ministerie van verkeer en waterstaat
rijkswaterstaat riza rijksinstituut voor integraal zoetwaterbeheer en afvalwaterbehandeling tel. 03200-70411. fax. 03200-49218
Denitrificatie in ongestoorde sedimentkolommen door middel van N2-gas metingen. Validering van een meetmethode en denitrificatie meting.
Werkdocument 92.107x auteur(s) datum
S. van Leeuwen 13 juli 1992
ministerie van verkeer en waterstaat
rijkswaterstaat riza rijksinstituut voor integraal zoetwaterbeheer en afvalwaterbehandeling tel. 03200-70411. fax. 03200-49218
Denitrificatie in ongestoorde sedimentkolommen door middel van N2-gas metingen. Validering van een meetmethode en denitrificatie meting.
School:
Hogeschool West-Brabant. Sector Laboratorium Onderwijs. Postbus 280. 4870 AG Etten-Leur.
Periode:
1 maart 1992 - 17 juli 1992.
Begeleiders:
Mw. ir. F. van Luijn (RIZA). Dr. P. Boers (RIZA). Dhr. der Kinderen (school).
Voorwoord Dit verslag is het resultaat van een 20 weken durende stage bij het RIZA. De stage ging uit van Hogeschool West-Brabant, sector laboratoriumonderwijs, chemische faculteit in Etten-Leur. Tijdens deze stage heb ik kennis gemaakt met het eutrofieringsprobleem in de ondiepe zoetwatermeren en in het bijzonder de nalevering van stikstof vanuit de meerbodem. De stage is een interessante en leerzame periode gebleken. Graag wil ik mw. ir. F. van Luijn en dr. P. Boers bedanken voor hun begeleiding en kritiek bij de tot standkoming van dit verslag. Stefan van Leeuwen Juli 1992, Lelystad
INHOUDSOPGAVE:
Samenvatting 1 INLEIDING 1.1 RIZA 1.2 Doel van het onderzoek
1 1 2
2 THEORIE 2.1 Ondiepe zoetwatermeren 2.2 Sediment 2.3 Stikstofhuishouding 2.3.1 Ammonificatie 2.3.2 Nitrificatie 2.3.3 Denitrificatie 2.4 Interacties 2.5 Meetmethode
3 3 3 3 4 4 4 6 6
3 MATERIAAL EN METHODE 3.1 Gebiedsbeschrijving 3.2 Bemonsteringstechniek 3.3 Testvat 3.4 Opstarten van het experiment 3.4.1 Inbrengen van het sediment 3.4.2 Opdruppelen van het water 3.4.3 Spoelen van de gasfase 3.4.4 Voorloop 3.4.5 Spoelen (specificatie) en monstername 3.5 Apparatuur 3.6 Ukgas
7 7 7 8 9 9 10 11 11 11 12 13
4 BEREKENINGEN 4.1 Berekening van de N2-concentratie in de gasfase 4.2. Berekening van de N:-flux (nalevering) 4.3 Foutenberekening
15 15 16 16
5 RESULTATEN EN DISCUSSIE 5.1 Gasdichtheidstesten 5.2 N2-flux vanuit sediment 5.3 N:-flux vanuit sediment met toevoeging van een overmaat N0 3 5.4 N2-flux vanuit gesteriliseerd sediment 5.5 N:-flux vanuit gesteriliseerd sediment met een NaN3-oplossing (0.02%) 5.6 Controle van de lineariteit van de detector 5.7 Diskussie
18 18 19 19 20 22 23 24
6 CONCLUSIES
26
7 AANBEVELINGEN VOOR VERDER ONDERZOEK
27
8 LITERATUURLIJST
28
BIJLAGEN
30
Samenvatting
Het eutrofieringsprobleem in ondiepe meren werd tot voor kort aangcpakt duui de belasting met fosfaat te verminderen. Deze wijze geeft op korte termijn geen bevrcdigende resultaten. Daarom wordt bekeken of bevredigende resultaten kunnen worden verkregen door de stikstofbelasting te verminderen. Het onderzoek richt zich op de nalevering van stikstof uit de bodem d.m.v. denitrificatie. Voordat maatregelen kunnen worden genomen moet een beter inzicht in de procesgang van de denitrificatie worden verkregen d.m.v. experimenten. Hiertoe is een meetmethode (vrij naar Seitzinger) ontwikkeld waarbij dagelijks de stikstofnalevering wordt gemeten. De experimenten bestaan uit twee fases: het valideren van de meetmethode en het meten van de stikstof nalevering van het sediment. Bij het valideren van de methode verdient het inbrengen van het sediment in het testvat nog extra aandacht en bij het meten dient de aandacht vooral gevestigd te worden op het voorkomen van contaminatie van het monstergas met lucht. De meetmethode is getest aan de hand van sediment, afkomstig uit het Nuldernauw. Tevens is hiermee een beperkt inzicht verkregen in de stikstofnalevering a.g.v. denitrificatie. De grootste nalevering van stikstofgas (voorloop: opgelost stikstofgas komt a.g.v. diffusie vrij) vindt in de eerste 2 tot 8 dagen plaats. Daarna blijft de nalevering constant (totale N2 nalevering gemiddeld 73.3 /xmolm^h' 1 ). Het aandeel a.g.v. denitrificatie in deze nalevering bedraagt ongeveer 21%. De oorza(a)k(en) van de rest van de nalevering is/zijn onbekend. Door het uitvoeren van meerdere experimenten kan een beter inzicht in het verloop van de denitrificatiereactie verkreuen worden.
1 INLEIDING 1.1 RIZA In 1920 is het RIZA (Rijksinstituut voor Zuivering van Afvalwater) opgericht met als hoofdtaak: "het aangeven van grondslagen van de plannen tot zuivering van huishoudelijk- en industrieel afvalwater". Met het in werking treden van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewateren in 1970 werden de taken aan de tijd aangepast. Door een integratie van het RIZA, delen van de directie Waterhuishouding en Waterbeweging en de Deltadienst is in 1985 de Dienst Binnenwateren/RIZA (DBW/RIZA) ontstaan. DBW/RIZA had als taak het verrichten van onderzoek en het uitbrengen van adviezen over de waterhuishouding in kwalitatieve en/of kwantitatieve zin. In 1991 is de naam DBW/RIZA veranderd in RIZA (Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling). De hoofddoelstelling van het RIZA is: "het bevorderen van een maatschappelijk gewenste waterhuishouding van de binnenwateren, welke de zorg omvat van het op en in de bodem vrij aanwezige water, met het oog op de vele belangen die daarbij in het geding zijn". Het RIZA verleent technisch-wetenschappelijke ondersteuning aan het beleid en het beheer van de oppervlaktewateren en het grondwater. Het instituut verricht daartoe eigen onderzoek en draagt onderzoek op aan andere wetenschappelijke instituten. De laboratoria van het RIZA onderzoeken ondermeer monsters oppervlaktewater, afvalwater, zwevende stof. sediment en organismen, die door monsternemers worden aangeboden. In Lelystad bevinden zich de centrale laboratoria. De laboratoria onderzoeken monsters op de aanwezigheid van stoffen die van nature niet of slechts in lage concentratie voorkomen, d.w.z. veelal stoffen van organische of anorganische aard. Tevens onderbouwen de laboratoria. door het verrichten van onderzoek, de eventueel te nemen maatregelen, en stellen zij het effect van genomen maatregelen vast. Dit onderzoek is verricht bij de afdeling algemeen onderzoek (AO). Deze afdeling verricht fysisch, biologisch en chemisch onderzoek aan zoet-watersystemen en grondwater. De afdeling chemie (AOC) is onderverdeeld in drie onderafdelingen nl: AOCMilieuchemie: houdt zich bezig met het gedrag van microverontreinigingen in het milieu; AOCEcotoxicologie: houdt zich bezig met het gedrag van organismen op microverontreinigingen; AOCHydro-geochemie: houdt zich bezig met het gedrag van nutrienten (eutrofieringj en radioactieve stoffen in het milieu.
1.2 Doel van het onderzoek Eutrofiering is de verrijking van het oppervlaktewater met voedingsstoffen (nutrienten) met als gevolg een verhoogde groei van algen en waterplanten. Er kunnen zich drijflagen van algen vormen waardoor ophoping ontstaat bij strandcn. havens en wateronttrekkingspunten. Dit heeft tot gevolg dat het water niet of moeilijk bruikbaar is voor onder andere recreatiedoeleinden en als drinkwater. De economische en milieuhygienische belangen die met overmatige algengroei gemoeid zijn hebben ertoe geleid dat de overheid de problemen rond de eutrofiering aanpakt (fosfatennota 1979). Dit houdt in dat de externe belasting van het oppervlaktewater met fosfaat wordt verminderd. Het effect hiervan is echter niet direct waarneembaar vanwege een nalevering van P door de bodem en fosfaatemissie door de landbouw (van Luijn,1992). In de zee is vaak stikstof de beperkende factor voor de algengroei. Eutrofiering in de zee moet daarom tegengegaan worden door de stikstofbelasting te verminderen. Mogelijk geeft de aanpak van de stikstofbelasting van de zoetwatermeren beter resultaat dan de aanpak van de fosfaatbelasting (van Luijn, 1992). Voor de aanpak van het eutrofieringsprobleem door de reductie van de stikstofbelasting is voldoende inzicht in de stikstofbelasting van het oppervlaktewater en tevens in de verschillende processen in de stikstofkringloop in het systeem water/sediment vereist. Voor de verwijdering van stikstof uit het systeem water/sediment is vooral de in het sediment plaatsvindende denitrificatiereactie van belang. Het doel van dit onderzoek is het valideren van een meetmethode welke is opgezet om de reactie te kwantificeren. Hiertoe is de methode getest aan de hand van sediment afkomstig uit het randmeer Nuldernauw. Dit onderzoek maakt deel uit van het promotie-onderzoek van F. van Luijn, in dienst van de Landbouwuniversiteit te Wageningen.
