Strona: Tematyka badań / Katedra Inżynierii i Chemii Środowiska

Produkcja i konsumpcja metanu w słodkowodnych ekosystemach zbiorników zaporowych

• Nr projektu badawczego NCN: 2017/25/B/ST10/00981
• Okres realizacji: 2018 r. – 2021r.
• Kierownik projektu: dr hab. inż. Renata Gruca-Rokosz, prof. PRz
• Wykonawcy: dr hab. inż. Piotr Koszelnik, prof. PRz, dr inż. Lilianna Bartoszek, mgr inż. Dorota Szal,
  mgr inż. Maksymilian Cieśla

Głównym celem projektu jest identyfikacja mechanizmów produkcji i konsumpcji metanu (CH₄) w wybranych zbiornikach zaporowych oraz czynników wpływających na  te mechanizmy. Szczególnie istotne będzie pozyskanie informacji na temat beztlenowego utleniania metanu (AOM) w osadach dennych słodkowodnych ekosystemów wodnych. Znaczenie tego procesu w systemach lądowych jest prawie nieznane, dlatego istnieje duże zapotrzebowanie na badania w tym zakresie, zwłaszcza w ekosystemach narażonych na długotrwałe warunki beztlenowe jakie mogą panować m. in. w zdegradowanych zbiornikach zaporowych. Interesujące będzie również określenie mechanizmów produkcji metanu w kontekście składu jakościowego materii organicznej zdeponowanej w osadach dennych. Pozyskanie nowych informacji dotyczących produkcji i konsumpcji CH₄ oraz czynników kontrolujących te procesy, pomoże dokładniej rozpoznać mechanizmy krążenia CH₄ w zbiornikach zaporowych. Szczegółowa znajomość cyklu CH₄ w różnych systemach środowiska ma zasadnicze znaczenie w ocenie obecnych i przyszłych zmian klimatu, przyczyni się bowiem do poprawy istniejących modeli bilansu CO₂ (zarówno w skali regionalnej jak i globalnej).

Główny cel naukowy projektu zostanie osiągnięty poprzez zrealizowanie następujących celów szczegółowych:

• badanie szybkości przepływu CH₄ przez granicę faz woda – atmosfera,
• wyznaczenie szybkości dyfuzyjnego przepływu CH₄ przez granicę faz osady denne – woda nadosadowa,
• identyfikacja mechanizmów produkcji CH₄ w powierzchniowej i głębszych warstwach osadów dennych,
• analiza pochodzenia materii organicznej ulegającej sedymentacji i zdeponowanej w osadach dennych oraz określenie zawartości poszczególnych frakcji,
• analiza wybranych parametrów chemicznych w wodzie interstycjalnej,
• określenie szybkości beztlenowego utleniania CH₄ (AOM),
• badanie wpływu potencjalnych akceptorów elektronów w procesie beztlenowego utleniania metanu (AOM),
• badania biomarkerów lipidowych mikroorganizmów biorących udział w krążeniu metanu
  w środowiskach wodnych,
• analiza czynników kontrolujących mechanizmy produkcji i konsumpcji CH₄.
  
  

Badania obejmują trzy eutroficzne zbiorniki zaporowe zlokalizowane w południowo-wschodniej Polsce (zbiorniki zaporowe: Rzeszów i Maziarnia w woj. podkarpackim oraz Nielisz w woj. lubelskim). Wybrane do badań obiekty różnią się wiekiem, stopniem degradacji oraz wpływem czynników antropogenicznych, co stwarza możliwość transponowania pewnych obserwacji i stwierdzeń na obiekty o zbliżonych cechach charakterystycznych. Jako główne narzędzie badawcze, zastosowana zostanie metoda wykorzystująca badanie stabilnych izotopów węgla. W celu zbadania szybkości AOM, dodatkowo wykorzystany będzie znacznik izotopowy (¹³CH₄).