Das Projekt "N2O-Isotopenfraktionierungsmethode zur Bestimmung von N2-Emissionen aus Böden - Entwicklung und Validierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.3 - Biowissenschaften, Professur für Pflanzenbiologie durchgeführt. Die Denitrifikation stellt eine zentrale Größe im N-Haushalt insbesondere in gedüngten Agrarökosystemen dar, ist aber wegen methodischer Schwierigkeiten bei der Messung von N2- Emissionen auf der Feldskala sehr schwer bestimmbar und daher unzureichend untersucht. Die Produktion und Reduktion von N2O im Zuge der Denitrifikation und die damit verbundenen Isotopeneffekte hinterlassen im N2O-Molekül eine spezifische Isotopologensignatur, die sich aus der relativen An- oder Abreicherung von 15N und der schweren O-Isotope (17O, 18O) sowie aus der Verteilung von 15N innerhalb des Moleküls zusammensetzt. Diese Signatur wird durch folgende Größen geregelt: Die 15N und 17O/18O-Signaturen der Vorläuferverbindungen (Nitrat, Bodenwasser), den O-Austausch mit dem Bodenwasser bei der N2O-Produktion, die Raten der N2O-Produktion und der N2O-Reduktion zu N2 sowie die Isotopeneffekte (Fraktionierungsfaktoren) der verschiedenen Teilprozesse. Theoretisch lässt sich die N2O-Reduktion zu N2 - und damit die N2-Emission - sowohl aus den 15N-Signaturen als auch aus der 18O-Signatur des emittierten N2O ableiten, wenn die übrigen Parameter, die die Isotopologensignatur beeinflussen, ausreichend sicher bestimmbar sind. Ziel ist es, diesen methodischen Ansatz für die 18O-Signatur anhand von Laborversuchen mit Böden zu prüfen. Durch den Vergleich gemessener und mit einem Modell berechneter Isotopensignaturen sowie Emissionen von N2O- und N2 wird geprüft und bewertet, inwieweit die N2O-Fraktionierungsmethode für die Bestimmung von N2- Emissionen geeignet ist und eine neue Option für die Erfassung der N2-Emissionen auf der Feldskala bietet.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 546: Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Sonderforschungsbereich 248 'Stoffhaushalt des Bodensees' durchgeführt. In enger Zusammenarbeit mit geologisch, geochemisch, hydrologisch und physikochemisch arbeitenden Gruppen soll das Schicksal aromatischer Fremdstoffe (Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin etc.) im Zuge des Transports untersucht und die mikrobiellen Beiträge zum Abbau bzw. zum Umbau dieser Verbindungen geprüft werden. Die laufenden Bodensäulenversuche sollen mit verschiedenen Fließgeschwindigkeiten und NO3 als Elektronenakzeptor weitergeführt werden. Mit den bisher isolierten Bakterienkulturen sollen die Wege des anaeroben Abbaus verschiedener aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Identifizierung der Abbauprodukte untersucht werden, die von den Kulturen produziert oder ausgeschieden werden und evtl. für weitere Reaktionen zur Verfügung stehen. Die Ursache einer biologischen 13C/12C-Isotopenfraktionierung beim anaeroben Abbau von Toluol soll untersucht und die mögliche Anwendbarkeit einer hierauf basierenden Methode für die Beschreibung von biologischen Abbauvorgängen in der Umwelt geprüft werden. Dabei soll anhand von verschiedenen Kulturen, die aromatische Kohlenwasserstoffe wie z.B. Toluol und o,m,p-Xylol mit verschiedenen Elektronenakzeptoren abbauen können, gezeigt werden, ob die Fraktionierung bei allen untersuchten Organismen und bei jedem untersuchten Substrat in gleichem Umfang auftritt und somit eine generelle Eigenschaft des biologischen Abbaus ist. Für ausgewählte Substrate soll gezeigt werden, bei welchem Schritt im Abbau die Fraktionierung verursacht wird und ob sich daraus Gesetzmäßigkeitn wie z.B. Fraktionierungsfaktoren für den Abbau von Fremdstoffen im Aquifer ableiten lassen können.