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Isotopic constraints on seasonal N2O dynamics in marine and lacustrine environments

Das Projekt "Isotopic constraints on seasonal N2O dynamics in marine and lacustrine environments" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Basel, Umweltgeowissenschaften durchgeführt. Nitrous oxide (N2O) is now the third largest contributor to radiative forcing of the long-lived greenhouse gases. Human inputs of nitrogen (N), mainly as fertilizers, have stimulated the microbial N cycle transformations that are the dominant source of N2O. The partitioning between the anthropogenic and natural N2O sources is relatively well constrained at 7 and 11 Tg N/yr, respectively. However, large uncertainties remain in the relative contributions of terrestrial versus aquatic environments and with regards to the underlying biogeochemical controls on microbial N2O production. Such uncertainties present challenges for those devising and implementing N2O emissions policies, and make it difficult to interpret prehistoric atmospheric N2O fluctuations and predict the response of N2O production rates to future climate change. Aquatic N2O fluxes are often highly variable through time and space. The variation is likely modulated by fluctuations in the biogeochemical conditions, which may affect microbial N2O production pathways differentially. N2O can be produced by several processes, such as microbial nitrification (ammonia oxidation), denitrification, and nitrifier-denitrification, and multiple groups of microorganisms are involved. Yet, the exact environmental controls on temporal/spatial variations in net N2O production and the balance between the different pathways are still poorly constrained. It is highly probable that changes in the microbial processes that generate N2O are closely linked to seasonal changes in water productivity, organic matter remineralization rates, and in turn water-column redox-conditions. In this study we propose using incubation-based stable N-isotope tracer methods and natural N isotope measurements in dissolved N2O to identify and quantify specific N2O production pathways in two aquatic environments with strong seasonal N cycle dynamics: eutrophic Lake Lugano in southern Switzerland and the highly productive Benguela Upwelling region along the coast of southwestern Africa. Our main goals will be to shed light on the dynamics and controls on N2O production in two comparable environments. Within the frame of one postdoctoral project we propose to address the following research questions: - Hw much do ammonia oxidation, nitrifier-denitrification, and denitrification, respectively, contribute to N2O formation in Lake Lugano and the Benguela Upwelling? - Which biogeochemical factors control nitrifier-denitrification rates, and are there systematic differences between the marine and freshwater environment? (...)

Vergleich der Transportprozesse von Caesium-Radionukliden in Waldgebieten und Seen des noerdlichen und suedlichen Voralpengebietes

Das Projekt "Vergleich der Transportprozesse von Caesium-Radionukliden in Waldgebieten und Seen des noerdlichen und suedlichen Voralpengebietes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Ravensburg-Weingarten, Institut für Angewandte Forschung durchgeführt. Luganer See und Bodensee wurden durch den Eintrag von Caesium-Radionukliden aus dem Tschernobyl-Fallout in aehnlicher Hoehe kontaminiert. Waehrend im Bodensee ein Jahr nach dem Fallout nur noch 10 Prozent der urspruengfich eingebrachten Caesium-137 Aktivitaet im Wasser gefunden wurde, waren es im Luganer See noch 50 Prozent. Dieser Sachverhalt wird durch unsere Beobachtung erklaert dass ein anhaltender Caesium-Eintrag ueber die Zufluesse in den Luganer See erfolgt. Auch Versuche, Caesium-137 aus dem Sediment des Luganer Sees zu extrahieren. deuten darauf hin, dass im Sediment des Luganer Sees das Caesium weniger stark gebunden ist als im Sediment des Bodensees und deshalb eine verstaerkte Rueckloesung von Caesium aus dem Sediment in das Freiwasser erfolgen kann. Im Einzugsgebiet des Sees wurde die Tiefenverteilung von Caesium im Waldboden horizontspezifisch untersucht. Caesium-Extraktionsexperimente mit Waldboden und die Messung der Konzentration der bei den Caesium Transport- und Bindungsprozessen konkurrierenden Ionen werden hinsichtlich eines moeglichen Transports von Caesium- 137 in die Zufluesse des Luganer Sees durchgefuehrt. Die gewonnenen Ergebnisse werden mit den entsprechenden Untersuchungen im noerdlichen Alpenvorland (Oberschwaben) verglichen.

