Oberirdische Stickstoff-Aufnahme

BITÖK-N 4

Von 01/1995 bis 12/1997

Projektleiter: Ernst-Detlef Schulze
Mitarbeiter: Gerhard Gebauer, Jutta Lauf
Bewilligung: 0339476 B Vorhersage und Erklärung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Ökosystemen unter veränderten Umweltbedingungen

Bäume im anthropogen beeinflußten Zentral-Europa können Stickstoff aus verschiedenen Quellen nutzen: a) aus der Bodenlösung und b) aus der Atmosphäre. Es liegen oxidierte (NO, NO2, HNO3, NO3-) und reduzierte stickstoffhaltige Verbindungen vor (NH3, NH4+). Oxidierte Spezies werden überwiegend bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen freigesetzt. Reduzierten Spezies stammen zu mehr als 90 % aus der Landwirtschaft.Die Aufnahme von stickstoffhaltigen Spezies aus der Atmosphäre kann durch eine Veränderung der natürlichen Stickstoffisotopen-Zusammensetzung im Pflanzengewebe in Abhängigkeit von der Expositionsdauer, der Konzentration und der Stickstoffiosotopen-Zusammensetzung der zur Deposition beitragenden Spezies quantifiziert werden. Die Stickstoffisotopen-Zusammensetzung in Pflanzengeweben, bodenbürtigem Stickstoff und von NH3 in der Atmosphäre des Fichtelgebirges ist bekannt. Eine schnelle und zuverlässige on-line Methodik zur Stickstoffisotopen-Bestimmung im Bereich natürlicher Isotopenhäufigkeit von NH3, NO und NO2 muß entwickelt werden. Um einer Messung mittels IRMS zugänglich zu werden, müssen die Spurengase quantitativ zu N2 umgesetzt werden. Die folgenden Umsetzungstechniken wurden entwickelt: (1) Oxidation von NH3 zu N2 an einer NiO Oberfläche bei 1150 °C und Reoxidation mit O2 vor jeder Analyse (11.7 bis 58.8 nmol NH3, ± 0.20 ‰). (2) Reduktion von NO zu N2 an einer Ni Oberfläche (16.7 bis 133.3 nmol NO, ± 0.30 ‰). (3) NO2 wurde an einer Mo Oberfläche zu NO reduziert und danach behandelt wie NO (26.0 bis 129.9 nmol NO2, ± 1.15 ‰). Für eine Stickstoffisotopen-Bestimmung im Bereich natürlicher Isotopen-Zusammensetzungen von NH3, NO and NO2 aus Umgebungsluft werden ca. 100 l Luft benötigt. Fixierungstechniken dieser Gase auf Molekularsieben und mittels Kühlfallen befinden sich in der Entwicklungsphase. Die Adsorptionseigenschaften aus Umweltluft und die Charakteristika der thermischen Desorption von NH3, NO und NO2 müssen ermittelt werden. Später folgt eine Analyse der Stickstoffiosotopen-Zusammensetzung von NH3, NO und NO2 in Umgebungsluft am Waldstein (Fichtelgebirge).(Abschlußbericht 1998)

Publikationsliste dieses Projekts

Harrison, AF; Schulze, ED; Gebauer, G; Bruckner, G: Canopy uptake and utilisation of atmospheric pollutant N. in E.-D. Schulze: Ecological Studies No. 142, Carbon and Nitrogen Cycling in European Forest Ecosystems, Springer, 171-188 (2000)
Lauf, J; Gebauer, G: On-line analysis of stable isotopes of nitrogen in NH3, NO and NO2 at natural abundance levels, Analytical Chemistry, 70, 2750-2756 (1998), doi:10.1021/ac9800053 -- Details
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