O의 저서 교환 ₂, N ₂와 용존 영양소

이 퇴적물 생지화학적 실험의 전반적인 목표는 수중 질량 균형을 개선하고 생지화학적 모델링 노력에 정보를 제공하기 위해 퇴적물 표면과 물 위의 물 사이의 용질과 가스 교환을 현실적으로 측정하는 것입니다. 이 방법은 수중 생물 지구화학의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 침전물이 흡수원과 영양 원소 및 산소의 공급원으로서 얼마나 중요한지와 같은 것입니다. 이는 수생 질소 순환의 주요 흡수원인 수생 탈질의 측정에 최적화되어 있습니다.

이 기술의 주요 장점은 매우 효율적이며 퇴적물 생지 화학적 과정에 대한 상당한 공간 및 시간 범위를 가질 수 있다는 것입니다. GPS로 샘플링 사이트의 위치를 기록하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 YSI 수질 존데를 사용하여 바닥 수질, 산소 및 염도를 측정합니다.

퇴적물 위 약 1m로 낮추고 판독하십시오. 다음으로, PAR 미터로 판독하고 표면과 바닥에서 프레임을 낮추어 물의 광 감쇠를 추정합니다. 이제 코어를 준비합니다.

심해 연구의 경우 6.35cm 내경 코어를 사용하고, 저서 미세조류가 있는 퇴적물 또는 큰 동물 개체군의 경우 10cm 내경 코어를 사용합니다. 이제 코어를 보트 측면에 배치하고 천천히 내려 침전물 침투 시 방해를 최소화합니다. 상자 corer를 만회한 후에, 상자로 시료 채취관을 삽입하십시오.

각 코어 튜브의 상단에 부틸 스토퍼를 삽입한 후 각 하단에 O링이 있는 아크릴 플레이트를 부착합니다. 폴 코어의 경우 코어에서 코어를 제거하기 전에 코어 라이너에 아크릴 바닥판을 놓습니다. 코어링 후 플럭스 코어와 코어 박스에 눈에 띄는 교란이나 과도한 부유가 있는지 검사합니다.

플럭스 실험의 경우 코어 내의 이상적인 퇴적물-물 균형은 각각 15cm이지만 굵거나 고도로 압축된 퇴적물에서는 더 적은 퇴적물을 수집하는 것이 허용됩니다. 그러나 산소 고갈 속도가 과도하면 더 많은 물로 균형을 옮기십시오. 현장 온도를 유지하기 위해 현장에서 주변 물로 넘쳐나는 단열 냉각기에 코어를 보관하십시오.

쿨러가 똑바로 세워져 있는지 확인하십시오. 다음으로, 다이어프램 펌프를 사용하여 코어링 위치에서 20리터 카보이로 바닥 물을 수집합니다. 일반적으로 두세 개의 카보이를 채우고 현장마다 물의 화학적 성질이 바뀔 것으로 예상되는 경우 여러 현장에서 수집합니다.

얕고 층화되지 않은 물에서 펌프를 사용할 수 없는 경우 카보이를 수동으로 채울 수 있습니다. 이제 호기성 코어가 무산소 상태가 되기 전에 배양 시설로 신속하게 운반하십시오. 시설에 도착하면 코어를 검사하고 운송 중에 방해받은 코어를 폐기하십시오.

그런 다음 물기둥 블랭크를 포함한 코어를 수조 인큐베이터에 넣고 온도를 측정된 바닥 수온으로 설정합니다. 수집된 바닥 물로 인큐베이터를 채우고 침전물 코어를 완전히 담그십시오. 침전물이 없는 코어인 빈 코어도 바닥 물로 채워져 있습니다.

또한 교체용 물을 분배하는 데 사용할 꼭지가 있는 5리터 카보이에 바닥 물을 추가합니다. 폭기를 위해서는 1/2인치 PVC 파이프와 3방향 커플러로 만든 작은 T-버블러를 사용하십시오. 1/8인치 튜브를 PVC 파이프로 덮고 물을 배수하고 순환 및 통기를 제공합니다.

이제 샘플링하기 전에 코어가 최소 2시간에서 밤새 어둠 속에서 평형을 이루도록 합니다. 코어가 평형을 이루면 회전 팽이를 코어에 부착합니다. 샘플링 밸브가 열린 상태에서 회전 상단 아래의 기포를 부드럽게 쓸어내고 탱크 물에서 코어를 밀봉합니다.

