Stimare i tassi di denitrificazione sedimento utilizzando core e N₂O microsensori

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave in biogeochimica relative alla denitrificazione nei sedimenti che sono rilevanti per comprendere il ciclo dell'azoto e le emissioni di gas a effetto serra. I principali vantaggi di questa tecnica sono il basso disturbo della struttura dei sedimenti e la registrazione contenitore dell'accumulo di ossido di azoto per una stima affidabile del tasso di denitrificazione. Per i corpi di acque profonde, selezionare il punto di campionamento in base agli obiettivi dell'indagine.

Prendere nota della posizione utilizzando le coordinate GPS e prendere la profondità di misura utilizzando un sounder portatile. Dispiegare un sistema di coring gravitazionale adattato al messaggero fino a quando il tubo di campionamento è a circa un metro dal sedimento. Stabilizzare l'apparecchiatura di campionamento per 60 secondi per garantire la corretta penetrazione dei sedimenti e il recupero di un nucleo di sedimento poco disturbato.

Rilasciare circa un metro in più di corda in modo che il tubo di campionamento penetri nel sedimento. Essere consapevoli del fatto che se il tubo di campionamento penetra troppo, può disturbare l'interfaccia acqua-sedimento. Rilasciare il messaggero mentre si cerca di mantenere la tensione nella corda in modo che il corer rimanga fisso e in posizione verticale.

Recuperare il corer tirando la corda costantemente e delicatamente. Una volta che il corer è vicino alla superficie ma ancora completamente sommerso, posizionare un tappo di gomma nella parte inferiore del tubo di campionamento. Elevare l'intero sistema di coring dall'acqua.

Ispezionare l'interfaccia acqua-sedimento. Dovrebbe essere chiaro e non visibilmente disturbato. Rilasciare il tubo campione dalla corer e posizionare un coperchio in PVC sulla parte superiore.

Sigillare il tubo con nastro adesivo evitando la formazione di spazio aereo. Quando si campiona da habitat letterali e corpi di acque poco profonde, vestirsi in un trampolieri per il campionamento in acque molto poco profonde. Inserire manualmente il tubo di campionamento nel sedimento.

Posizionare un tappo di gomma nella parte superiore del tubo di campionamento per ottenere un vuoto. Rimuovere il corer dal sedimento e introdurre rapidamente un altro tappo di gomma sul fondo del tubo. Per il valore di calibrazione con zero protossido di azoto, leggere prima il segnale del sensore mantenendo la punta del sensore sommersa in acqua deionizzata.

Per calibrare con acqua di protossido di azoto alla concentrazione desiderata, ottenere acqua satura di protossido di azoto gorgogliando protossido di azoto in acqua deionizzata per alcuni minuti. Diluire l'acqua satura di protossido di azoto aggiungendo un volume specifico di acqua satura di protossido di azoto ad un volume di acqua deionizzata. Mescolare delicatamente l'acqua satura di protossido di azoto con acqua deionizzata nel recipiente di taratura per diluirla alla concentrazione desiderata.

Quando si mescola la soluzione, fare attenzione a non generare bolle in quanto ciò eliminerebbe il protossido di azoto dalla soluzione di calibrazione. Ora, leggi il segnale del sensore quando è costante. Questa lettura è il valore di calibrazione con acqua di protossido di azoto micromolare X.

Cambiare il coperchio in PVC situato nella parte superiore di ogni nucleo di sedimento in un altro coperchio con un foro al centro e un agitatore magnetico sospeso. Resealare la giunzione con nastro adesivo. Ridurre la fase dell'acqua di ogni campione a un'altezza approssimativa di 12 centimetri.

Per questo, inserire prima un tubo di silicio nel foro centrale. Quindi mettere il nucleo del sedimento in un cilindro e spingere il tappo inferiore per creare pressione. Il tappo e il campione di sedimento spronano e l'acqua in eccesso passa attraverso il tubo.

Raccogliere l'acqua in una nave ricevente. Eseguire l'inibizione dell'acetilene gorgogliando con gas acetilene nella fase dell'acqua del nucleo per circa 10 minuti. Evitare di rimospendere il sedimento.

Riempire tutto lo spazio aereo con l'acqua rimasta precedente prima di sigillare il coperchio in PVC del sensore di giunzione. Posizionare il sensore nel nucleo del sedimento attraverso il foro centrale del coperchio in PVC lato superiore. La punta del sensore deve essere posizionata nella fase dell'acqua sopra l'agitatore.

Accendere il circuito di impulsi elettromagnetici che fa parte del sistema di agitazione. Spostare l'elettromagnete intorno alla parte esterna del tubo acrilico fino a quando l'agitatore non si muove continuamente e quindi fissarlo in posizione utilizzando nastro adesivo. Chiudere la camera di incubazione per garantire una temperatura costante.

Premere il pulsante di registrazione sul software del sensore per avviare la registrazione del segnale del sensore. Quindi premere il pulsante di arresto alla fine del periodo di misurazione. Attendere almeno 10 minuti con la punta del sensore immersa in acqua di protossido di azoto libero prima di leggere il segnale della misura di calibrazione dell'ossido di azoto zero.

Dopo aver eseguito una calibrazione finale del sensore, salvare il file utilizzando il software del sensore. Per eseguire calcoli della velocità di denitrificazione, iniziare con un file di uscita tabulato generato dal software del sensore che contiene la registrazione del segnale del sensore in millivolt e protossido di azoto micromolare e i dati di calibrazione. Blocca il segnale del sensore contro il tempo per visualizzare la tendenza all'accumulo di protossido di azoto.

Utilizzare solo l'intervallo di tempo con un accumulo lineare che esclude il periodo di acclimatazione iniziale del campione e una possibile saturazione finale dovuta alla limitazione del substrato. I tassi di denitrificazione sono stati stimati utilizzando questo protocollo nei sedimenti dei laghi di montagna dei Pirenei nel periodo 2013-2014. Qui, i tassi sono misurati da Lake Plan senza aggiunta di nitrati.

Le misurazioni sono rumorose e solo in alcuni casi le tariffe possono essere stimate correttamente. In questa cifra, gli stessi campioni mostrati con l'aggiunta di nitrati mostrano letture più stabili e una buona stima dei tassi potenziali. Mentre questa procedura approssima la denitrificazione e vede i tassi, fornisce anche un modo per cambiare sperimentalmente i fattori chiave che controllano questa attività.

Per testare la temperatura e i substrati, non dimenticare che un buon controllo della temperatura è fondamentale per una misurazione buona e stabile. Inoltre, un'interfaccia sedimento-acqua indisturbata durante la raccolta del nucleo è il primo e fondamentale requisito per una stima affidabile. Seguendo questa procedura, altri metodi come i rapporti N15 possono essere combinati per studiare la nitrificazione, l'accoppiamento di denitrificazione e altri processi del ciclo dell'azoto.