Методическая статья

Интенсивности осадков денитрификация с использованием ядер и N2O микросенсоры

DOI:

10.3791/58553

⸱

6 декабря 2018 г.

 ,  , 
1Campus UAB, CREAF, 2Center for Advanced Studies of Blanes, (CEAB, CSIC), 3CSIC

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этот метод оценивает темпы денитрификации в отложениях в осадочных кернах, используя ацетилена ингибирование технику и микропроцессоров измерения накопленной N2O. Протокол описывает процедуры для сбора ядер, калибровка датчиков, выполняя ингибирование ацетилена, измерения накопления N2O и расчета ставки денитрификации.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Денитрификация является главным биогеохимических процессом удаления химически активного азота от биосферы. Количественная оценка этого процесса стало особенно актуально для оценки антропогенного изменения глобального круговорота азота и выбросы парниковых газов (т.е., N2O). Для измерения денитрификации доступны несколько методов, но никто из них не являются полностью удовлетворительными. Проблемы с существующими методами включают их недостаточной чувствительности, и необходимость изменять уровни субстрат или изменить физическую конфигурацию с использованием процесса нарушается образцы. Эта работа описывает метод для оценки денитрификации темпы в отложениях, которые объединяет керна, ингибирование ацетилена и микропроцессоров измерения накопленной N2O. Основными преимуществами этого метода являются низкий нарушения в структуре осадков и коллекции непрерывной записи N2O накопления; они позволяют оценки показателей надежных денитрификация с минимальными значениями до 0,4-1 мкмоль N2O m-2 h-1. Способность управлять ключевыми факторами является дополнительным преимуществом для получения экспериментальные исследования. Протокол описывает процедуры для сбора ядер, калибровка датчиков, выполняя ингибирование ацетилена, измерения накопления N2O и расчета ставки денитрификации. Этот метод подходит для оценки показателей денитрификации в любой водной системе с извлеченных осадочных кернах. Если концентрация N2O выше предела обнаружения датчика, ацетилена ингибирование шаг может быть опущен для оценки выбросов N2O вместо денитрификации. Мы покажем, как оценить обоих фактических и потенциальных денитрификации ставки, увеличивая наличие нитратов, а также зависимость от температуры процесса. Мы проиллюстрировать процедуры, с помощью горного озера отложений и обсудить преимущества и недостатки метода по сравнению с другими методами. Этот метод может быть изменен для конкретных целей; Например он может сочетаться с 15N Трейсеры оценить нитрификации и денитрификации или поле в situ измерения денитрификации ставок.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Антропогенные изменения круговорота азота является одним из самых сложных проблем для системы земли1. Деятельность человека по крайней мере вдвое уровень реактивного азота для биосфера2. Однако по-прежнему существуют большой неопределенности в отношении как глобального цикла N оценивается. Несколько потоков оценки были количественно с меньш чем ±20% ошибка, и многие неопределенности ±50% и больше3. Эти неопределенности свидетельствуют о необходимости точной оценки темпов денитрификации всей экосистемы и понимание основных механизмов вариации. Денитрификация является микробной активности, через который азотистых оксидов, главным образом нитратов и нитритов, сводятся к диазота газов, N O2и N24. Путь является весьма актуальное значение для биосферы наличия химически активного азота, потому что это основной процесс удаления5. N2O является парниковым газом с потенциал потепления почти 300 раз что CO2 более 100 лет и она является текущей основной причиной истощения стратосферного озона из-за больших количествах, излучаемых6,7.

Ниже мы представляем собой протокол для интенсивности осадков денитрификация с использованием ядер и N2O микросенсоров экспериментально (рис. 1). Денитрификация тарифы рассчитаны с использованием ацетилена ингибирование метод8,9 и измерения накопления N2O в течение определенного периода (рис. 2 и рис. 3). Мы демонстрируем метод, применяя его к Гора озерных отложениях. Это тематическое исследование подчеркивает производительность метода для обнаружения сравнительно низкие ставки с минимальным нарушением физической структуре отложений.

Особенно трудно измерить10денитрификации. Существует несколько альтернативных подходов и методов, каждый из которых преимущества и недостатки. Недостатки, имеющиеся методы включают в себя их использования дорогостоящих ресурсов, недостаточной чувствительности и необходимость изменять уровни субстрат или изменять конфигурацию физического процесса с использованием образцов нарушенной10. Даже более фундаментальный вызов для измерения N2 является его повышенной фоновых уровней в окружающей среде10. Сокращение N2O N2 тормозится ацетилена (C2H2)8,9. Таким образом денитрификация может быть определена количественно измеряя накопленной N2O присутствии C2H2, который возможно из-за низких экологического N2O уровней.

