Oxygen as a key driver of biogeochemical processes in natural and engineered systems: new insights from concentration gradients and related stable isotope changes = Sauerstoff als Schlüsselparameter biogeochemischer Prozesse in natürlichen und technischen Systemen : neue Einblicke in Konzentrationsänderungen und damit verknüpften Fraktionierungen stabiler Isotope
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| Veröffentlicht: |
Erlangen ; Nürnberg
[2018]
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IV
KURZFASSUNG...........................................................................................................................................VI
STATEMENT O F
CANDIDATE.....................................................................................................................VIII
FULL PUBLICATION LIST O F MICHAEL H.
MADER........................................................................................IX
PEER-REVIEWED
PUBLICATIONS............................................................................................................IX
CONFERENCE
CONTRIBUTIONS................................................................................................................
X
CONTENTS.................................................................................................................................................
XI
LIST O F
FIGURES...................................................................................................................................XIV
LIST O F
TABLES...................................................................................................................................
XVII
LIST O F
ABBREVIATIONS.........................................................................................................................XIX
1
INTRODUCTION..................................................................................................................................20
1.1 STRUCTURE O F THE
THESIS.........................................................................................................
20
1.2 BACKGROUND AND
OBJECTIVES................................................................................................22
1.2.1
OBJECTIVES................................................................................
22
1.2.2 DISSOLVED
OXYGEN..........................................................................................................
23
1.2.3 STABLE ISOTOPES O F
OXYGEN..............................................................................................
28
2
METHODS........................................................................................................................................
36
2.1
LABORATORY...........................................................................................................................37
2.1.1 IRMS
MODIFICATIONS......................................................................................................37
2.1.2 PERIPHERAL
MODIFICATIONS...............................................................................................38
2.2 SAMPLE
TREATMENT................................................................................................................52
3 DISSOLVED OXYGEN IN WATER AND ITS STABLE ISOTOPE EFFECTS: A REVIEW
....................................
55
3.1 ABSTRACT
55
3.2
INTRODUCTION..........................................................................................................................56
3.2.1 MEASUREMENT
METHODS....................................................................................................58
3.2.2 THE DOLE
EFFECT................................................................................................................59
3.3 KNOWN INFLUENCES ON THE L80 / 160 COMPOSITION O F
OXYGEN..........................................60
3.3.1 EXCHANGE O F OXYGEN BETWEEN WATER AND THE ATMOSPHERE
.........................................
60
3.3.2
PHOTOSYNTHESIS.................................................................................................................62
3.3.3
RESPIRATION......................................................................................................................
63
3.3.4 FURTHER ISOTOPE EFFECTS ON THE ISOTOPE COMPOSITION OF
OXYGEN..................................68
3.3.5 ,70 SYSTEMATICS IN AQUATIC
STUDIES................................................................................69
3.3.6 APPLICATIONS, MODELING AND FIELD
STUDIES....................................................................72
3.4 CONCLUSIONS AND
PERSPECTIVES............................................................................................75
3.5
ACKNOWLEDGEMENTS.............................................................................................................77
4
APPLICATION....................................................................................................................................78
4.1 A NEW APPROACH TO QUANTIFY SYSTEM EFFICIENCY WITH DISSOLVED OXYGEN
ISOTOPES DURING
ENGINEERED GROWTH O F GALDIERIA
SULPHURARIA...............................................................................78
4.1.1
ABSTRACT............................................................................................................................
78
4.1.2
INTRODUCTION......................................................................................................................79
4.1.3 PRINCIPLES O F NATURAL ABUNDANCE STABLE ISOTOPE APPLICATIONS
....................................
80
4.1.4 MATERIALS AND
METHODS...................................................................................................81
4.1.5
RESULTS..............................................................................................................................
86
4.1.6
DISCUSSION.......................................................................................................................
92
4.1.7
CONCLUSIONS.....................................................................................................................
95
4.1.8 ACKNOWLEDGEM
ENTS........................................................................................................96
4.2 RIVER RECHARGE VERSUS UNEXPECTED O
2
SUPPLY FROM THE UNSATURATED ZONE IN SHALLOW
RIPARIAN GROUNDWATER: A CASE STUDY FROM THE SELKE RIVER (GERMANY)
...................................
97
4.2.1
ABSTRACT...........................................................................................................................
97
4.2.2
INTRODUCTION.....................................................................................................................98
4.2.3
METHODS...........................................................................................................................
99
4.2.4
RESULTS............................................................................................................................106
4.2.5
DISCUSSION.....................................................................................................................109
4.2.6
CONCLUSIONS..............................................................................
.
..................................113
4.2.7
ACKNOWLEDGEMENTS......................................................................................................114
5 OVERALL CONCLUSIONS O F THE ENTIRE
WORK...................................................................................
115
6 APPENDICES
(DVD-ROM)........................................................................................................119
7
ACKNOWLEDGEMENTS...................................................................................................................120
8
LITERATURE....................................................................................................................................
122
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