Source identification and specific degradability of particulate and sedimentary organic matter in reservoirs

Abstract

Sediments in reservoirs represent a large carbon sink and document information about sources and transformations. However, quantity and quality of sedimentary organic matter (OM) will be altered in the water column and sediments. The sedimentation and degradation of particulate OM as well as the influence exerted by land use in the catchment were studied in two pre-dams of a drinking water reservoir. The pre-dam with agricultural land use in the catchment had a higher sedimentation rate in the water column but a lower burial rate of OM in sediments compared to the pre-dam whose catchment is dominated by forest. Besides land use, the bathymetry of the pre-dams was identified as an additional factor influencing the source composition and bioavailability of OM in sediments. Aquatic proteins and carbohydrates exhibited a higher degradability than lipids, and therefore modified the bulk carbon and nitrogen stable isotope ratios of sedimentary OM.

Talsperrensedimente stellen eine große Kohlenstoffsenke dar und geben Auskunft über ihre Quellen und Umwandlungen. Dennoch, verändern sich Quantität und Qualität des sedimentären organischen Materials (OM) in der Wassersäule und im Sediment. Sowohl Sedimentation und Abbau des OM als auch der Einfluss der Landnutzung im Einzugsgebiet wurden in zwei Vorsperren einer Trinkwassertalsperre untersucht. Die Vorsperre mit einer landwirtschaftlichen Nutzung im Einzugsgebiet zeigte eine höhere Sedimentationsrate in der Wassersäule, aber eine niedrigere Ablagerungsrate des OM im Sediment als die Vorsperre mit einer überwiegend forstlichen Nutzung. Neben der Landnutzung wurde die Bathymetrie der Vorsperren als ein weiterer Faktor für die Zusammensetzung und Bioverfügbarkeit des OM in den Sedimenten identifiziert. Aquatische Proteine und Kohlenhydrate zeigten eine höhere Abbaubarkeit als Lipide und modifizierten daher die Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotopenzusammensetzung des sedimentären OM.