2 THEORIE 2.1 Ondiepe zoetwatermeren De Nederlandse zoetwatermeren varieren in diepte van 1 tot 30 meter. In het oecosysteem van deze meren komen verschillende organismen voor weike in een voedselketen onderverdeeld zijn in autotroten (algen. waterplanten); herbivoren (planteneters: o.a. slakken en watervlooien) en carnivoren (vleeseters: varierend van insecten en larven tot grote vissoorten). Door het afsterven van deze organismen komt dood organisch materiaal in het water terecht. Dit materiaal zakt samen met organisch materiaal afkomstig van het land (o.a. bladeren en takken) naar de bodem van het meer en vormt samen met het al aanwezige materiaal het sediment. Tijdens het neerdalen en in de bodem wordt het dood organisch materiaal afgebroken waarbij nutrienten vrijkomen. 22 Sediment. Het sediment wordt in de literatuur beschouwd als een biofilm, opgebouwd uit drie lagen. Deze lagen ontstaan doordat continue aanvoer van dood orgamsch materiaal plaatsvindt. Onderstaande figuur geeft inzicht in de opbouw van het sediment. waterkolom
org. N
NO;
smmonilicotl*
aerooD
sediment
nilrillcoll*
org. N
NN.
I
NO,
A
ammonilleorl*
1«mlrifleari«
org. N
NH.
NO,"
'
anoxisch sediment
N,
\
amrrtonilieari*
org. N
J
•i
>
NH.*
NO,"
anaeroob sediment
Figuur l. Stikstoffluxen en omzettingen (gewijzigd naar Visser 1989V
danitrlflcati*
*
In de bovenste laag, het aerobe sediment, is zuurstof de terminale electronenacceptor. Er vinden twee processen plaats namelijk ammonificatie en nitrificatie. De tweede laag is een anoxische laag. Nitraat is in afwezigheid van zuurstof de terminale electronenacceptor. In deze laag vinden ammonificatie en denitrificatie plaats. In de derde, anaerobe laag, vinden ammonificatie en denitrificatie plaats. AJs terminale electronenacceptoren fungeren onder andere S02" en CO;,.
23 Stikstofhuishouding Stikstof kan op verschillende manieren voorkomen in het aquatische systeem (sediment met bovenstaande water): - opgelost anorganisch N; - opgelost organisch N: - particulair anorganisch en organische N (anorganische en organische vormen van N geadsorbeerd aan colloidale deeltjes); - biotisch N; -N,
t AIMOSPIITRIC (XCIIANtt
VmAllZAHOU (1 N l l j
IIVING PARIIClllAU N
TT / fIXAIION
/
RESPIPAIIOM
DPI AM Fil I I * ' I
RCSPIRAIIOf.
y
DI SSOttlilON
UPTAKl M0I.C1IIAR rniHiir.CNiN i /
NM N
/
I
-filNHHUICAl ,,,„
NO - N
DINIIRIIICAlim
SnillBK IIICANir N
AMMONil ICAIMjfl
NIIIMIK A l l l f l —i HtlfASI
sini'itnN
' |',:
D1NIIRIHCAIIOH NIIRIIII.AIIOti
IIPIAKJ I UAIKifl
r n r u ivirn; PARIICIItAlf N
•__zJ
nn
Sf l i t ING
fZ
SEDIMCM PROUSSES ASSlMllAlWH FIXAIItM NIIRIMCA1I0N DINIIRIIICAIION WCtMPMSIIIDM AMMtVIIIICAlim IOSS I S I U I M I N I IRAPPINGI
Figuur 2. Stikstofhuishouding (gewijzigd naar EPA, 1985). De belangrijkste processen worden in bovenstaande figuur weergegeven.
J
Naarmate het volume van de bovenstaande waterkolom ten opzichte van het volume van de actieve toplaag van het sediment geringer is, zal de invloed van het sediment groter zijn. De rol van het sediment zal in dit onderzoek centraal staan. In het sediment neemt stikstof in verschillende vormen deel aan de processen ammonificatie, nitrificatie en denitrificatie (zie figuur 1).
2.3.1 Ammonificatie Ammonificatie is de degradatie en mineralisatie van particulair organisch stikstof (PON) naar ammonia door heterotrofe organismen (Kamp Nielsen/Andersen, 1977). De omzetting kan zowel aeroob als anaeroob plaats vinden (zie figuur 1). De heterotrofe organismen gebruiken organisch materiaal als energiebron en maken daarbij NH 4 + vrij. Ammonificatie begint al in de waterfase. maar gaat na bezinking door in het sediment. 2.3.2 Nitrificatie Nitrificatie is de oxidatie van NH 4 + tot N 0 3 (Kamp Nielsen/Andersen, 1977). Dit proces verloopt in twee stappen, weergegeven door de volgende readies: N H / + O , - NO," + 4H + + 2e (1) NO,' + H , b - N 0 3 + 2H + + 2e (2) De eerste stap wordt uitgevoerd door bacterien van het geslacht Nitrosomonas: de tweede stap door bacterien van het geslacht Nitrobacter. Voor deze autotrofe bacterien is de oxidatie van ammonium de belangrijkste energiebron (Smits, 1980). Beide bacterien zijn obligaat aeroob (Wolter, 1985) waardoor nitrificatie in het aerobe sediment plaatsvindt en in de waterkolom zelf (zie figuur 1).
2.3.3 Denitrificatie Denitrificatie is de dissimilatorische nitraatreductie door diverse facultatief anaerobe bacterien tot N 2 0 en N, (Keeney, 1973; Visser. 1989; van Luijn, 1992). Denitrificatie vindt plaats in het anaerobe sediment (zie figuur 1). In afwezigheid van zuurstof gebruiken de bacterien nitraat als terminale electronen-acceptor. Organische stof en vetzuren fungeren als eletronen-donor voor denitrificerende bacterien. Denitrificatie verloopt in een aantal stappen: N 0 3 - N0 3 " - N 2 0 -* N2. De optredende reacties worden in de literatuur nauwelijks beschreven. De snelheid van het proces is afhankelijk van een aantal factoren. De belangrijkste worden hierna besproken. Zuurstofconcentratie. Zuurstof onderdrukt de enzymen die bij het denitrificatieproces betrokken zijn (Knowles, 1982). Bij een zuurstofconcentratie in het bovenstaande water van 6 tot 8 mg/l kan significante remming gaan optreden. Ook de doordringdiepte van zuurstof in het sediment speelt een rol. De dikte van de aerobe laag is van invloed op de nitrificatiesnelheid en daardoor op de beschikbaarheid van nitraat voor de denitrificatie in de onderliggende anaerobe laag.
Beschikbaarheid van organische stof. Organische stof is de electronen-donor voor de denitrificatie. De beschikbaarheid van electronen is een van de belangrijkste factoren welke de activiteit van de denitrificeerders bepaalt. Bij een overmaat aan organische stof en volledige anaerobie wordt significant meer N H / dan N-, gevormd (Knowles, 1982). Nitraatconcentratie. De meningen over de invloed van de nitraatconcentratie in het omringende/bovenstaande water zijn verdeeld (van Luijn, 1992). Het is duidelijk dat er in ieder geval nitraat aanwezig moet zijn wil de denitrificatie optreden. Het aanbod van nitraat (voor denitrificatie) is afhankelijk van enkele factoren: - de nitraatconcentratie in het omringend/bovenstaand water; - de transportsnelheid van nitraat in het sediment (diffusie en bioturbulentie door bodemfauna); - de nitraataanvoer vanuit het grondwater; - de snelheid waarmee nitraat gevormd wordt door nitrificatie (van Luijn, 1992; Seitzinger, 1988). Een combinatie van deze factoren bepaalt de denitrificatiesnelheid. Temperatuur. Denitrificatie kan plaatsvinden vanaf 0-5°C tot 60-65°C (Keeney, 1973). Volgens Knowles (1982) en Andersen (1977) varieert de denitrificatieactiviteit niet significant tussen de 5°C en de 23°C. De denitrificatiesnelheid stijgt bij stijgende temperatuur (Keeney, 1973). De optimale temperatuur is 20-25°C (Jones, 1985). Bij lagere temperaturen wordt de molfractie N 2 0 groter. Redoxpotentiaal. Denitrificatie kan optreden bij een redoxpotentiaal lager dan 350 mV. Deze potentiaal wordt bereikt in afwezigheid van of bij zeer lage concentraties zuurstof (Howard-Williams, 1985). Bij afnemende redoxpotentiaal treedt meer reductie tot NH 4 + op en minder denitrificatie (Jones, 1982, geciteerd in van den Eijkel. 1984). Zuurgraad. De optimale zuurgraad voor denitrificatie is pH=7-8. Denitrificatie wordt gemeten van pH=4 tot p H = l l (in afvalwater) (Knowles, 1982). In zuur milieu vindt denitrificatie langzamer plaats dan in neutraal/basisch milieu (Keeney, 1973). Bij een lage pH wordt de molfractie N 2 0 groter omdat het enzym, dat N 2 0 reduceert tot N2, geremd wordt (Knowles, 1982). Remstoffen. De reductases, welke betrokken zijn bij het denitrificatieproces zijn ontvankelijk voor remming door een varieteit aan componenten. Van stoffen zoals acetyleen, enkele pesticiden en S2' is een remmende werking geconstateerd (Knowles, 1982).
