Denitrificatie. Zou het ook hier gebeuren?

Sommige micro-organismen die op zandkorrels leven, verbruiken alle zuurstof in hun omgeving. Hun buren, voor wie geen zuurstof meer overblijft, profiteren daar optimaal van door nitraat in het omringende water om te zetten in stikstof. Dat denitrificatieproces is vrijwel onmogelijk in de aanwezigheid van zuurstof. Denitrificatie in zandige sedimenten in zuurstofrijk water kan aanzienlijk bijdragen aan de reductie van stikstofverbindingen in watersystemen, stellen de onderzoekers.
De mens overvoert zijn omgeving met stikstofverbindingen, vooral door de manier van landbouw bedrijven maar ook door verkeer en energieopwekking. Dat (mest)probleem bestaat al tientallen jaren en niet alleen Nederland heeft daar al vele jaren grote moeite mee dat op te lossen. Die overbemesting door stikstofverbindingen is niet goed voor onze natuur. ​​
Micro-organismen verwijderen grote delen van deze door de mens geproduceerde stikstofverbindingen via een proces dat denitrificatie wordt genoemd. Dit proces is doorgaans alleen mogelijk waar geen zuurstof aanwezig is. Waarnemingen wezen er echter op dat het ook voorkomt in belucht zand, via een tot nu toe onbekend mechanisme. Onderzoekers van het Max Planckinstituut voor Mariene Microbiologie in Bremen hebben nu uitgevogeld hoe dit werkt.

Het blijkt dat groepen micro-organismen die ongelijkmatig verdeeld zijn over het oppervlak van de zandkorrels alle zuurstof verbruiken in hun directe omgeving. Dat creëert zuurstofvrije microruimtes waarin andere organismen de stikstofverbindingen kunnen afbreken.
De onderzoekers gebruikten microfluïdische methodes om uit te zoeken hoe het proces werkt. Daarmee konden ze de ongelijkmatige verdeling van micro-organismen en de zuurstofdynamiek op zeer kleine schaal in beeld brengen.
“Op elke zandkorrel leven tienduizenden bacteriën”, zegt Farooq Moin Jalaluddin van het Max Planck Instituut voor Mariene Microbiologie. “We konden zuurstofverbruikende en zuurstofproducerende groepen microben onderscheiden die slechts enkele micrometers van elkaar verwijderd waren.”
De onderzoekers toonden aan dat sommige microben meer zuurstof verbruiken dan er door het omringende water wordt aangevuld. Hierdoor ontstaan zuurstofvrije zones aan het oppervlak van de zandkorrels. Deze zones waren voorheen met de conventionele methoden niet waar te nemen.
De effecten ervan zijn echter aanzienlijk. Jalaluddin: “Onze modelsimulaties tonen aan dat anaërobe denitrificatie in deze anoxische zones tot wel een derde van de totale denitrificatie in zuurstofrijk zand kan uitmaken.”

Permeabel zand

Permeabel zand beslaat ongeveer de helft van de kustgebieden van onze planeet en is daarom in veel opzichten een zeer waardevolle omgeving. “Deze denitrificatie is daarom een ​​belangrijke afbraakroute voor stikstof(-verbindingen; as) die door menselijke activiteit in de oceanen terechtkomt”, stelt medeonderzoeker Soeren Ahmerkamp, nu werkzaam bij het Leibnizinstituut voor onderzoek van de Oostzee in Warnemünde.

Bron: idw-online.de