Schätzung der Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N2O Mikrosensoren

Zusammenfassung

Diese Methode schätzt Sediment Denitrifikation Preise in Sedimentkernen mit Acetylen Hemmung Technik und Reinstraum Messungen des kumulierten N₂O. Das Protokoll beschreibt Verfahren zur Erfassung der Kerne, Kalibrierung der Sensoren, die Acetylen-Hemmung, Durchführung die N₂O Anhäufung Messung und Berechnung der Denitrifikation.

Zusammenfassung

Denitrifikation ist der primäre biogeochemische Prozess entfernen von reaktivem Stickstoff aus der Biosphäre. Die quantitative Auswertung dieses Prozesses ist besonders relevant für die Beurteilung der anthropogen veränderte globale Stickstoffkreislauf und die Emission von Treibhausgasen (d. h. N₂O) geworden. Stehen mehrere Methoden zur Messung der Denitrifikation, aber keiner von ihnen sind völlig zufriedenstellend. Probleme mit bestehenden Methoden umfassen ihre unzureichende Sensitivität, und die Notwendigkeit, die Substrat-Ebenen zu ändern oder Ändern der physischen Konfiguration der Prozess verwendet gestört Proben. Diese Arbeit beschreibt eine Methode zur Schätzung der Sediment Denitrifikation raten, die Entkernung kombiniert, Acetylen-Hemmung und Reinstraum Messungen des kumulierten N₂O. Die wichtigsten Vorteile dieser Methode sind eine geringe Störung der Sediment-Struktur und die Sammlung von eine kontinuierliche Aufzeichnung der N₂O Anhäufung; Diese ermöglichen es Schätzungen der zuverlässige Denitrifikation Raten mit minimalen Werten bis zu 0,4-1 µmol N₂O m^-2 h^-1. Die Fähigkeit, Schlüsselfaktoren zu manipulieren ist ein weiterer Vorteil für den Erhalt der experimentellen Erkenntnisse. Das Protokoll beschreibt Verfahren zur Erfassung der Kerne, Kalibrierung der Sensoren, die Acetylen-Hemmung, Durchführung die N₂O Anhäufung Messung und Berechnung der Denitrifikation. Die Methode eignet sich für die Schätzung der Denitrifikation Preise in jedem aquatischen System mit abrufbaren Sedimentkernen. Wenn die N₂O Konzentration oberhalb der Nachweisgrenze des Sensors, kann Acetylen Hemmung Schritt entfallen, N₂O Emission statt Denitrifikation zu schätzen. Wir zeigen, wie Sie sowohl tatsächliche und potenzielle Denitrifikation Preise durch steigende Nitrat Verfügbarkeit sowie die Temperaturabhängigkeit des Prozesses zu schätzen. Wir illustrieren das Verfahren mit Berg-See-Sedimente und erläutern Sie die Vorteile und Schwächen der Technik im Vergleich zu anderen Methoden. Diese Methode kann für bestimmte Zwecke geändert werden; zum Beispiel mit ¹⁵N Tracer zur Nitrifikation und Denitrifikation oder Feld in Situ Messungen der Denitrifikation Preise Bewertung kombinierbar.

Einleitung

Anthropogene Veränderung des Stickstoffkreislaufes ist eines der schwierigsten Probleme für die Erde System¹. Menschliche Tätigkeit hat mindestens das Niveau von reaktivem Stickstoff zur Verfügung, um die Biosphäre²verdoppelt. Es bleiben jedoch große Unsicherheiten in Bezug auf wie der globale N-Zyklus ausgewertet wird. Ein paar Flussmittel Schätzungen haben mit weniger als ±20 % Fehler quantifiziert worden, und viele haben Unsicherheiten von ±50 % und größer³. Diese Unsicherheiten zeigen die Notwendigkeit für genaue Schätzungen der Denitrifikation Raten über Ökosysteme und ein Verständnis für die zugrunde liegenden Mechanismen der Variation. Denitrifikation ist eine mikrobielle Aktivität durch die stickstoffhaltigen Oxide, vor allem Nitrat und Nitrit, Distickstoff Gase, N₂O und N₂⁴reduziert werden. Der Weg ist für die Biosphäre Verfügbarkeit von reaktivem Stickstoff von großer Bedeutung, denn das ist der primäre Prozess der Entfernung⁵. N₂O ist ein Treibhausgas mit einem Treibhauspotenzial fast 300-Mal, dass Co₂ in 100 Jahren, und es ist die aktuelle Hauptursache der stratosphärischen Ozonschicht aufgrund der großen Mengen wird emittierten^6,7.

