הערכת משקעים Denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N2O רחוקים
6 בדצמבר 2018
שיטה זו הערכות משקעים denitrification בבתי ליבות משקע באמצעות אצטילן עיכוב טכניקה, microsensor המדידות של שהצטברו N2O. הפרוטוקול מתאר הליכים לאיסוף הליבות, כיול החיישנים, ביצוע עיכוב אצטילן, מדידת הצטברות2O N, וחישוב שיעור denitrification.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בביוכימיה הקשורות denitrification במעים אשר רלוונטיים להבנת מחזור החנקן ואת פליטת גזי החממה. היתרונות העיקריים של טכניקה זו הם ההפרעה הנמוכה של מבנה משקעים ואת הקלטת מיכל של הצטברות תחמוצת חנקן להערכת שיעור denitrification אמין. לגופי מים עמוקים, בחרו את נקודת הדגימה בהתאם למטרות החקירה.
שים לב למיקום באמצעות קואורדינטות GPS וקח את עומק המדידה באמצעות קול כף יד. פרוס מערכת כבידה מותאמת שליח עד צינור הדגימה הוא כמטר אחד מן המעים. לייצב את ציוד הדגימה במשך 60 שניות כדי להבטיח את חדירת המעים הנכונה והתאוששות של ליבת מעים מופרעת בקושי.
שחררו כמטר נוסף חבל כך שצינור הדגימה יחדור את המעים. שים לב שאם צינור הדגימה חודר יותר מדי, זה יכול להפריע ממשק מים. שחררו את השליח תוך כדי ניסיון לשמור על המתח בחבל כך שהקורר יישאר קבוע ובמיקום אנכי.
לשחזר את corer על ידי משיכת החבל כל הזמן בעדינות. ברגע שהקור קרוב לפני השטח אך עדיין שקוע לחלוטין, מניחים פקק גומי בתחתית צינור הדגימה. לרומם את כל מערכת coring מהמים.
בדוק את ממשק מסיס המים. זה צריך להיות ברור ולא מופרע בעליל. שחררו את צינור הדגימה מהקורר והצבו כיסוי PVC בחלק העליון.
לאטום את הצינור עם סרט דבק הימנעות היווצרות של שטח האוויר. כאשר דגימה מביתי גידול מילוליים וגופי מים רדודים, להתלבש wader לדגימה במים רדודים מאוד. הכנס ידנית את צינור הדגימה לתוך המעים.
מניחים פקק גומי בצד העליון של צינור הדגימה כדי להשיג ואקום. הסר את הקור מהמעים והכניס במהירות פקק גומי נוסף בתחתית הצינור. לקבלת ערך הכיול עם תחמוצת חנקן אפס, קרא תחילה את אות החיישן ששומר על קצה החיישן שקוע במים דה-יוניים.
כדי לכייל עם מי תחמוצת חנקן בריכוז הרצוי, להשיג תחמוצת חנקן מים רוויים על ידי תחמוצת חנקן מבעבע במים deionized במשך כמה דקות. לדלל את תחמוצת החנקן מים רוויים על ידי הוספת נפח מסוים של מי תחמוצת חנקן רוויים לנפח של מים deionized. מערבבים בעדינות את תחמוצת החנקן במים רוויים עם מים דה-יוניים בכלי הכיול כדי לדלל אותם לריכוז הרצוי.
בעת ערבוב הפתרון, להיזהר לא ליצור בועות כמו זה היה לחסל תחמוצת החנקן מתסכון הכיול. עכשיו, תקרא את אות החיישן כשהוא קבוע. קריאה זו היא ערך הכיול עם מי תחמוצת חנקן מיקרומולרית X.
שנה את כיסוי ה- PVC הממוקם בחלק העליון של כל ליבת מעים לכיסוי אחר עם חור במרכז ומערבב מגנטי תלוי. חותמים מחדש את הצומת עם סרט הדבקה. להפחית את שלב המים של כל מדגם לגובה משוער של 12 ס"מ.
לשם כך, הכנס תחילה צינור סיליקון לחור המרכזי. ואז לשים את ליבת המעים בצילינדר ולדחוף את פקק התחתון כדי ליצור לחץ. דגימת העצור והמעים עולה והמים העודפים עוברים דרך הצינור.
לאסוף את המים בכלי נמען. בצע את עיכוב אצטילן על ידי מבעבע עם גז אצטילן בשלב המים של הליבה במשך כ 10 דקות. הימנע משימוש חוזר את המעים.
מלאו את כל שטח האוויר בשאריות המים הקודמות לפני איטום כיסוי PVC של חיישן הצומת. מקם את החיישן בליבת המעים דרך החור המרכזי של כיסוי PVC בצד העליון. קצה החיישן צריך להיות ממוקם בשלב המים מעל המערבב.
הפעל את מעגל הדופק האלקטרומגנטי שהוא חלק מהמערכת המרגשת. להזיז את האלקטרומגנט סביב החלק החיצוני של הצינור האקרילי עד שהערבב נע ברציפות ולאחר מכן לתקן אותו במקום באמצעות סרט דבק. סגור את תא הדגירה כדי להבטיח טמפרטורה קבועה.
