. 119, 1995, 275–283.
• [10] NIELSEN L.P., Denitrification in sediment determined from nitrogen isotope pairing, FEMS Microbiol. Ecol., 1992, 86, 357.
• [11] PFENNING K.S., MCMAHON P.B., Effect of nitrate, organic carbon, and temperature on potential denitrification rates in nitrate-rich riverbed sediments, Journal of Hydrology, 1996, 187, 283–295.
• [12] PIND A., RISGAARD-PETERSEN N., REVSBECH N.P., Denitrification and microphytobenthic consumption in Danish lowland stream: diurnal and seasonal variation, Aquat. Microb. Ecol., 1997, 12, 275–284.
• [13] RISGAARD-PETERSEN N., RYSGAARD S., NIELSEN L.P., REVSBECH N.P., Diurnal variation of denitrification and nitrification in sediments colonized by bentic microphytes, Limnol. Oceanogr., 1994, 39, 573–579.
• [14] RISGAARD-PETERSEN N., REVSBECH N.P., A sensitive assay for determination of 14N/15N isotope distribution in , J. Microbiol. Methods, 1993, 17, 155–164.
• [15] RISGAARD-PETERSEN N., RYSGAARD S., Nitrate reduction in sediments and waterlogged soil measured by 15N techniques. Methods in applied soil microbiology and biochemistry, edited by Alef K., Nannipieri P. Academic Press, London, 1995, 279–288.
• [16] RYSGAARD S., RISGAARD-PETERSEN N., NIELSEN L.P., REVSBECH N.P., Nitrification and denitrification in lake and estuarine sediments measured by the 15N dilution technique and isotope pairing, Appl. Environ. Microbiol., 1993, 59(7), 2093–2098.
• [17] RYSGAARD S., CHRISTENSEN P.B., NIELSEN L.P., Seasonal variation in nitrification and denitrification in estuarine sediments colonized by benthic microalgae and bioturbating infauna, Mar. Ecol. Prog. Ser. 126, 1995, 111–121.
• [18] RYSGAARD S., THASTUM P., DALSGAARD T., CHRISTENSEN P.B., SLOTH N.P., Effects of salinity on adsorption capacity, nitrification and denitrification in Danish Estuarine sediments, Estuaries, 1999, 22(1), 21–30.
• [19] SEITZINGER S.P., Denitrification in aquatic sediments. Denitrification in soil and sediment, edited by Revsbech N.P., Sørensen J., Plenum Press, New York, 1990, 301–321.
• [20] TOMASZEK J.A., Przemiany biochemiczne związków azotowych w osadach dennych wód powierzchniowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, 1991, 84 (13).
• [21] TOMASZEK J.A., CZERWIENIEC E., In situ denitrification measurements in reservoir sediments: an example from southeast Poland, 2000.
• [22] TOMASZEK J.A., CZERWIENIEC E., Denitrification and oxygen consumption in bottom sediments: factors influencing rates of the processes, Hydrobiologia, 2003, 504(1), 59–65.
• [23] TOMASZEK J., GRUCA-ROKOSZ R., Dysymilacyjne drogi redukcji azotanów w osadach dennych wybranych zbiorników zaporowych, V Konferencja Naukowo-Techniczna Ochrona i Rekultywacja Jezior, 2004, 223–231.
• [24] TOMASZEK J.A., KOSZELNIK P., A simple model of nitrogen retention in reservoirs, Hydrobiologia, 2003, 504(1/3), 51–58.
• [25] ZIMMERMAN A.R., BENNER R., Denitrification, nutrient regeneration and carbon mineralization in sediments of Galveston Bay, Texas, USA, Mar. Ecol. Prog. Ser. 114, 1994, 275–288.