Browsing by Subject "typen kierto"

Typpi on perustuotantoa rajoittava ravinne lähes koko Itämerellä. Typen kierto perustuu mikrobien välittämiin hapetus-pelkistysreaktioihin, joissa typpeä muunnetaan erilaisiin muotoihin. Ammonifikaatiossa mikrobit mineralisoivat liuennutta tai partikulaarista orgaanista typpeä ammoniumiksi ja DNRA- prosessissa (dissimilatorinen nitraatin pelkistys ammoniumiksi)mikrobit pelkistävät nitraattia ammoniumiksi. Ammonium on biologisesti kaikkein käyttökelpoisin typen muoto ja siksi sen pitoisuudet ovat vesipatsaassa yleensä hyvin pieniä. Mikrobiprosessien mittaamiseksi myös pienten ammoniumpitoisuuksien määrittäminen on tärkeää. Pro gradu-tutkielmassa määritettiin DNRA:n ja ammonifikaation prosessinopeuksia Varsinaisen Itämeren vesipatsaassa hyödyntämällä stabiili-isotooppitekniikkaa. Tutkimuksen edellytyksenä oli selvittää kokeellisesti alin luotettava määritysraja ammoniumin 15N-pitoisuudelle. Menetelmäkehitystä varten valmistettiin koesarjoja ultrapuhtaasta vedestä ja tunnetun 15N:14N -suhteen omaavista ammoniumkloridijauheista. Minimimääritysrajakokeessa etsittiin eri ammoniumin ainemääriä sisältävän koesarjan avulla massaspektrometrisen analyysin tarvittava alin ammoniumin ainemäärä. Minimimääritysrajan alapuolelle pyrittiin pääsemään tekemällä kantoliuoskoe. Kantoliuoskokeessa valmistettiin eri ammoniumin ainemääriä (0,5 atom. %) sisältävä koesarja, joiden ammoniumin ainemäärää kasvatettiin lisäämällä näyteliuoksiin kantoliuosta, jonka määrä ja isotooppisuhteet tunnettiin. Kantoliuoslisäysten jälkeen näytteet analysoitiin massaspektrometrillä ja tuloksista seurattiin 15N:14N – suhteen muutosta eri laimennoksissa. Pienin luotettavasti määritetty ammoniumin ainemäärä oli 0,5 µmol. Kantoliuoskokeilla ei onnistuttu optimoimaan määritysrajaa pienemmäksi, eikä menetelmää siten hyödynnetty vesinäytteiden DNRA- ja ammonifikaatiomittauksissa. DNRA- ja ammonifikaatiomittauksia varten kerättiin vesinäytteitä Varsinaiselta Itämereltä neljältä eri näytteenottoasemalta (Läntisen Gotlannin, Itäisen Gotlannin , Fårön ja Landsortin syvänteet) toukokuussa 2011. Lisäksi Itäiseltä Gotlannin syvänteeltä otettiin vesinäytteet DNRA- ja ammonifikaatiomittauksia varten myös heinäkuussa 2011. Vesinäytteitä rikastettiin 15N- ammoniumilla siten, että näytteiden 15N- pitoisuudeksi saatiin 5 µM. Näytteitä inkuboitiin 24 tuntia in situ- olosuhteissa. Inkuboinnin jälkeen näytteistä mitattiin 15N- leima ammonium diffuusio- menetelmällä. Tuloksista laskettiin DNRA- potentiaalit sekä ammonifikaation in situ- prosessinopeudet. Keväällä mitatut ammonifikaation in situ- prosessinopeudet olivat matalia (0,36- 8,35 nM d-1). Tuloksia saattoi selittää se, ettei kesäisen perustuotannon tuottama partikulaarinen orgaaninen typpi ollut vielä ammonifioijien käytettävissä. Eri asemilta mitatuissa prosessinopeuksissa ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa. Tutkittujen ympäristömuuttujien ja ammonifikaation prosessinopeuksien välillä ei havaittu korrelaatiota. DNRA- potentiaalituloksia saatiin vain toukokuussa Läntiseltä Gotlannin syvänteeltä ja heinäkuussa Itäiseltä Gotlannin syvänteeltä kerätyistä näytteistä. Läntiseltä Gotlannin syvänteeltä mitattu DNRA- potentiaalinopeus (1,14 nM d-1) oli lähes nelinkertainen heinäkuussa Itäiseltä Gotlannin syvänteeltä mitattuun DNRA- potentiaaliin (0,38 nM d-1) nähden. Ammonifikaation merkitys Itämerellä on todennäköisesti pienempi ulapalla kuin estuaareissa, joissa suuri orgaanisen aineksen kuormitus tuo jatkuvasti substraatteja ammonifikaatiolle. Keväisen piileväkukinnan nopeasta sedimentoitumisesta johtuen saattavat ammonifikaation prosessinopeudet Itämerellä keväisin olla suurempia sedimenteissä kuin vesipatsaassa. Itämeren erityispiirteet, kuten alhainen suolapitoisuus todennäköisesti inhiboi vesipatsaan DNRA:n esiintymistä, jonka seurauksena mitatut DNRA- nopeudet jäivät mataliksi. DNRA: n kanssa nitraatista kilpailevan kemolitoautotrofisen denitrifikaation on sen sijaan havaittu olevan pääasiallinen typpeä pelkistävä prosessi Varsinaisella Itämerellä.