Im folgenden präsentieren wir ein Protokoll für die Schätzung der Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N₂O Mikrosensoren experimentell (Abbildung 1). Denitrifikation Preise sind anhand der Acetylen Hemmung Methode^8,9 und Messungen der Anhäufung von N₂O in einem definierten Zeitraum (Abbildung 2 und Abbildung 3) geschätzt. Wir zeigen die Methode indem Sie Berg Seesedimenten zuweisen. Diese Fallstudie zeigt die Leistungsfähigkeit der Methode zur Erkennung von relativ niedrigen Raten mit minimaler Störung, die physikalische Struktur der Sedimente.

Denitrifikation ist besonders schwer zu¹⁰messen. Es gibt verschiedene alternative Ansätze und Methoden, jeweils mit vor- und Nachteilen. Nachteile der zur Verfügung stehenden Methoden beinhalten die Verwendung von teuren Ressourcen, nicht genügend Sensibilität und die Notwendigkeit, die Substrat-Ebenen zu ändern oder ändern die physische Konfiguration des Prozesses mit gestörten Proben¹⁰. Eine noch grundlegendere Herausforderung zur Messung von N₂ ist seine erhöhten Hintergrundwerten in der Umwelt-¹⁰. Die Reduktion von N₂O, N₂ ist durch Acetylen (C₂H₂)^8,9gehemmt. So kann Denitrifikation durch Messung der kumulierten N₂O im Beisein von C₂H₂, das ist möglich aufgrund des niedrigen ökologischen N₂O quantifiziert werden.

Die Verwendung von C₂H₂ bis Denitrifikation in Sedimenten messen entstand vor etwa 40 Jahren¹¹und die Einbeziehung der N₂O Sensoren aufgetreten ist etwa 10 Jahre später¹². Die am häufigsten angewandte Acetylen-basierten Ansatz ist der "statische Kern". Der kumulierte N₂O ist während einer Inkubationszeit von bis zu 24 h gemessen, nachdem der Kopfraum des versiegelten Sediment Kern¹⁰C₂H₂ hinzugefügt wird. Die hier beschriebene Methode folgt dieses Verfahren mit einigen Neuerungen. Wir fügen die C₂H₂ durch das Gas in der Wasserphase des Kerns für einige Minuten sprudelnd, und wir füllen die Headspace mit Probenwasser vor der Messung der Anhäufung von N₂O mit einem Reinstraum. Wir sind auch ein Rührsystem, die verhindert, die Schichtung des Wassers dass ohne resuspending Sediment. Das Verfahren quantifiziert die Denitrifikation Rate pro Fläche Sediment (z.B., µmol N₂O m^-2 h^-1).

Die hohe räumliche und zeitliche Variation der Denitrifikation stellt eine weitere Schwierigkeit in seine genaue Quantifizierung¹⁰. In der Regel ist N₂O Anhäufung nacheinander durch Gaschromatographie Headspace Proben gemessen, die während der Inkubation gesammelt werden. Die beschriebene Methode bietet verbesserte Überwachung der zeitlichen Variation der N₂O Anhäufung, weil die Reinstraum ein kontinuierliches Signal bietet. Reinstraum-Multimeter ist ein digital Mikrosensor Verstärker (Picoammeter), der Schnittstellen mit den Sensoren und dem Computer (Abbildung 1(ein). Das Multimeter kann mehrere N₂O Mikrosensoren zur gleichen Zeit verwendet werden. Zum Beispiel können bis zu vier Sediment Kerne aus der gleichen Studie Ort gleichzeitig entfallen die räumliche Variabilität gemessen werden.

Die Core-Ansatz stört kaum die Sediment-Struktur im Vergleich zu einigen anderen Methoden (z.B., Schlämme). Wenn die Integrität der Sedimente geändert wird, führt dies zu unrealistisch Denitrifikation Preise¹³ , die nur für relative Vergleiche ausreichend sind. Höhere Raten sind immer mit Gülle-Methoden im Vergleich zu zentralen Methoden¹⁴, abgerufen, da letztere die Begrenzung der Denitrifikation durch Substrat Verbreitung¹⁵bewahrt. Gülle-Maßnahmen können nicht als repräsentativ in Situ Preise¹⁶angesehen werden; Sie bieten relative Maßnahmen für Vergleiche mit dem exakt gleichen Verfahren.