2.4 Interacties De drie processen ammonificatie, nitrificatie en denitrificatie zijn onderling met elkaar verbonden (zie figuur 1). Wanneer geen organisch materiaal aanwezig is, kan geen ammonificatie plaatsvinden. Ammonium voor nitrificatie wordt aangevoerd vanuit het oppervlaktewater of is afkomstig van ammonificatie. Als geen NH 4 + in het sediment of bovenstaande water 6
aanwezig is, kan er ook geen nitrificatie plaatsvinden. Bij nitrificatie wordt NH 4 + omgezet in N 0 3 . Nitraat is nodig voor de denitrificatie. Wanneer geen nitraat in het bovenstaande water aanwezig of van nitrificatie afkomstig is kan er geen denitrificatie plaatsvinden. 2.5 Meetmethode Het is van belang dat de horizontale en verticale opbouw van het sediment intact blijft in de meetopstelling. Dit is een van de voordelen van de methode volgens Seitzinger (Seitzinger, 1980,1984,1988). Andere voordelen van deze methode zijn: - geen remmers nodig; - directe meting van de actuele denitrificatie; - geen veranderingen van de natuurlijke nitraat en zuurstofconcentraties; - zowel denitrificatie van nitraat uit het water, als van nitraat gevormd in het sediment wordt gemeten. Een nadeel is de lange voorlooptijd (van 9-13 dagen tot 4 weken) om de achtergrondconcentratie van N2 door diffusie te verwijderen (van Luijn, 1992). De aanvoer van organisch materiaal wordt onderbroken waardoor het aanwezige organische materiaal van samenstelling verandert. Als de koolstofinput is stopgezet, veranderen de reductieprocessen sterk en hebben de gemeten waarden geen enkele overeenkomst meer met 'het veld'. Een voorlooptijd van 5 dagen is maximaal (Sinke en Buis, mondelinge mededeling).
3 MATERIAAL EN METHODE 3.1 Gebiedsbeschrijving De sedimentmonsters waarmee een deel van de experimenten zijn uitgevoerd, zijn afkomstig uit het Nuldernauw, een randmeer van Flevoland. Evenals het Wolderwijd is het meer ontstaan in 1968 bij het sluiten van de dijk rond zuidelijk Flevoland. In het Nuldernauw bestaat de bovenste laag van het sediment uit zavel. Zavel is een overgangsvorm tussen zand en klei. Het Nuldernauw wordt hoofdzakelijk diffuus belast met nutrienten afkomstig uit de landbouw. Het monsterpunt in het Nuldernauw waar de sedimentkolommen gestoken werden draagt de code: NN-1.
8
3.2 Bemonsteringstechniek De monsters (sediment met bovenstaande water) worden genomen met een Beekersampler. Met behulp van dit bemonsteringsapparaat kunnen monsterkolommen tot maximaal 2 meter lengte genomen worden. Het monsternemen dient zo ongestoord mogelijk te gebeuren hetgeen wil zeggen: handhaving van de horizontale en verticale opbouw van het sediment. Dit is van belang om de natuurlijke situatie zo intact mogelijk te houden. Onderstaande tekening is een schematisch overzicht van de Beeker-sampler. 1. Snijkop met afsluiting. De snijkop is voorzien van een opblaasbaar membraan (8). Tijdens het sicken is het membraan tegen de wand van de snijkop gezogen zodat de doorlaat niet wordt verkleind. Juist voor het ophalen wordt lucht in het membraan gepompt, waardoor de doorlaat wordt afgesloten. 2. Bemonsteringsbuis. pvc-buis met een inwendige diameter van 56,7 mm. 3. Adapter. Verbindingsstuk tussen indrukstang en monsterbuis waaraan de drie sjorbanden kunnen worden gehaakt welke de snijkop op zijn plaats houden. 4. Sjorbanden. 5. Indrukstang met handvaten. Met deze stang wordt de bodemsteker tot gewenste diepte in het sediment geduwd. 6. Zuiger. De zuiger wordt bij het steken op zijn plaats gehouden. Het compnmeren van het sediment wordt hiermee tegengegaan. Daar het gebruik van de zuiger erg bewerkelijk is. en het comprimerend effect erg klein is, is bij monstername hiervan geen gebruik gemaakt. 7. Zuigerkabel. 8. Membraan.
m
n
8 1
Figuur 3. Beeker-sampler.
l
>
3 J Testvat Na het steken van de sedimentkolom wordt deze in het testvat overgebracht. Om het sediment zo ongestoord mogelijk in dit testvat te brengen, heeft het dezelfde binnendiameter als de pvc-buizen waarmee de monsters gestoken worden (56.7 mm.). Het vat ziet er (schematisch) als volgt uit: 1. Fles. De fles is gemaakt van glas.zodat diffusie van gas of lekkage van water via de wand onmogelijk is. In de fles bevindt zich het sediment met bovenstaande water en de gasfase. 2. Slijpring. De fles is aan de onderkant voorzien van een glazen geslepen ring, waarmee de fles op de rvs-bodem (3) staat. Het doel van de slijpring is het voorkomen van diffusie van gas of lekkage van water. Tussen dc slijpring en de rvs-bodem wordt siliconenvet aangebracht. 4. Klem. De Idem zorgt er voor dat de fles en de rvs-bodem goed op elkaar gedrukt zijn. 5. Roerder. De roerder. gemaakt van glas. houdt het bovenstaande water in beweging. Dit is van belang voor het nabootsen van de veldsituatie. 6. Roerkamer. In de roerkamer bevindt £=^^ zich een roerboon. geklemd in de glazen roerder. 7. Bovenroerder. De bovenroerder. met daar aan een magneet. zorgt er voor dat de roerder roteert. De rotatiesnelheid waarmee geroerd wordt is 100 rpm. 8. Kraan. De kraan sluit de ruimte in de fles af van de buitenlucht. 9. Schroefdop met septum. Het septum sluit de ruimte in de fles af van de buiten,_ . . « - - 4» I lucht. 4 Tijdens het bemonsteren van de gasfase 3 kan de kraan geopend blijven zonder dat de gasfase in contact komt met de buitenlucht.
Figuur 4. Testvat. 3.4 Opstarten van het experiment Voordat er een begin kan worden gemaakt met de metingen. moet het experiment eerst opgestart worden. Het opstarten van het experiment omvat de volgende fasen: - het inbrengen van het sediment in het testvat: - het opbrengen van synthetisch oppervlaktewater; - het spoelen van de gasfase met spoelgas. Voor deze drie aspecten zijn methoden ontwikkeld die tevens gevalideerd zijn. In deze paragraaf zal ook de wijze van bemonsteren van de gasfase besproken worden. 10
3.4.1 Inbrengen van het sediment Voor het inbrengen van de sedimentkolom in het testvat is een opstelling ontwikkeld (figuur 5).
A
4 •3
'3
B
A. SCHUIF-OPSTELLING. 1. Statief. Het statief houdt m.b.v. statiefklemmen (5) de paal vast zodat deze stabiel staat. 2. Paal. Deze paal dient er voor om het sediment in de pvc-buis omhoog te duwen zodat het in het testvat geschoven word. 3. Verstelbare ring. Deze pvc-ring is in hoogte verstelbaar en wordt op de paal geklemd door twee schroeven. De ring ondersteunt de steekpiaten (4). 4. Steekpiaten. De steekpiaten bepalen de dikte van het sediment dat in het testvat terecht komt. Door het aantal platen (dikte: 2mm; 5mm en 10mm) te varieren kan de dikte van het sediment eevarieerd worden. B. PVC-BUIS MET SEDIMENTKOLOM. 6,7. Rubberen stoppen. 8. Sediment. 9. Bovenstaande water.
•6 9 8
Figuur 5. Schuif-opstelling met sedimentkolom. Het sediment dient zo ongestoord mogelijk in het testvat te worden gebracht. Hiertoe is de navolgende methode ontwikkeld. Handelswijze: 1. De stop (7) wordt verwijderd en een kunststof schijf wordt ingebracht. De diameter van deze schijf is gelijk aan de binnendiameter van de buis (56.7 mm). 2. De andere stop (6) wordt verwijderd en het bovenstaande water wordt weggezogen. 3. De kolom wordt boven op de paal (2) gezet en het sediment wordt tot de boven kant van de buis geschoven. 4. Met de steekpiaten (4) wordt de gewenste sedimentdikte gekozen. De platen worden samen met de ring (3) tot de onderkant van de buis gebracht en vastgezet. 11
5. De fles van het testvat (fig. 4) wordt op de buis geplaatst, de kranen worden geopend en het sediment wordt in het vat geschoven. De kranen worden nu gesloten. 6. Het sediment wordt met een nylon koordje doorgesneden en het sediment wordt naar een richting afgeschoven. Zowel het snijden als het afschuiven zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit van het sediment. 7. De slijpring van het vat dient nu van sediment en zandkorrels ontdaan te worden. 8. De fles wordt nu op de reeds met siliconenvet ingevette r.v.s.-bodem geplaatst. De klem wordt aangebracht en de kranen worden geopend. 9. De schroefdoppen met septum worden aangebracht. De dikte van de sedimentlaag die in het testvat wordt ingebracht, is afhankelijk van de kwaliteit van het sediment. Wanneer het sediment vast is (met een groot deel klei) kan een dunnere laag ingebracht worden dan wanneer het los van aard is (veel organisch materiaal). 3.4.2 Opdruppelen van het water Vervolgens moet het oppervlakte water opgebracht worden. Hiervoor wordt synthetisch oppervlaktewater gebruikt. Aan dubbel gedestilleerd water zijn de verschillende ionen toegevoegd (tabel 1). Tabel 1. Synthetisch oppervlaktewater: ionen en concentraties.
ion
concentratie (mg/l)
Na+
103
K+
10
Ca2+
81
Mg2*
23
cr
180
HC0 3
110
SO2
180
Het water wordt langzaam op het sediment gedruppeld, zodat de structuur van het sediment intact blijft. Dit opdruppelen gebeurt met een perfuser (doseerder): Unita, B Braun, Melsungen AG. De gebruikte druppelsnelheden zijn achtereenvolgens 6.0 ml, 60.0 ml en 390 ml per uur.
