Volatile Organic Sulfur Compounds in a Meromictic Alpine Lake

Abstract

The full spectrum of volatile sulfur compounds was detected in the water column of the permanently stratified meromictic Lake Cadagno. Besides hydrogen sulfide it included methanethiol, carbonyl sulfide, dimethyl sulfide, carbon disulfide, and dimethyl disulfide. Their distribution in the water column suggests that these compounds are of biogenic origin. Except for carbon disulfide which is present in all layers of Lake Cadagno, these volatile organic sulfur compounds are restricted to the anoxic part of the lake. For methanethiol, dimethyl sulfide, and carbon disulfide maximum concentrations were observed in the redox transition zone and in the sediment porewater. Carbon disulfide is the most abundant volatile organic sulfur compound with concentrations of up to 60 μmol L–1. The concentrations of the methylated sulfides are in the nmolar range. Although their concentrations varied during the summer months, seasonal trends of the concentrations of volatile organic sulfur compounds did not follow a consistent pattern. The restriction of most sulfur species to the anoxic layers of the lake indicates that their production originates from anaerobic microbial degradation of biomass and not from its release from a specific precursor like dimethylsulfoniumpropionate as in marine environments. Flüchtige organische Schwefelverbindungen in einem meromiktischen Alpensee Im dauernd geschichteten, meromiktischen Cadagnosee konnten in der Wassersäule alle bekannten flüchtigen Schwefelverbindungen nachgewiesen werden: neben Schwefelwasserstoff waren dies Schwefelkohlenstoff, Methylmercaptan, Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid. Die Verteilung in der Wassersäule lässt vermuten, dass die flüchtigen organischen Schwefelverbindungen biogenen Ursprungs sind. Mit Ausnahme von Schwefelkohlenstoff, welcher in allen Schichten des Cadagnosees gefunden werden kann, ist das Vorkommen dieser flüchtigen Schwefelverbindungen auf den anoxischen Teil des Sees beschränkt. Maximale Konzentrationen an Methylmercaptan, Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid fanden sich in der Redoxübergangszone und im Porenwasser des Sediments. Schwefelkohlenstoff ist die häufigste Verbindung in Konzentrationen bis zu 60 μmol L–1. Die Konzentrationen der methylierten Sulfide lagen im Nanomolar-Bereich. Obschon ihre Konzentrationen während der Sommermonate deutlich schwankten, ergab sich kein jahreszeitliches Muster für die Konzentrationen der flüchtigen organischen Schwefelverbindungen. Das ausschließliche Vorkommen der meisten Schwefelverbindungen im anoxischen Bereich des Sees lässt den Schluss zu, dass deren Bildung im anaeroben mikrobiellen Abbau der Biomasse zu suchen ist und dass sie nicht, wie in marinen Ökosystemen, aus einer spezifischen Vorstufe wie Dimethylsulfoniumpropionat hervorgehen.