Die beschriebene Methode eignet sich für die Schätzung der Denitrifikation Preise auf jegliche Sediment entkernt werden können. Wir empfehlen besonders die Methode für die Durchführung von experimentellen Manipulationen einiger die treibenden Faktoren. Beispiele sind Experimente, die Nitrat-Verfügbarkeit und Temperatur je nach Bedarf für die Schätzung der Aktivierungs Energie (E_ein) der Denitrifikation¹⁷ (Abbildung 2) zu ändern.

Abbildung 1 : Versuchsaufbau. (ein) General Versuchsaufbau Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N₂O Mikrosensoren abzuschätzen. Die Inkubation Kammer sorgt Dunkelheit und kontrollierten Temperatur (±0.3 ° C). Fünf intakt Sedimentkerne können gleichzeitig mit ihrer jeweiligen N₂O Sensoren verarbeitet werden. (b) N₂O Kalibrierung Sensorkammer. Wir haben es mit Gummistopfen und Spritzen auf der N₂O Wasser mischen angepasst (siehe Protokoll Schritt 3.4.3). Es ist ein Thermometer, um die Wassertemperatur zu kontrollieren. (c) eingefügt Nahaufnahme von einer Sedimentprobe Kern mit dem Sensor in der Mittelbohrung des PVC-Hülle und die Fugen mit Klebeband versiegelt. Der Rührer im Wasser hängt, und der Elektromagnet ist in der Nähe und der äußere Teil des Acryl Rohr befestigt. (d) Nahaufnahme von N₂O Mikrosensor Tipp von einem Metallstück geschützt. (e) ein Sedimentkern, die gerade wiederhergestellt wurden. Es war ein Boot in einem tiefen See entnommen; das Acryl Rohr mit dem Kern ist immer noch auf die Messenger-angepasst Schwerkraft Corer¹⁹fixiert. Sehen Sie die Tabelle der Materialien für alle Elemente, die erforderlich, um diese Methode durchzuführen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Protokoll

1. Vorbereitung

Hinweis: Dies beginnt mit dem Tag bevor die Messungen durchgeführt werden.

1. Montieren Sie den Messaufbau (Abbildung 1ein, siehe die Tabelle der Materialien).
   Hinweis: Um eine konstante und qualitativ hochwertige Stromversorgung zu gewährleisten, das Messgerät ist verbunden, der Griff über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), die auch als Backup dienen kann. Im Falle eines Stromausfalls von langer Dauer eine Autobatterie dienen als zusätzliche Energiequelle.
2. Die Sensor-Software zu starten und anwenden einer -0,8 V Spannung N₂O Mikrosensorenpolarisieren. Das Signal zeigt eine rasante Abfahrt und eine anschließende Aufstieg, dann es schließlich sinkt, bis es niedrig und stabil ist.
   Hinweis: Der Reinstraum Hersteller empfiehlt Polarisation mindestens über Nacht (oder mehr) zur Gewährleistung der Stabilität des Sensorsignals. Eine weitere Empfehlung ist es, halten den Sensor polarisiert, wenn mehrere Messungen vorgesehen sind oder aufeinander folgenden Tagen¹⁸.
3. Schalten Sie die Inkubation Kammer und passen Sie die experimentellen Bedingungen (z.B., ausgewählte Licht ausschalten und Temperatur eingestellt, um ähnlich wie erwartet auf dem Gebiet). Stellen Sie einen Behälter mit entionisiertem Wasser im Inneren der Kammer, so dass Wasser später bei der Messtemperatur für die Kalibrierung der Sensoren zur Verfügung steht.
   Hinweis: Dieser Schritt erfolgt am selben Tag der geplanten Messungen vor dem Abflug, die Kerne zu sammeln. Für Standardmessungen ist es ratsam, dunklen Bedingungen zu verwenden.
4. Packen der Feld-Kern Sammlung Materialien: Corer Gerät, Probenahme, Rohre, Gummistopper, Polyvinylchlorid (PVC) Hähne, Schraubendreher, global positioning (GPS) Systemeinheit, Thermometer, Handheld-Echolot, Wader und Schlauchboot (siehe Tabelle der Materialien). Verwenden Sie eine Checkliste, um sicherzustellen, dass alle Materialien enthalten sind.

