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Nitrate, die sich im Boden in der Nähe von Flüssen ansammeln, spielen eine wichtige Rolle bei der Erhöhung des Nitratgehalts im Flusswasser bei Regenfällen, berichten Forscher der Universität Nagoya in Japan.Ihre in der Fachzeitschrift Biogeoscience veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Stickstoffbelastung zu verringern und die Wasserqualität in flussabwärts gelegenen Gewässern wie Seen und Küstengewässern zu verbessern.
Nitrate sind ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen und Phytoplankton. Hohe Nitratwerte in Flüssen können jedoch die Wasserqualität verschlechtern, zur Eutrophierung (Überanreicherung des Wassers mit Nährstoffen) führen und ein Risiko für die Gesundheit von Mensch und Tier darstellen.Obwohl bekannt ist, dass der Nitratgehalt in Bächen bei Regen ansteigt, ist nicht klar, warum.
Es gibt zwei Haupttheorien darüber, wie Nitrat bei Regen ansteigt.Nach der ersten Theorie lösen sich atmosphärische Nitrate im Regenwasser und gelangen direkt in die Bäche.Die zweite Theorie besagt, dass bei Regen Bodennitrate im Uferbereich des Flusses, der sogenannten Uferzone, in das Flusswasser gelangen.
Um die Nitratquelle weiter zu untersuchen, führte ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Urumu Tsunogai von der Graduate School of Environmental Studies in Zusammenarbeit mit dem Asian Center for Air Pollution Research eine Studie durch, um Veränderungen in der Zusammensetzung von Stickstoff- und Sauerstoffisotopen zu analysieren Nitrate und bei starkem Regen.Steigende Nitratkonzentrationen in Flüssen.
Frühere Studien haben über einen signifikanten Anstieg der Nitratkonzentrationen während Stürmen in einem Fluss stromaufwärts des Kaji-Flusses in der Präfektur Niigata im Nordwesten Japans berichtet.Die Forscher sammelten Wasserproben aus dem Kajigawa-Einzugsgebiet, unter anderem aus Bächen flussaufwärts.Während dreier Stürme verwendeten sie Autosampler, um 24 Stunden lang jede Stunde Wasserproben von Wassereinzugsgebieten zu beproben.
Das Team maß die Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Nitraten im Wasser des Baches und verglich die Ergebnisse dann mit der Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Nitraten im Boden in der Küstenzone des Baches.Dabei stellten sie fest, dass die meisten Nitrate aus dem Boden und nicht aus Regenwasser stammen.
„Wir kamen zu dem Schluss, dass das Auswaschen von Nitraten aus dem Küstenboden in Bäche aufgrund steigender Bachpegel und des Grundwassers die Hauptursache für den Anstieg der Nitrate in Bächen während Stürmen war“, sagte Dr. Weitian Ding von der Universität Nagoya, Autor der Studie.
Das Forschungsteam analysierte auch den Einfluss von atmosphärischem Nitrat auf den Anstieg des Nitratflusses bei Stürmen.Der Gehalt an atmosphärischem Nitrat im Flusswasser blieb trotz der Zunahme der Niederschläge unverändert, was auf einen leichten Einfluss atmosphärischer Nitratquellen hinweist.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Küstenbodennitrate von Bodenmikroben produziert werden.„Es wird angenommen, dass sich Nitrate mikrobiellen Ursprungs in Japan nur im Sommer und Herbst in Küstenböden anreichern“, erklärt Professor Tsunogai.„Aus dieser Perspektive können wir vorhersagen, dass der Nitratanstieg im Fluss aufgrund von Niederschlägen nur in diesen Jahreszeiten auftreten wird.“
Referenz: Dean W, Tsunogai W, Nakagawa F, et al.Die Verfolgung der Nitratquelle in Waldbächen ergab erhöhte Konzentrationen bei Sturmereignissen.Biogeowissenschaften.2022;19(13):3247-3261.doi: 10.5194/bg-19-3247-2022
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