Использование C2H2 для измерения скорости денитрификации в отложениях был разработан около 40 лет назад11и включение N2O датчиков произошло около 10 лет позже12. Наиболее широко применяемый подход, основанный на ацетилен является ядром «статические». Накопленные N2O измеряется во время инкубационный период до 24 ч после добавления headspace запечатанном отложений ядро10C2H2 . Метод, описанный здесь, следующим за этой процедурой с некоторыми нововведениями. Мы добавляем C2H2 , пузырьков газа в водной фазе ядра на несколько минут, и заполняем все headspace образца воды перед началом измерения накопления N2O с микропроцессоров. Мы также включать систему перемешивания, которая предотвращает расслоение воды без resuspending отложений. Процедура дает количественную оценку скорость денитрификации площадь поверхности отложений (например, мкмоль N2O m-2 h-1).

Высокой пространственной и временной вариации денитрификации представляет еще одна трудность в его точную количественную оценку10. Обычно накопления N2O последовательно измеряется газовой хроматографии headspace образцов, которые собираются в ходе инкубации. Метод, описанный обеспечивает улучшение контроля за временной вариации накопления N2O, потому что микропроцессоров обеспечивает непрерывный сигнал. Мультиметр микропроцессоров является микропроцессоров цифровой усилитель (picoammeter), который взаимодействует с датчик (датчики) и компьютера(рисунок 1). Мультиметр позволяет несколько N2O микросенсоров использоваться в то же время. Например до четырех отложений ядер с того же сайта исследования могут быть измерены одновременно счет для пространственной изменчивости.

Основной подход едва мешает структуры осадков, по сравнению с некоторыми другими методами (например, растворы). Если целостность отложений изменяется, это приводит к нереалистичным денитрификации ставки13 , подходят только для относительного сравнения. Более высокие показатели всегда получаются с методами навозной жижи, по сравнению с основными методами14, потому что последний сохраняет ограничения денитрификации диффузии субстрата15. Суспензии меры нельзя считать представителя на месте ставки16; они обеспечивают относительных показателей для сравнения с точно такая же процедура.

Метод, описанный подходит для оценки показателей денитрификации в любой тип осадка, который может быть порошковой. Мы особенно рекомендуем этот метод для выполнения экспериментальных манипуляций некоторых из движущих факторов. Примерами являются эксперименты, которые изменяют наличие нитратов и температуры, необходимые для оценки энергии активации (E) денитрификации17 (рис. 2).

figure-introduction-1
Рисунок 1 : Экспериментальная установка. () Генеральной экспериментальной установки для оценки осадков денитрификации ставки использованием ядер и N2O микросенсоров. Инкубации палата обеспечивает тьмы и контролируемых температурных условий (±0, 3 ° C). Пяти нетронутыми кернах могут обрабатываться одновременно, используя их соответствующие N2O датчики. (b) N2O датчик калибровки камеры. Мы приспособили его с резиновыми пробками и шприцы смешать N2O воды (см. Протокол шаг 3.4.3). Есть термометр для контроля температуры воды. (c) макро отложений базисной выборке с датчиком вставляется в центральное отверстие покрытия ПВХ и суставов, запечатанный клейкой лентой. Мешалка висит в воде, и электромагнитом близка его и крепится к внешней части акриловые трубы. (d) макро N2O микропроцессоров наконечник защищен кусок металла. (e) осадочных кернов, который только что был восстановлен. Он был пробы с лодки в глубокое озеро; до сих пор акриловые трубы с основной крепится к посланник адаптированных тяжести многокамерного19. Смотрите Таблицу материалов для всех элементов, необходимых для выполнения этого метода. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Подготовка

Примечание: Начните это в день, прежде чем измерений.

  1. Монтаж установки измерения (рис. 1, смотрите Таблицу материалов).
    Примечание: Чтобы обеспечить постоянное и высокое качество питания, измерения устройство подключено к сцепление через источник бесперебойного питания (UPS), также могут выступать в качестве резервного. В случае сбоя питания длительного автомобильный аккумулятор служить источником дополнительной энергии.
  2. Запуск сенсора программного обеспечения и применять -0,8 V напряжения поляризовать N2O микросенсоров. Сигнал показывает быстрый спуск и последующий рост, то он наконец уменьшается до тех пор, пока это низкая и стабильная.
    Примечание: Производитель микропроцессоров рекомендует поляризации по крайней мере на ночь (или больше) для обеспечения стабильности сигнала датчика. Еще одна рекомендация заключается в держать датчик поляризованных если измерений планируется для нескольких или18дней подряд.
  3. Включите инкубации камеру и Отрегулируйте экспериментальных условий (например, отдельных выключать свет и температуры, будет аналогичен ожидаемый в поле). Поместите контейнер с дейонизированной водой внутри камеры, так что вода доступна позднее при температуре измерения для калибровки датчиков.
    Примечание: Этот шаг может быть сделано в тот же день запланированных измерений, перед отъездом собирать ядра. Для стандартных измерений желательно использовать темных условиях.
  4. Упаковать поле основные материалы коллекции: устройство бура, выборки трубы, резиновые пробки, поливинилхлорид (ПВХ) краны, отвертки, глобального позиционирования (GPS) блок, термометр, портативный Эхолот, вейдерсы и надувная лодка (см. таблицу из Материалы). Используйте контрольный список, чтобы убедиться, все материалы включены.

