Sedimentchemische Untersuchungen in Küstengewässern der DDR. Teil 12: Untersuchungen zur Phosphatfreisetzung und zur Sauerstoffzehrung an der Sediment/Wasser‐Kontaktzone in flachen eutrophen Küstengewässern

Baader, G.; Schlungbaum, G.

doi:10.1002/aheh.19820100204

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“…A well-described typical shallow lagoon system of the southern Baltic Sea is the DZBC (e.g., Schiewer, 2007), where a synoptic sediment study was conducted 40 years ago (e.g., Schlungbaum, 1982;Schlungbaum et al, 1994). At that time, sediment samples were taken in every lagoon part in a 500 to 1,000 m sampling grid in shallow and deep areas.…”

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“…Such results indicate, that other P sources than direct inputs by rivers might explain the permanent high phytoplankton biomass. However, the DZBC is also described to possess a nutrient filter function, as the water exchange rate with the surrounding open Baltic sea is low (0.15 a −1 Schiewer, 2007), and the sediments sorption capacity for P is high (0.05-1.1 mg P g −1 DM, Schlungbaum, 1982). Furthermore, the particulate matter in this lagoon system has a high TN:TP (15-year median: 36-47:1, mol:mol) ratio, compared to other coastal water bodies of this region (Berthold et al, 2018b).…”

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Phosphorus Contents Re-visited After 40 Years in Muddy and Sandy Sediments of a Temperate Lagoon System

et al. 2018

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Worldwide, coastal water bodies suffer from anthropogenically elevated nutrient inputs, which led to eutrophication. Sediments in eutrophic systems are assumed to be an important internal nutrient source. The total phosphorus (TP) concentration (mg g −1 dry mass) is widely used as a proxy for the sediment nutrient load. 2-D distribution maps of TP concentrations are used for management plans, where areas of high TP values are marked in red. However, the sediment density is lowered at increasing water content, which can lead to different TP stocks per g m −2 . The aim of this study was, to do a re-evaluation of TP concentrations and stocks in the model ecosystem of the Darß-Zingst Bodden chain, a typical lagoon system of the southern Baltic Sea. Sediment cores were taken at eight stations along transects from shallow to deeper parts of the lagoon. Samples were analyzed for TP, water and organic content, as well as density. This data set was compared to results from a sediment survey during the time of highest nutrient inputs (40 years ago) at the same sampling stations. TP concentrations from 40 years ago and today were in the same range. The highest TP concentrations (up to 0.6 mg TP g −1 dry mass) were found in the deeper basins and lowest concentrations in the shallow areas of the lagoon (down to 0.05 mg TP g −1 dry mass). However, normalization over dry bulk density (DBD) reversed some results. The highest TP stocks (up to 5 g TP m −2 ) were then found in the shallow areas and lowest stocks (down to 0.2 g TP m −2 ) in the deeper parts of the lagoon. Some stations did not exhibit any differences of TP at all, even after including the DBD. These findings suggest that there seems to be no up-, or downward trend in nutrient concentrations of sediments even after 25 years of reduced external nutrient inputs. Furthermore, TP stocks point to possible diffuse P entry pathways that counteract external nutrient reductions. These findings can have an impact on possible countermeasures for ecosystems rehabilitation, like sediment removal or nutrient reductions in the adjacent land.

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Phosphorus Contents Re-visited After 40 Years in Muddy and Sandy Sediments of a Temperate Lagoon System

et al. 2018

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Sedimentchemische Untersuchungen in den Küstengewässern der DDR. Teil 10: Die Rolle der Stoffaustauschprozesse an der Sediment/Wasser‐Kontaktzone eutropher Flachgewässer und Möglichkeiten zur Untersuchung am Beispiel des Phosphatkreislaufes — ein Überblick am Beispiel der Darß‐Zingster Boddenkette

Schlungbaum

1982

Acta hydrochim. hydrobiol.

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Zusammenfassung: Anhand einer Literaturubersicht wird ausfuhrlich die Rolle der Sedimente im Stoffhaushalt, insbesondere flacher limnischer und mariner Gewasser, dargestellt, wobei die Stoffaustauschprozesse a n der SedimentlWasser-Kontaktzone besondere Berucksichtigung gefunden haben. Fur zusammengefaDt funf biologisch und 15 uberwiegend physikalisch-chemisch gepriigte Prozesse werden die Hauptphosphortransporte zwischen Wasserkorper -Biomasse -Detritus -Sediment (incl. Interstitial) diskutiert. Zur Charakterisierung der bedeutendsten Phosphetumsetzungen werden die wichtigsten heute iiblichenLaboratoriums-und in situ-Methoden fur die Aufstellung von Niihrstoffbilanzen erliiutert. Am Beispiel der in die komplex angelegten okologischen Untersuchungen an der DarO-Zingster Boddenkette integrierten Sedimentforschungskonzeption wird der derzeitige Stand der Arbeiten zur Aufnahme der in eutrophen Flachgewiissern sehr heterogen verteilten Sedimentqualitit, ihrer groDen zeitlichen Variabilitiit und zu den Stoffaustauschprozessen an der Grenzschicht Sediment/Wasser beschrieben. Problemstellung und Uberblick des KenntnisstandesI m Stoffkreislauf der Gewiisser besitzen die Sedimente, insbesondere die Stoffaustauschprozesse an der SedimentIWasser-Kontaktzone eine grol3e Bedeutung. J e nach Qualitiit enthalten die Sedimente aul3er Wasser und anorganisohen Substanzen unterschiedliche Mengen organischer Stoffe. Die fur die Bioproduktion wichtigen Niihrstoffe Phosphor und Stickstoff sind hier sowohl in anorganischen als auch in organischen Bindungsformen gegenuber dem Wasserkorper angereichert. Zwischen Sedimentbeschaffenheit und Wasserqualitiit bestehen in Abhiingigkeit von den physikalischen, chemischen, biologischen und geomorphologischen Bedingungen direkte Bezie hung en.Erste chcmische Analysen uber erhohte Ammoniumkonzentrationen und verringerte Sulfatgehalte im Interstitialwasser des blauen Tiefseetons vom schottischen Kontinentalabhang gehen auf MURRAY und IRVINE zuruck. Spiiter diskutieren AL-STERBERG (1 925,1930) ; EINSELE (1936EINSELE ( ,1938 und TRAHMS die Stellung der Sedimente als Endresultat des Stoffkreislaufes und als Niihrstofflieferant. Wesentliche Arbeiten zu dieser Problematik kommen in der Folgezeit hauptsiichlich aus dem limnischen Bereich der Gewasserkunde: u. a. MORTIMER (1941MORTIMER ( , 1942MORTIMER ( , 1971; Z~L I C ; HAYES and P m m s ; OHLE (1955 a, 1958, 1964) ; UNOEMACH; GOLTERMLLN (1 967) ; VOLLEN-WEIDER; RUHLE; STUMM and LECKIE; KLAPPEB und RUDOLF; BURNS and Ross; TEHSENOW (1972, 1979) ; KEENEY; KAMP-NIELSEN; BENGTSSON ; VINER; POLTZ; FREVERT (1979a, b, c ) und HELBIG; aber auch aus dem marinen und Kustengewiisser-9.

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Sedimentchemische Untersuchungen in Küstengewässern der DDR. Teil 11: Phosphatsorptionsgleichgewichte zwischen Sediment und Wasser in flachen eutrophen Küstengewässern

Schlungbaum

1982

Acta hydrochim. hydrobiol.

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Im Stoffkreislauf von Phosphaten in Gewässern spielen Sorptionsprozesse eine große Rolle. Mit Hilfe der Langmuir Beziehung für die Adsorptionsisotherme können sowohl Gleichgewichtskonzentrationen für bestimmte Phosphatangebote als auch die maximale Sorptionskapazität bestimmt werden. Außerdem werden Ergebnisse über die Wirkung der Intensität der Wechselwirkung, der Reaktionszeit und der Redoxbedingungen auf das Sorptionsgleichgewicht diskutiert. Unter den natürlichen Konzentrationsbedingungen werden die maximalen Sorptionskapazitäten nur gering beansprucht. Auf der Basis von abgeleiteten funktionalen Zusammenhängen wird für den Barther Bodden eine Modellrechnung unter Berücksichtigung verschiedener Angebotskonzentrationen im Wasserkörper und im Interstitialwasser sowie unterschiedlich starker Sedimentaufwirbelungsraten vorgestellt. Die Modellergebnisse können im natürlichen Gewässer bestätigt werden. In sehr flachen Gewässern sind die aktuellen Phosphatkonzentrationen primär eine Folge der Sediment/Wasser‐Wechselbeziehungen. Sie sind im Jahresgang nahezu konstant. Phosphat besitzt in solchen Gewässern keine produktionsbegrenzende oder produktionssteuernde Wirkung.

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Sedimentchemische Untersuchungen in Küstengewässern der DDR. Teil 12: Untersuchungen zur Phosphatfreisetzung und zur Sauerstoffzehrung an der Sediment/Wasser‐Kontaktzone in flachen eutrophen Küstengewässern

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