Закись азота в денитрифицирующих водоносных горизонтах: кинетика реакций, значение эмиссий, связанных с подземными водами, и усовершенствованная концепция фактора эмиссии подземных вод

Помимо диоксида углерода и метана, закись азота (N2O), являющаяся атмосферным малым газом, представляет собой важный парниковый газ. Она преимущественно образуется в почвах и водных системах в ходе микробиологических процессов. Глобальные выбросы N2O существенно возросли вследствие интенсификации сельскохозяйственных практик и связанного с ней поступления соединений азота. В подземных водах сельскохозяйственных экосистем обнаружены высокие концентрации N2O. Поэтому считается, что сельскохозяйственные подземные воды могут быть потенциальным источником выбросов N2O в атмосферу. Ключевой вопрос данной диссертации заключается в оценке значимости выбросов N2O из сельскохозяйственных подземных вод. Сначала этот вопрос рассматривается во вводной главе. В следующих трех главах описываются и обсуждаются различные методы и подходы, позволяющие получить представление о разных аспектах рассматриваемой темы. В заключительной синтезирующей части полученные результаты оцениваются и формулируются общие выводы. Исследования проводились в четырех денитрифицирующих водоносных горизонтах Нижней Саксонии; основным объектом изучения был водоносный горизонт Фурбергер-Фельд, расположенный вблизи города Ганновера. Во всех исследованных водоносных горизонтах поступление загрязненной нитратами сельскохозяйственной инфильтрационной воды вызывает повышенные концентрации нитратов у уровня грунтовых вод. В процессе денитрификации нитраты восстанавливаются с образованием N2O в качестве промежуточного продукта и, в конечном итоге, молекулярного азота. Кинетика образования и восстановления N2O в водоносном горизонте Фурбергер-Фельд исследовалась в ходе длительных анаэробных инкубаций. Полученные результаты сравнивались с профилями концентраций, установленными по данным измерений в многоуровневых скважинах (глава 2). Было подтверждено существование в водоносном горизонте двух вертикально разделенных зон денитрификации: гетеротрофной денитрификации в верхней части грунтовых вод и автотрофной денитрификации в более глубокой части водоносного горизонта. Обе реакции были идентифицированы как значимые источники N2O. Изменения во времени концентраций форм азота, полученные в лабораторных...