Estimando taxas de desnitrificação do sedimento usando núcleos e N₂O Microssensores

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave na biogeoquímica relacionadas à denitrificação em sedimentos relevantes para a compreensão do ciclo do nitrogênio e das emissões de gases de efeito estufa. As principais vantagens desta técnica são a baixa perturbação da estrutura de sedimentos e o registro do recipiente de acúmulo de óxido de nitrogênio para estimativa confiável da taxa de denitrificação. Para corpos em águas profundas, selecione o ponto de amostragem de acordo com o objetivo da investigação.

Tome nota da posição usando coordenadas GPS e tome a profundidade de medição usando um sounder portátil. Implante um sistema de coring de gravidade adaptado ao mensageiro até que o tubo de amostragem esteja a aproximadamente um metro do sedimento. Estabilize o equipamento de amostragem por 60 segundos para garantir a penetração e recuperação correta dos sedimentos de um núcleo de sedimentos pouco perturbado.

Solte aproximadamente um metro a mais de corda para que o tubo de amostragem penetre o sedimento. Esteja ciente de que se o tubo de amostragem penetrar demais, ele pode perturbar a interface água-sedimento. Solte o mensageiro enquanto tenta manter a tensão na corda para que o corer permaneça fixo e em posição vertical.

Recupere o corer puxando a corda constantemente e suavemente. Uma vez que o corer esteja perto da superfície, mas ainda totalmente submerso, coloque uma rolha de borracha na parte inferior do tubo de amostragem. Levante todo o sistema de coring da água.

Inspecione a interface água-sedimento. Deve ser claro e não visivelmente perturbado. Solte o tubo de amostra do corer e coloque uma tampa de PVC na parte superior.

Sele o tubo com fita adesiva evitando a formação de espaço aéreo. Ao amostragem de habitats literais e corpos de águas rasas, vista-se em um wader para amostragem em águas muito rasas. Insira manualmente o tubo de amostragem no sedimento.

Coloque uma rolha de borracha no lado superior do tubo de amostragem para obter um vácuo. Remova o corer do sedimento e introduza rapidamente outra rolha de borracha na parte inferior do tubo. Para o valor de calibração com óxido nitroso zero, leia primeiro o sinal do sensor mantendo a ponta do sensor submersa em água deionizada.

Para calibrar com água de óxido nitroso na concentração desejada, obtenha água saturada de óxido nitroso borbulhando em água desionizada por alguns minutos. Diluir a água saturada de óxido nitroso adicionando um volume específico de água de óxido nitroso saturado a um volume de água deionizada. Misture suavemente a água saturada de óxido nitroso com água desionizada no vaso de calibração para diluí-la à concentração desejada.

Ao misturar a solução, tenha cuidado para não gerar bolhas, pois isso eliminaria o óxido nitroso da solução de calibração. Agora, leia o sinal do sensor quando for constante. Esta leitura é o valor de calibração com x água de óxido nitroso micromolar.

Altere a tampa de PVC localizada na parte superior de cada núcleo de sedimentos para outra tampa com um orifício no centro e um agitador magnético pendurado. Reseal a junção com fita adesiva. Reduza a fase de água de cada amostra a uma altura aproximada de 12 centímetros.

Para isso, insira primeiro um tubo de silício no orifício central. Em seguida, coloque o núcleo de sedimentos em um cilindro e empurre a rolha inferior para criar pressão. A rolha e a amostra de sedimentos subam e o excesso de água passa pelo tubo.

Pegue a água em um recipiente. Realize a inibição do acetileno borbulhando com gás acetileno na fase de água do núcleo por aproximadamente 10 minutos. Evite reutilizar o sedimento.

Encha todo o espaço de ar com a água anterior antes de selar a tampa de PVC do sensor de junção. Coloque o sensor no núcleo de sedimentos através do orifício central da tampa de PVC do lado superior. A ponta do sensor deve estar localizada na fase de água acima do agitador.

Ligue o circuito de pulso eletromagnético que faz parte do sistema de agitação. Mova o eletroímã ao redor da parte externa do tubo acrílico até que o agitador se mova continuamente e, em seguida, fixá-lo no lugar usando fita adesiva. Feche a câmara de incubação para garantir uma temperatura constante.

Pressione o botão de gravação no software do sensor para começar a gravar o sinal do sensor. Em seguida, pressione o botão stop no final do período de medição. Aguarde pelo menos 10 minutos com a ponta do sensor submersa em água de óxido nitroso livre antes de ler o sinal da medida de calibração de óxido nitroso zero.

Depois de realizar uma calibração final do sensor, salve o arquivo usando o software do sensor. Para realizar cálculos de taxa de denitrificação, comece com um arquivo de saída tabulado gerado pelo software do sensor que contém o registro do sinal do sensor em milivolts e óxido nitroso micromolar e os dados de calibração. Bloqueie o sinal do sensor contra o tempo para visualizar a tendência de acúmulo de óxido nitroso.

Utilize apenas o intervalo de tempo com um acúmulo linear excluindo o período inicial de aclimatação da amostra e uma possível saturação final devido à limitação do substrato. As taxas de denitrificação foram estimadas usando este protocolo em sedimentos dos lagos da montanha pirenesa durante o período de 2013 a 2014. Aqui, as taxas são medidas a partir do Plano do Lago sem adição de nitrato.

As medições são ruisas e apenas em alguns casos as taxas podem ser devidamente estimadas. Neste número, as mesmas amostras mostradas com adição de nitrato apresentam leituras mais estáveis e boa estimativa das taxas potenciais. Embora este procedimento se aproxime da denitrificação e veja as taxas, ele também fornece uma maneira de alterar experimentalmente fatores-chave que controlam essa atividade.

Para testar a temperatura e substratos, não se esqueça que um bom controle da temperatura é fundamental para uma boa e estável medição. Além disso, uma interface sedimento-água não perturbada durante a coleta do núcleo é o primeiro e crítico requisito para uma estimativa confiável. Após este procedimento, outros métodos como as proporções N15 podem ser combinados para investigar a nitriificação, acoplamento de denitrificação e outros processos de ciclo de nitrogênio.