12
3.4.3 Spoelen van de gasfase De gasfase, welke bestaat uit lucht, moet vervangen worden door spoelgas. Dit spoelgas heeft de samenstelling van lucht, maar stikstof is vervangen door helium (samenstelling: 312 ppm CO ; ; 21% O,; rest lie). De aanvoer van dit spoelgas gaat via een naald welke door het eerste septum is gestoken. De afvoer van de lucht en het gas gebeurt op een zelfde wijze. Om explosiegevaar te voorkomen is ter contr61e van de gasstroom de gasafvoer in het water gelegd. Bij voldoende gasstroom geeft dit gasbellen te zien. Tevens is voor de veiligheid een metalen net om het testvat geplaatst. Het spoelen van de gasfase duurt twee uur, daarna worden de naalden verwijderd en de kranen gesloten. Het experiment is nu in de incubatiefase en het sediment levert N2-gas na. Na ongeveer 6 uur wordt het spoelen herhaald en daarna wordt de concentratie N2-gas gemeten. Gedurende de nacht is het experiment weer in de incubatiefase. s'Morgens wordt weer de concentratie N2-gas gemeten, het verschil is de hoeveelheid N2-gas wat in die periode is nageleverd en geproduceerd. Opnieuw wordt twee maal gespoeld met het spoelgas en de concentratie N2 gemeten. Het meten, spoelen, incuberen, spoelen, meten en incuberen wordt elke dag gedurende het experiment herhaald. 3.4.4 Voorloop De eerste dagen van het experiment vindt er een grotere nalevering van N2-gas plaats dan de rest van het experiment. In het bovenstaande water en het porienwater van het sediment is een hoeveelheid N2-gas opgelost. Dit gas komt de eerste dagen vrij: voorlooptijd. Tijdens de voorloop is het van belang dat er veel gespoeld wordt met spoelgas, zodat het vrijgekomen stikstofgas uit het systeem verwijderd wordt. 3.4.5 Spoelen (specificatie') en monstername Het spoelen van de gasfase omvat een aantal handelingen, welke nader gespecificeerd worden. 1. De kraantjes van het testvat worden geopend. 2. De naald van de spoelgasaanvoer wordt door het eerste septum gestoken. de afvoer door het tweede septum. Het slangetje van de afvoer wordt in het water gelegd ter controle van de gasstroom. 3. Het metalen net wordt om het testvat geplaatst. 4. De aanvoer van het spoelgas wordt opengedraaid en er wordt gecontroleerd of er een gasstroom loopt. 5. Na voldoende gespoeld te hebben wordt de gasaanvoer gestopt, de naalden verwijderd en de kranen dichtgedraaid. De monstername uit het testvat dient zorgvuldig te gebeuren, teneinde contaminatie van lucht met de gasfase in het testvat te voorkomen. Dit wordt voorkomen door een continue gasstroom helium langs de contaminatie-gevoelige punten te leiden. Gevoelige punten bij het monsternemen zijn het septum en de schroefdop: figuur 6.
13
Heliumgas wordt door twee slangen aangevoerd. Het gas stroomt door het opzetstuk langs de onder- en bovenkant van de schroefdop met het septum.
Figuur 6. Helium gasstroom langs contaminatie-gevoelige punten bij het testvat. De injectiepoort van de G.C. en de schroef waarmee de naald aan de G.C.-spuit bevestigd zit wordt op een zelfde wijze lucht verdrongen. De G.C.-spuit waarmee de gasfase bemonsterd wordt heeft een inhoud van 250 ul (Hamilton syringe. 1725 RN) en is uitgerust met een sideport naald (lengte: 7,5 cm). Monstername gaat als volgt: 1. Uit de contaminatie-gevoelige ruimte tussen een septum en een kraan moet eerst lucht vervangen worden door spoelgas, alvorens een begin kan worden gemaakt met meten. Dit wordt bereikt door deze ruimte 15 minuten te spoelen. 2. Wanneer de ruimte tussen het septum en de kraan gespoeld is, worden de naalden verwijderd en wordt het kraantje geopend. 3. De G.C.-spuit wordt 6 maal gespoeld met heliumgas en leeggedrukt boven het septum van het testvat. Contaminatie met lucht is hier niet mogelijk, omdat hier een continue heliumgas stroom aanwezig is. 4. De naald van de G.C.-spuit wordt door het septum geduwd en de spuit wordt volgezogen met monstergas. 5. De spuit wordt omhoog gehaald en naar de injectiepoort van de G.C. gebracht. 6. Het gasvolume in de spuit wordt gereduceerd tot 200 ul voordat wordt geinjecteerd. Na injectie wordt het monster geanalyseerd. 7. De punten 3 t/m 6 worden 3 maal herhaald. 8. Na het monsteren wordt de kraan gesloten en wordt de continue heliumgas stroom rondom de gevoelige punten opgeheven. Het monster wordt geanalyseerd m.b.v. een gaschromatograaf met een capillaire kolom.
14
3.5 Apparatuur. Gaschromatograaf: Hewlett Packard 5890 series 2
Integrator (gekoppeld aan de G.C): Hewlett Packard 3393A Integrator
Wanneer het monster is geinjecteerd wordt het door het draaggas door de capillaire kolom gevoerd. Onderstaande figuur is een overzicht van de gasstromen in de G.C. SPLIT FLOW DIAGRAM
!UNn Cim
X
3* Cmmrn
w •102 rmvmin
>»*»«•
1 nn/min Seaum t*urge flow
/*>-
ico mu'Hia Split Hei»
1 mi/mm
"•^•-
-ImT-
iOO mi/mm IMiVM
a
CtUaantM
ii
1 inimiri Column Flo*
This examoia snows a 100 to tsclit ratio lOOml/min Solit Flow 1 ml/mm Column Flow
Figuur 7. Flowschema van de G.C. De total flow wordt geregeld door de total flow control. De total flow wordt in drie flows gesplitst: 1. septum purge flow (voorkomt contaminatie van monster met lucht in de injectie poort). De flow wordt geregeld door de septum purge control. 2. column flow (bevat het deel van het geinjecteerde monster dat door de kolom gaat en gedetecteerd wordt). De grootte van de column flow is afhankelijk van de split flow en de septum purge flow. 3. split flow (bevat het deel van het geinjecteerde monster dat niet door de kolom gaat). De split flow wordt geregeld door de column head pressure control. 15
G.C.-instellingen: Oven temperatuur: 40°C Injector temperatuur: 150°C Detector temperatuur: 180°C Column head pressure: 15 psi Total flow: 100.0 ml. H e per minuut; Splitratio: 2.157 (gemiddelde van meerdere splitratios). Kolom: Chrompack P L O T fused silica column 25m * 0.53 mm. coating molsieve 5A De G.C. is uitgerust met een Thermal Conductivity Detector. HP 5890 SERIES IITCD Cel! VENT (60 ml/min)
VEHT (60 mt/min)
vZT- vz z i omi/m» Saacntni Hiw 1 (oin
t
xmumm Csuuna Hiw
t
t
zamumm Sncau* •*• *<••»
Ul H«« 1 (III
Figuur 8. Flowschema in de T C D .
16
UU/att CtlWM
iiumm
FHw
RW a loin
Door de detector gaan twee gasstromen: het gas afkomstig van de kolom (column flow: bevat het monster) en een referentie gasstroom (He). De referentie flow dient voor het achtergrondsignaal. De referentie flow schakelt elke 200 ms over naar een van de buitenste kanalen. Het schakelen dient er voor om een andere samenstelling van het gecombineerde gas (referentie gas en gas afkomstig van de kolom) langs de gloeidraad (filament) te sturen. Het verschil van de twee signalen (achtergrondsignaal en monstersignaal) vertegenwoordigt het geinjecteerde gas.
3.6 IJkgas Met behulp van een ijkgas is het mogelijk om kwantitatieve gegevens te verkrijgen van het monster. Vanwege de hoge kosten die het samenstellen van een ijkgas met zich meebrengen is gekozen voor maar een ijkgas. De samenstelling van het ijkgas is als volgt: 311 vpm CO,; 1290 vpm N2; 20.03% 0 2 en rest He. Elke dag dat gemonsterd wordt moet het ijkgas gemeten worden, omdat elke dag de G.C. opnieuw ingesteld wordt. De diverse flows (septum purge flow, split flow en column flow) bepalen de splitratio en daardoor het deel van het geinjecteerde gas dat door de kolom in de G.C. gaat. Doordat de G.C.-instelling dagelijks veranderd, zal hierdoor ook de splitratio dagelijks een andere waarde hebben. De formule voor de splitratio luidt als volgt: Formule 1. ,. split flow + septum ypurge 6 J flow split ratio = ——collumn flow
Het deel van het geinjecteerde gas dat door de kolom gaat en gedetecteerd wordt, wordt gegeven door: Formule 2. meting =
1 1 + split ratio
In de berekening van de hoeveelheid N2-gas, die in het testvat zit moet zodoende ook rekening gehouden worden met de splitratio.
17
4 BEREKENINGEN Voor het berekenen van de nalevering van N,-gas vanuit het sediment en het bovenstaande water wordt gebruik gemaakt van een formule die uit verschillende deelformules is opgebouwd.
4.1 Berekening van de NC-concentratie in de gasfase Het volume van de gasfase in het testvat kan berekend worden aan de hand van de straal van het vat en de hoogte van de gasfase. Het volume van de roerkamer van het vat (dat in open verbinding staat met de fles) bedraagt 3.5 ml, en wordt opgeteld bij het gasvolume van het testvat. Bij de berekening wordt uitgegaan van de uitkomst van de (aan de G.C gekoppelde integrator) welke gegeven is in counts (a counts komt overeen met b mol N2). De formule voor het aantal mol N2-gas in het vat luidt als volgt: Formule 3. . .. ^(wa) counts N2 n mol JV, ,Mt. = ——— • 2
<«*>
*0*a»
(M-)
counts Nt twm
V
.«..-.-
M
splitratio vat • 1 - n moi JV,2(~. -^ • —*•
w»">
- V t m
rr.l.trnT.r. ..Iran[splitratio ijkgas* * I
V(V>1) : het volume van het testvat (eenheid: ml); V(iajeco«i : ^ e t v o l u m e v a n h e t geinjecteerde gas (eenheid: ml). De laatste breuk (met de splitratio's) hoeft niet berekend te worden wanneer elke dag dat monstergas gemeten wordt, ook ijkgas wordt gemeten (zie par. 3.4.6). Het aantal mol N2 in het ijkgas (n mol N2 (ijkgJB1) kan berekend worden met de partitiele druk van N2 in het ijkgas en de algemene gaswet. hierbij wordt er van uitgegaan dat N2 zich gedraagt als een ideaal gas. De algemene gaswet luidt als volgt: Formule 4. p*V=n*R*T
-
o *V n = *• R *T
p: de partitiele druk van N : ( 0.129-10'2 atm.); V: het volume van het geinjecteerde gas (0.2-1031); T: de gemiddelde temperatuur gedurende de experimenten (296.3 K); R: de gasconstante (8.314 J-K'-mol'1); De gasconstante kan omgezet worden naar 0.08211-atm-K'-mol"1 (Chang, 1981). 18
Het invullen van de parameters in formule 4 geeft het aantal mol N, in het ijkgas (10.6-10"9 mol). De formule waarmee de gegevens van de experimenten verkregen worden, wordt nu: Formule 5. ^
^
•
j
a
* 0.2
C0MW
* ^ ~ > * 10.6-iQ-* counts N2(ijk)
4.2. Berekening van de N,-flux (nalevering) De flux wordt gebaseerd op twee metingen. Op dag A wordt na het spoelen van de gasfase de basiswaarde van de hoeveelheid N2 gemeten en op dag B wordt de eindwaarde gemeten (zie 3.4.3). Het verschil van beide waarden geeft de hoeveelheid N2 die in de incubatiefase is nageleverd. Voor de berekening van de flux wordt ondermeer gebruik gemaakt van formule 5: Formule 6 flux =
[» *«* *2 M M " » m°l N2 ( t a J * 1 • 1Q6 incubatietijd * sedimentoppervlakte
De eenheid van de flux is: umol N 2 h ' m : . n mol N 2 ( ) : hoeveelheid N2 in het testvat: 1 106: omrekening van mol N2 naar /imol N2; incubatietijd: de tijd tussen de basismeting dag 1 en de meting dag 2 (eenheid: h); sedimentoppervlakte: de oppervlakte van het testvat (24.6 10"* nr). 4 J Foutenberekening Bij de foutenberekening wordt de standaarddeviatie van de flux berekend volgens de statistische benadering. De standaarddeviatie van de flux wordt berekend aan de hand van de verschillende standaarddeviaties van de vier variabelen in de fluxberekening. Deze vier variabelen zijn: het ijkgas (dag 1); het ijkgas (dag 2); de basismeting (dag 1) en de incubatiemeting (dag 2). Met behulp van formule 5 wordt de hoeveelheid N2 in het vat berekend voor zowel de basis als na de incubatie. Omdat de vier variabelen onafhankelijk zijn van elkaar worden de standaarddeviaties van deze 2 waarden berekend door de relatieve standaarddeviaties van het monster en het ijkgas kwadratisch op te tellen volgens formule 7. 19
Formule 7 \2 "(MM)
'irelatufl
y n mol N.2 W.
n mo/ /V.2
(wtf),
De twee verkregen relatieve standaarddeviaties (basis en incubatie) moeten absoluut gemaakt worden, zodat voor het verschil (zie formule 6) de absolute standaarddeviaties kwadratisch kunnen worden opgeteld. Door aan te nemen dat de nieuwe vergelijking ook weer normaal verdeeld is, kan de relatieve standaarddeviatie absoluut worden gemaakt door te vermenigvuldigen met de hoeveelheid N2 in het vat (zie formule 5). Dit wordt voor de basis en de incubatiestandaarddeviatie gedaan. Het kwadratisch optellen van de beide standaarddeviaties gaat als volgt: Formule 8.
"tm ' V/(a(^»)2
+
\2
(° lincubiuie il
De nieuw verkregen standaarddeviatie is de standaarddeviatie van de hoeveelheid N2 die tijdens de incubatie is vrijgekomen. De standaarddeviatie van de flux wordt berekend m.b.v. formule 9. Formule 9.
°W * 1 '(/Zux)
IO6
incubatietijd * sedimentoppervlakte
20
5 RESULTATEN EN D I S C U S S I E
Het onderzoek is opgebouwd uit zes verschillende experimenten, te wetcn: 1. Controle van de testvaten (A &. B) op voldoende gasdichtheid; 2. Stikstof flux vanuit sediment; 3. Stikstof flux vanuit sediment met toevoeging van een overmaat N 0 3 ; 4. Stikstof flux vanuit met y-straling gesteriliseerd sediment; 5. Stikstof flux vanuit gesteriliseerd sediment met daarboven synthetisch oppervlaktewater met daarin opgelost 0.02% NaN3; 6. Controle van de lineariteit van de detector (TCD).
5.1 Gasdichtheidstesten De testvaten zijn meerdere malen getest op gasdichtheid. Bij onvoldoende gasdichtheid moeten veranderingen aan het testvat aangebracht worden. De test moet hierna herhaald worden. De resultaten van drie testen worden weergegeven in tabel 2: Tabel 2. Resultaten van de gasdichtheidstesten.
testvat
tijd (h)
vat (counts N2)
ijkgas (counts N2)
lekkage (umolml'h 1 )
A
0
209
3307
0
19
309
3307
8.4 IO"5
89.5
502
3307
4440*
0
374
3307
0
19.5
977
3307
5.040"4
89.5
6231
3307
1.2-103
0
436
3357
0
30
552
3361
6.1 -IO'5
45.3
596
3410
3.610 s
67.8
1507
3488
6.1 IO"4
138
1587
3404
2.6 105
B,
B2
Bij zowel test A als test B, is op de dagen van meting geen ijkgas geinjecteerd (omdat geen ijkgas aanwezig was). Gedurende een periode van 20 dagen is het ijkgas gemeten, waarvan het gemiddelde is berekend. Met dit gemiddelde is de gasdichtheid berekend. 21
Uit test A blijkt dat het testvat voldoende gasdicht is. Uit test B, blijkt dat het testvat B nog niet voldoende gasdicht is. Om dit te verbeteren is een lijmrand tussen de roerkamer en de fles aangebracht.De test is daarna opnieuw uitgevoerd. Uit test B2 blijkt dat het testvat voldoende gasdicht is. De toename van 596 counts naar 1507 counts is waarschijnlijk te wijten aan contaminatie vanuit het tussenstuk. Dit kan gebeuren door onvoldoende spoelen van het tussenstuk voordat met meten wordt begonnen (zie 3.4.5, monstername, punt 1). 5.2 N,-flux vanuit sediment Dit experiment is uitgevoerd in testvat B. De eerste 5 dagen is niet gemeten.
225 -j CNI 1
flux
E 200 j "o E 175 a.
150 120 100 75 50 25 0tijd (dagen)
Figuur 9. N2-flux uit het sediment. Voor de meetwaarden, de berekende waarden en de standaarddeviatie wordt verwezen naar bijlage 1. Zes dagen na het opstarten van het experiment neemt de N2-flux nog steeds af. Deze afname is mogelijk te wijten aan de voorloop (zie 5.5, testvat B). Na 12 dagen vindt er 22
een lage flux plaats (89 Mmolm^h 1 ) in tegenstelling tot de dertiende dag (210 Mmolm^h 1 ). Het experiment is na 13 dagen afgebroken wegens erg schommelende waarden, wat veroorzaakt kan worden door lekkage (en/of de voorloop). Figuur 6 is een indicatie, omdat hier bij de berekeningen gebruik is gemaakt van een gemiddelde van meerdere ijkgassen.
S3 N2-flux vanuit sediment met toevoeging van een overmaat N0 3 ' Dit experiment is uitgevoerd in testvat A. De eerste 5 dagen na het opstarten is niet gemeten. Het nitraat is toegevoegd om te controleren of in het sediment denitrificerende bacterien aanwezig zijn. Veertien dagen na het opstarten van het experiment is 1 ml NaN0 3 -oplossing (11.5 g N/1) toegevoegd. De resultaten worden weergegeven in figuur 10.