(2) Sediment Core-Kollektion

1. Abhängig von der Wassertiefe folgen Sie 2.1.1 oder 2.1.2.
   1. Für tiefe Gewässer
      1. Verwenden Sie ein Bote angepasst Schwerelot¹⁹ aus ein Boot oder eine Plattform (Abbildung 1e).
      2. Der Messgasleitung zu beheben (Acryl, Ø 6,35 cm, Länge ≥ 50 cm), die Corer mit einem Schraubendreher.
      3. Wählen Sie die Entnahmestelle entsprechend den Zielen der Untersuchung. Achten Sie auf die Position (z. B.mithilfe von GPS-Koordinaten) und Messtiefe (z.B.mit einem handheld Sirene). Wenn von einem Boot Probenahme, verwenden Sie einen Anker (z.B. einen Beutel mit Steinen) zu vermeiden, driften bei Core-Kollektion.
      4. Erst der Messgasleitung ~ 1 m aus dem Sediment ist bereitstellen Sie das erbohrte System. Verwenden Sie ein Seil mit regelmäßigen Marken (z.B. Abstand von 1 m) um die Tiefenposition der Probenahmegeräte steuern.
      5. Stabilisierung der Probenahmegeräte für 60 s (z. B., um die Bewegung des Bootes zu minimieren). Dadurch wird die korrekte Sediment eindringen und Wiederherstellung der kaum gestört Sedimentkern sichergestellt.
      6. Geben Sie ~ 1 m mehr Seil, so dass der Messgasleitung dringt in das Sediment. Beachten Sie, dass wenn der Messgasleitung zuviel eindringt, kann es die Wasser/Sediment-Schnittstelle stören.
      7. Lassen Sie den Messenger bei dem Versuch, die Spannung im Seil zu halten, so dass die Corer fixiert bleibt und in einer vertikalen Position. Wenn der Bote der Corer auswirkt, kann ein kleiner Unterschied in der Spannung des Seils zu spüren. Schließen Sie zu diesem Zeitpunkt die Corer um das Vakuum zu erzeugen, das für die Verwertung von Sedimentkern ermöglicht.
      8. Die Corer durch ziehen das Seil ständig und sanft zu erholen.
      9. Sobald der Kern in der Nähe der Oberfläche liegt jedoch noch ganz untergetaucht (einschließlich das Gummiteil Corer, die das Vakuum garantiert), legen Sie einen Gummistopfen am unteren Rand der Messgasleitung. Inspizieren Sie die Wasser/Sediment-Schnittstelle; Es sollte klar sein und nicht sichtlich gestört (Abbildung 1e). Wenn dies nicht der Fall ist, entsorgen Sie den Kern, reinigen Sie das Rohr zu, und wiederholen Sie die Schritte 2.1.1.4-9.
      10. Das erbohrte Gesamtsystem aus dem Wasser zu erheben. Lösen Sie der Messgasleitung aus der Corer und legen Sie eine PVC-Abdeckung auf der Oberseite. Mit Klebeband abdichten. Vermeiden Sie die Bildung des Luftraums.
   2. Für küstennahe Lebensräume und flachen Gewässer
      1. Kleid in eine Wathose für die Probenahme in sehr flachen Gewässern (< 0,6 m).
      2. Verwenden Sie Schnorcheln oder Tauchen Ausrüstung für tiefere Probenahme (bis zu 3 m).
      3. Wählen Sie die Entnahmestelle entsprechend den Zielen der Untersuchung. Achten Sie auf die Position (z.B. GPS-Koordinaten). Manuell, Einfügen der Messgasleitung (z.B.Acryl, Ø 6,35 cm) ins Sediment.
      4. Legen Sie einen Gummistopfen in die Oberseite der Messgasleitung, ein Vakuum zu erhalten.
      5. Entfernen Sie den Kern aus dem Sediment und führen Sie schnell eine andere Gummistopfen am unteren Rohr ein.
         Hinweis: Es ist notwendig, mit dem Schlauch unter Wasser zu allen Zeiten zu arbeiten; an seichten Stellen empfehlen wir das Rohr bis auf 20 cm kürzen. Manchmal das Sediment hat einen hohen Wasseranteil und Kanalisation, wenn das Rohr aus dem Sediment Bett entfernt wird. In diesem Fall ist es notwendig, den unteren Anschlag einzuführen ohne Kern außerhalb der Sediment erhebend. Um dies zu tun, manuell Tauchen Sie den Stopfen im Sediment um das Rohr und legen Sie sie sorgfältig durch, um den Boden des Röhrchens zu schließen.
      6. Ersetzen Sie aus dem Wasser die Oberseite Gummistopfen mit einer PVC-Hülle und verschließen Sie die Kreuzung mit Klebeband.
2. Schützen Sie den Kern während ihrer Übertragung an das Labor von Drehungen zu minimieren und schütteln.

