Herkunft von Nährstoffeinträgen und deren Umsetzung im Flusslauf der Donau mit Hilfe stabiler Isotope

Im Rahmen des Joint Daube River Surveys 2025 untersuchen wir die Herkunft und den Verbleib von Nährstoffen (Kohlenstoff, Phosphat, Sulfat und Nitrat) entlang der Donau mit Hilfe von Stabilisotopen-Techniken. Vorgänge und Wechselwirkungen in der Umwelt können sehr gut mit Verhältnissen stabiler Isotope (2H, 13C, 15N, 18O, 34S) als Indikatoren verfolgt werden: Die natürlich vorkommenden Isotope Deuterium und Sauerstoff-18 im Flusswasser (2H-H2O und 18O-H2O) erlauben Rückschlüsse über die Herkunft (Korrelation mit Niederschlagsdaten, Höhenlage des Einzugsgebietes) und Verdunstungsprozesse entlang der Fließstrecke und ermöglichen die Ermittlung der Mischungsanteilen einzelner Beiträge. Diese Information trägt wesentlich für die Bestimmung des Eintrags und Verbleibs sowie die Untersuchung des Transports von Nährstoffen im Flusssystem bei. Neben den klassischen Nährstoffen wie Nitrat, Phosphat und Sulfat wird auch organisches Material in die Donau eingetragen und ist dort biochemischen Vorgängen unterworfen. Die Kohlenstoffisotopenverhältnisse von gelöstem anorganischem Kohlenstoff (13C-DIC) ermöglicht die Bestimmung der Quelle von gelöstem CO2 und somit eine Abschätzung des Beitrages durch den Abbau von organischem Material. Sauerstoffisotopenzusammensetzung im Nährstoff Phosphat (18O-PO4) lässt Rückschlüsse auf seine Quelle zu und erlaubt uns, seinen mikrobiellen Umsatz im Flusssystem zu erfassen. Letzteres erfolgt durch den Vergleich der 18O-Signatur des Phosphates mit jener des Flusswassers. Die Bestimmung der Isotopenverhältnisse bei Sulfaten (34S-SO4, 18O-SO4) gibt Aufschluss über ihre Herkunft und ihren biochemischen Umsatz im Flusssystem, bei Nitraten (18O-NO3 und 15N-NO3) können Stickstoffquellen und Prozesse im Stickstoffumsatz untersucht werden. All diese Parameter sind miteinander verknüpft und geben gemeinsam ein Bild bezüglich der Nähstoffherkunft und der vorherrschenden biochemischen Prozesse wie z.B. Abbau von organischem Material, Sulfatreduktion, Denitrifikation und biologischem Phosphatumsatz. Die Ergebnisse werden mit früheren Stabilisotopenuntersuchungen entlang der Donau (1988, 2007 and 2019) verglichen, Änderung dokumentiert und interpretiert.