Particle Dynamics in Aquatic Systems: Second Study of Boundary Effects in Lakes with Radioisotopic Methods

Das Projekt "Particle Dynamics in Aquatic Systems: Second Study of Boundary Effects in Lakes with Radioisotopic Methods" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universite de Geneve, Institut F.-A. Forel durchgeführt. The objective of the proposed study is to evaluate the pathways and the relative importance of particles from different sources and their role in the scavenging of radionuclides as well as 'particle reactive' contaminants in lakes. Special attention will be paid to the near bottom transport phenomena. To account for the different physical and chemical conditions, we propose to examine these processes in two large sub-alpine lakes: Lake Geneva and Lake Lugano. By carrying out the investigations in two lakes with different redox conditions in deep waters, we expect to deduce the importance of these factors for trace element removal. We propose to use a set of natural and man-made radionuclides (Be-7, Pb-210, Th-234, Cs-137) in an attempt to provide a time scale of transport and the pathways of particles. As analogues for containment removal in aquatic systems, the use of radioisotopic tracers will be of great value in environmental management, conservation and protection.

Truebestroeme im Luganersee

Das Projekt "Truebestroeme im Luganersee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cantone del Ticino, Laboratorio di Studi Ambientali, Sezione Protezione Aria ed Acque durchgeführt. '- 3-Dimensional numerical model of the transport of suspended river sediments in a lake basin. - Model calibration through measure campaigns during forst events.

Limnogeologie: Sediment- und Isotopenpetrologie von neuzeitlichen und alten Binnenseen

Das Projekt "Limnogeologie: Sediment- und Isotopenpetrologie von neuzeitlichen und alten Binnenseen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Geologisches Institut, Abteilung Limnogeologie und Ingenieurgeologie durchgeführt. Limnogeologie ist das Studium geologischer Prozesse, welche sich vor allem in Seesedimenten aufzeigen lassen. Dabei werden Methoden der marinen Geologie (Geophysik, Sediment- und Isotopenpetrologie, Kernbohrungen, Geochronologie) angewendet. Die Sedimentbildung in Seen steht in engem Zusammenhang mit Umweltfaktoren. An Bohr- oder Kolbenlotkernen kann der geschichtliche Verlauf deren Veraenderungen lueckenlos - wie auf einem Magnetband - aufgezeigt werden. Seen koennen als Modelle dienen. Wir interessieren uns besonders fuer das Klima und auch die Kohlenstoffveraenderung und Randalpenseen waehrend der letzten 15.000 Jahre. Spezielle Untersuchungen ueber folgende Themen werden z.Z. durchgefuehrt: 1) Geschwindigkeit der Umweltsveraenderung in der ausgehenden Gletscherzeit; 2) Geschichte des Luganersees und dessen Einfluss auf den Menschen; 3) Geschichte des Vierwaldstaettersees und die Bedeutung und Mechanismen von grossen Uferrutschungen; 4) Entwicklung von Dioxin, Belastung waehrend der letzten hundert Jahre (zus. mit BUS); 5) Beziehung zwischen Methan und Sedimenten in Schweizer Seen.

Bestimmung des Wasseralters in Oberflaechengewaessern mit Hilfe der Tritium/Helium-Methode

Das Projekt "Bestimmung des Wasseralters in Oberflaechengewaessern mit Hilfe der Tritium/Helium-Methode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Kristallographie und Petrographie durchgeführt. Die Tiefenwasserentwicklung in schweiz. Seen wird mittels der T-3He-Methode analysiert. Dabei steht die langfristige Mischung im Tiefenwasser in Seen im Vordergrund (Luganer-See, Zuger-See). Weiter werden 3He und T als natuerliche Tracer eingesetzt, um horizontale Austauschprozesse ueber Schwellen hinweg im Vierwaldstaettersee zu studieren.

Zeitliche und raeumliche Variabilitaet mikrobieller Prozesse an der Sediment-Wasser-Uebergangszone

Das Projekt "Zeitliche und raeumliche Variabilitaet mikrobieller Prozesse an der Sediment-Wasser-Uebergangszone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Institut für Pflanzenbiologie, Abteilung Physiologie und Mikrobiologie durchgeführt. Sedimente eutropher Seen sind Senken und Quellen von Naehrstoffen, die durch biogeochemische Prozesse rezykliert werden koennen. Bei der Katalyse dieser Reaktionen spielen Mikroorganismen meist eine wichtige Rolle. Anhand von Untersuchungen am eutrophen Luganersee sollen die Auswirkungen natuerlicher saisonaler Zyklen auf die mikrobiell vermittelten Stoffaustausche zwischen Sediment und Hypolimnion genauer untersucht werden.

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