3. Kalibrierung von Lachgas (N₂O) Mikrosensoren

1. Mit dem Computer (Strip Chart, Sensor-Software), überprüfen Sie, ob der Sensor Signal stabil und niedrig ist (< 20 mV).
2. Erstellen Sie eine neue Datei (z.B.mit dem Datum und der Probenahme-Website (130903_Redon_Lake)), um die Kalibrierwerte und die Sensor-Signale aufzuzeichnen.
   Hinweis: Die Sensor-Signale reagieren empfindlich auf Temperatur (Abbildung 4). Verwenden Sie die gleiche Temperatur für die Messungen und die Sensorkalibrierung. Der Sensor reagiert linear zwischen 0 % - 2,5 % N₂O²⁰. Daher ist eine zwei-Punkt-Kalibrierung ausreichend¹⁸.
3. Für die Kalibrierung Wert mit Null Lachgas, gelesen, dass das Sensorsignal halten die Sensorspitze in N₂O-freies Wasser (entionisiertem) eingetaucht.
4. Kalibrieren Sie mit N₂O Wasser auf die gewünschte Konzentration.
   Hinweis: Bereiten Sie Wasser mit einer definierten N₂O Konzentration, die die maximale Konzentration während der Inkubation erwartet leicht übertreffen. Wir verwenden ~ 25 µM N₂O als den Kalibrierwert. Beachten Sie die maximale Sensor Bereich Konzentration von 500 N₂O µM nicht zu überschreiten.
   1. Erhalten Sie N₂O-gesättigten Wasser sprudelnden N₂O in entionisiertem Wasser für ein paar Minuten.
      Hinweis: Die N₂O Wasserlöslichkeit hängt von Temperatur und Salzgehalt²¹; Siehe die Tabelle im Anhang der Sensor manuelle¹⁸.
   2. Verdünnen Sie N₂O gesättigte Wasser durch Zugabe von einem bestimmten Volumen von gesättigten N₂O Wasser auf ein Volumen von entionisiertem Wasser. Fügen Sie z. B. bei 20 ° C 0,3 mL gesättigte N₂O Wasser, das eine Konzentration von 28,7 mM N₂O, insgesamt 375 mL Wasser, einer 22.9 µM N₂O Konzentration zu erhalten. Beachten Sie, dass 375 mL ist das Gesamtvolumen der Kalibrierung Kammer (Abbildung 1b).
   3. Nach dem Mischen sanft N₂O lesen gesättigte Wasser mit entionisiertem Wasser im Behälter, um die gewünschte Konzentration zu verdünnen Kalibrierung das Sensorsignal wenn es konstant ist. Diese Lesung ist der Kalibrierwert mit X µM N₂O Wasser. Beim Mischen der Lösung achten Sie nicht erzeugen Bläschen, da dies N₂O aus der Kalibrierlösung beseitigen würde.
      Hinweis: Beachten Sie, dass der N₂O im Wasser langsam in die Luft entweicht. Somit kann die vorbereitete Kalibrierlösung nur für ein paar Minuten verwendet werden.

