Preferential Decomposition of Nitrogen during Early Diagenesis of Sedimentary Organic Matter

퇴적물 내 유기물의 초기 속성 작용에 나타난 유기 질소의 선택적 분해

Changes in concentrations of dissolved oxygen, ammonia, nitrate, pH, Fe and Mn were monitored from the laboratory incubation of an benthic chamber. The extent of sedimentary organic carbon and nitrogen decomposition was quantified by applying the concentration data to the chemical reaction equations of early diagenesis. The patterns of the concentration changes, observed during the 237 hr long incubation experiment, made it possible to divide the entire experiment period into four characteristic sub-periods (0-9 hr, 9-45 hr, 45-141hr, 141-237 hr). C/N ratio, estimated for each sub-period, was 6.63, 1.49, 0.81 and 0.02, respectively. This sequential decrease in C/N ratio suggests that during the incubation experiment dissolved nitrogen species diffuse more out of the sediment than dissolved carbon species. Greater diffusion of nitrogen indicates the preferential decomposition of organic nitrogen during early diagenesis of sedimentary organic matter. Comparison of the concentration data (sedimentary organic carbon and nitrogen, porewater organic carbon and ammonia)between the sediment pre and post incubation also indicates the preferential decomposition of nitrogen during early diagenesis of sedimentary organic matter.

퇴적물과 해수가 충진된 수조에서 배양실험을 수행하여 해수중 용존산소, pH, 암모니아, 질산염, 철 및 망간 농도의 시간에 따른 변화를 측정하였다. 농도변화 자료를 초기속성작용의 화학 반응식에 적용시켜 퇴적물 내 유기물 분해 초기에 나타나는 유기탄소와 유기질소의 분해정도를 파악하였다. 배양실험은 237 hr 동안 진행되었으며 , 각 화학종의 농도변화 양상에 따라 모두 4개의 시간구간으로 나눌 수 있었다($0{\sim}9\;hr,\;9{\sim}45\;hr,\;45{\sim}141\;hr,\;141{\sim}237\;hr$). 각 시간구간의 농도변화로부터 계산된 유기탄소와 유기질소의 C/N비는 각각 6.63, 1.49, 0.81, 0.02로 시간경과에 따라 감소하였다. C/N비의 감소는 유기물분해 초기에 퇴적물중 유기질소가 유기탄소보다 먼저 선택적으로 분해되어 용출됨을 시사한다. 현장에서 채취한 퇴적물 시료와 배양실험 종료 후 수조에서 수거한 퇴적물중 유기탄소 및 유기질소, 공극수중 암모니아 및 유기탄소 등의 농도변화를 상호 비교한 결과도 유기질소의 선택적 분해를 시사하였다.