2. осадка основной коллекции

  1. В зависимости от глубины воды Следуйте 2.1.1 и 2.1.2.
    1. Для глубоких водоемов
      1. Используйте messenger адаптированных тяжести Бур19 из лодки или платформы (eрис. 1).
      2. Исправить трубка отбора проб (акрил, ø 6.35 см, длина ≥ 50 см) для бура с помощью отвертки.
      3. Выберите точку выборки согласно целям расследования. Принять к сведению позицию (например, с помощью GPS координаты) и измерения глубины (например, с помощью ручной эхолот). Если выборка с лодки, используйте якорь (например, сумку с камнями), чтобы избежать дрейфующих во время основной коллекции.
      4. Развертывание системы керна, до тех пор, пока трубка отбора проб является ~ 1 м от отложений. Использование веревки с обычных знаков (например, интервалы 1 м) для контроля глубины расположения оборудования для отбора проб.
      5. Стабилизировать оборудование для отбора проб для 60 s (например, чтобы свести к минимуму движения лодки). Это обеспечит правильную отложений проникновения и восстановления едва нарушается осадочных кернов.
      6. Релиз ~ 1 м больше веревки, так, чтобы трубка отбора проб проникает отложений. Имейте в виду, что если трубка отбора проб проникает слишком много, это может нарушить интерфейс воды/отложений.
      7. При попытке сохранить напряженность в веревки, так что бура остается фиксированной, так и в вертикальном положении, отпустите messenger. Когда посланник влияет бура, небольшая разница может ощущаться в натяжение каната. В то время закройте Бур для создания вакуума, который позволяет для восстановления осадочных кернов.
      8. Восстановите бура, потянув веревку, постоянно и аккуратно.
      9. Как только ядро близко к поверхности, но по-прежнему полностью погруженной (включая резиновые части Бур, который обеспечивает вакуум), место резиновую пробку в нижней части трубки выборки. Осмотрите воды/отложений интерфейс; Это должно быть ясно и не заметно нарушена (eрис. 1). Если это не так, отменить ядро, очистить трубу и повторите шаги 2.1.1.4-9.
      10. Поднять всю систему керна из воды. Освободить трубку выборки из многокамерного и место ПВХ покрытия на верхней части. Запечатать его с клейкой лентой. Избегайте формирования воздушного пространства.
    2. Для прибрежных мест обитания и неглубокие водоемы
      1. Платье в Вадер для отбора проб в очень мелких водах (< 0,6 м).
      2. Использовать с трубкой или подводное снаряжение для глубокого выборки (до 3 м).
      3. Выберите точку выборки согласно целям расследования. Принять к сведению позицию (например, координаты GPS). Вручную, вставьте трубку выборки (например, акрил, ø 6.35 см) в отложениях.
      4. Место резиновую пробку в верхней части трубки выборки для получения вакуума.
      5. Удаление основной из отложений и быстро ввести другой резиновой пробкой в нижней части трубки.
        Примечание: Это необходимо для работы с трубки под водой во все времена; на очень мелководных участках мы рекомендуем сократить трубки до 20 см. Иногда отложений имеет высокое содержание воды и стоков, когда трубка удаляется из отложений кровати. В этом случае необходимо ввести Стопор нижний без поднятия ядро вне отложений. Чтобы сделать это, вручную погружать пробку в отложениях вокруг трубки и поместите его внимательно, чтобы закрыть в нижней части трубки.
      6. Из воды заменить верхний резиновой пробкой с покрытием ПВХ и уплотнение junction с клейкой лентой.
  2. Защитите основной во время ее передачи в лабораторию, минимизации вращений и тряски.

