코어를 사용 하 여 N2O Microsensors 앙금 탈 질 작용 속도 추정
2018년 12월 6일
이 방법은 누적된 N2o.의 아세틸렌 억제 기술과 microsensor 측정을 사용 하 여 퇴적 코어에서 앙금 탈 질 작용 요금 견적 프로토콜에서는 아세틸렌 저해 수행 센서 캘리브레이션 코어를 수집 하기 위한 절차를 설명 합니다 N2O 축적을 측정 하 고 탈 질 작용 속도 계산.
이 방법은 질소 주기 및 온실 가스 배출을 이해하는 데 관련된 퇴적물의 탈질과 관련된 생조 화학의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 신뢰할 수 있는 탈질 속도 추정을 위해 질소 산화물 축적의 퇴적물 구조 및 용기 기록의 낮은 교란이다. 심해 기관의 경우 조사 목표에 따라 샘플링 포인트를 선택합니다.
GPS 좌표를 사용하여 위치를 기록하고 핸드헬드 소언더를 사용하여 측정 깊이를 취하십시오. 샘플링 튜브가 퇴적물에서 약 1미터 가 될 때까지 메신저적응 중력 코어링 시스템을 배포합니다. 샘플링 장비를 60초 동안 안정화하여 거의 방해받지 않는 퇴적물 코어의 올바른 퇴적물 침투 및 복구를 보장합니다.
샘플링 튜브가 퇴적물을 관통할 수 있도록 약 1미터 이상의 로프를 방출합니다. 샘플링 튜브가 너무 많이 침투하면 물 침전 인터페이스를 방해할 수 있습니다. 코러가 고정된 상태로 수직 위치에 있도록 밧줄에 긴장을 유지하려고하는 동안 메신저를 해제합니다.
로프를 끊임없이 부드럽게 당겨 코러를 복구합니다. 코러가 표면에 가깝지만 여전히 완전히 잠긴 후에는 샘플링 튜브 의 바닥에 고무 스토퍼를 놓습니다. 물에서 전체 코링 시스템을 향상시다.
물 침전 인터페이스를 검사합니다. 그것은 명확하고 눈에 띄게 방해하지 해야합니다. 코러에서 샘플 튜브를 해제하고 상단에 PVC 커버를 배치합니다.
공공간의 형성을 피하면서 접착제 테이프로 튜브를 밀봉하십시오. 문자 그대로의 서식지와 얕은 수역에서 샘플링 할 때, 매우 얕은 바다에서 샘플링을위한 웨이더에 드레스. 샘플링 튜브를 침전물에 수동으로 삽입합니다.
진공을 얻기 위해 샘플링 튜브의 상단에 고무 스토퍼를 배치합니다. 퇴적물에서 코러를 제거하고 튜브 바닥에 다른 고무 스토퍼를 신속하게 소개합니다. 아산화질소가 없는 교정 값의 경우 먼저 센서 팁을 탈온화된 물에 잠급니다.
원하는 농도에서 아산화질소 물로 보정하려면 산화 질소를 탈산화물에 몇 분 동안 부글부림으로써 아산화질소 포화 수를 얻습니다. 포화 된 아산화질소 물의 특정 부피를 탈화 된 물의 부피에 추가하여 아산화질소 포화 물을 희석하십시오. 아산화질소 포화수를 교정 용기에 탈이온된 물과 부드럽게 섞어 원하는 농도로 희석합니다.
용액을 혼합할 때 교정 용액에서 아산화질소를 제거할 수 있으므로 거품을 생성하지 않도록 주의하십시오. 이제 센서 신호가 일정할 때 읽어보십시오. 이 판독값은 X 마이크로몰라 아산화질소물로 교정값입니다.
각 퇴적물 코어의 상단에 있는 PVC 커버를 중앙에 구멍이 있는 다른 커버와 매달려 있는 자기 교반기로 변경합니다. 접착 테이프로 접합을 다시 밀봉합니다. 각 시료의 물 위상을 12cm의 대략적인 높이로 줄입니다.
이를 위해 먼저 중앙 구멍에 실리콘 튜브를 삽입하십시오. 그런 다음 퇴적물 코어를 실린더에 넣고 하단 스토퍼를 밀어 압력을 만듭니다. 스토퍼와 퇴적물 샘플이 올라가고 과도한 물이 튜브를 통과합니다.
수령인 선박에서 물을 수집합니다. 약 10분 동안 코어의 수상에서 아세틸렌 가스로 부글부글끓는 아세틸렌 억제를 수행한다. 퇴적물을 다시 중단하지 마십시오.
접합 센서 PVC 커버를 밀봉하기 전에 이전 남은 물로 모든 공기 공간을 채웁니다. 상단 PVC 커버의 중앙 구멍을 통해 퇴적물 코어에 센서를 배치합니다. 센서의 끝은 교반기 위의 물 상에 있어야 합니다.
