Wie verhält sich die Nitrat- und Gesamtstickstoff-Konzentration (TN) in Gewässern bei der Mineralisierung organischer Substanz unter anoxischen Bedingungen?

Wissenschaft Chemie
#1

Ihr lieben Foristen,

ich stelle die Frage aus einem gewässerchemischen Hintergrund. Unter oxischen Bedingungen sagt man, die Nitrat-Konzentration in einem Gewässer erhöhe sich, wenn organisches Material mineralisiert wird. Dies passiert wegen des frei werdenden Stickstoffs aus der organischen Substanz. Organische Substanz besteht etwa zu etwa 50 g pro kg Trockenmasse aus Stickstoff.
Unter anoxischen Bedingungen wird der Stickstoff-Blick üblicherweise auf die Denitrifikation von Nitrat oder Nitratammonifikation gerichtet. Dabei sinkt die Stickstoffkonzentration im Wasser, da sowohl molekularer Stickstoff (Produkt der Denitrifikation) als auch Ammoniak (Produkt der Nitratammonifikation) entgasen.
Wie verhalten sich nun die Nitrat- und TN-Konzentrationen, wenn organisches Material im anoxischen Milieu abgebaut wird? Wird der Stickstoff trotz der anoxischen Bedingungen zunächst als Nitrat frei?

Bin gespannt auf eure Antworten,
Matthias

Da meine Tags nicht akzeptiert werden, noch eine Anneinaderreihung von Begriffen, die irgendwann über die Suche gefunden werden können:
Gewässerchemie, hypoxisch, anoxisch, anaerob, Gesamtstickstoff, TN, organische Substanz

#2

Beim anaeroben Abbau von Eiweißstoffen (oben = „organisches Material“) werden zuerst durch Hydrolyse Polypepdide gebildet, die aus mehreren Aminosäuren bestehen. Der weitere anaerobe Abbau erfolgt über die Zwischenprodukte Aminosäuren und Harnstoff.
Die Endprodukte des anaeroben Abbaus von Eiweißstoffen sind Methan, CO2, Ammoniak und Schwefelwasserstoff.

#3

Vielen Dank, hucklebeeri,

demnach nimmt die Nitrat- bzw. DIN (dissolved organic nitrogen)-Konzentration nahezu genau so ab, wie wenn kein organisches Material abgebaut würde. (Mit der Stickstoffbrille sind nur die Eiweißstoffe relevant, deshalb hätte man auch von Eiweißstoffen anstelle organischem Materials sprechen können). Die DIN-Konzentration ist das, wofür ich mich interessiere, hatte fälschlicherweise die TN-Konzentration angesprochen. Ein klein wenig Hemmung im Abbau von DIN und Nitrat ergibt sich natürlich durch die Konkurrenz zum Abbau organischen Materials.

Danke nochmals,
Matthias

#4

Hallo,

nein. Bei der Mineralisierung organischer Substanz wird der Stickstoff zunächst in Form von NH3 bzw. NH4+ freigesetzt. Dies kann im Zuge der biologischen Nitrifikation über Nitrit zu Nitrat oxidiert werden. Wenn aber O2fehlt, kann keine biologische Nitrifikation stattfinden, da die nitrifizierenden Bakterien zwingend auf Sauerstoff als Oxidationsmittel angewiesen sind. Eventuell noch vorhandene Restbestände an Nitrat können durch autotrophe Organismen assimiliert, durch denitrifizierende Bakterien zu N2 reduziert und/oder durch nitratammonifizierende Bakterien wieder zu NH3 reduziert werden, sodass die Nitratkonzentration sinkt. Neues Nitrat kann dann höchstens von außen ins Gewässer gelangen, z. B. durch Gewitter (Oxidation des atmosphärischen N2) oder Einleitung von Abwasser.

Dass NH3 in nennenswertem Umfang ausgast, glaube ich nicht; es ist jedenfalls sehr gut wasserlöslich und liegt zudem bei pH=7 überwiegend als NH4+ vor.

Der Gesamtstickstoffgehalt im Gewässer dürfte weitgehend konstant bleiben, wenn Biomasse weder entnommen (z. B. Fischfang) noch zugeführt wird (z. B. durch Laubfall).

FG myrtillus

#5

Hallo, dein

muß heißen: „bzw. DIN (dissoved inorganic nitrogen)-Konzentration“.