Fysiokjemiske egenskaper til løst naturlig organisk materiale (DNOM). : Betydningen av feltegenskaper

Abstract

Sammensetning og egenskaper til DNOM i vann varierer med nedbørfeltets karakter. Vegetasjon, geologi, topografi og klima, særlig temperatur og nedbør virker inn på de fysiokjemiske egenskapene til DNOM. Hensikten med denne oppgaven var å studere de fysiokjemiske egenskapene til DNOM isolert fra forskjellige lokaliteter i Norden. Oppgaven var å undersøke om nedbørfeltets karakter påvirker egenskapene til DNOM. DNOM ble isolert fra overflatevann ved hjelp av omvendt osmose (RO) som i realiteten er en filtreringsmetode hvor vannmolekylene presses gjennom et nanofilter .

Høsten 2005 og våren 2006 ble det isolert DNOM fra to nedbørsfelt i Norge; Langtjern og Storgama. Langtjern er en innsjø i Buskerud fylke hvor NIVA har hatt aktiviteter siden starten av 70-årene. DNOM ble isolert fra vann hentet nedstrøms innsjøen. Storgama er et forsøksområdet i Telemark fylke som ble etablert av SNSF prosjektet i 1970 årene. Dette området består av 11 avgrensede minifelt, med varierende vegetasjonsdekke. Hvert enkelt av disse fungerer om et nedbørsfelt. DNOM ble isolert fra avrenningsvann fra minifelt 1 og 2. Data vedrørende fysiokjemiske egenskaper til DNOM fra Storgama og Langtjern ble sammenlignet med et allerede eksisterende datasett fra fem Nordiske nedbørsfelt fra forskningsprosjektet NOMiNiC (Natural Organic Matter in the Nordic Countries). Det ble utført analyser av selve isolatene og av DNOM løsningene av isolatene for å bestemme innhold av kationer, anioner, UV-VIS absorbans, funksjonelle grupper og hydrofile- og hydrofobe egenskaper.

DNOM-løsningene ble fraksjonert i en hydrofil (HPI) og en hydrofob fraksjon (HPO) ved hjelp av XAD-8 fraksjonering. Storgama isolatene hadde høyest andel hydrofobt materiale i forhold til de andre nedbørsfeltene. sUVa (A254 nm DOC-1) var noe høyere i hydrofob fraksjon. Dette kan tyde på at den aromatiske karakter er noe sterkere i den hydrofobe fraksjonen. Samtidig var SAR verdien (her definert som A254 nm / A400 nm) lavere i denne fraksjonen. Dette antyder at det er mer av de høymolekylære fargede forbindelsene i den hydrofobe fraksjonen.

CP-MAS 13C NMR spektroskopi ble benyttet til å studere strukturforskjeller mellom isolatene fra Langtjern og Storgama. Resultatene viste ikke signifikante forskjeller mellom isolatene ettersom standardavviket til metoden var stort i forhold til forskjellen mellom isolatene. DNOM-isolatene ble også studert ved hjelp av FT-IR spektroskopi. Resultatene viste store forskjeller i C-O-C grupper. Ettersom dette kan tyde innhold av polysakkarider, ble det ble trukket en mulig sammenheng mellom polysakkaridinnhold og temperaturforhold i feltene.

I en Prinsipalkomponentanalyse (PCA) på utvalgte variabler fra datasettet til de 13 isolatene, viste PC1, som forklarte 54 % av variansen i PCA datasettet, en mulig korrelasjon med S-deposisjonen (r2 = -0,58) og datasettet. PC2 korrelerte med årlig middeltemperatur til nedbørsfeltene med en faktor på r2 = 0,59. Korrelasjonsanalysene antyder derfor en sur nedbør gradient og en temperatur gradient som mulige forklaringsvariable til DNOMs fysiokjemiske egenskaper.

Ved å inkludere resultatene fra Langtjern og Storgama i det allerede eksisterende datasettet, økte det generelle spennet i datasettet med hensyn på DNOMs fysiokjemiske egenskaper. I tillegg ble det vist at S-deposisjonen ikke var like betydningsfull som forklaringsvariabel for datasettet vist som tidligere. Det vil si at korrelasjonen med S-deposisjonen ikke var like sterkt som i NOMiNiC prosjektet. Resultatene antydet altså at ved å inkludere dataene til de tre nye nedbørsfeltene, var feltenes karakteristiske egenskaper av større betydning for DNOMs fysiokjemiske egenskaper enn vist tidligere.