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Abb. 4.13 Sauerstoffgehalte (mg/l) im Walensee am 1. Sept. 1974. Es wurden folgende Simulationsvarianten berechnet: a) 176 t NH4 N und 880 t partikulärer à z o I ¢ 1000 - r z w 2000 - 1500 • 500- Ô O Organ. Kohlenstoff pro Jahr (realistisch) b) Mit 3500 t NH, } -N pro Jahr, aber ohne partikulärer Organ. Kohlenstoff (masslos übertrieben) c) Zufluss wie b) und See beinahe ohne Algen Spielen Mikroorganismen eine signifikante Rolle für den Phosphorrückhalt in Seesedimenten? Unter aeroben Bedingungen können ursprünglich anoxische Sedimente erhebliche Mengen von zusätzlichem Phosphat speichern. Dem Biogeochemiker stellt sich die Frage, ob an dieser Pauschalreaktion nur abiotische oder auch mikrobielle Prozesse beteiligt sind. Abb. 4.14 PO4 -Konzentrationen in Sediment- Wasser Suspensionen nach 48 h Expositionszeit Um diese Frage zu klären, wurde Sediment aus dem Sempachersee (Oberflächensediment (0 bis 1 cm) aus 87 m Tiefe) mit filtriertem Hypolimnionwasser (Porenweite 0.2 µm, [PO4 -P] = 200 4g/l) verdünnt (10 g Sed./450 ml Wasser). Ein Teil der so vorbereite- ten Proben wurde mit 50 ml Formol sterilisiert. Den Kontrollen wurde anstelle des Formols 50 ml dest. Wasser zugesetzt. Anschliessend wurden alle Proben auf einer Schüttelmaschine exponiert und kontinuierlich belüftet. Nach 16 Stunden wurde die
4 - 21 Phosphatkonzentration in den Kontrollen und in den vergifteten Proben um 0, 800, 1200, 1600 und 2000 4g/l erhöht. Zusätzlich wurde je eine Probe und eine Kontrolle mit 2000 µg PO4 -P/1, mit Glukose (200 mg C/l) und mit NH 4 cl (40 mg N/l) angereichert. Aus Abb. 4.14 ist ersichtlich, wieviel gelöstes Phosphat nach weiteren 48 Stunden Expositionsdauer noch beobachtet wurde. Die vertikale Distanz der Messpunkte von der 1:1 Linie zeigt, dass im Vergleich zu den vergifteten Proben in den Kontrollen 14 bis 31 % mehr Phosphat partikularisiert wurde. In der mit Glukose angereicherten Kontrolle konnte nach 24 Stunden kein PO 4 mehr nachgewiesen werden, obwohl in der entsprechenden vergifteten Probe 1160 µg PO 4 -P/1 in Lösung blieben. Die Differenzen zwischen den Kontrollen und den mit Formol behandelten Proben können als mikrobielle PO4 -Aufnahme in den nicht vergifteten Proben interpretiert werden. Aus folgendem Grund kann angenommen werden, dass in diesem Experiment der mikrobielle Beitrag zur Phosphatfixierung eher unterschätzt als überschätzt wurde: Der innerhalb von 16 Stunden beobachtete Farbwechsel von schwarz auf braun deutet darauf hin, dass das im Sediment reichlich vorhandene FeS sowohl in den Kontrollen als auch in den vergifteten Proben rasch oxidiert wurde. Dadurch wurden im Vergleich zum ursprünglichen Sediment neue abiotische Bindungsstellen für Phosphat geschaffen. Umgekehrt wurde durch die Verdünnung des Interstitialwassers mit Hypolimnionwasser und mit dest. Wasser die Qualität des Substrats für Bakterien mit grosser Wahrscheinlichkeit verschlechtert. Die Resultate dieses Experiments weisen somit darauf hin, dass in Seesedimenten neben abiotischen Reaktionen auch Mikroorganismen einen wesentlichen Beitrag zum Phosphorhaushalt von Seen leisten können. (J. S. Meyer, R. Gächter) Die Selbstreinigungsfähigkeit natürlicher Gewässer nach einem radioaktiven Ausfall: Beispiel der Cäsium Isotope in Schweizer Seen nach dem Tschernobyl-Unfall Cäsiumisotope gehören radiologisch gesehen zu den wichtigsten Produkten der Uranspaltung, die durch einen Kernkraftwerksunfall oder eine Zündung einer Atombombe, freigesetzt werden. Es gab aber bis vor kurzem (d.h. vor Tschernobyl) nur spärliche Messungen über das Verhalten von Cäsiumisotopen in natürlichen Gewässern nach einem radioaktiven Ausfall. Die wenigen Studien mit brauchbaren Messresultaten stammen noch aus den Jahren der oberirdischen Atombombentests. Zur quantitativen Analyse des Transportverhaltens sind sie aber oft zu wenig detailliert, da mit den Messungen meist erst 10 Jahre nach der Ausfallperiode (1952-1962) begonnen wurde. Ausserdem waren diese Messreihen meist nur örtlich und auch zeitlich beschränkt. Der Tschernobylausfall erfolgte hingegen als zeitlich eindeutig definierte Inputfunktion; er liess sich auch mit nicht allzu grossem Aufwand in den Schweizer Gewässern während der letzten 2 Jahre gut verfolgen. Die Resultate unserer Messungen von Cäsiumisotopen im Wasser von 6 Schweizer Seen (vertikale Profile im Zürichsee, Bodensee, Luganersee, Sempachersee, Soppensee, Urnersee) und in einigen Flüssen (Zeit- reihen im Oberrhein, Alpenrhein, Tresa, Inn) zeigten, dass innert 1-2 Monaten 134 137 Cs-Konzentrationen in Flüssen und Oberflächenschichten von Seen um mindestens 90 % reduziert wurden. Dieser Befund wird durch Messungen in anderen europäischen Gewässern bestätigt (Abb. 4.15). Unsere Messungen aus dem Zürich-, Boden- und
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