Hidrológiai Közlöny 1984 (64. évfolyam)

4. szám - Csermák Kálmán–Csermákné Papp Alice–dr. Gorzó György–dr. Máté Ferenc: A denitrifikáció mérése a Balatonban nitrogén izotópos nyomjelzéssel

Csermák K. és tsai: Á denitrifikáció mérése Hidrológiai Közlöny 1984. 4. sz. 227 lár Sieves 5 A, 60-80 m; N

20 méréshez Water Assoc. Porapak Q, 50-80 m. A kolonna hőmérséklete 80 °C volt. Mintaelőkészítés és izotópelemzés. A nitrogén izotópösszetételének mérését a minták vízfázisából az inkubáció után kihajtott gázból végeztük. Az izotópösszetételt optikai úton, a 1

4N

2 és a 1

4N 1

5N molekulák specifikus színképvonalainak az intenzitása alapján mértük [15]. Ez a mérési módszer pontos mintaelőkészítést igényel. A mérő ampullába 3 torr nyomású, tiszta nitrogén gázt kell a keverék gázmintából preparalni. A gáztisztításés a pontos nyomásbeállitást vákuum rendszerben Dumas eljárás alapján [16] 500 °C-on,' izzó CaO + CuO + Cu reakciókeverékkel végeztük. A méréseket Statron NOI-4 1

5N analizátorral hajtottuk végre. Bakteriológiai módszerek. Az üledék minták felső 0,5 cm-ét eltávolítottuk'és az alatta levő 5 cmes iszapot homogenizáltuk. Ebből vettünk 1 ml-t a denitrifikáló baktériumok sejtszámának a meghahatározására. A denitrifikáló baktériumok tenyésztésére a Poc/íon-féle [17] folyékony táptalajt használtuk. Párhuzamos mintában az eredetileg csak glükózt tartalmazó táptalajt aszparaginnal (lg/l; és nátriúm-citrállal (5 g/l) is kiegészítettük. A mintákat anaerosztátban nitrogén és széndioxid gázkeverékben, 14 napig, 24 °C-on inkubáltuk. A sejtszámot határhígításos eljárással három párhuzamból a McCardy-íéle karakterisztikus számrendszer segítségével a gáz és a nitritképzés, illetve a nitrát-fogyás alapján határoztuk meg. Az inkubált mintákból enterobaktériumokat identifikáltunk [18]. A Pseudomonasok kimutatására King-féle táptalajt használtunk. Az inkubált minták nagy hígításait nutrient agarra szélesztettük. Bacilhisnak a Gram +, mozgó, spóraképző, kataláz 4-, nem saválló és zselatint bontó pálcikákból álló kolóniákat fogadtunk el. Nitrát és nitrit analízist végeztünk az inkubáció előtt és után a minták vízfázisából és az üledék felső 5 cm-ének intersticiális vizéből [19], A vizsgálatok leírása es eredményei A mintavétel és az inkubáció körülményei szerint három különböző kísérleti technikát alkalmaztunk. Az első módszernél üledék mintát Eckman féle mintavevővel az üledék felső 10 cm-es rétegéből vettük. Ezt homogenizáltuk, majd 100 ml-t mértünk be az inkubáló palackban, amelybe előzőleg Voynárovich féle mintavevővel a fenékközeibői vízmintát vettünk. Inkubáló eszközként 330 ml-es vértároló palackot használtunk, amelyet leszorítható gumidugóval buborékmentesen lezártunk. Az izotóp-preparátumot-a dugón keresztül fecskendővel adtunk a vízhez. 300 ^g/l 1

5N-NO3 adalékot és 12 óra inkubációs időt alkalmaztunk. Próbálkoztunk azzal, is, hogy az izotóp-higulást és így a szükséges izotóp-adalék mennyiségét csökkentsük. A mintákból hélium átbuborékoltattás és vákuum kombinált alkalmazásával kiűztük az oldott gázokat. Ilyen módon mesterséges anaerob rendszert alakitottumk ki, amelyben a denitrifikáció sokkal élénkebb mint a természetes rendszerben. Ha az oldott nitrogén gázt oxigén átbuborékoltatással hajtottuk ki, a denitrifikáció aktivitása lecsökkent, jelezve az oxigén gátló hatását. További bonyodalmat jelentett a nitrogén körforgalom megbomlása, amit a molekuláris nitrogén eltávolítása idézett elő. A természetestől eltérő viszonyok miatt lemondtunk az ilyen előkezelésekről. Az inkubáció után a mintákat 2 ml, HgCl

2-dal telített etanollal fixáltuk. Néhány üledék mintánál a HgCl

2-os mérgezés nem járt a megkívánt eredménnyel, ezért a továbbiakban a mintákat az inkubáció letelte után azonnal analizáltuk. Az első módszer előnye az egyszerűség, a gyorsaság és a sorozatmérésekre való alkalmasság. Hátránya, hogy mesterséges körülmények miatt az így kapott eredmények csak viszonylagos értékűek. A második kísérleti módszer célja az volt, hogy a természetes viszonyokra is átvihető eredményeket nyerjünk és a technika maradjon alkalmas a sorozatmérésekre. Az üledék-vízmintát közvetlenül az inkubáló edénybe — egy 40 cm hosszú és 8cm átmérőjű plexi csőbe — vettük (2. ábra) egy modosított Milbrink féle mintavetővel. A minta így megőrizte eredeti rétegzettségét. Az izotópot (300 ng/l 1

5N-NO^) egy szilikongumival fedett oldalablakon át adtunk a minta vizéhez. Sötétben és az eredeti vízhőmérsékleten 12 óráig inkubáltuk. Ez alatt a vizet felülről mágneses keverővel gyengén kevertetttik. A harmadik kísérleti elrendezés további lépést jelentett a természetes viszonyok közötti denitrifikáció megközelítésére. Az inkubáló eszköz egy 12 literes plexi harang volt, amelyet az üledék felszínére eresztettünk. Az izotóp hozzáadását és a vízmintavételt vékony műanyag csöveken át egy kézi perisztaltikus pumpával végeztük. Az inkubáció alatt a harang vizét egy keverő motor gyengén keverte. Azt is mértük, hogy a harang vize milyen mértékben hígul az inkubáció alatt. A vízbe adott klorid koncentrációja a kezdeti egyensúlybeállás után nem változott. A plexi harang jól használható részletesebb helyszíni mérésekhez. Hátránya, hogy sorozatvizsgálatokra nem alkalmas és állandó felügyeletet igényel. A három módszerrel párhuzamosan végeztünk méréseket az 1. mintavételi ponton 1983. aug. 31-én (1. táblázat). A Balaton különböző pontjaiból 1983. aug. 29-31. között vett intakt mintákban a második módszer szerint mértük a denitrifikációt (2. táblázat). A táblázatokban a nitrogénfelszabadulást a nitrátfogyást és a baktériumok sejtszámát együtt mutatjuk be. A táblázatok, az izotópadalék nélküli állapotra csökentett denitrifikáció értékét is tartalmazzák. A számításhoz az üledék felső 5 cm-es rétegéből centrifugálással kivont intersticiális víz nitrát és nitrit tartalmát használtuk fel. Ezt az átszámítást a 3. ábrán látható eredmények extrapolációjának alapján végeztük, amely a denitrifikációnak a lineáris nitrát-koncentráció függését igazolja. A 3. ábrán látható görbe alapjául szolgáló eredményeket az 1. mintavételi ponton