1 / 27

Nitrogén vizes környezetben

Nitrogén vizes környezetben. Dr. Fórizs István. Nitrogénizotópok gyakorisága. 14 N=99,6% 15 N=0,36% Dúsulási tényező ka = kiindulási anyag, t = termék ε t-ka = (R t /R ka -1)1000 [‰] Ha kicsi a ‘ka’ koncentrációja, vagy kicsi a frakcionáció, akkor ε t-ka ≈ δ t - δ ka.

naif
Download Presentation

Nitrogén vizes környezetben

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nitrogén vizes környezetben Dr. Fórizs István

  2. Nitrogénizotópok gyakorisága 14N=99,6% 15N=0,36% Dúsulási tényező ka = kiindulási anyag, t = termék εt-ka = (Rt/Rka-1)1000 [‰] Ha kicsi a ‘ka’ koncentrációja, vagy kicsi a frakcionáció, akkor εt-ka ≈ δt - δka

  3. Biológiai közbenjárás (baktériumok) • Az élőlények mindig a kisebb energiájú kémiai kötéseket bontják szívesebben (14N). • Következmény: a produktum izotóposan minding könnyebb, mint a visszamaradó anyag. • NH4+→ NO3+ (δ15NNH4> δ15NNO3) • NO3+→ NH4+(δ15NNO3> δ15NNH4)

  4. A 15N eloszlása

  5. Nitrogén körforgás

  6. Átalakulási folyamatok N2 megkötés • Természetes N2 megkötés 90-130 Tg/év. • Mesterséges N2 megkötés 140 Tg/év. • Rendszerint elhanyagolható a frakcionáció. • Távlatok??

  7. Átalakulási folyamatok Asszimiláció N-tartamú vegyületek (ammónium, nitrit, nitrát) beépülése szerves anyagba • Biológiai folyamat • Rendszerint elhanyagolható a frakcionáció.

  8. Átalakulási folyamatok Mineralizáció (ammonifikáció) Szerves N-ből ammónium keletkezik • Biológiai folyamat • Rendszerint elhanyagolható a frakcionáció.

  9. Átalakulási folyamatok Nitrifikáció Ammónium átalakulása nitráttá • Több lépéses biológiai folyamat • Oxidatív (aerób) környezet (pl. talaj) • (Vegyérték -III → +V) • Jó közelítésben: 1 O atom légköri, 2 O atom vízmolekulából. • Frakcionáció: εNO3-NH4 = -12 — -29‰. • !!Ammónia-szökésnél előfordulhat: δ15NNO3> δ15NNH4 kezdeti

  10. Átalakulási folyamatok Denitrifikáció Nitrát redukciója • Biológiai folyamat (ált. Thiobacillus denitrificans) • Reduktív környezet NO3- + 5/4CH2O → 1/2N2 + 5/4HCO3- + 1/4H+ + 1/2H2O (Egyidejűleg a d13CDIC csökken) Szerves anyag helyett a Mn2+, Fe2+, szulfid és CH4 is lehet elektron donor.

  11. Nitrát ivóvízben • Csecsemőknél a „kék halál” okozója lehet. • Szabvány határozza meg a megengedett maximális mennyiséget. • Max: 40 mg/L nitrát. • Vagy 10 mg/L Nnitrát (≈44 mg/L nitrát).

  12. A nitrát izotópos összetétele

  13. Bio-alma • A helyi zöldséges azt állítja, hogy ő olyan almát árul, ahol a gyümölcsöst csak szerves trágyával kezelték, műtrágyával nem. • Próbaképpen megmérjük az egyik alma δ15N értékét, +19‰? • Igazat mondott?

  14. Denitrifikáció • δR = δR0 + ε ln(C/C0) (ε < 0) • A δ érték lineáris a koncentráció logaritmusával. • A vízben N2 többlet keletkezik. • A δ15N és a δ18O értékek együtt változnak (lineáris kapcsolat, ahol a meredekség 0,5). • ε15N ≈ -16‰, ε18O ≈ -8‰

  15. Denitrifikáció a δ15N-δ18O diagramon

  16. Denitrifikáció

  17. Szennyezés szikkasztóbólAravena et al. 1993 d15Nnitrát értékek

  18. Savas eső hatása a talaj nitrát-forgalmára (Durka et al. 1994) • Légköri nitrát d18O értéke: 60-73‰. • Talajban képződött nitrát d18O értéke: 0,8-5,8‰ (mikrobiális nitrát, 1 O atom légkörből, 2 O atom a vízből származik)

  19. Légköri és forrásvíz nitrát

  20. Savas esők hatása • Az egészséges fenyőerdőben a légköri eredetű nitrát 16-30%-a került a területről távozó forrásvízbe. • A savasodás következtében pusztuló fenyőerdőben a légköri eredetű nitrát 59-114%-a került a területről távozó forrásvízbe.

  21. C. Kendall 1998

  22. Lakott területen nitrát szennyezésFukuda et al. 2004 • A felszín alatti kemolitoautotróf nitrifikáció (NH4+→ NO3-) esetében (kísérlet alapján) 1 O atom légköri, 2 O atom vízmolekulából származik: d18Onitrát = 2/3d18Ovíz + 1/3d18Olégkör A valóságban a mért d18O mindig pozitívabb +5—+10‰-kel.

  23. Az eltérés lehetséges okai • A telítetlen zónában a talajnedvesség párolog (d18Ovíz növekszik). • Kismértékű denitrifikáció. • Mikrobiális légzés (O2-ből CO2 lesz, a maradék O2d18O értéke növekszik). • Csapadékkal leülepedő nitrát.

  24. Fukuda et al. 2004

  25. Fukuda et al. 2004

  26. Fukuda et al. 2004

  27. Keveredés A komponens d15N = -1 ‰ cNO3 = 10% B komponens d15N = -22 ‰ cNO3 = 1% B A keveredés: x rész A víz (1-x) rész B víz keverék = (xcAA + (1-x)cBB)/(xcA+ (1-x)cB)

More Related