교반 시스템의 일부인 전자기 펄스 회로를 켭니다. 교반기가 지속적으로 움직일 때까지 아크릴 튜브의 외부 부분 주위에 전자석을 이동한 다음 접착제 테이프를 사용하여 제자리에 고정합니다. 일정한 온도를 보장하기 위해 인큐베이션 챔버를 닫습니다.
센서 소프트웨어의 레코드 버튼을 눌러 센서 신호 녹음을 시작합니다. 그런 다음 측정 기간이 끝날 때 정지 버튼을 누릅니다. 센서의 팁이 무료 아산화질소 물에 잠긴 후 아산화질소 교정 제로의 신호를 판독하기 전에 최소 10분 이상 기다립니다.
최종 센서 교정을 수행한 후 센서 소프트웨어를 사용하여 파일을 저장합니다. 탈질 속도 계산을 수행하려면 센서의 소프트웨어에 의해 생성된 타부화된 출력 파일로 시작하여 센서의 신호 기록을 밀리볼트 및 마이크로몰라 아산화질소 및 교정 데이터로 포함합니다. 시간에 대한 센서의 신호를 차단하여 아산화질소 축적 추세를 시각화합니다.
시료의 초기 적응 기간과 기판 제한으로 인해 가능한 최종 채도를 제외한 선형 축적이 있는 시간 범위만 사용하십시오. 2013년부터 2014년까지 피레네 산호수의 퇴적물에서 이 프로토콜을 사용하여 이 프로토콜을 사용한 것으로 추정되었다. 여기서 요금은 질산염 추가 없이 레이크 플랜에서 측정됩니다.
측정은 시즈이며 경우에 따라 요금을 적절하게 추정할 수 있습니다. 이 그림에서 질산염 첨가와 함께 표시된 동일한 샘플은 잠재적 인 비율의 보다 안정적인 판독값과 좋은 추정을 나타낸다. 이 절차는 소독을 근사화하고 비율을 볼 수 있지만 이 활동을 제어하는 주요 요소를 실험적으로 변경하는 방법을 제공합니다.
온도와 기판을 테스트하려면 온도의 좋은 제어가 좋고 안정적인 측정을 위한 기본이라는 것을 잊지 마십시오. 또한 코어 컬렉션 중 방해받지 않는 침전물 인터페이스는 신뢰할 수 있는 추정을 위한 첫 번째이자 중요한 요구 사항입니다. 이 절차에 따라 N15 비율과 같은 다른 방법을 결합하여 질화, 탈질 결합 및 기타 질소 주기 프로세스를 조사할 수 있습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
개요
이 방법은 아세틸렌 억제법과 축적된 N2O의 마이크로센서 측정을 이용하여 퇴적물 코어 내의 퇴적물 탈질 속도를 추정합니다. 이는 질소 순환과 온실가스 배출 연구에 매우 중요한 퇴적물 내 탈질 작용을 이해하기 위한 저교란 접근법을 제공합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 생지화학
- 환경 과학
- 해양 퇴적물 분석
배경
- 탈질 작용은 질소 순환의 핵심 과정입니다.
- 이 방법은 퇴적물 구조의 교란을 최소화합니다.
- 이를 통해 탈질 속도를 신뢰성 있게 추정할 수 있습니다.
- 이러한 속도를 이해하는 것은 온실가스 배출 연구에 중요합니다.
연구 목적
- 퇴적물 탈질률을 정확하게 추정하기 위함입니다.
- 퇴적물의 무결성을 유지하는 방법을 제공하기 위함입니다.
- 수생 생태계의 질소 순환에 대한 이해를 높이기 위함입니다.
사용된 방법
- 중력 코어링 시스템을 사용하여 퇴적물 코어를 수집합니다.
- N2O 측정을 위해 마이크로센서를 교정합니다.
- 탈질 작용을 측정하기 위해 아세틸렌 억제법을 수행합니다.
- N2O 축적량을 기준으로 탈질 속도를 계산합니다.
주요 결과
- 퇴적물 구조의 교란이 적음을 입증하였습니다.
- N2O 축적에 대한 신뢰할 수 있는 측정값을 제공하였습니다.
- 아세틸렌 억제법의 효과를 보여주었습니다.
- 질소 순환 역학의 이해에 기여하였습니다.
결론
- 이 방법은 탈질 속도를 추정하는 데 효과적입니다.
- 질소 순환 및 온실가스 배출에 관한 연구를 지원합니다.
