Role of the sediments for dissolved organic carbon (DOC) in drinking water reservoirs - [kumulative Dissertation]

Abstract

Der Austausch von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) zwischen Sediment und Wasser wurde in drei Vorsperren von Trinkwasser-Talsperren mit Sedimentkern-Inkubationen untersucht. Dies wurde ergänzt durch gezielte Resuspensions-Experimente, mikrobiologische Methoden und die Analyse der DOC Qualität. Die saisonale Untersuchung der Fluxe verschiedener Substanzen erlaubte die Identifikation der wesentlichen Treiber und Prozesse. Unter anoxischen Bedingungen setzten die Sedimente immer DOC frei (zwischen 0.5 und 5.3 mmol m-2 d-1) während die Sedimente unter oxischen Bedingungen sowohl DOC freisetzten als auch aufnahmen (zwischen -9.3 und 2.4 mmol m-2 d-1). Redox Bedingungen und Temperatur wurden als die wesentlichen Treiber identifiziert. Unter anoxischen Bedingungen korrelierte der DOC-Flux positiv mit dem Eisen-Flux. Dies zeigt, dass die Mobilität von DOC eng an die Bildung und Auflösung von Eisenmineralen gekoppelt ist. Dies wurde durch die Analyse der DOC Qualität unterstützt: unter anoxischen Bedignungen dominierten leicht absorbierende sauerstoffreiche Verbindungen die verschwanden, wenn die Ansätze belüftet wurden.

The exchange of benthic dissolved organic carbon (DOC) was investigated in three pre-dams of drinking water reservoirs, focusing on fluxes, processes and drivers. The benthic systems were studied through sediment core incubation, resuspension, microbiological and DOC quality methods. Seasonal and multi-solute data enabled elucidation of major drivers and mechanism regulating DOC flux. Sediments were a source of DOC under anoxic conditions (0.5 to 5.3 mmol m-2 d-1). In contrast, they were both a sink and source of DOC under oxic conditions (-9.3 to 2.4 mmol m-2 d-1). Redox conditions and temperature were identified as the major drivers. DOC and Fe fluxes correlated positively under anoxic conditions, underlining immobilization/mobilization of DOC by Fe minerals as an important mechanism. DOC quality analysis supported this observation: under anoxic conditions oxygen rich organic compounds dominated, but disappeared when redox conditions were manipulated to oxic.