Schätzung der Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N₂O Mikrosensoren

Diese Methode kann helfen, schlüsselwichtige Fragen in der Biogeochemie im Zusammenhang mit der Denitrifikation in Sedimenten zu beantworten, die für das Verständnis des Stickstoffkreislaufs und der Treibhausgasemissionen relevant sind. Die Hauptvorteile dieser Technik sind die geringe Störung der Sedimentstruktur und die Behälteraufzeichnung der Stickoxidansammlung für eine zuverlässige Denitrifikationsrate. Wählen Sie für Tiefwasserkörper die Probenahmestelle gemäß den Untersuchungszielen aus.

Notieren Sie sich die Position mit GPS-Koordinaten und nehmen Sie die Messtiefe mit einem Handsounder. Stellen Sie ein vom Boten angepasstes Schwerkraft-Coring-System bereit, bis das Probenahmerohr etwa einen Meter vom Sediment entfernt ist. Stabilisieren Sie die Probenahmeausrüstung für 60 Sekunden, um die korrekte Sedimentdurchdringung und -rückgewinnung eines kaum gestörten Sedimentkerns zu gewährleisten.

Lassen Sie etwa einen Meter mehr Seil frei, so dass das Probenahmerohr in das Sediment eindringt. Beachten Sie, dass das Probenahmerohr, wenn es zu stark eindringt, die Wasser-Sediment-Schnittstelle stören kann. Lassen Sie den Boten stoffen, während Sie versuchen, die Spannung im Seil zu halten, so dass der Korer fixiert und in einer vertikalen Position bleibt.

Erholen Sie den Korer, indem Sie das Seil ständig und sanft ziehen. Sobald der Korer nahe an der Oberfläche ist, aber immer noch vollständig untergetaucht ist, legen Sie einen Gummistopfen an der Unterseite des Probenahmerohrs. Heben Sie das gesamte Koringsystem aus dem Wasser.

Prüfen Sie die Wasser-Sediment-Schnittstelle. Es sollte klar und nicht sichtbar gestört sein. Lassen Sie das Probenrohr aus dem Corer und legen Sie eine PVC-Abdeckung auf die Oberseite.

Versiegeln Sie das Rohr mit Klebeband, um die Bildung von Luftraum zu vermeiden. Bei der Probenahme aus buchstäblichen Lebensräumen und flachen Gewässern, kleiden Sie sich in einem Watvogel für Probenahme in sehr flachen Gewässern. Legen Sie das Probenahmerohr manuell in das Sediment ein.

Legen Sie einen Gummistopfen in die Oberseite des Probenahmerohrs, um ein Vakuum zu erhalten. Entfernen Sie den Korer aus dem Sediment und führen Sie schnell einen weiteren Gummistopfen am Rohrboden ein. Für den Kalibrierwert mit Null Lachgas lesen Sie zuerst das Sensorsignal, das die Sensorspitze in entionisiertes Wasser taucht.

Um mit Lachgaswasser in der gewünschten Konzentration zu kalibrieren, erhalten Sie Lachgas gesättigtes Wasser, indem Sie Lachgas in entionisiertem Wasser für ein paar Minuten sprudeln. Verdünnen Sie das lachoxidgesättigte Wasser, indem Sie ein bestimmtes Volumen gesättigten Lachgaswassers zu einem Volumen von entionisiertem Wasser hinzufügen. Mischen Sie das lachoxidgesättigte Wasser vorsichtig mit entionisiertem Wasser im Kalibriergefäß, um es auf die gewünschte Konzentration zu verdünnen.

Achten Sie beim Mischen der Lösung darauf, keine Blasen zu erzeugen, da dadurch Lachgas aus der Kalibrierlösung entfernt würde. Lesen Sie nun das Sensorsignal, wenn es konstant ist. Dieser Messwert ist der Kalibrierwert mit X mikromolarem Lachgaswasser.

Ändern Sie die PVC-Abdeckung an der Oberseite jedes Sedimentkerns in eine andere Abdeckung mit einem Loch in der Mitte und einem hängenden Magnetrührer. Versiegeln Sie die Verbindung mit Klebeband. Reduzieren Sie die Wasserphase jeder Probe auf eine ungefähre Höhe von 12 Zentimetern.

