Diffusive nutrient flux at the sediment—water interface in Suma Park Reservoir, Australia

Abstract

An initial assessment of the diffusive flux of soluble reactive phosphorus (SRP), ammonium N (NH₄ ⁺) and nitrate N (NO₃ ⁻) at the sediment—water interface in the Suma Park Reservoir was carried out in situ by means of passive sediment peepers. The purpose of the experiment was to measure the exchange rates of SRP, NH₄ ⁺ and NO₃ ⁻ between sediments and water and to assess their contribution to the nutrient budget in the reservoir, the main water supply of Orange, Australia. This field experiment indicated that SRP and NH₄ ⁺ were diffused from the sediments to the overlying water at a rate of 0.1 ±0.07 and 1.7 ± 1.2 mg m⁻² day⁻¹, respectively. On the other hand, NO₃ ⁻ was lost from the water column at the rate of 0.3 ± 0.2 mg m⁻² day⁻¹. The experiment demonstrated that dissolved nutrient flux at the sediment—water interface through molecular diffusion makes a significant contribution to the total nutrient budget in the reservoir and plays a critical role in the overall nutrient cycling and supporting the production of blue-green algae. It was evident that the bottom sediment acts both as a source and a sink for phosphorous (P) and nitrogen (N).

Résumé

Une première appréciation du flux diffusif de phosphore réactif soluble (PRS), d'ammonium (NH₄ ⁺) et de nitrate (NO₃ ⁻) au niveau de l'interface sédiment−eau dans le Réservoir Suma Park a été menée in situ au moyen de cellules à dialyse passive en sédiment. Le but de l'expérience était de mesurer les taux d'échange de PRS, NH₄ ⁺ et NO₃ ⁻ entre les sédiments et l'eau, et d'apprécier leur contribution au bilan de nutriments du réservoir, qui est la principale ressource en eau d'Orange, en Australie. Cette expérience de terrain a montré que SRP et NH₄ ⁺ ont diffusé des sédiments vers l'eau sus-jacente avec des taux respectifs de 0.1 ± 0.07 et 1.7 ± 1.2 mg m⁻² jour⁻¹. D'autre part, NO₃ ⁻ a été perdu par la colonne d'eau avec un taux de 0.3 ± 0.2 mg m⁻² jour⁻¹. L'expérience a montré que le flux de nutriments dissous par diffusion moléculaire à travers l'interface sédiment-eau contribue de manière significative au bilan total de nutriments dans le réservoir et joue un rôle critique dans le cycle général des nutriments et dans la production d'algues bleues-vertes. Il est apparu évident que le fond sédimentaire joue le double rôle de source et de puits pour le phosphore et l'azote.

Key words:

• diffusive flux
• eutrophication
• internal loading
• nitrogen
• phosphorus
• sediment peeper
• sediment—water interface

Mots clefs:

• flux diffusif
• eutrophisation
• charge interne
• azote
• phosphore
• cellule à dialyse en sédiment
• interface sédiment—eau