7
8/12
13
14
15
16/18
19
20
21 tijd (dagen)
Figuur 10. N2-flux uit sediment (met toevoeging van overmaat N0 3 " na 14 dagen). Voor de meetwaarden. de berekende waarden en de standaarddeviatie wordt verwezen naar bijlage 2. 23
Van dag 6 t/m 14 blijft de flux uit het sediment redelijk constant (gemiddeld 73.3 umolnZh" 1 ). Na 15 dagen (na het toevoegen van de overmaat N 0 3 ) neemt de flux flink toe en blijft op een hoog niveau (gemiddeld 287 u m o l m ^ h 1 ' . Hieruit blijkt dat in het sediment denitrificeerders aanwezig zijn. De waarden t/m dag 14 zijn slechts indicaties, omdat voor het berekenen van de flux gebruik is gemaakt van een gemiddelde van ijkgassen. Van dag 15 t/m 21 is wel elke dag het ijkgas geinjecteerd.
5.4 N,-flux vanuit gesteriliseerd sediment Om alle (denitrificerende) bacterien in het sediment te doden is het sediment bestraald met v-straling. Het experiment is uitgevoerd in testvat A. De resultaten worden weergegeven in tabel 3. Tabel 3. N2-flux uit gesteriliseerd sediment. dag
incubatietijd (h)
0 1
2
3
4
5
15
26.7
11
19.5
19
monster (counts N2)
ijkgas (counts N2)
317
3359
444155
3357
613
3357
2744
3361
366
3361
??
3410
281
3410
3793
3488
326
3488
3474
3404
flux (umol-nZh- 1 )
233 102
63.0
?? 137
129
Voor de standaarddeviatie wordt verwezen naar bijlage 3. Op de eerste dag is er een erg grote flux. Het is niet mogelijk dat dit vanuit het oppervlaktewater afkomstig is (voorloop), want daarvoor is de waarde te hoog. De oplosbaarheid van N2 in water bedraagt namelijk 6.8810"4 moll' 1 (bij 293 K) (NVON, 1977). Bovendien is de flux op dag 2 te sterk afgenomen. Op dag 3 is de flux niet bekend. omdat het aantal counts N2 na de voorloop niet gemeten is. Op dag 4 en 5 liggen de waarden van de flux bij elkaar. 24
Gedurende de 5 dagen van het experiment vindt er een flux van methaan plaats. Na dag 5 is het experiment afgebroken vanwege schommelende fluxwaarden en hoge fluxwaarden (wat het gevolg kan zijn van lekkage en/of denitrificatie activiteit). Ook de methaan flux kan wijzen op een bacteriele activiteit.
5.5 N2-flux vanuit gesteriliseerd sediment met een NaN3-opIossing (0.02%) Dit experiment is uitgevoerd met de testvaten A en B. Het sediment is bestraald met Y-straling. Om eventuele bacterien te doden welke door de straling niet gedood zijn, of in het synthetisch oppervlaktewater aanwezig zijn, is een oplossing van NaN 3 (toxisch) op het sediment gedruppeld. De concentratie bedroeg 0.02% NaN3. Na ongeveer 3 weken werd een overmaat nitraat (51 g N0 3 /1) toegevoegd om bacteriele activiteit te controleren. De resultaten van testvat A worden in figuur 11 weergegeven.
Figuur 11. N2-flux uit gesteriliseerd sediment met een 0.02% NaN3-oplossing waaraan na 21 dagen een overmaat N 0 3 ' (51 g N03'/1) is toegevoegd.
25
Voor de meetwaarden, de berekende waarden en de standaarddeviatie wordt verwezen naar bijlage 4. Gedurende de eerste twee dagen (voorlooptijd) vindt er een grote nalevering plaats. Van dag 3 t/m dag 24 blijft de flux vrij constant, gemiddeld 56.7 umolnZ-h'. Op dag 17 wordt een hogere waarde gevonden (78.4 ^molnZh '), waarschijnlijk a.g.v. contaminatie met lucht. Na 21 dagen is een overmaat nitraat (51 g N03'/1) toegevoegd. Dit resulteert niet in een flinke toename van de flux, pas op dag 25 vindt er een grote toename (138 umolm'2h'1) plaats. Gezien de lage flux op de dagen 26/28 (gemiddeld 26.8 umol-m'2-h-1)-is het niet aannemelijk dat dit veroorzaakt wordt door denitrificatie. Contaminatie met lucht lijkt aannemelijker. De eerste 8 dagen vindt er een afnemende flux van methaan plaats. Het afnemen van de methaan flux geeft aan dat het om een nalevering gaat die deel uit maakt van de voorloopperiode en geen bacteriele activiteit. De resultaten van testvat B worden in figuur 12 weergegeven.
4
517 ' 9 15 ' 17 '19/22' 24 '28/28' 30 ' 32 8 10/14 18 18 23 25 29 31 tijd (dagen)
Figuur 12. N2-flux uit gesteriliseerd sediment met een 0.02% NaN3-oplossing waaraan na 23 dagen een overmaat N03" ( 51 g N03'/1) toegevoegd is. Voor de meetwaarden. de fluxwaarden en de standaarddeviatie van de flux wordt 26
verwezen naar bijlage 5. De voorloopfase verloopt geleidelijker dan bij vat A. Na ongeveer 8 dagen is de voorloop voorbij. De flux blijft van dag 9 t/m dag 25 vrij constant (gemiddeld 59.2 umol nZ h '), daarna neemt de flux iets af (tot gemiddeld 32.4 ^ m o l n Z h '). Het toevoegen van de overmaat nitraat (51 g N0 3 /1) op dag 23 heeft geen invloed op dc flux van N2. Aangenomen kan worden dat er geen of erg weinig denitrificeerders in het sediment aanwezig waren. Gedurende 4 dagen na het opstarten van het experiment vindt er een afnemende methaan-flux plaats.
5.6 Controle van de lineariteit van de detector De lineariteit van de detector is gecontroleerd door een ijklijn op te nemen m.b.v. verschillende concentraties N2-gas. De verschillende concentraties zijn bereikt door de splitratio te varieren (zie 3.6). De resultaten worden weergegeven in tabel 4 Tabel 4. Uklijn m.b.v. veranderende splitratio. i
1
splitratio
ijkgas (counts N2)
massa (IO"6 mol N2)
0.86
16787
5.70
1.42
12328
4.38
1.95
9686
3.59
2.78
7299
2.80
4.16
5100
2.05
6.84
3237
1.35
11.5
2129
0.849
43.0
784
0.241
Uit de tabel blijkt dat bij een splitratio van 2 dat het aantal counts N2 een factor 2.8 hoger ligt dan bij ijkgasmetingen tijdens experimenten (zie tabel 2) met dezelfde splitratio. Dit wordt veroorzaakt doordat er naast de columnflow (met daarin het ijkgas) ook een referentieflow (He) door de detector gaat (zie 3.4). Om de hoeveelheid ijkgas te varieren die langs de detector gaat, moet de splitratio aangepast worden. Door de verschillende flows te verlagen kan dezelfde splitratio
27
verkregen worden (zie formule 1). Wanneer de referentieflow niet aangepast wordt aan de lagere columnflow, zal de verhouding van het gas langs de gloeidraad (filament) en het gas langs het andere kanaal niet meer hetzelfde zijn. Het gevolg is dat zowel het achtergrondsignaal als het ljkgassignaal met hetzelfde zijn als hij een zelfde splitratio m.b.v. hogere flowstanden, wat voor een verschilfactor zorgt.
