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Nitratablagerungen im Boden nahe Flüssen tragen maßgeblich zum Anstieg des Nitratgehalts im Flusswasser bei Regen bei, berichten Forscher der Universität Nagoya in Japan. Ihre in der Fachzeitschrift „Biogeoscience“ veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Stickstoffbelastung zu reduzieren und die Wasserqualität in flussabwärts gelegenen Gewässern wie Seen und Küstengewässern zu verbessern.
Nitrat ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen und Phytoplankton, doch hohe Nitratkonzentrationen in Flüssen können die Wasserqualität beeinträchtigen, zur Eutrophierung (Überdüngung) führen und ein Risiko für die Gesundheit von Mensch und Tier darstellen. Obwohl bekannt ist, dass die Nitratkonzentration in Bächen bei Regen ansteigt, ist der Grund dafür noch nicht vollständig geklärt.
Es gibt zwei Haupttheorien darüber, wie der Nitratgehalt bei Regen ansteigt. Laut der ersten Theorie lösen sich atmosphärische Nitrate im Regenwasser und gelangen direkt in Bäche. Die zweite Theorie besagt, dass bei Regen Bodennitrate aus dem Uferbereich des Flusses ins Flusswasser gelangen.
Um die Herkunft der Nitrate genauer zu untersuchen, führte ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Urumu Tsunogai von der Graduate School of Environmental Studies in Zusammenarbeit mit dem Asian Center for Air Pollution Research eine Studie durch. Ziel war die Analyse der Veränderungen in der Zusammensetzung der Stickstoff- und Sauerstoffisotope in Nitraten während Starkregenereignissen. Dabei wurden steigende Nitratkonzentrationen in Flüssen festgestellt.
Frühere Studien berichteten von einem signifikanten Anstieg der Nitratkonzentrationen während Stürmen in einem Fluss oberhalb des Kaji-Flusses in der Präfektur Niigata im Nordwesten Japans. Die Forscher entnahmen Wasserproben aus dem Einzugsgebiet des Kajigawa, darunter auch aus Bächen oberhalb des Flusses. Während dreier Stürme beprobten sie die Bäche des Einzugsgebiets 24 Stunden lang stündlich mit automatischen Probennehmern.
Das Team maß die Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Nitraten im Wasser des Bachs und verglich die Ergebnisse anschließend mit der Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Nitraten im Boden des Uferbereichs. Dabei stellten sie fest, dass der Großteil der Nitrate aus dem Boden und nicht aus dem Regenwasser stammt.
„Wir kamen zu dem Schluss, dass das Auswaschen von Nitraten aus Küstenböden in Bäche aufgrund steigender Wasserstände in Bächen und im Grundwasser die Hauptursache für den Anstieg der Nitratkonzentration in Bächen während Stürmen ist“, sagte Dr. Weitian Ding von der Universität Nagoya, der Autor der Studie.
Das Forschungsteam analysierte auch den Einfluss von atmosphärischem Nitrat auf den Anstieg des Nitratflusses während Stürmen. Der Gehalt an atmosphärischem Nitrat im Flusswasser blieb trotz der erhöhten Niederschlagsmenge unverändert, was auf einen geringen Einfluss atmosphärischer Nitratquellen hindeutet.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass Nitrat in Küstenböden von Bodenmikroben produziert wird. „Man geht davon aus, dass sich Nitrat mikrobiellen Ursprungs in japanischen Küstenböden nur im Sommer und Herbst anreichert“, erklärt Professor Tsunogai. „Daraus lässt sich ableiten, dass der durch Regenfälle bedingte Anstieg des Nitratgehalts im Fluss nur in diesen Jahreszeiten auftritt.“
Referenz: Dean W, Tsunogai W, Nakagawa F, et al. Die Untersuchung der Nitratquellen in Waldbächen zeigte erhöhte Konzentrationen während Starkregenereignissen. Biogeoscience. 2022;19(13):3247-3261. doi: 10.5194/bg-19-3247-2022
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