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