4. Kern Sie-Vorbereitung und Acetylen Hemmung

1. Änderung der PVC-Hülle befindet sich am oberen Rand jeder Sedimentkern durch ein weiteres Cover mit einem Loch in der Mitte und einem hängenden Magnetrührer. Wieder zur Kreuzung mit Klebeband zu verschließen.
2. Reduzieren Sie die Wasserphase jeder Probe auf eine ungefähre Höhe von 12 cm (Volumen ≈ 380 mL). Hierzu zunächst einfügen Sie ein Silikonschlauch in das zentrale Loch. Dann den Sedimentkern in einem Zylinder und schieben Sie den unteren Anschlag Druck erstellen. Die Stopper und Sedimentprobe hinauf, und das überschüssige Wasser fließt durch das Rohr. Sammeln Sie das Wasser in einem Empfänger Behälter.
   Hinweis: Proben mit grobe Granularität können während dieses Schritts problematisch sein. Trubstoffe platziert zwischen den Stopfen und das Rohr können den Stopper verformen und öffnen ein Loch durch die Luft können Luftblasen vorbei und stören die Probe. Um dieses Problem zu vermeiden, setzen Sie den Zylinder in der Mitte des unteren Anschlags und versuchen Sie, mit einer konstanten Kraft schieben. Die Fuge zwischen den Silikonschlauch verwendet, um das überschüssige Wasser zu evakuieren und die PVC-Abdeckung besteht aus einem festen Teil (z.B. eine 5 mL-Pipettenspitze ohne seinen schmalsten Ende) in den Silikonschlauch eingefügt.
3. Durchführen Sie die Acetylen-Hemmung durch sprudelnden mit Acetylen-Gas in der Wasserphase des Kerns für ca. 10 min. Vermeiden Sie resuspending Sediment.
   Hinweis: Als eine mögliche Änderung der Methode hinzufügen ein Substrat (Nitrat) durch eine konzentrierte flüssige Medium vor Blasenbildung Acetylen für potenzielle Denitrifikation Messungen (z. B., wie in Abbildung 3b, c).

(5) Denitrifikation (N₂O Anhäufung Maßnahme)

1. Füllen Sie der Luftraum in der Probe mit der vorherigen übrig gebliebene Wasser. Stellen Sie den Sensor in das Sedimentkern durch das zentrale Loch an der Oberseite PVC-Hülle. Die Spitze des Sensors sollte in der Wasserphase über die Rührer (Abbildung 1c) befinden.
   Hinweis: Alle Gelenke des Acryl Messgasleitung müssen abgedichtet werden, um Gas und Wasser Undichtigkeiten während der Messung (Abb. 1a, c) zu vermeiden. Im Unterteil des Rohres reicht der Gummistopfen dafür. Abdichtung den Oberseite Teil ist schwieriger. Die PVC-Abdeckung muss abgestimmt werden. Es muss mit einem Brenner erhitzt werden; dann, wenn das Material flexibel wird aber nicht verbrannt, ist die Abdeckung in der Röhre gelegt, so dass seine Form geformt werden kann. Nach dem Abkühlen braucht das Cover mehr Änderungen (mit Ausnahme der Deckel für den transport der Proben an das Labor in den Schritten 2.1.1.10 oder 2.1.2.6). Das zentrale Loch, wo der Sensor sitzt, muss gebohrt werden. Der Rührer kann mit einer Angelschnur, wiederum mit Kleber auf der Innenseite des Deckels eingehalten wird, so dass der Rührer an der Angelschnur im Wasser (Abbildung 1c hängt) stattfinden. Auch sind alle Gelenke (PVC Abdeckung Rohr und PVC Abdeckung Sensor) mit Klebeband verschlossen. Platzieren Sie elastische Klebeband um den Durchmesser des Sensors einstellen, um die Kontaktfläche zwischen der Mittelbohrung des PVC-Hülle und dem Sensor (Abbildung 1c) versiegeln.
2. Schalten Sie die elektromagnetische Puls-Schaltung, die das Rührsystem gehört.
   Hinweis: Das Rührsystem verhindert die Schichtung der Wasserphase ohne störende (resuspending) das Sediment. Das Rührsystem besteht aus einem Stromkreis, der Schalter ein-/Ausschalten der Elektromagnet, der zieht den Magnetrührer Veröffentlichungen (siehe die Tabelle der Materialien für eine ausführliche Beschreibung).
3. Verschieben Sie die Elektromagneten um den äußeren Teil des Acryl Rohr zu, bis die Rührer kontinuierlich bewegt, und dann fixieren sie mit Klebeband (Abbildung 1c).
4. Schließen Sie die Inkubation Kammer um eine konstante Temperatur (z.B. Variation von ±0.3 ° C) zu gewährleisten.
5. Drücken Sie die Record-Taste (Sensor-Software) zum Starten der Aufnahme des Sensorsignals. Messwerte werden in der Regel alle 5 Minuten aufgezeichnet.
6. Drücken Sie die Stop-Taste am Ende der Messperiode.