לחץ על לחצן ההקלטה בתוכנת החיישן כדי להתחיל להקליט את אות החיישן. לאחר מכן לחץ על לחצן העצור בסוף תקופת המדידה. המתן לפחות 10 דקות כאשר קצה החיישן שקוע במים חינם של תחמוצת חנקן לפני קריאת האות של מדד כיול תחמוצת החנקן אפס.
לאחר ביצוע כיול חיישן סופי, שמור את הקובץ באמצעות תוכנת החיישן. כדי לבצע חישובי קצב ביטול חנקן, התחל עם קובץ פלט בטבלה שנוצר על-ידי תוכנת החיישן המכילה את רשומת אות החיישן במילי-וולט ותחמוצת חנקן מיקרומולרית ותני הכיול. חסום את אות החיישן כנגד הזמן כדי לדמיין את מגמת הצטברות תחמוצת החנקן.
השתמש רק בטווח הזמן עם הצטברות ליניארית למעט תקופת ההתאקלמות הראשונית של המדגם ורוויה סופית אפשרית עקב הגבלת מצע. שיעורי Denitrification הוערכו באמצעות פרוטוקול זה במעים מאגמי ההרים הפירנאים במהלך התקופה של 2013 עד 2014. כאן, התעריפים נמדדים מתוך תוכנית האגם ללא תוספת חנקתית.
המדידות רועשות ורק במקרים מסוימים ניתן להעריך כראוי את התעריפים. בנתון זה, אותן דגימות המוצגות עם תוספת חנקתית מציגות קריאות יציבות יותר והערכה טובה של התעריפים הפוטנציאליים. בעוד הליך זה משוער denitrification ולראות את התעריפים, זה גם מספק דרך לשנות באופן ניסיוני גורמי מפתח השולטים בפעילות זו.
כדי לבדוק טמפרטורה ומצעים, אל תשכחו כי שליטה טובה בטמפרטורה היא בסיסית למדידה טובה ויציבה. יתר על כן, ממשק מים במים באין מפריע במהלך איסוף הליבה הוא הדרישה הראשונה והבירנית להערכה אמינה. בעקבות הליך זה, שיטות אחרות כמו יחסי N15 ניתן לשלב כדי לחקור ניטריפיקציה, צימוד denitrification, ותהליכי מחזור חנקן אחרים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
שיטה זו מעריכה שיעורי דניטריפיקציה במשקעים בתוך ליבות משקעים באמצעות טכניקת עיכוב באצטילן ומדידות של מיקרו-סנסור של N2O שהצטבר. היא מספקת גישה בעלת הפרעה נמוכה להבנת דניטריפיקציה במשקעים, דבר החיוני לחקר מחזור החנקן ופליטת גזי חממה.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום מדעי
- ביוגיאוכימיה
- מדעי הסביבה
- ניתוח משקעי קרקע ימיים
רקע
- דניטריפיקציה היא תהליך מרכזי במחזור החנקן.
- שיטה זו מזערת את ההפרעה למבנה המשקעים.
- היא מאפשרת הערכה מהימנה של קצבי דניטריפיקציה.
- הבנת קצבים אלו חשובה למחקרי פליטת גזי חממה.
מטרת המחקר
- להערכה מדויקת של שיעורי דניטריפיקציה בסדימנטים.
- לספק שיטה השומרת על שלמות הסדימנטים.
- להעמיק את ההבנה של מחזור החנקן במערכות מימיות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- איסוף ליבות משקעים באמצעות מערכת דגימה בשיטת כבידה (gravity coring system).
- כיול מיקרו-חיישנים למדידת N2O.
- ביצוע עיכוב באמצעות אצטילן למדידת דניטריפיקציה.
- חישוב שיעורי דניטריפיקציה על בסיס הצטברות N2O.
תוצאות עיקריות
- הדגימה הפרעה נמוכה למבנה המשקעים.
- סיפקה מדידות מהימנות של הצטברות N2O.
- הראתה את יעילותה של טכניקת עיכוב האצטילן.
- תרמה להבנת הדינמיקה של מחזור החנקן.
מסקנות
- שיטה זו יעילה להערכת קצבי דניטריפיקציה.
- היא תומכת במחקר על מחזורי חנקן ופליטות גזי חממה.
- מחקרים עתידיים יכולים להתבסס על טכניקה זו כדי להשיג תובנות מעמיקות יותר.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
שיטה זו מספקת גישה בעלת הפרעה נמוכה לכימות דניטריפיקציה במשקעים, התומכת בהבנה מכניסטית של מחזור החנקן ופליטות גזי חממה. היא מאפשרת הערכה מהימנה של קצבי דניטריפיקציה ברגישות גבוהה, ובכך מקלה על מניפולציה ניסויית של גורמים ביו-גאכימיים מרכזיים. הטכניקה מציעה ערך חיזוי להערכת שטף חנקן במערכות מימיות, דבר הרלוונטי למידול סיכונים סביבתיים ולהפחתת סיכונים ביו-גאכימיים בשלבי מחקר מוקדמים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיקה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של נתיבי דניטריפיקציה ותיקוף תפקודי של תהליכי מחזור החנקן במערכות משקעים.
