REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Identifikacija in kvantifikacija organskih spojin prisotnih v okolju je glavna aplikacija na
področju sodobne analizne kemije. S pomočjo izotopske sestave lahko poleg kemijske
identifikacije in koncentracije organske snovi dobimo dodatne informacije o izvoru in
usodi organskih komponent v okolju. Masni spektrometer za stabilne izotope sklopljen s
plinskim kromatografom je komercialno dostopen od leta 1990, zato je naše razumevanje
o izotopskih sestavi organskih komponent v različnih okoljih še vedno omejeno.
Doktorsko delo vključuje geokemijske raziskave z namenom določitve sestave, izvora
in kroženja organske snovi v stratificiranem alpskem jezeru – Blejskem jezeru. Pri
raziskavah smo se osredotočili na lipidne organske sledilce (biomarkerje) in na osnovi
izotopske sestave na molekularnem nivoju določili njihov izvor v vodnem stolpcu in
sedimentih Blejskega jezera. Mnogi med njimi omogočajo edinstven vpogled v izvore,
diagenetske spremembe, depozicijo in ohranjanje organske snovi v sedimentu. Čeprav so
bile prve raziskave biomarkerjev opravljene že v osemdesetih letih, so te študije še vedno
aktualne, predvsem zaradi vedno novih odkritij lipidov iz alg, bakterij, zooplanktona in
ostalih organizmov, ki jih uporabljamo za zelo specifično identifikacijo izvora organske
snovi. Uporaba stabilnih izotopov nam omogoča tudi določiti izvore polutantov v okolju.
Prav na podlagi izotopske sestave smo določili izvore policikličnih aromatskih
ogljikovodikov (PAH) v sedimentih Blejskega jezera. Ocena lipidnih biomarkerjev v
partikulatni organski snovi (POM) in v pasteh v vodnem stolpcu, kažejo na prisotnost alg
v epilimniju medtem ko je POM in posedeni material v pasteh v anoksičnem okolju
obogaten z lipidi bakterijskega izvora. Najnižja izotopska sestava (δ13C) –51,7 ‰ je bila
določena v cis-11-oktadecenojski kislini (18:1n-7) v pasti in je edina FA, katere izvor so
metanotrofne bakterije. Prisotnost zooplanktona na globini 12 m potrjujejo višje vsebnosti
oktadekanojske FA (n-C18:0) v primerjavi s heksadekanojsko FA (n-C16:0), kratkoverižni
alkoholi s sodim številom C atomov, visok delež holest-5-en-3β-ol sterola, ki predstavlja
44,8 % celokupne koncentracije sterolov (TST), holesterol/fitosterol razmerje 0,49 in
izotopska sestava suspendiranega dušika (δ15NPN) z vrednostmi med 6,8 in 11,7 ‰.
Porazdelitev sterolov kaže na izvor v planktonu, medtem ko sta 24-etilholestan-5,22Edien-
3β-ol (stigmasterol) in 24-metilholest-5-en-3β-ol (kampesterol) oba alohtonega
izvora, in izvirata iz kopenskih rastlin.
Lipidi v sedimentih so večinoma avtohtonega izvora. Njihovo porazdelitev in
izotopsko sestavo pa lahko primerjamo s partikulatno organsko snovjo v sedimentih in
pasteh, ki smo jih zbirali 2 m nad sedimentom. Rezultati kažejo, da imajo nekateri
biomarkerji različen izvor čeprav izhajajo iz istih molekul. Ti rezultati kažejo na nujno
uporabo stabilnih izotopov kot orodje za identifikacijo izvora OM, ker bi identifikacija
izvora na osnovi lipidne porazdelitve lahko vodila do napačnih zaključkov. Nizke δ13C
vrednosti za dolgoverižne alkane, alkohole, FA in C29 kažejo, da le ti izvirajo iz mikroalg
in bakterij in ne iz višjih rastlin in druge kopenske organske snovi, kot je bilo ugotovljeno
v prejšnjih študijah. δ13C vrednosti smo opazovali v dolgoverižnih FA in sterolih in
ugotovili, da so nižje v zahodni kotanji kot v zalivu Zaka, kar nakazuje na izrazit
prispevek anaerobnega, bakterijskega izvora. Po drugi strani pa kratkoverižne FA v obeh
okoljih in kratkoverižni alkani v zalivu Zaka kažejo na večji prispevek kopenske organske
snovi. Izotopske vrednosti ostalih lipidov so podobne v obeh okoljih in kažejo, da
identifikacija njihovega izvora ni odvisna od oksidacijskih pogojev.
Domnevamo, da prisotnost bolj labilne, avtohtone organske snovi vpliva tudi na
nastanek metanogeneze v sedimentih. Fermentacija acetata je povezana s prisotnostjo in
razgradnjo bolj labilne organske snovi, medtem ko je nastanek metana z redukcijo
povezan z vsebnostjo težje razgradljive, bolj obstojne organske snovi. Biogeokemijski
procesi in struktura združbe arhej določene v sedimentih Blejskega jezera teh ugotovitev
ni potrdila. Ugotovili smo, da je hidrogenotrofna metanogeneza prevladujoča pot v
sedimentih alpskega jezera kljub nizki temperaturi in prisotnosti svežega, avtohtonega
organskega materiala.
Nazadnje smo s kombinacijo molekularne in izotopske analize ugotovili izvor PAH v
sedimentih Blejskega jezera. Koncentracije PAH v površinskih sedimentih na dveh
lokacijah (v zahodni kotanji in Zaki), so bile primerljive in višje kot v prejšnjih študijah in
so dosegale 4230 in 4380 ng g-1. Ugotovili smo, da sta reten (Re) in perilen (Per) iz zaliva
Zaka večinoma naravnega izvora, medtem ko na postaji D v zahodni kotanji vrednost
δ13C določena na globini 12–14 cm (iz leta 1950), kaže da je bil Re pirolitskega izvora.
Porazdelitev δ13C vrednosti posameznih PAHov, kažejo da je vnos le-teh v jezerskih
sedimentih pirolitskega izvora in se tvorijo pri visokotemperaturnem izgorevanju fosilnih
goriv. Vpliv PAH iz avtomobilskih izpuhov je viden na globini 12–14 cm na postaji D in
v zalivu Zaka in ustreza obdobju 1953–1961.
Rezultati v doktorski nalogi nazorno kažejo, da je potrebno izvor organske snovi in
onesnaževal v vodnem okolju preveriti tudi z uporabo stabilnih izotopov.