- 향후 연구에서는 이 기술을 기반으로 더 깊은 통찰을 얻을 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
이 방법은 퇴적물 내 탈질 작용을 정량화하기 위한 저교란 접근 방식을 제공하며, 질소 순환 및 온실가스 배출에 대한 기전적 이해를 돕습니다. 이를 통해 높은 민감도로 탈질 속도를 신뢰성 있게 추정할 수 있어, 주요 생지화학적 요인에 대한 실험적 조작이 용이해집니다. 본 기술은 수생 시스템의 질소 플럭스를 평가하는 예측 가치를 제공하며, 이는 환경 리스크 모델링 및 초기 단계 연구의 생지화학적 리스크 감소와 관련이 있습니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 퇴적물 시스템 내 탈질 경로의 조사와 질소 순환 공정의 기능적 검증을 가능하게 함.
- 운영적 가치: 질산염 가용성과 온도를 제어하여 경로 활성을 평가함으로써 가설 검증을 지원함.
- 예측적 가치: 정량적인 N2O 축적 데이터를 제공하여 다양한 기질 조건 하에서 탈질에 관한 기전적 가정을 위험 요소 없이 검토할 수 있게 함.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 연속적인 실시간 N2O 측정을 통해 온전한 퇴적물 코어 내 탈질 속도의 역학적 평가를 가능하게 합니다.
- 운영적 가치: 검정 프로토콜을 통해 마이크로센서 기반 정량을 표준화하여 샘플 세트 간 재현성을 보장합니다.
- 분석 준비도: 15N 추적자 연구 또는 현장 내(in situ) 측정과 같은 후속 응용 연구를 위해 검증된 생물학적 시스템을 준비합니다.
중개 및 전임상 연구
- 과학적 가치: 퇴적물-물 계면의 무결성을 유지하여, 생리적으로 유의미한 탈질 작용 측정을 위해 토착 미생물 군집을 보존합니다.
- 운영적 가치: 실제 및 잠재적 탈질 속도를 모두 추정할 수 있게 하여, 질산염 농도가 높아진 조건에서의 용량-반응 모델링을 지원합니다.
- 중개적 연속성: 15N 추적자와 같은 보완적 방법과의 통합을 용이하게 하여, 질소 순환에서 질산화-탈질 결합 작용을 조사할 수 있게 합니다.
파이프라인 및 워크플로 통합
이 방법은 가설 검증부터 메커니즘 검증에 이르는 발견의 연속체(discovery continuum)에 부합하며, 환경 시스템의 핵심 생지화학적 과정인 탈질 작용에 대한 정량적 평가를 가능하게 합니다.
- 발견 생물학: 탈질 작용의 판독값으로 N2O 축적량을 측정함으로써 경로 규명 및 기능적 표적 검증을 지원합니다.
- 스크리닝: 마이크로센서 신호를 통해 재현 가능하고 정량적인 결과물을 제공하여, 다양한 실험 조건 간의 탈질 속도를 비교할 수 있게 합니다.
- 분석학: 시간 분해 N2O 축적 데이터를 제공하여, 선형 축적 단계로부터의 속도론적 모델링 및 속도 계산을 가능하게 합니다.
- 중개 연구: 동위원소 추적법과의 통합을 통해 질소 플럭스 경로를 규명함으로써 전임상 연속성을 연결합니다.
- 기업적 재사용: 다양한 수생 퇴적물 및 실험 설계에 적용 가능한 탈질 평가용 재사용 가능 플랫폼을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 퇴적물 교란을 최소화하고 연속적인 N2O 역학을 포착함으로써 탈질 측정의 예측 신뢰도를 높입니다.
- 운영적 가치: 표준화된 코어 채취, 센서 보정 및 아세틸렌 억제 프로토콜을 통해 재현성을 향상시킵니다.
- 전략적 가치: 질소 순환 모델링의 생물학적 불확실성을 줄여 환경 생지화학 연구에서 더 나은 고/노고(go/no-go) 결정을 지원합니다.
- 포트폴리오 영향: 질산염 및 온도에 대한 탈질 속도 민감도를 바탕으로 연구 지역 또는 조건의 위험 조정 우선순위 설정을 가능하게 합니다.
실행 시 고려 사항
- 퇴적물 코어 채취, 마이크로센서 취급 및 가스 크로마토그래피 관련 신호 해석에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 정확한 N2O 정량을 위해 안정적인 온도 제어와 기포가 없는 보정 용액이 필수적입니다.
- 탈질 속도 추정 시 아티팩트 발생을 방지하기 위해 퇴적물-물 계면의 교란 없는 회수가 필요합니다.
- 퇴적물을 재부유시키지 않으면서 N2O 환원을 억제하기 위해 아세틸렌 가스를 주의 깊게 취급해야 합니다.
- 센서 검출 한계의 제약이 있으며, 최적 조건에서 0.4-1 µmol N2O m-2 h-1 이상의 값에 대해 신뢰할 수 있는 추정치를 얻을 수 있습니다.
바이오 제약 FAQ
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
