Zur Quantifizierung von Stoffflüssen an der Sediment-Wasser-Grenzschicht und im darüber liegenden Wasserkörper betreiben wir unterschiedliche Geräte, die in freifallenden Systemen oder mit Hilfe ferngesteuerter Unterwasserfahrzeuge eingesetzt werden.

 

Vertikale Profile in hoher Auflösung (typischerweise in 0,1 mm-Schritten) können in situ mit autonomen Microprofiler-Systemen erfasst werden. Unsere Instrumente können mit max. 11 Sensoren bestückt werden, um die unterschiedlichsten Parameter (z.B. O2, H2S, pH, N2O, NO3, Temperatur, das Redox-Potential und den spezifischer elektrischen Widerstand) zu bestimmen.

Remineralisierungsprozesse am bzw. im Meeresboden können mit Respirationskammern quantifiziert werden, die ein bestimmtes Sediment- und Wasservolumen umschließen. Die Abnahme des Sauerstoffgehalts in den Kammern wird kontinuierlich mit Sauerstoffsensoren gemessen. Die wiederholte Entnahme von Wasserproben aus den Kammern erlaubt eine nachgeschaltete Bestimmung von Stoffflüssen an der Sediment-Wasser-Grenzschicht.

Flächenhafte (planare) optische Sensoren erlauben die hochaufgelöste (~ 0,1 mm) zweidimensionale Erfassung von Sauerstoff- und pH-Wert-Verteilungen im Sediment. Planare Optoden werden bevorzugt in hochdynamischen und komplex strukturierten Systemen eingesetzt.

Der durchschnittliche Sauerstofffluss durch die Sediment-Wasser-Grenzschicht kann als Maß für die Remineralisierungprozesse am und im Meeresboden herangezogen werden. Dieser Fluss kann mit dem Eddy Correlation Sensor über die Korrelation von Sauerstoffschwankungen mit der vertikalen Komponente im turbulenten Bodenwasser bestimmt werden.

 

Um Stoffflüsse an Fluid-Austrittsstellen am Meeresboden quantifizieren zu können bedienen wir uns fluoreszierender Tracer, die in das Sediment injiziert werden und deren Verteilung anschließend über Glasfaserkabel in verschiedenen Sedimenttiefen detektiert wird.

 

Der In-Situ-Incubator (INSINC) wurde entwickelt, um schwach-radioaktiv gekennzeichnetes Sulfat in Oberflächensedimente zu injizieren. Nachgeschaltete Untersuchungen ermögliche die Bestimmung von Sulfat-Reduktionsraten durch bakterielle Lebensgemeinschaften des Meeresbodens.

 

Darüber hinaus verfügen wir über verschiedene tragbare autonome Sensorsysteme um punktuell und gezielt mit Hilfe von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen die chemischen Charakteristika benthischer Lebensräume (Temperatur, O2, pH, H2S, CO3) erfassen zu können.

 

 

Kontakt: F. Wenzhöfer, R. Hoffmann, F. Janssen

 

 

Literatur:

 

Donis, D., McGinnis, D.F., Holtappels, M., Felden, J., Wenzhoefer, F. (2016). Assessing benthic oxygen fluxes in oligotrophic deep sea sediments (HAUSGARTEN observatory). Deep-Sea Research I, 111, 1-10. doi.org/10.1016/j.dsr.2015.11.007.

 

Cathalot, C., Rabouille, C., Sauter, E., Schewe, I., Soltwedel, T. (2015): Benthic oxygen uptake in the Arctic Ocean margins - A case study at the deep-sea observatory HAUSGARTEN (Fram Strait). PLoS ONE, 10 (10) (e01383): 1-23. doi:10.1371/journal.pone.0138339.

 

Boetius, A., Wenzhöfer, F. (2013): Seafloor oxygen consumption fuelled by methane from cold seeps. Nature Geoscience 6: 725-734. doi:10.1038/ngeo1926.

 

Holtappels, M., Glud, R.N., Donis, D., Liu, B., Hume, A., Wenzhöfer, F., Kuypers, M. (2013): Effects of transient bottom water currents and oxygen concentrations on benthic exchange rates as assessed by eddy correlation measurements. Journal of Geophysical Research – Oceans 118: 1–13. doi:10.1002/jgrc.20112.

 

Bue, N.L., Vangriesheim, A., Khripounoff, A., Soltwedel, T. (2011): Anomalies of oxygen measurements performed with Aanderaa optodes. Journal of Operational Oceanography, 4 (2): 27-37.