Oの底生交流 ₂、N ₂と溶存栄養素

この堆積物生物地球化学実験の全体的な目標は、水生物質収支を改良し、生物地球化学的モデリングの取り組みに情報を提供する目的で、堆積物表面とその上にある水との間の溶質およびガス交換の現実的な測定を行うことです。この方法は、堆積物が吸収源や栄養元素の供給源、酸素としてどれほど重要であるかなど、水生生物地球化学の重要な質問に答えるのに役立つ可能性があります。これは、水生窒素サイクルの主要な吸収源である水生脱窒の測定に最適化されています。

この技術の主な利点は、非常に効率的であり、堆積物の生物地球化学的プロセスを空間的および時間的にかなりカバーできることです。まず、GPSでサンプリングサイトの位置を記録します。次に、YSI水質ゾンデを使用して、底層水の酸素、温度、および塩分濃度を決定します。

堆積物から約1メートルの高さまで下げて、読み取りを行います。次に、PARメーターと表面と下部のロービングフレームで読み取りを行い、水の光減衰を推定します。次に、コアラーを準備します。

深海の研究には、内径6.35センチメートルのコアを使用し、底生微細藻類や大型動物の個体群を含む堆積物には、内径10センチメートルのコアを使用します。次に、コアラーをボートの側面に展開し、堆積物を貫通する際の乱れを最小限に抑えるためにゆっくりと下げます。ボックスコアラーを取り出したら、コアチューブをボックスに挿入します。

各コアチューブの上部にブチルストッパーを挿入し、各下部にOリング付きのアクリル板を取り付けます。ポールコアラーの場合は、コアラーからコアを取り外す前に、アクリルボトムプレートをコアライナーに置きます。コアリング後、フラックスコアとコアボックスを調べて、目に見える外乱や過度の再懸濁がないか確認します。

フラックス実験では、コア内の堆積物と水のバランスがそれぞれ15cmが理想的ですが、粗い堆積物や高度に圧縮された堆積物では、堆積物の収集が少なくても問題ありません。ただし、酸素の枯渇速度が過剰である場合は、バランスをより多くの水にシフトします。コアは、現場の周囲水が溢れた断熱ウォータークーラーに保管して、その場の温度を維持します。

クーラーが直立していることを確認してください。次に、ダイヤフラムポンプを使用して、コアリング位置から底の水を20リットルのカーボイに集めます。一般的には、2つまたは3つのカーボイを満たし、水の化学的性質がサイト間で変化すると予想される場合は、複数のサイトから収集します。

浅い、成層していない水でポンプが利用できない場合は、カーボーイを手動で充填することができます。次に、好気性コアが無酸素になる前に、インキュベーション施設にすばやく輸送します。施設に到着したら、コアを点検し、輸送中に乱れたものは廃棄します。

次に、水柱ブランクを含むコアをバスインキュベーターに入れ、温度を測定された底部水温に設定します。集めた底水でインキュベーターを満たし、沈殿物のコアを完全に沈めます。堆積物のないコアであるブランクコアも底水で満たされています。

また、交換用の水を分配するために使用されるスピゴットを備えた5リットルのカーボイに底の水を追加します。曝気には、1/2インチのPVCパイプで作られた小型のTバブラーと3方向カプラーを使用します。1/8インチのチューブをPVCパイプで覆い、水を排出し、循環と曝気を提供します。

次に、サンプリングする前に、コアを暗闇で少なくとも2時間平衡化させます。コアが平衡化したら、スピニングコマをコアに取り付けます。サンプリングバルブを開いた状態で、スピニングトップの下の気泡をそっと掃き取り、タンクの水からコアを密封します。

次に、交換用のウォーターカーボイをインキュベーションコアから30〜40センチメートル上に持ち上げてから、カーボーイからドレンラインを開始し、流れ始めたらラインをコアトップに取り付けます。次に、バルブを閉じます。次に、中央の攪拌ターンテーブルをオンにし、回転速度を調整して、沈殿物を再懸濁せずに水柱を混合します。

通常、毎分40回転が機能します。約5分後、交換用ウォーターバルブとサンプルバルブを開きます。次に、ルアーロックを使用して短いチューブをサンプルバルブに取り付けます。

このサンプリングチューブを7ミリリットルのガラスサンプルチューブにセットし、水であふれさせます。次に、10マイクロリットルの塩化水銀をサンプルに加え、チューブにキャップをします。溶質サンプリングの場合は、20ミリリットルのシリンジバレルをサンプルバルブに取り付け、交換用の水バルブを開きます。

次に、ロードしたシリンジにプランジャーとフィルターディスクを取り付け、サンプルを収集バイアルにろ過します。暗闇でのサンプリングの時間経過には、通常、酸素摂取率に応じて、30分から2時間、またはそれ以上の間隔で4回のサンプリング期間が含まれます。校正されたオプトードを使用して、サンプリングされた水中の酸素レベルを追跡します。

一般に、酸素を25%枯渇させることで、栄養素濃度の変化を測定することができます。より長いサンプリングが可能ですが、酸素が50%枯渇した後はサンプリングしないでください。堆積物が浅い照らされた環境からのものである場合は、4番目のサンプルの後、ライトをオンにしてさらに3つのサンプルを採取します。

収集したサンプルは、インキュベーション温度で水中に保管します。サンプルを採取した後、水柱の高さでコア内の残りの水量を測定するか、すべての水をメスシリンダーに排出します。堆積物フラックスの測定は、チョップタンク川の養殖施設の近くで行われました。

急激な酸素降下は照明によっていくらか減衰しましたが、光合成の速度は呼吸ほど高くはありませんでした。制御コアの酸素レベルはわずかに変化しただけでした。窒素濃度は、窒素とアルゴンの比率を使用して、窒素1リットルあたり0.02%または約100ナノモルの精度で決定されました。

暗闇でも明暗でも、堆積物コアの窒素含有量は、水ブランクで観察された増加よりもはるかに多く増加しました。溶解したアンモニウムのフラックスは、暗闇の中で非常に高かった。1つのコアで1リットルあたり20マイクロモルの増加が観察されました。

照明下でも、コアのアンモニウム濃度は上昇していました。コアと水柱ブランクの両方で、時間の経過とともに硝酸塩と亜硝酸塩濃度が減少し、照明中の減少率が低くなりました。これらのインキュベーション手順を習得すると、2人の科学者が、沈殿物の呼吸速度にもよりますが、通常は6〜8時間かけて効率的に実施できます。

この手順を試みるときは、無傷の堆積物水界面を収集し、野外で観察される温度と同様の一定の温度を維持することを覚えておくことが重要です。インキュベーションの完了後、これらのコアは、クロロフィル含有量、粒径、貧弱な水の化学的性質、および堆積物の質量特異的反応性のサンプリングに使用できます。開発後、窒素とアルゴンガスの比率を使用して脱窒を測定することで、脱窒の測定と正味の二窒素フラックスの測定に代替アプローチが提供されました。

科学者は、このガス比技術を湿地、湖沼、貯水池、河口、および浅い沿岸堆積物の脱窒の測定に適用し、同位体法の有用な代替手段を提供しました。