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Nitrate, die sich im Boden in Flussnähe anreichern, spielen eine wichtige Rolle bei der Erhöhung des Nitratgehalts im Flusswasser bei Regenfällen, berichten Forscher der japanischen Universität Nagoya. Ihre in der Fachzeitschrift Biogeoscience veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Stickstoffbelastung zu reduzieren 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 beeinträchtigen, zu Eutrophierung (Überanreicherung des Wassers mit Nährstoffen) führen und die Gesundheit von Mensch und Tier gefährden. Obwohl bekannt ist, dass der Nitratgehalt in Bächen bei Regen steigt, ist die Ursache unklar.
Es gibt zwei Haupttheorien darüber, wie der Nitratgehalt bei Regen ansteigt. Der ersten Theorie zufolge lösen sich atmosphärische Nitrate im Regenwasser auf und gelangen direkt in die Flüsse. Die zweite Theorie besagt, dass bei Regen Bodennitrate in der Uferzone, der sogenannten Uferzone, ins Flusswasser gelangen.
Um die Quelle der Nitrate 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 in Nitraten und bei starken Regenfällen zu analysieren. Steigende Nitratkonzentrationen in Flüssen.
Frühere Studien berichteten von einem signifikanten Anstieg der Nitratkonzentrationen während Stürmen in einem Fluss oberhalb des Kaji in der Präfektur Niigata im Nordwesten Japans. Die Forscher sammelten Wasserproben aus dem Kajigawa-Einzugsgebiet, darunter auch aus Bächen oberhalb des Flusses. Während dreier Stürme nutzten sie automatische Probenentnahmegeräte, um 24 Stunden lang stündlich Proben aus den Gewässern im Einzugsgebiet zu entnehmen.
Das Team maß die Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Nitraten im Wasser des Baches und verglich die Ergebnisse anschließend 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 dem Regenwasser stammen.
„Wir kamen zu dem Schluss, dass das Ausschwemmen von Nitraten aus Küstenböden in die Flüsse aufgrund steigender Flusspegel und des Grundwassers die Hauptursache für den Anstieg der Nitratwerte in den Flüssen während Stürmen ist“, sagte Dr. Weitian Ding von der Universität Nagoya, Autor der Studie.
Das Forschungsteam analysierte außerdem 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 geringen Einfluss atmosphärischer Nitratquellen hindeutet.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Nitrate in Küstenböden von Bodenmikroben produziert werden. „Man geht davon aus, dass sich Nitrate mikrobiellen Ursprungs in japanischen Küstenböden nur im Sommer und Herbst anreichern“, erklärt Professor Tsunogai. „Aus dieser Perspektive können wir vorhersagen, dass der Anstieg der Nitrate im Fluss aufgrund von Niederschlägen nur in diesen Jahreszeiten auftritt.“
Referenz: Dean W., Tsunogai W., Nakagawa F. et al. Die Verfolgung der Nitratquelle in Waldbächen zeigte erhöhte Konzentrationen während Sturmereignissen. Biogeoscience. 2022;19(13):3247-3261. doi: 10.5194/bg-19-3247-2022
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