بورصة القاعية من O ₂، N ₂ والمغذيات الذائبة عن طريق الأساسية حضانات الصغيرة

العام من هذه التجربة البيوجيوكيميائية للرواسب هو إجراء قياسات واقعية للذائبة وتبادل الغازات بين سطح الرواسب والمياه العلوية ، بغرض صقل موازين الكتلة المائية وإبلاغ جهود النمذجة البيوجيوكيميائية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في الكيمياء الجيولوجية المائية ، مثل مدى أهمية رواسبنا كمصارف ومصادر لعناصر المغذيات والأكسجين. تم تحسينه لقياس نزع النتروجين المائي ، وهو بالوعة رئيسية في دورة النيتروجين المائي.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها عالية الكفاءة ، وتسمح لنا بتغطية مكانية وزمانية كبيرة للعمليات البيوجيوكيميائية للرواسب. ابدأ بملاحظة موقع أخذ العينات بواسطة GPS. ثم حدد أكسجين الماء السفلي ودرجة الحرارة والملوحة باستخدام سوندي جودة المياه YSI.

اخفضه إلى حوالي متر واحد فوق الرواسب وقم بقراءة. بعد ذلك ، خذ قراءات باستخدام مقياس PAR وإطار خفض على السطح وفي الأسفل لتقدير توهين الضوء للماء. الآن ، قم بإعداد المحفر.

لدراسات المياه العميقة ، استخدم نواة بقطر داخلي يبلغ قطرها 6.35 سم ، وبالنسبة للرواسب التي تحتوي على طحالب دقيقة قاعية أو مجموعات حيوانية كبيرة ، استخدم نواة بقطر داخلي يبلغ قطرها 10 سم. الآن ، انشر الأداة على جانب القارب وخفضها ببطء لتقليل الاضطرابات عند اختراق الرواسب. بعد استرداد أداة الحفر الصندوقية ، أدخل الأنابيب الأساسية في الصندوق.

أدخل سدادة بوتيل في الجزء العلوي من كل أنبوب أساسي ، ثم قم بإرفاق لوحة أكريليك بحلقة O لكل قاع. بالنسبة لآلة حفر القطب ، ضع اللوحة السفلية من الأكريليك في البطانة الأساسية قبل إزالة اللب من الكورر. بعد الحفر ، افحص قلب التدفق والصندوق الأساسي بحثا عن اضطرابات مرئية أو إعادة تعليق مفرطة.

بالنسبة لتجارب التدفق ، فإن التوازن المثالي بين الرواسب والماء داخل القلب هو 15 سم من كل منهما ، ولكن في الرواسب الخشنة أو شديدة الضغط ، يكون جمع كمية أقل من الرواسب مقبولا. ومع ذلك ، إذا كانت معدلات استنفاد الأكسجين مفرطة ، فقم بتحويل التوازن نحو المزيد من الماء. قم بتخزين النوى في مبرد مياه معزول مغمور بالمياه المحيطة من الموقع للحفاظ على درجات الحرارة في الموقع.

تأكد من بقاء المبرد في وضع مستقيم. بعد ذلك ، اجمع المياه السفلية من مواقع الحفر إلى 20 لترا باستخدام مضخة غشائية. بشكل عام ، املأ اثنين أو ثلاثة من الكاربوي ، واجمعها من مواقع متعددة إذا كان من المتوقع أن تتغير كيمياء المياه بين المواقع.

إذا كانت المضخة غير متوفرة في المياه الضحلة غير الطبقية ، فقد يتم ملء العربة يدويا. الآن ، انقل النوى الهوائية بسرعة إلى منشأة الحضانة قبل أن تصبح مصابة بنقص الأكسجين. بمجرد الوصول إلى المنشأة ، افحص النوى وتخلص من أي شيء تم إزعاجه أثناء النقل.

ثم ضع النوى ، بما في ذلك عمود الماء فارغا ، في حاضنة حمام ، واضبط درجة الحرارة على درجة حرارة الماء السفلية المقاسة. املأ الحاضنة بالمياه السفلية المجمعة ، واغمر نوى الرواسب بالكامل. النواة الفارغة ، النواة بدون أي رواسب ، مملوءة أيضا بالمياه السفلية.

أيضا ، أضف الماء السفلي إلى خمسة لترات من الكربويز مع حنفيات سيتم استخدامها لتوزيع المياه البديلة. للتهوية ، استخدم قاعات صغيرة على شكل حرف T مصنوعة من أنبوب PVC 1/2 بوصة ومقرنة ثلاثية الاتجاهات. قم بتغطية الأنبوب مقاس 1/8 بوصة بأنبوب PVC ، وقم بتصريف المياه وتوفير الدورة الدموية والتهوية.

الآن ، دع النوى تتوازن لمدة ساعتين على الأقل إلى الليل في الظلام قبل أخذ العينات. بمجرد أن تتوازن النوى ، قم بإرفاق قمم الغزل بالنوى. مع فتح صمام أخذ العينات ، قم بمسح أي فقاعات هواء برفق أسفل الجزء العلوي الدوار وأغلق القلب من ماء الخزان.