5.7 Diskussie De methodeontwikkeling m.b.t. het opstarten van het experiment is voor een groot deel volbracht. Het inbrengen van het sediment in het testvat kan nog verder ontwikkeld worden, zodat de verschillende sedimentsoorten makkelijk in het vat ingebracht kunnen worden. De methodeontwikkeling m.b.t. het spoelen van de gasfase en de monstername is tevens voor een groot deel volbracht. Speciale aandacht moet uitgaan naar het voorkomen van contaminatie met de buitenlucht tijdens het spoelen en de monstername. De testvaten zijn voldoende gasdicht. Voor een experiment wordt opgestart en na het aanbrengen van veranderingen dient het vat opnieuw getest te worden. Uit de meetresultaten kan voornamelijk een goed beeld verkregen worden van het kwalitatief verloop van de nalevering van N2-gas vanuit het sediment en het bovenstaande water. Het kwantitatief verloop van de nalevering zal duidelijker worden wanneer meer experimenten worden gedaan, en herhaald. Uit het experiment met het sediment met toevoeging van een overmaat nitraat (zie 5.3) blijkt dat in het sediment van het Nuldernauw denitrificerende bacterien aanwezig zijn. De nalevering van N2 bedraagt gemiddeld 73.3 umol-nZ-h'1. Wanneer hier de nalevering van gesteriliseerd sediment (zie 5.5) van afgetrokken wordt (vaten A en B: gemiddeld 58.0 umolm' 2 h 1 ) dan blijft er een flux a.g.v. denitrificatie over van 15.5 u m o l m 2 h ' . Wanneer aangenomen wordt dat in beide experimenten (5.4 en 5.5) de lekkage, het karakter van het gebruikte sediment en de dikte van het sediment gelijk zijn, hoeft niet voor lekkage van het vat te worden gecorrigeerd (deze term valt af en er blijft alleen een flux a.g.v. denitrificatie over). Omdat de aannames niet juist zijn, moet bij elk experiment ook de lekkage van het vat bepaald worden. De lekkage bedraagt gemiddeld 4.3-10"4 /jmolmr'h' 1 . De achtergrondnalevering bij gesteriliseerd sediment (zie 5.5) bedraagt gemiddeld 58.0 /rniol-nr-h'1 (vaten A en B). Als van deze achtergrond de lekkage afgetrokken wordt, blijft er een subachtergrond over van 55.8 / i m o l n Z h 1 . Hieruit blijkt dat de lekkage een aandeel van 3.8% heeft in de achtergrond van gesteriliseerd sediment. De oorzaken van de rest van de achtergrond zijn onbekend. Het is mogelijk dat bij het experiment met gesteriliseerd sediment een grotere lekkage is opgetreden dan uit de gasdichtheidsexperimenten is gebleken. Het is niet bekend of het natriumazide (NaN3) in het sediment omgezet kan worden in N2. Na 4 weken bedraagt de achtergrondnalevering ongeveer 30 Mmolnrh" 1 . Gardner vindt na 4 weken een achtergrond van ongeveer 8 umol-nr-h' ', en een denitrificatie van ongeveer 7 /imolnrh' 1 (Gardner, 1987). Seitzinger geeft als achtergrond op 20 umol N2 (Seitzinger, 1980). Het is niet bekend 28
of dit voor het hele testvat is, en welke tijdseenheid is gebruikt voor de berekening van de achtergrond. Uit de experimenten met gesteriliseerd sediment met NaN3-oplossing komt tevens naar voren dat de grootste nalevering van N2-gas de eerste dagen plaatsvindt. Daarna blijft de nalevering constant (ongeveer 50 umol m'2 h'1). De standaarddeviaties van de fluxen lopen erg uiteen (van 1.3% tot 20.9%). Dit wordt vooral veroorzaakt door de standaarddeviatie van de basismeting (zie bijlage 1). De standaarddeviaties van de incubatiemeting en de ijkgasmetingen hebben nauwelijks invloed op de standaarddeviatie van de flux. Waarschijnlijk is contaminatie de grootste bron voor de standaarddeviatie van de basismeting. Door deze bron te verkleinen kan de standaarddeviatie van de flux ook teruggebracht worden. De grote standaarddeviatie van de flux kan volgens Seitzinger ook ontstaan door bijproducten afkomstig van het bestralen van het sediment (Seitzinger. 1984). Bij de experimenten is geen rekening gehouden met de luchtdruk en de temperatuur van de omgeving gedurende de experimenten. De invloed van de variatie van deze variabelen op de standaarddeviatie van de flux is niet bekend. De temperatuur in het meetvat is niet gelijk gehouden aan de temperatuur in het veld. Er werd gewerkt bij kamertemperatuur. De invloed hiervan op de flux is ook niet bekend. Wanneer een ijklijn opgesteld moet worden, moet er voor gezorgd worden dat de instellingen van de diverse flows gelijk zijn aan de instellingen tijdens de experimenten, zodat de mengverhoudingen van het referentiegas en het gas afkomstig van de analytische kolom gelijk blijven.
29
6 CONCLUSIES
De methode ontwikkeling van het opstarten van het experiment en het spoelen (en monstername) van de gasfase is volbracht. De methode ontwikkeling van het inbrengen van het sediment in het testvat kan nog voortgezet worden. Tijdens de monstername moet er op gelet worden dat contaminatie van de gasfase in het testvat met lucht wordt vermeden. De testvaten zijn gasdicht. Wanneer een verandering aan een vat is aangebracht moet het vat opnieuw getest worden. Het steriliseren van het sediment met y-straling en het opbrengen van een NaN3oplossing (0.02%) is voldoende om bacteriele denitrificatie activiteit te stoppen. De stikstofnalevering is gedurende de voorloopperiode (de eerste 3 tot 8 dagen van het experiment) hoger dan daarna. Tijdens deze periode dient er veelvuldig gespoeld te worden met spoelgas, zodat de grote hoeveelheid stikstofgas die vrij komt afgevoerd wordt. Gedurende 3 weken na de voorloop bedraagt de nalevering ongeveer 50 /imolm2h'. In het sediment van het randmeer Nuldernauw zijn denitrificerende bacterien aanwezig. De nalevering van onbehandeld sediment bedraagt na incubatie ongeveer 75 /xmolm' 2 h l . De standaarddeviaties van de fluxen lopen sterk uiteen. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door de standaarddeviatie van de basismeting op de eerste dag. De standaarddeviatie van de incubatiemeting op de tweede dag en de standaarddeviaties van de ijkgasmetingen hebben nauwelijks invloed op de standaarddeviatie van de flux. Tijdens de experimenten dient er voor gezorgd te worden dat zowel de splitratio als de diverse flows waaruit deze is opgebouwd constant blijven, een ijklijn opnemen d.m.v. veranderende splitratio is niet mogelijk.
30
7 AANBEVELINGEN VOOR VERDER O N D E R Z O E K
Het inbrengen van het sediment in het testvat dient verder ontwikkeld te worden, zodat de verschillende sedimentsoorten (zand, zavel en klei) ongestoord in het testvat ingebracht kunnen worden. Tijdens het plaatsen van de fles (met het sediment) kunnen er nog zandkorrels op de slijpring blijven zitten. Lekkage via de slijpring en de r.v.s.-bodem kan nog onderzocht worden. De gasdichtheidstesten kunnen zowel voor als na een experiment uitgevoerd worden, zodat als eventueel lekkage van het vat bemerkt wordt, dit verrekend kan worden. De oorzaken van de achtergrondnalevering dienen beter onderzocht te worden om het aandeel van de achtergrond in de totale nalevering te verkleinen. De oorzaken van de standaarddeviatie bij het meten van de basis op dag 1 moeten beter onderzocht worden, zodat de totale standaarddeviatie teruggebracht (en constant) kan worden. Waarschijnlijk zal door het terugdringen van de contaminatie de standaarddeviatie van de basismeting op dag 1 sterk afnemen. Bekeken kan worden of de totale standaarddeviatie teruggedrongen kan worden door de flux te berekenen aan de hand van een op te nemen ijklijn. Om sneller een beter inzicht te krijgen in de nalevering van het sediment kunnen meerdere testvaten aangeschaft worden. Zodoende kunnen meerdere monsters van een monsterpunt tegelijk onderzocht worden. De temperatuur van het sediment in het testvat moet aangepast worden aan de in situ temperatuur zodat de natuurlijke situatie zo intact mogelijk blijft. Door experimenten uit te voeren met verschillende sediment diktes kan een beter inzicht worden verkregen in de verticale opbouw van het sediment. Naast de N2-flux kan ook de N0 3 " en de NH 4 + -concentratie in het bovenstaande water gedurende een experiment gevolgd worden. Zodoende wordt het totaalbeeld van processen (nauw gerelateerd aan het denitrificatie proces) in het sediment duidelijker. Ook de bepaling van het gehalte organische stof kan hieraan bijdragen. De invloed van de variatie van de omgevingstemperatuur en de luchtdruk op de geinjecteerde hoeveelheid gas kan verder onderzocht worden zodat de invloed hiervan op de variatie duidelijk wordt.
31
8 LITERATUURLIJST 1.
Andersen, J.M. (1977) Rates of denitrification of undisturbed sediment from six lakes as a function of nitrate concentration, oxygen and temperature.Arch.Hydrobiol.80,2:147-159.
2.
Beeker, A., (1989), Nieuwe bodemsteker en kwaliteitsbeoordeling van bodemmonsters., H 2 0, Vol.8, 265.
3.
Chang, R., Physical chemistry with applicacations to biological systems., 2nd ed., Mac Millan publishing co.inc, New York, (1981), 12-15,624.
4.
van den Eijkel, L, (1984), Enkele aspecten van het onderzoek naar zuurstofverbruik en de (de)nitrificatie door sedimenten. Doctoraal verslagen serie nr 84-28. LH Wageningen, vakgroep Waterzuivering.
5.
EPA-rapport, (1985), zie bij Barnwell, T.O., project officer. (1985).
6.
Gardner, W.S., Th.F. Nalepa, J.M. Malczyk, (1987), Nitrogen mineralization and denitrification in Lake Michigan sediments., Limnol.Oceanogr.32(196): 122 6-1238.
7.
Hewlett Packard, Opleidingen en trainingen, handleiding voor de gaschromatograaf.
8.
Howard-Williams, C. (1985) Cycling and retention of nitrogen and phosphorus in wetlands: a theoretical and applied perspective. Freshwater Biology 15: 391-431.
9.
Jones, J.G. (1985) Denitrification in freshwaters. In: Denitrification in the nitrogen cyle (Ed. H.L. Golterman): 225-239.7.
10.
Kamp Nielsen, L.and J.M. Andersen, (1977) A review of the literature on sediment: water exchange of nitrogen compounds.Prog.Wat.Tech. Vol.8, no.4/5: 393-418.
11.
Keeney, D.R. (1973) The nitrogen cycle in sediment-water systems.J.Environ.Quality, Vol.2, no.l: 15-25.~
12.
Knowles, R. (1982) Denitrification. Microbiol.Reviews: 43-70.
13.
van Luijn, F., Stikstofomzettingen in sediment en water.:literatuurstudie, (1992), 3-11.
14.
NVON, (1977), BINAS, Wolters-Noordhoff, Groningen, 95.
15.
Ringelberg, J, Aquatische oecologie, in het bijzonder van het zoete water., 1st ed., Bohn, Scheltema & Holkema. Utrecht, (1976), 145-147. 32
16.
Seitzinger, S.P., S.W. Nixon, M.E.Q. Pilson and S. Burke, (1980), Denitrification and N 2 0 production in near-shore marine sediments., Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol.44: 1853-1860.
17.