6. abschließende Messung Schritte

1. Warten Sie mindestens ~ 10 min mit der Sensorspitze in frei N₂O Wasser (entionisiertem) vor dem Lesen des Signals der Null N₂O Kalibrierung Maßnahme getaucht.
2. Durchführen Sie eine letzte Sensorkalibrierung. Hierzu wiederholt die Sensorkalibrierung, nach Abschnitt 3, aber beginnend mit Schritt 3.3.
3. Speichern Sie die Datei (Sensor-Software).

(7) Denitrifikation Berechnung

1. Beginnen Sie mit den tabellierten Ausgabedatei erzeugt durch die Sensor-Software mit dem Datensatz des Sensorsignals in mV und µM N₂O und die Kalibrierdaten.
2. Zeichnen Sie das Sensorsignal gegen die Zeit, die N₂O Anhäufung Trend (z.B. Abbildung 2eine) zu visualisieren.
3. Verwenden Sie nur den Zeitbereich mit eine lineare Akkumulation, ausgenommen der erste Akklimatisierung Zeitraum der Probe und eine möglich endgültigen Sättigung durch Substrat Einschränkung (z.B. Abbildung 2b). Erstellen Sie ein lineares Modell des Sensorsignals (µM) im Laufe der Zeit (h).
   Hinweis: Die Steigung ist die Denitrifikation (µM N₂O core^-1 h^-1), die, wenn geteilt durch die Fläche des Kerns (πr²), verwandelt sich die Rate in µM N₂O m^-2 h^-1, und wenn multipliziert mit der Wasservolumen (πr²h, wo h ist die Höhe der Wasserphase und r ist der innere Radius des Rohres Acryl, in diesem Fall 0,12 m und 0,03175 m, beziehungsweise) verwandelt sich die Rate in µmol N₂O m^-2 h^-1.

Ergebnisse

Insgesamt 468 Denitrifikation Preise wurden anhand des Protokolls über in den Sedimenten aus Pyrenäen Bergseen im Zeitraum 2013-2014 geschätzt. Wir zeigen einige dieser Ergebnisse beschreiben die Verfahren (Abbildung 2 und Abbildung 3). Im Allgemeinen hat das lineare Modell zwischen der N₂O Konzentration und Zeit gute Korrelation (R² ≥ 0,9). Die Neigung der Beziehung stellt eine Schätzung der Denitrifikation...

Diskussion

Die wichtigsten Vorteile des beschriebenen Verfahrens sind die Verwendung von minimal gestört Sedimentproben Kern und die kontinuierliche Aufzeichnung der N₂O Anhäufung. Diese erlauben Schätzung der relativ niedrigen Denitrifikation raten, die wahrscheinlich sind ähnlich wie die auftretenden in Situ. Dennoch werden einige Aspekte in Bezug auf die Entkernung, Sensor-Performance und Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert.

