On-line Analyse der Isotopensignaturen von Nitrat, Nitrit und Ammonium in wässrigen Proben mittels Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie

• Antragsteller: Dr. Jens Dyckmans; Privatdozent Dr. Reinhard Well
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290682421

Nitrat, Nitrit und Ammonium sind Schlüsselspezies des N Kreislaufs in Böden und aquatischen Ökosystemen. Ihre herausragende Rolle in der Pflanzenernährung, dem mikrobiellen Stoffwechsel und der Ökosystemfunktion ist seit langem bekannt und wird intensiv untersucht. Nitrit bildet eine Schnittstelle der wichtigsten N Umsetzungsprozesse und obwohl es selten in Böden und Wässern beobachtet wurde und häufig in Untersuchungen des N-Kreislaufs vernachlässigt wurde gibt es zunehmend Erkenntnisse, dass Nitrit eine wichtige Rolle in der Steuerung des N-Kreislaufs spielt. Die natürlichen 15N Häufigkeiten von Nitrat, Nitrit und Ammonium in der Bodenlösung und Gewässern sind wichtig um die Herkunft und Umsetzungsprozesse dieser N-Spezies aufzuklären. Derzeit sind nur off-line Methoden verfügbar, um die natürlichen Isotopenhäufigkeiten von Nitrat und/oder Ammonium aus wässriger Lösung zu bestimmen. Für die selektive Analyse von 15N Häufigkeiten in markiertem Ammonium, Nitrit oder Nitrat wurde eine on-line Methode mittels Quadrupol-Massenspektrometrie (QMS) entwickelt; diese Methode ist allerdings aufgrund des verwendeten Massenspektrometers nicht genau genug, um natürliche Isotopenhäufigkeiten bestimmen zu können. Daher ist die Aufklärung der Interaktion verschiedener N-Umsetzungen und N-Pools nach wie vor dadurch begrenzt, dass es keine Analysemethode gibt, die effizient genug wäre, um Daten mit einer ausreichend hohen räumlichen und zeitlichen Variabilität gewinnen zu können. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer on-line Methode zur Analyse der natürlichen Isotopenhäufigkeiten von Nitrat, Nitrit und Ammonium aus wässrigen Lösungen. Die Methode basiert auf den chemischen Reaktionen, die für die QMS-Methode verwendet werden. Die Analyte werden anschließend durch eine gaspermeable Membran von der wässrigen Phase in das Isotopenverhältnis-Massenspektrometer eingebracht. Der Aufbau erlaubt eine automatisierte Probenvorbereitung und Messung, was den Probendurchsatz gegenüber off-line Methoden erheblich steigert. Dies wird letztlich deutliche Fortschritte im Verständnis des N-Kreislaufs ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen