| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Principper for beregning af nitratreduktion i jordlagene under rodzonen

7. Nitratreduktion i den mættede zone

Kravet om iltfrie forhold gælder for såvel den umættede zone som for den mættede zone hvis nitratreduktionsprocesserne effektivt skal kunne finde sted. Hvilke reduktionsprocesser, der er dominerende vil derimod afhænge af type og indhold af reducerende stoffer i den mættede zone. I den mættede zone kan de geokemiske forhold udvise meget store lokale variationer, bestemt ved arten og mængden af reducerende stoffer. På øerne og i det østlige Jylland indeholder lerlagene under redoxgrænsen store mængder reducerende stoffer i form af reducerende jernforbindelser (FeII). I de sydvestlige dele af Jylland indeholder sandlagene i de dybe dele af grundvandsmagasinerne ofte brunkulsfragmenter og pyrit (FeS₂). Stedvis kan jordlag med organiske stoffer (tørv og dynd) eller opløst methan (CH₄) være afgørende for iltforbruget og nitratreduktionen i grundvandsmagasinerne (Kristiansen og Stockmarr, 1991).

Det er imidlertid ofte kun en del af de nævnte reducerende stoffer der reelt udgør jordlagenes evne til at reducere nitrat. Således besidder en del af det organiske stof der findes aflejret sammen med de kvartære sedimenter en meget kompliceret sammensætning og ikke på en tilgængeligt form for mikroorganismerne i forbindelse med nitratreduktionsprocessen eller andre mikrobielle aktiviteter, der kan være medvirkende til skabelsen af iltfrie forhold hvorunder nitratreduktionsprocesserne kan forløbe. Det totale indhold af pyrit er ligeledes kun en indikation for hvor meget der maksimalt kan være tilgængeligt, idet den aktuelle tilgængelighed bl.a. vil afhænge af formen hvori pyrit forekommer, f.eks. som pulver eller større konkretioner, og fordelingen af pyrit. Større korn eller klumper af pyrit vil inden den er total iltet kunne blive indkapsles af jern- og manganoxider, hvorved reaktiviteten nedsættes markant. For ferrojern gør sig gældende at den del der findes adsorberet og i vandopløseligt form må forventes at være på en lettilgængelig form hvorimod ferrojern, der findes i forskellige jernholdige mineraler kun delvis vil kunne indgå direkte eller indirekte i nitratreduktionsprocesserne. For jernholdige lermineraler udgør den tilgængelige del af ferrojern omkring 40 % af det totale jernindhold (Ernstsen et al. 1990; Ernstsen, 1996). For andre jernholdige mineraler, som eksempelvis augit, pyroxener og magnetit, er puljen af ferrojern så langsomt tilgængelig, at reaktionen med nitrat ikke menes at have nogen større betydning (Postma et al., 1987; Postma, 1990).

Sammenlignet med den umættede zone er mulighederne for at genopbygge puljer af reducerende stoffer i den mættede zone ofte langt mindre eller slet ikke til stede. Kun i områder med forholdsvis terrænnære grundvandsmagasiner vil der kunne transporteres organisk materiale fra overfladen og ned i den øvre del af grundvandsmagasinerne. I en undersøgelse fra det sydlige Ontario i Canada fandt Starr og Gillham (1993) at nedvaskningen af biotilgængeligt organisk stof var begrænset til de øverste ca. 2 meter, mens der dybere ikke blev fundet tegn på øget denitrifikation som følge af tilført organisk materiale fra overfladen.

Biotilgængeligheden af organisk stof under rodzonen har ligeledes vist sig stærkt begrænsende for den mikrobielle denitrifikationsprocesser hvor organisk stof indgår som elektrondonor. Lange transporttider fra jordoverfladen og til grundvandsmagasinerne vil påvirke omfanget af denne proces (Eiland og Vinther, 1993). Baggrundsværdien for nitratreduktion er for et kalkholdigt lerjordsprofil (1-20 meters dybde) beskrevet til at være i størrelsesordenen 1-2 kg kvælstof pr. ha pr. år (Eiland og Lind, 1989). Derfor vil denne proces være mest effektiv i sedimenter med højt indhold af bio-tilgængeligt organisk stof.

Dersom jordlagene under rodzonen besidder et ringe mikrobiologisk potentiale for nitratreduktion baseret på lettilgængeligt organisk stof som elektrondonor kan det være andre processer der er dominerende ved en effektiv nitratfjernelse. Det manglende kendskab til processer i dybtliggende danske sedimenter gør at vurderingen af jordlagenes reduktionskapaciteter i høj grad relateres til sedimenternes indhold af reducerende stoffer.

Det oprindelige indhold af reducerende stoffer i grundvandsmagasinerne vil derfor gradvis blive brugt op og det med en hastighed der styres af belastningen af oxiderende stoffer, herunder bl.a. nitrat og ilt.