Ein scheinbar einfacher, aber wichtiger Schritt des Ver...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Boten-adaptierter Gravitationslote	-		Referenz im Manuskript. Hergestellt von Glew, J.
Probenahmerohr	-		Acryl. Maße: 100 cm (h) & mal; 6.35 cm (T) & mal; 6,50 cm (D). Schärfen Sie die Kante des Probenahmerohrs, die in das Sediment eindringt, um die Störung in der geborgenen Sedimentkernprobe zu minimieren.
Handecholot	Plastimo	38074	Echotest II Echolot.
Gummistopfen	VWR	DENE1012114	Mit zwei Löchern, der zum Mischen des N2O-Wassers in der Kalibrierkammer verwendet wird. Abmessungen: 20 mm (h) & mal; 14 mm (d) & mal; 18 mm (D) (3 mm Loch (D)).
Gummistopfen	VWR	217-0125	Zum Abdichten des unteren Teils des Methacrylat-Rohres und zur Probenahme in flachen Gewässern. Abmessungen: 45 mm (h) & mal; 56 mm (d) & mal; 65 mm (D).
Gummistopfen	VWR	217-0126	Setzen Sie den Gummistopfen in die Oberseite des Probenahmeröhrchens ein, um ein Vakuum für die Probenahme in Uferzonen und flachen Gewässern zu erhalten. Abmessungen: 50 mm (H) x 60 mm (T) x 70 mm (T).
PVC-Abdeckung	-		Um den oberen Seitenteil des Acrylrohrs abzudichten. Abmessungen: 45 mm (h) & mal; 56 mm (d) & mal; 65 mm (D). Abmessungen: 65 mm (T).
Klebeband	-		Wasserdicht. Um alle Verbindungen (PVC-Abdeckung, Probenahmerohr und PVC-Abdeckung, Sensor) zu gewährleisten und Wasserlecks zu vermeiden.
Thermometer	-		Tragbar und wasserdicht, um die Temperatur im Wasser über dem Sediment direkt nach der Probenahme der Kerne zu messen.
GPS-		-	Um den Standort einer neuen Probenahmestelle zu speichern oder um an einer vorherigen Stelle anzukommen.
Watmaschine		-	Für Probenahmen an der Küste oder an flachen Standorten.
Boot	-		Ein Schlauchboot ist aufgrund seiner Leichtigkeit die beste Option, wenn die Probenahmestelle nicht mit dem Auto erreichbar ist.
Seil	-		Seil mit Markierungen, die seine Länge anzeigen (z. B. mit einem Farbcode zur Unterscheidung der einzelnen Meter).
N2O Gasflasche und Druckminderer	Abelló Linde	32768-100	Referenz für Gasflaschen.
C2H2 Gasflasche und Druckminderer	Abelló Linde	32468-100	Referenz für Gasflaschen.
Röhrchen zur Evakuierung von überschüssigem Wasser -			Besteht aus einem festen Teil (z. B. einer 5-ml-Pipettenspitze ohne schmalstes Ende), das in einen Silikonschlauch eingeführt wird.
Distickstoffmonoxid-Minisensor mit Kappe	Unisense	N2O-R	Wir verwenden 4 Sensoren gleichzeitig.
Mikrosensor-Multimeter, 4 Kanäle, 4 pA-Kanäle	Unisense	Multimeter	Picoamperemeter, an einem Laptop angemeldet. Das Standardgerät ermöglicht den Anschluss von 2 PicoAmperemetern (z. B. N2O-Sensor), einem pH/mV und einem Thermometer. Wir haben ein Gerät mit vier PicoAmperemeter-Anschlüssen bestellt, das den gleichzeitigen Einsatz von 4 N2O-Sensoren ermöglicht.
SensorTrace Basic 3.0 Windows-Software	Unisense		Sensor-Datenerfassungssoftware.
Kalibrierkammer inkl. Pumpe	Unisense	CAL300	Kalibrierkammer. Wir haben es mit Gummistopfen und Spritzen abgestimmt, um das N2O-Wasser zu mischen, ohne Blasen zu bilden.
Inkubationskammer	Ibercex	E-600-BV	Unverzichtbare Ausrüstung für das Arbeiten bei konstanter Temperatur (± 0,3 &Grad; C). Es ermöglicht auch die Kontrolle der Photoperiode.
Elektrisches Rührwerk		-	Teil des Rührsystems. Er hängt im Wasser über dem Sediment an einer Angelschnur, die an der PVC-Abdeckung befestigt ist.
Elektromagnet	-		Teil des Rührsystems. Er wird an der Außenseite des Acrylrohrs befestigt, ungefähr auf gleicher Höhe wie der Rührer. Er wird episodisch (ca. 1 Ein-Aus pro s) durch einen Kreislauf aktiviert, der den Rührer anzieht, wenn er eingeschaltet ist, und ihn wieder loslässt, wodurch die Bewegung erzeugt wird, die das Wasser bewegt.
Elektromagnetischer Impulskreis	-		Teil des Rührsystems. Er ist über Drähte mit dem Elektromagneten verbunden und sendet Stromimpulse, die den Elektromagneten ein- und ausschalten.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)		-	Es verbessert die Qualität der elektrischen Energie, die das Messgerät erreicht, filtert die Höhen und Tiefen der Spannung und sorgt so für ein konstanteres und stabileres N2O-Sensorsignal.