Seitzinger, S.P., S.W. Nixon and E.G. Pilson, (1984), Denitntiration and nitrous oxide production in coastal marine ecosystem., Limnol. Oceanogr., 30(196):1332-1339.
18.
Seitzinger, S.P. (1988) Denitrification in freshwater and coastal marine ecosystems: Ecological and geochemical significance. Limnol.Oceanogr.33(part2): 702-724.
19.
Smits, J.G.G (1980) Microbial decomposition of organic matter and nutrient regeneration in natural waters and sediments (report on literature study). Delft Hydraulics report no. R1310-5 Delft: 1-117.
20.
Visser, CM., Is eutrofiering te bestrijden door middel van een stikstof-aanpak?: literatuurstudie, (1989), 25-31.
21.
Wolter, K., H.D. Knauth, H.H. Kock and F. Schroeder. (1985) Nitrifikation und Denitrifikation im Wasser und Sediment der Unterelbe. Vom Wasser,65,Band.
33
BIJLAGEN 1. Stikstofflux vanuit sediment Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties met uitleg en getallenvoorbeeld. 2. Stikstofflux vanuit sediment met toevoeging van een overmaat NO, Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties. 3. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment Fluxwaarden en standaarddeviaties. 4. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment met daarboven een NaN r oplossing fO.02%1 Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties. 5. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment met daarboven een NaN3-oplossing fO.02%^ Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties.
34
Bijlage 1. Stikstofflux vanuit sediment Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties met uitleg en getallenvoorbeeld. Sedimentkolom: 3.0 cm; Waterkolom: 3.5 cm; Gasvolume: 122 ml. dag
incubatietijd (h)
5 6
16.5
7
16.8
8
28
9
23
10
21
N2 (counts)
ijkgas (counts)
1944
3307
6093
3307
496
3307
4092
3307
674
3307
6538
3307
746
3307
3377
3307
519
3307
6159
3307
flux (/imolrcrh 1 )
(%)
197
8.2
168
9.5
164
4.6
89.5
6.6
210
10.1
Aan de hand ven de formules vermeld in paragraaf 4.3 wordt de standaarddeviatie berekend. De standaarddeviaties lopen sterk uiteen. Door middel van een getallenvoorbeeld van dag 6 en dag 7 wordt de voornaamste oorzaak van de standaarddeviatie aangegeven. De relatieve standaarddeviatie wordt berekend volgens formule 7 (zie 4.3). Deze formule is opgebouwd uit de kwadratische relatieve standaarddeviatie van het ijkgas en de kwadratische relatieve standaarddeviatie van het vat. Deze laatste term wordt op de eerste dag van een fluxmeting gevormd door de basis en op de tweede dag door de incubatiemeting. Dag 6. De relatieve fluxstandaarddeviatie bedraagt: 8.2 % De absolute fluxstandaarddeviatie bedraagt: 16.2 umolm^h 1 . De absolute standaarddeviaties zijn: ff,b«., = I - 6 7
10 7 m o 1
"
N
2
35
"(he*-.)-
6
M
10
"7
m 0 1
N
2
De relatieve standaarddeviaties zijn: *<**» = 0.04377% S ^ * . = 0.05424% ^Oaw) bevat de volgende termen: *%*> = 0.00122% « W k * = 0.00069%, ff
(i««b.ii«) bevat de volgende termen:
* V * * I = 0.00225% " W ^ = 0.00069% Dag 7. De relatieve fluxstandaarddeviatie bedraagt: 9.5% De absolute fluxstandaarddeviatie bedraagt: 15.9 umol m^h 1 . De absolute standaarddeviaties zijn: < W =1.9-10-7molN, "(huTn-ri) = 6.38-IO7 mol N2 De relatieve standaarddeviaties zijn: <W» • 0.19932% '(to**, = 0.07973% a | W l bevat de volgende termen: ff2n~« = 0.03904% < ^ P M * I = 0.00069%, o.i****, bevat de volgende termen: « % * * = 0.00567%
= 0.00069% Uit de absolute standaarddeviatie blijkt (vooral voor dag 7) de grote invloed van de basis. Wanneer de standaarddeviatie van de basis nader bekeken wordt, dan blijkt dat het monster (a 2 ,^)) de grootste invloed heeft op de totale standaarddeviatie. 36
Bijlage 2. Stikstofflux vanuit sediment met toevoeging van een overmaat NO,' Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties. Sedimentkolom: 3.5 cm; Waterkolom: 3.5 cm; Gasvolume: 127 ml. dag
incubatietijd (h)
5 6
7
8
16.5
16
27.3
12 13
14
15
16
17/19
20
21
24.5
23
20.5
19.5
70.8
19.7
21.3
N2 (counts)
ijkgas (counts)
3307
799
3307
2358
3307
545
3307
1866
3307
355
3307
2996
3307
621
3307
2848
3307
671
3307
2629
3307
854
6676
14449
6676
571
6005
13519
6005
1303
5787
48859
5787
1628
6666
15748
6666
1552
3269
8169
flux (litaol m'h'1)
(%)
76.9
21.3
67.2
8.6
78.7
5.2
74.0
5.3
71.7
6.1
250
17.2
299
9.2
313
15.8
285
10.8
286
n, j
ffflux
Opmerking: op dag 9 t/m 11 is niet gemeten. aleen de gasfase gespoeld. Op dag 12 is ook de gasfase gespoeld en tevens is de basismeting verricht.
37
Bijlage 3. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment Fluxwaarden en standaarddeviaties. Sedimentkolom: 4.5 cm; Waterkolom: 2.8 cm; Gasvolume: 117 ml.
dag
flux (/imolnZh 1 )
^nuj. (%)
1
233 IO2
1.3
2
63.0
7.4
3
??
??
4
137
3.0
5
129
9.3
Opmerking: op dag 3 is de flux met bijbehorende standaarddeviatie niet berekend bij gebrek aan meetgegevens.
38
Bijlage 4. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment met daarboven een NaN,-oplossing fQ.02%") Meetgegevens, fluxwaarden en standaarddeviaties. Testvat A Sedimentkolom: 2.5 cm; Waterkolom: 3.9 cm; Gasvolume: 129 ml.
dag
incubatietijd (h)
0 1 2 3/7
8 9 10
11
12/15
16
[
17
16
17.3
113
22.5
16.5
17.0
15.5
89.3
16.0
17.7
N2 (counts)
ijkgas (counts N 2 )
876
3088
11622
3415
520
3415
3048
3373
562
3373
8702
3350
312
3350
1885
3256
254
3256
1309
3214
288
3214
1410
3384
300
3384
1193
3349
234
3349
6638
3288
202
3288
1124
3292
361
3292
2017
3334
39
flux (umolm^h1)
(%)
546
4.6
122
10.2
60.2
3.4
60.4
5.0
55.8
5.5
53.8
3.3
48.3
7.2
61.1
1.4
49.0
6.6
78.4
6.4
dag
incubatietijd (h)
17 18
19/21
22
23
24
25
26/28
29
30
16.5
71
16.3
15.0
21.3
21.8
70.3
22.0
21.8
N2 (counts)
ijkgas (counts N2)
381
3334
1322
3327
340
3327
4054
3319
268
3319
1153
3327
237
3327
1460
3274
252
3274
1714
3224
274
3224
3780
3263
317
3263
2725
3326
3342
3326
3880
3275
422
3275
1085
3333
flux (umolm^h 1 )
(%)
48.0
7.5
44.1
3.3
45.6
8.0
69.9
5.1
59.9
5.3
138
2.1
28.7
3.2
22.9
20.9
25.2
10.4
Opmerking: op dag 21 is de overmaat N 0 3 ( 5 l g N03'/1) toegevoegd.
40
Bijlage 5. Stikstofflux vanuit gesteriliseerd sediment met daarboven een NaN^-oplossing fO.02%1 Meetgegevens. fluxwaarden en standaarddeviaties. Testvat B Sedimentkolom: 3.5 cm; Waterkolom: 3.2 cm; Gasvolume: 132 ml. dag
incubatietijd (h) '
1 2 3
4
5/7
8
9
10/14
15
16
17
10.3 16.0
17.0
67.0
17.0
18.0
113
22.0
16.3
17.0
N2 (counts)
ijkgas (counts)
408
3317
4200
3169
212
3169
2061
3117
386
3117
2165
3274
335
3274
3594
3088
234
3088
1692
3415
264
3415
1501
3373
323
3373
9930
3350
902
3350
2233
3256
223
3256
1255
3384
2905
3384
3931
3384
1301
3384
41
flux (umolm^h 1 )
(%)
328
5.4
103
4.7
88.5
8.1
44.3
4.8
69.1
16.2
57.1
12.2
71.0
3.3
53.0
7.6
53.2
6.6
54.0
9.2
CT
flu
1 dag 18
19/22
23
24
25
26/28
29
30
31
32
incubatietijd
l
(h)
N2 (counts)
ijkgas (counts)
flux (fxmol m 2 h 1 )
(%)
15.8
2091
3349
42.6
4.2
2607
3349
7360
3288
45.7
2.1
358
3288
1189
3292
43.7
10.5
330
3292
1191
3334
42.3
13.7
353
3334
1176
3327
44.2
9.3
294
3327
3322
3319
36.0
3.5
285
3319
1012
3327
37.4
13.1
263
3327
827
3274
32.4
11.2
234
3274
1118
3224
32.8
8.9
246
3224
975
3263
27.1
8.6
89.3
16.2
17.0
15.7
71.0
16.3
15.0
23.5
23.0
Opmerking: op dag 23 is een overmaat N03" (51 g N03'/1) toegevoegd.
42