بعد ذلك ، ارفع كاربوي مائي بديل من 30 إلى 40 سم فوق نوى الحضانة ، ثم ابدأ خطوط التصريف من الكاربوي ، وبمجرد تدفقها ، قم بإرفاق الخطوط بالقمم الأساسية. ثم أغلق الصمامات. الآن ، قم بتشغيل القرص الدوار المركزي واضبط سرعة الدوران لخلط عمود الماء دون تعليق الرواسب.

40 دورة في الدقيقة تعمل عادة. بعد حوالي خمس دقائق ، افتح صمام الماء البديل وصمام العينة. بعد ذلك ، قم بتوصيل قطعة قصيرة من الأنبوب بصمام العينة باستخدام قفل إغراء.

ضع أنبوب أخذ العينات هذا في أنبوب عينة زجاجي سعة سبعة ملليلتر وقم بفيضه بالماء. ثم أضف 10 ميكرولترات من كلوريد الزئبق إلى العينة وقم بتغطية الأنبوب. لأخذ عينات المذاب ، قم بتوصيل برميل حقنة سعة 20 مليلتر بصمام العينة وافتح صمام الماء البديل.

ثم قم بتوصيل مكبس وقرص مرشح بالمحقنة المحملة ، وقم بتصفية العينة في قوارير التجميع. عادة ما يتضمن المسار الزمني لأخذ العينات في الظلام أربع فترات أخذ عينات من نصف ساعة إلى ساعتين أو فترات أطول ، اعتمادا على معدل امتصاص الأكسجين. باستخدام البصريات المعايرة ، تتبع مستويات الأكسجين في المياه التي تم أخذ عينات منها.

بشكل عام ، يسمح استنفاد 25٪ من الأكسجين بقياس التغيرات في تركيز المغذيات. يمكن أخذ عينات أطول ، لكن لا تأخذ عينات بعد استنفاد الأكسجين بنسبة 50٪. إذا كانت الرواسب من بيئات ضحلة ومضيئة ، فبعد العينة الرابعة ، قم بتشغيل الأضواء وأخذ ثلاث عينات أخرى.

قم بتخزين العينات التي تم جمعها تحت الماء في درجة حرارة الحضانة. بعد أخذ العينات ، قم بقياس الحجم المتبقي من الماء في القلب بارتفاع عمود الماء ، أو عن طريق تصريف كل الماء في أسطوانة متدرجة. تم أخذ قياسات تدفق الرواسب بالقرب من منشأة للاستزراع المائي على نهر تشوبتانك.

تم تخفيف انخفاض الأكسجين السريع إلى حد ما عن طريق الإضاءة ، لكن معدل التمثيل الضوئي لم يكن مرتفعا مثل التنفس. تغيرت مستويات الأكسجين الأساسية للتحكم بشكل طفيف فقط. تم تحديد تركيزات النيتروجين باستخدام نسب النيتروجين إلى الأرجون بدقة تصل إلى 0.02٪ أو حوالي 100 نانومول لكل لتر من النيتروجين.

في الظلام أو الضوء ، زادت نوى الرواسب في محتوى النيتروجين أكثر بكثير من الزيادات التي لوحظت في الماء الفارغ. كانت تدفقات الأمونيوم المذاب عالية جدا أثناء الظلام. لوحظت زيادة قدرها 20 ميكرومول لكل لتر في نواة واحدة.

حتى تحت الإضاءة ، كان للنوى تركيزات متزايدة من الأمونيوم. كان لكل من النوى وعمود الماء الفارغ انخفاض في النترات بالإضافة إلى تركيز النتريت بمرور الوقت ، مع انخفاض معدلات الانخفاض أثناء الإضاءة. بمجرد إتقانها ، يمكن تنفيذ إجراءات الحضانة هذه بكفاءة من قبل عالمين ، عادة على مدار ست إلى ثماني ساعات ، اعتمادا على معدلات تنفس الرواسب.

عند محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر جمع واجهة مياه رواسب سليمة ، والحفاظ على درجة حرارة ثابتة مماثلة لتلك التي لوحظت في الحقل. بعد الانتهاء من الحضانة ، يمكن استخدام هذه النوى لأخذ عينات من محتوى الكلوروفيل ، وحجم الحبوب ، وكيمياء المياه السيئة ، والتفاعل الخاص بالكتلة للرواسب. بعد تطويره ، قدم استخدام نسب النيتروجين إلى غاز الأرجون لقياس نزع النتروجين نهجا بديلا لقياس نزع النتروجين ، وصافي تدفقات ثنائي النيتروجين.

طبق العلماء تقنية نسبة الغاز هذه لقياس نزع النتروجين من الأراضي الرطبة والبحيرات والخزانات ومصبات الأنهار والرواسب الساحلية الضحلة ، مما يوفر بديلا مفيدا لمنهجية النظائر.