Setzen Sie dazu zunächst ein Siliziumrohr in das zentrale Loch ein. Dann legen Sie den Sedimentkern in einen Zylinder und drücken Sie den unteren Stopfen, um Druck zu erzeugen. Die Stopper- und Sedimentprobe steigt und das überschüssige Wasser fließt durch das Rohr.

Sammeln Sie das Wasser in einem Empfängergefäß. Führen Sie die Acetylenhemmung durch Sprudeln mit Acetylengas in der Wasserphase des Kerns für ca. 10 Minuten aus. Vermeiden Sie es, das Sediment wieder aufzuhängen.

Füllen Sie den gesamten Luftraum mit dem vorherigen übrig gebliebenen Wasser, bevor Sie die Anschlusssensor-PVC-Abdeckung abdichten. Platzieren Sie den Sensor im Sedimentkern durch das zentrale Loch der oberseiten PVC-Abdeckung. Die Spitze des Sensors sollte sich in der Wasserphase über dem Rührwerk befinden.

Schalten Sie den elektromagnetischen Impulskreis ein, der Teil des Rührsystems ist. Bewegen Sie den Elektromagneten um den äußeren Teil des Acrylrohres, bis sich der Rührer kontinuierlich bewegt, und fixieren Sie ihn dann mit Klebeband an Ort und Stelle. Schließen Sie die Inkubationskammer, um eine konstante Temperatur zu gewährleisten.

Drücken Sie die Aufnahmetaste auf der Sensorsoftware, um mit der Aufzeichnung des Sensorsignals zu beginnen. Drücken Sie dann die Stopp-Taste am Ende des Messzeitraums. Warten Sie mindestens 10 Minuten, wenn die Sensorspitze in freies Lachgaswasser getaucht ist, bevor Sie das Signal der Null-Lachgas-Kalibrierungsmessung lesen.

Nachdem Sie eine abschließende Sensorkalibrierung ausgeführt haben, speichern Sie die Datei mit der Sensorsoftware. Um Denitrifikationsratenberechnungen durchzuführen, beginnen Sie mit einer tabellarischen Ausgabedatei, die von der Sensorsoftware generiert wird und die Aufzeichnung des Signals des Sensors in Millivolt und Mikromolar-Stickstoffoxid und der Kalibrierdaten enthält. Blockieren Sie das Signal des Sensors gegen die Zeit, um den Lachgasansammlungstrend zu visualisieren.

Verwenden Sie nur den Zeitraum mit einer linearen Akkumulation ohne die anfängliche Akklimatisierungszeit der Probe und eine mögliche endige Sättigung aufgrund einer Substratbegrenzung. Die Denitrifikationsraten wurden anhand dieses Protokolls in Sedimenten aus pyrenischen Bergseen im Zeitraum 2013 bis 2014 geschätzt. Hier werden die Raten vom Lake Plan ohne Nitratzusatz gemessen.

Die Messungen sind laut und nur in einigen Fällen können die Raten richtig geschätzt werden. In dieser Abbildung weisen die gleichen Proben mit Nitratzusatz stabilere Messwerte und eine gute Schätzung der potentiellen Raten auf. Dieses Verfahren nähert sich zwar der Denitrifikation an und sieht die Raten, bietet aber auch eine Möglichkeit, Schlüsselfaktoren, die diese Aktivität steuern, experimentell zu ändern.

Um Temperatur und Substrate zu testen, vergessen Sie nicht, dass eine gute Temperaturkontrolle für eine gute und stabile Messung von grundlegender Bedeutung ist. Darüber hinaus ist eine ungestörte Sediment-Wasser-Schnittstelle während der Kernsammlung die erste und entscheidende Voraussetzung für eine zuverlässige Schätzung. Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie N15-Verhältnisse kombiniert werden, um Nitrifikation, Denitrifikationskopplung und andere Stickstoffzyklusprozesse zu untersuchen.