ASGP (1997), vol. 67: 93-101
EARLY-DIAGENETIC METHANE FROM VARIOUS TROPICAL FRESHWATER SEDIMENTS: MOLECULAR AND CARBON ISOTOPE VARIATIONS IN ONE DIAL CYCLE
Mariusz Orion JĘDRYSEK (1), Stanisław HAŁAS (2), Eitaro WADA (3), Suporn BOONPRAKUP (4), Shingo UEDA (5), Pisoot VIJARNSORN (4) & Yasuo TAKAI (6)
1) Laboratory of Isotope Geology and Biogeochemistry, University of Wroclaw, Cybulskiego 30, 50-205 Wroclaw, Poland
2) Mass Spectrometry Laboratory, Maria Curie-Sklodowska University, 20-031 Lublin, Poland
3) Center for Ecological Research, Kyoto University, Shimosakamoto 4-1-23, Otsu, Shiga 520-01, Japan
4) Department of Land Development, Soil Survey and Classification Division, Bangkhen, Bangkok 10900, Thailand
5) National Institute for Resources and Environment, Tsukuba, Onogawa 16, Ibaraki 305, Japan
6) Nodai Research Institute, Tokyo University of Agriculture, Setagaya, Tokyo 154, Japan
Jędrysek, M. O., Hałas, S., Wada, E., Boonprakup, S., Ueda, S., Vijarnsorn, P. & Takai, Y., 1997. Early-diagenetic methane from various tropical freshwater sediments: molecular and carbon isotope variations in one dial cycle. Ann. Soc. Geol. Polon., 67: 93-101.
Abstract: In the tropical climate of Southern Thailand, on September 5 and 6, 1994, dial emissions of CO2 and CH4, and dial variations in bubble CO2 and CH4 concentrations and the 13C/12C ratio in bubble methane were observed in shallow freshwater sediments of a high sulphate concentration pit, a high turbulence canal, and in a pond with a high density of emerged macrophytes. Measurements show that d13CH4 values are lowest in the night, and highest in the daytime, ranging from a minimum of -63.8‰ at 02:20 (canal) to a maximum of -47.6‰ at 6:45 (pit). High d13CH4 values of daytime methane occur when the concentration of CO2 decreases and acetic acid fermentation becomes relatively more important. Minimum d13CH4 values are apparently caused by an enhanced CO2-H2 methanogenesis pathway. Irregular diurnal variation of the d13CH4 value in the pond was caused by oxidation and ventillation of sediments by macrophytes and the different lithologies of the sediments in separate sampling stations. Generally, d13CH4 values in the pit and the pond were about 10‰ higher as compared to values from the canal, suggesting an active acetic acid pathway and oxidation effect in the former two environments. Likewise, the lowest production rate of methane and the lowest d13CH4 values in the canal suggest an enhanced CO2 reduction pathway. The maximal d13CH4 value accompanied by the highest bubble CO2 concentration is caused by strong oxidation of methane when the production rate of methane in early morning is lowest.
Abstrakt: Badania dotyczyły dobowych zmian w emisji CO2 i CH4 z powierzchni wody oraz stężenia CO2 i CH4 a także stosunków izotopowych 13C/12C w bąblach gazowych uwalnianych z osadów słodkowodnych klimatu tropikalnego. Opróbowania przeprowadzono w Południowej Tajlandii, 5 i 6 września 1994, na obszarach płytkowodnych: wkopu wypełnionego wodą o wysokim stężeniu siarczanu, kanału melioracyjnego o silnej turbulencji wody i stawu gęsto zarośniętego roślinami ukorzenionymi. Stwierdzono, że wartość d13CH4 bąbli gazowych z osadów jest najniższa nocą a najwyższa w ciągu dnia, wahając się w zakresie od -63.8‰ (godz. 02:20, kanał) do -47.6‰ (godz. 6:45 wkop). Wysokie wartości d13CH4 występują kiedy stężenie CO2 obniża się powodując proporcjonalnie większy udział fermentacji octowej w produkcji metanu. Niższe wartości d13CH4 są wynikiem wzmożonej metanogenezy opartej na redukcji CO2 przez H2. Nieregularne wahania d13CH4 w osadach stawu są najprawdopodobniej wynikiem intensywnego, z różnym nasileniem, utleniania metanu, wentylacji osadu przez system korzeniowy roślin i różną litologię w różnych miejscach poboru prób. Generalnie, wartość d13CH4 była około 10‰ wyższa w osadach wkopu i stawu niż w osadach kanału, co było najprawdopodobniej wynikiem niskiego udziału fermentacji octowej w osadach kanału oraz rezultatem intensywnego utlenieniem w osadach wkopu i stawu. Najwyższa wartość d13CH4, której towarzyszy najwyższe stężenie CO2 w osadzie, jest najprawdopodobniej wynikiem silnego utleniania metanu nad ranem (najniższa produkcja metanu).