- ערך תפעולי: תומך בבדיקת השערות באמצעות מניפולציה מבוקרת של זמינות ניטרט וטמפרטורה להערכת פעילות הנתיב.
- ערך ניבוי: מספק נתונים כמותיים של הצטברות N2O להפחתת סיכונים בהנחות מכניסטיות לגבי דניטריפיקציה תחת תנאי תשתית משתנים.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- ערך מדעי: מייצר מדידות N2O רציפות ובזמן אמת, המאפשרות הערכה קינטית של קצבי דניטריפיקציה בליבות משקעים שלמות.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של כימות מבוסס מיקרו-סנסורים עם פרוטוקולי כיול המבטיחים שחזוריות בין סדרות דגימות.
- מוכנות הבדיקה: הכנת מערכות ביולוגיות עוברי ולידציה ליישומים המשכיים כגון מחקרי סמן 15N או מדידות שטח in situ.
מחקר תרגומי וטרום-קליני
- ערך מדעי: שומר על שלמות הממשק בין המשקעים למים, ובכך משמר קהילות מיקרוביאליות מקומיות לצורך מדידות דניטריפיקציה רלוונטיות פיזיולוגית.
- ערך תפעולי: מאפשר הערכה של שיעורי דניטריפיקציה בפועל ובפוטנציה, ובכך תומך במודל תגובה למינון תחת תנאים של ריכוזי חנקה גבוהים.
- המשכיות תרגומית: מקל על שילוב עם שיטות משלימות, כגון סמני 15N, לבדיקת הצימוד בין ניטריפיקציה לדניטריפיקציה במחזור החנקן.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד (Pipeline & Workflow Integration)
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות ועד לאישוש מנגנוני, ומאפשרת הערכה כמותית של דניטריפיקציה כתהליך ביוגאוכימי מרכזי במערכות סביבתיות.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבירור נתיבים ובתיקוף תפקודי של מטרות על ידי מדידת הצטברות N2O כמדד לפעילות דניטריפיקציה.
- סריקה: מספקת תוצריים כמותיים הניתנים לשחזור באמצעות אותות מיקרו-סנסור המאפשרים השוואה של קצבי דניטריפיקציה בין תנאים ניסויים שונים.
- אנליזה: מספקת נתוני הצטברות N2O ברזולוציית זמן המאפשרים מידול קינטיתי וחישוב קצבים משלבי הצטברות ליניאריים.
- מחקר תרגומי: מקשר לרציפות פרה-קלינית באמצעות שילוב עם מעקב איזוטופי להבהרה של נתיבי זרימת חנקן.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר להערכת דניטריפיקציה, הניתנת להתאמה לסוגי משקעים מימי שונים ולמגוון עיצובים ניסויים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי במדידות דניטריפיקציה על ידי מזעור הפרעות למשקעים ולכידה של דינמיקת N2O רציפה.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים לדגימת ליבות, כיול חיישנים ועיכוב באמצעות אצטילן.
- ערך אסטרטגי: מפחית אי-ודאות ביולוגית במידול מחזור החנקן, ובכך תומך בקבלת החלטאות מושכלת יותר לגבי המשך ביצוע מחקרים בביוגאוכימיה סביבתית.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעוד סדרי עדיפויות מותאם סיכונים לאתרי מחקר או לתנאים, בהתבסס על רגישות קצב הדניטריפיקציה לחנקה ולטמפרטורה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בליבה של משקעים, טיפול במיקרו-סנסורים ופירוש אותות סמיכים לכרומטוגרפיית גזים.
- תלוי בבקרת טמפרטורה יציבה ובתמיסות כיול נקיות מבועות לצורך כימות מדויק של N2O.
- מחייב השגה של ממשק משקע-מים ללא הפרעה כדי למנוע ארטיפקטים בהערכת קצב הדניטריפיקציה.
- כולל טיפול זהיר בגז אצטילן כדי לעכב את רדוקציית N2O מבלי להשעות מחדש את המשקעים.
- מוגבל על ידי סף הגילוי של הסנסור, כאשר הערכות מהימנות ניתנות להשגה מעל 0.4-1 µmol N2O m-2 h-1 בתנאים אופטימליים.
שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה
Chapters in this video
0:04
Title
0:32
Sediment Core Collection
2:37
Calibration of the Nitrous Oxide (N2O) Microsensors
3:45
Core Preparation and Acetylene Inhibition
4:42
Denitrification (N2O Accumulation Measure)
5:36
Final Measurement Steps and Denitrification Rate Calculations
6:35
Results: Nitrate Limitation of Denitrification Rates in a Mountain Lake
7:10
Conclusion
