Denitrifizierungsraten in Sedimenten des Nordfriesischen Wattenmeers

• Applicant: Professor Dr. Kay-Christian Emeis
• Subject Area: Oceanography
• Term: from 2008 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 66229627

Die südliche Nordsee – wie andere Küstenmeere auch – erlebte in den letzten Dekanden eine ungeheure Intensivierung von Nährstoffflüssen, gespeist durch vervielfachte Einträge aus Flüssen und der Atmosphäre. In die Deutsche Bucht (SE Nordsee) werden, auch nach geänderten gesetzlichen Vorschriften, immer noch erhebliche Mengen gelösten anorganischen Stickstoffs (DIN) durch Flüsse, aus der Atmosphäre sowie durch Import aus der offenen Nordsee eingetragen. Die Klärung von reaktivem N in Abwässern ist mit erheblichen Kosten verbunden, und die menschliche Gesellschaft wie die Wissenschaft vertraut auf die natürliche Selbstreinigungskraft von Ästuaren und Küstenmeeren: Ihre Sedimente werden als effektive N-Senke angenommen, weil hier die Bedingungen für effektive Neutralisierung des reaktiven N durch Denitrifizierung in Sedimenten optimal sind. Die Schätzungen zur Masse denitrifizierten Nitrats zum Beispiel in der Deutschen Bucht divergieren in aktuellen Massenbilanzen aber sehr stark und reichen von 6.000 t bis 100.000 t pro Jahr. Wir postulieren, dass Denitrifizierung in den sandigen Sedimenten der Watten und der inneren Deutschen Bucht in der Tat eine sehr effektive Senke für Nitrat ist, und dass bislang angenommene Raten der Denitrifizierung in den Sedimenten deutlich zu niedrig angesetzt wurden; dieses Postulat beruht auf neuen Befunden zur N-Isotopenverteilung in Sedimenten und Bilanzrechnungen. Die Unterschätzung ist zum einen in einer sehr unzulänglichen, räumlich und zeitlich wenig aufgelösten empirischen Datenlage, zum anderen in einer methodisch bedingten Unterschätzung begründet. Zur deutlichen Verbesserung der Ratenabschätzung und der Charakterisierung ihrer Variabilität wollen wir zwei sich ergänzende Methode der Ratenmessung der Denitrifizierung (isotope pairing und N2/Ar-Messungen) einsetzen, um a) räumlich aufgelöste und nach Sedimenttypen gegliederte Denitrifizierungsraten und b) zeitlich aufgelöste (saisonal bis monatlich) Datensätze zu Denitrifizierungsraten in den Sedimenten des nordfriesischen Wattenmeers zu erheben. Die Analyse der Raten in Verbindung mit sedimentären, chemischen und biologischen Parametern sollen zu belastbaren Parameterisierungen der Denitrifizierung verwendet werden, um bestehende Mängel in der Ökosystemmodellierung von Küstenmeeren beheben.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Justus van Beusekom