Szacowanie szybkości denitryfikacji osadów za pomocą rdzeni i mikroczujnikówN2O

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania biogeochemiczne związane z denitryfikacją w osadach, które są istotne dla zrozumienia cyklu azotowego i emisji gazów cieplarnianych. Głównymi zaletami tej techniki są niewielkie zakłócenia struktury osadu oraz rejestrowanie w zbiorniku akumulacji tlenku azotu w celu wiarygodnego oszacowania szybkości denitryfikacji. W przypadku głębokich jednolitych części wód należy wybrać punkt pobierania próbek zgodnie z celami badania.

Zanotuj pozycję za pomocą współrzędnych GPS i zmierz głębokość pomiaru za pomocą ręcznego sygnalizatora akustycznego. Zastosuj dostosowany do posłańca system rdzeniowania grawitacyjnego, aż rurka do pobierania próbek znajdzie się w odległości około jednego metra od osadu. Ustabilizować sprzęt do pobierania próbek przez 60 sekund, aby zapewnić prawidłową penetrację osadu i odzyskanie ledwo naruszonego rdzenia osadu.

Zwolnij około jednego metra więcej liny, aby rurka do pobierania próbek wniknęła w osad. Należy pamiętać, że jeśli rurka do pobierania próbek wniknie zbyt mocno, może zakłócić granicę faz woda-osad. Zwolnij posłańca, starając się utrzymać napięcie liny, tak aby rdzeń pozostał nieruchomy i w pozycji pionowej.

Odzyskaj rdzeń, ciągnąc linę stale i delikatnie. Gdy rdzeń znajdzie się blisko powierzchni, ale nadal jest całkowicie zanurzony, umieść gumowy korek na dnie rurki do pobierania próbek. Podnieś cały system rdzeniowania z wody.

Sprawdź granicę faz woda-osad. Powinien być wyraźny i nie powinien być widocznie zakłócony. Zwolnij probówkę z próbką z rdzenia i umieść osłonę z PVC na górze.

Uszczelnij rurkę taśmą klejącą, unikając tworzenia się przestrzeni powietrznej. Podczas pobierania próbek z dosłownych siedlisk i płytkich zbiorników wodnych należy ubrać się w wodery do pobierania próbek w bardzo płytkich wodach. Ręcznie włożyć probówkę do pobierania próbek do osadu.

Umieścić gumowy korek w górnej części rurki do pobierania próbek, aby uzyskać podciśnienie. Usuń rdzeń z osadu i szybko wprowadź kolejny gumowy korek na dnie rurki. Aby uzyskać wartość kalibracji przy zerowym podtlenku azotu, najpierw odczytaj sygnał czujnika, utrzymując końcówkę czujnika zanurzoną w wodzie dejonizowanej.

Aby skalibrować się z wodą z podtlenkiem azotu o pożądanym stężeniu, uzyskaj wodę nasyconą podtlenkiem azotu, bulgocząc podtlenkiem azotu w wodzie dejonizowanej przez kilka minut. Rozcieńczyć wodę nasyconą podtlenkiem azotu, dodając określoną objętość nasyconej wody z podtlenkiem azotu do objętości wody dejonizowanej. Delikatnie wymieszaj wodę nasyconą podtlenkiem azotu z wodą dejonizowaną w naczyniu kalibracyjnym, aby rozcieńczyć ją do pożądanego stężenia.

Podczas mieszania roztworu należy uważać, aby nie wytworzyć pęcherzyków, ponieważ wyeliminowałoby to podtlenek azotu z roztworu kalibracyjnego. Teraz odczytaj sygnał czujnika, gdy jest stały. Ten odczyt jest wartością kalibracji dla X mikromolowej wody podtlenku azotu.

Zmień osłonę PVC znajdującą się w górnej części każdego rdzenia osadu na inną pokrywę z otworem pośrodku i wiszącym mieszadłem magnetycznym. Ponownie uszczelnij złącze taśmą klejącą. Zredukuj fazę wodną każdej próbki do przybliżonej wysokości 12 centymetrów.

W tym celu najpierw włóż silikonową rurkę do środkowego otworu. Następnie umieść rdzeń osadu w cylindrze i naciśnij dolny korek, aby wytworzyć ciśnienie. Korek i próbka osadu unoszą się do góry, a nadmiar wody przepływa przez rurkę.

Zebrać wodę do naczynia odbiorczego. Przeprowadzić inhibicję acetylenu poprzez bulgotanie acetylenem w fazie wodnej rdzenia przez około 10 minut. Unikaj ponownego zawieszania osadu.

Wypełnij całą przestrzeń powietrzną poprzednią pozostałą wodą przed uszczelnieniem osłony PVC czujnika połączeniowego. Umieść czujnik w rdzeniu osadu przez środkowy otwór w górnej bocznej pokrywie PCV. Końcówka czujnika powinna znajdować się w fazie wodnej nad mieszadłem.

Włączyć obwód impulsów elektromagnetycznych, który jest częścią systemu mieszania. Przesuwaj elektromagnes po zewnętrznej części rurki akrylowej, aż mieszadło będzie się poruszało w sposób ciągły, a następnie zamocuj go na miejscu za pomocą taśmy klejącej. Zamknij komorę inkubacyjną, aby zapewnić stałą temperaturę.

Naciśnij przycisk nagrywania w oprogramowaniu czujnika, aby rozpocząć nagrywanie sygnału czujnika. Następnie naciśnij przycisk stop na końcu okresu pomiaru. Odczekaj co najmniej 10 minut, gdy końcówka czujnika jest zanurzona w wolnej wodzie z podtlenkiem azotu przed odczytaniem sygnału miary kalibracji zerowego podtlenku azotu.

Po wykonaniu końcowej kalibracji czujnika zapisz file za pomocą oprogramowania czujnika. Aby wykonać obliczenia szybkości denitryfikacji, należy rozpocząć od tabelarycznego pliku wyjściowego wygenerowanego przez oprogramowanie czujnika, który zawiera zapis sygnału czujnika w miliwoltach i mikromolowym podtlenku azotu oraz dane kalibracyjne. Zablokuj sygnał czujnika w czasie, aby zobrazować trend akumulacji podtlenku azotu.

Należy stosować wyłącznie zakres czasu z akumulacją liniową, z wyłączeniem początkowego okresu aklimatyzacji próbki i możliwego końcowego nasycenia ze względu na ograniczenie substratu. Tempo denitryfikacji oszacowano przy użyciu tego protokołu w osadach z jezior pirenejskich w latach 2013-2014. Tutaj stawki są mierzone z Lake Plan bez dodatku azotanów.

Pomiary są zaszumione i tylko w niektórych przypadkach można prawidłowo oszacować stawki. Na tym rysunku te same próbki pokazane z dodatkiem azotanów wykazują bardziej stabilne odczyty i dobre oszacowanie potencjalnych wskaźników. Chociaż ta procedura przybliża denitryfikację i sprawdza szybkości, zapewnia również sposób na eksperymentalną zmianę kluczowych czynników kontrolujących tę aktywność.

Aby przetestować temperaturę i podłoża, nie zapominaj, że dobra kontrola temperatury ma fundamentalne znaczenie dla dobrego i stabilnego pomiaru. Co więcej, niezakłócony interfejs osad-woda podczas zbierania rdzenia jest pierwszym i krytycznym wymogiem dla wiarygodnego oszacowania. Zgodnie z tą procedurą, inne metody, takie jak proporcje N15, można połączyć w celu zbadania nitryfikacji, sprzężenia denitryfikacji i innych procesów cyklu azotowego.