다음으로, 교체용 물 카보이를 인큐베이션 코어보다 30-40cm 위로 올린 다음 카보이에서 배수 라인을 시작하고 흐르면 라인을 코어 상단에 부착합니다. 그런 다음 밸브를 닫습니다. 이제 중앙 교반 턴테이블을 켜고 회전 속도를 조정하여 침전물을 다시 부유시키지 않고 물기둥을 혼합합니다.

일반적으로 분당 40회 회전이 작동합니다. 약 5분 후 교체용 급수 밸브와 샘플 밸브를 엽니다. 그런 다음 루어 잠금 장치를 사용하여 샘플 밸브에 짧은 튜브 조각을 부착합니다.

이 샘플링 튜브를 7ml 유리 샘플 튜브에 넣고 물로 넘치십시오. 그런 다음 10마이크로리터의 염화수은을 샘플에 추가하고 튜브를 덮습니다. 용질 시료 채취의 경우, 20ml 주사기 배럴을 시료 밸브에 부착하고 교체용 정수 밸브를 엽니다.

그런 다음 플런저와 필터 디스크를 장전된 주사기에 부착하고 샘플을 수집 바이알로 여과합니다. 어둠 속에서 샘플링하는 시간 경과는 일반적으로 산소 섭취 속도에 따라 30분에서 2시간 또는 그 이상의 간격으로 4번의 샘플링 기간을 포함합니다. 보정된 옵토드를 사용하여 샘플링된 물의 산소 수준을 추적합니다.

일반적으로 산소의 25%가 고갈되면 영양소 농도 변화를 측정할 수 있습니다. 더 긴 샘플링이 가능하지만 산소가 50% 고갈된 후에는 샘플링하지 마십시오. 퇴적물이 얕고 조명이 있는 환경에서 온 경우 네 번째 샘플 후에 조명을 켜고 세 개의 샘플을 더 채취합니다.

수집된 샘플을 배양 온도에서 수중에 보관하십시오. 샘플을 채취한 후 물기둥 높이로 코어에 남아 있는 물의 양을 측정하거나 모든 물을 눈금이 매겨진 실린더로 배수하여 측정합니다. 퇴적물 플럭스 측정은 Choptank River의 양식 시설 근처에서 수행되었습니다.

급격한 산소 강하는 조명에 의해 다소 약화되었지만 광합성 속도는 호흡만큼 높지 않았습니다. 대조군 코어 산소 농도는 약간만 변했습니다. 질소 농도는 질소 대 아르곤의 비율을 사용하여 0.02% 또는 질소 리터당 약 100나노몰의 정밀도로 측정되었습니다.

어둠이나 빛 속에서, 퇴적물 코어는 물 블랭크에서 관찰된 증가보다 질소 함량이 훨씬 더 증가했습니다. 용존 암모늄의 플럭스는 어둠 속에서 상당히 높았습니다. 한 코어에서 리터당 20마이크로몰의 증가가 관찰되었습니다.

조명 아래에서도 코어의 암모늄 농도가 증가했습니다. 코어와 물기둥 블랭크 모두 시간이 지남에 따라 질산염과 아질산염 농도가 감소하여 조명 중 감소율이 낮았습니다. 일단 숙달되면 이러한 배양 절차는 두 명의 과학자에 의해 효율적으로 수행될 수 있으며, 일반적으로 퇴적물 호흡 속도에 따라 6-8시간 동안

이 절차를 시도할 때 손상되지 않은 퇴적물 계면을 수집하고 현장에서 관찰된 것과 유사한 일정한 온도를 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 배양이 완료된 후 이 코어는 엽록소 함량, 입자 크기, 열악한 수질 화학 및 퇴적물의 질량 특정 반응성을 샘플링하는 데 사용할 수 있습니다. 개발 후, 탈질화를 측정하기 위해 질소 대 아르곤 가스 비율을 사용하는 것은 탈질 및 순 이질소 플럭스 측정을 위한 대체 접근 방식을 제공했습니다.

과학자들은 이 가스 비율 기법을 습지, 호수, 저수지, 강어귀 및 얕은 해안 퇴적물의 탈질 측정에 적용하여 동위원소 방법론에 대한 유용한 대안을 제공했습니다.