3. Калибровка микросенсоров закиси азота (N2O)

  1. С помощью компьютера (полоса диаграмма, датчик программное обеспечение), проверьте, что сигнал датчика является стабильным и низким (< 20 МВ).
  2. Создайте новый файл (например, с датой и узел выборки (130903_Redon_Lake)) для записи значения калибровки и датчика сигналов.
    Примечание: Датчик сигналов чувствительны к температуре (рис. 4). Используйте же температуры для измерения и калибровки датчика. Датчик реагирует линейно между 0% - 2,5% N2O20. Таким образом две точки калибровки является достаточно18.
  3. Для калибровки значение с нулевым закиси азота, прочитал сигнал датчика, сохраняя сенсорного наконечника submersed в N2O-свободной воды (деионизированная).
  4. Калибровка N2O водой в нужной концентрации.
    Примечание: Подготовьте воду с определенной концентрации2O N, которая слегка превышает ПДК в ходе инкубации. Мы используем ~ 25 мкм N2O калибровки значение. Помните, не превышающий максимальный датчик диапазон концентрации 500 N2O мкм.
    1. Получите N2O-насыщенный водой, восходящей N2O в деионизированной воде на несколько минут.
      Примечание: Значения растворимости в воде2O N зависит от температуры и солености21; Смотрите таблицу в приложении датчик ручного18.
    2. Разбавьте N2O насыщения воды, добавляя некоторое количество насыщенных N2O воды к объему обессоленной воды. Например при 20 ° C, добавление 0,3 мл насыщенного N2O воды, которая имеет концентрацию 28.7 мм N2O, в общей сложности 375 мл воды для получения 22,9 концентрации O N2мкм. Примечание что 375 мл является общий объем калибровки камеры (рис. 1б).
    3. После смешивания аккуратно N2O насыщенных водой с деионизированной воды в сосуде калибровки чтобы разбавить его до требуемой концентрации, читать сигнала датчика когда она постоянна. Это чтение это значение калибровки с X µM N2O водой. При смешивании решение, будьте осторожны, чтобы не создавать пузыри, как это устранит N2O от калибровочный раствор.
      Примечание: Учтите, что N2O в воде будет медленно бежать в воздух; Таким образом подготовленный калибровочный раствор может использоваться только на несколько минут.

4. основной подготовки и ингибирование ацетилена

  1. Изменение покрытия ПВХ расположен в верхней части каждого осадочных кернов другой крышка с отверстием в центре и висит магнитной мешалкой. Повторная печать перекрестка с клейкой лентой.
  2. Уменьшить водной фазы каждого образца приблизительную высоту 12 см (объем ≈ 380 мл). Для этого сначала вставьте трубки силиконовые в центральное отверстие. Затем поставьте осадочных кернов в цилиндре и толкать пробку снизу для создания давления. Пробка и осадка образец идти вверх, и избыток воды проходит через трубку. Сбор воды в сосуде, получателя.
    Примечание: Образцы с грубой зернистости может быть проблематичным во время этого шага. Отложений частиц помещается между пробкой и трубки можно деформировать пробку и открыть отверстие через воздушных пузырей может пройти и нарушить образца. Чтобы избежать этой проблемы, поместите цилиндр в центре нижней пробкой и попробуйте нажать с постоянной силой. Стык между силиконовые трубки используется для эвакуации избыток воды и ПВХ покрытие состоит из твердых части (например, 5 мл наконечник пипетки без его узкого конца) вставлен в силиконовой трубки.
  3. Выполните торможение ацетилена, кипит ацетилена газ в водной фазе ядра для примерно 10 мин. Избегайте resuspending отложений.
    Примечание: Как возможной модификация метода, добавить субстрата (нитрат) через концентрированной жидкой среде перед восходящей ацетилена для потенциальных денитрификации измерений (например, как показано на рисунке 3b, c).

5. денитрификации (N2O накопление мера)

  1. Заполните все воздушное пространство в образце с предыдущих остатки воды. Поместите датчик в осадочных кернов через центральное отверстие мякоти верхней крышки ПВХ. Наконечник датчика должен быть расположен в водной фазе выше мешалкой (рис. 1c).
    Примечание: Все соединения трубы акриловые выборки должны быть закрыты для избежания утечки газов и воды во время измерения (рис. 1, c). В нижней части трубки резиновую пробку достаточно для этого. Уплотнения в мякоти верхней части является более сложным. ПВХ покрытия должны быть настроены. Она должна быть нагрета с факелом; затем когда материал становится гибким, но не выжженной, крышка помещается в трубу таким образом, чтобы ее форму можно формовать. После охлаждения, крышку необходимо больше изменений (за исключением покрытия, используемые для транспортировки образцов в лабораторию в шагах 2.1.1.10 или 2.1.2.6). Центральное отверстие, где датчик вставляется должна быть пробурена. Мешалки могут быть проведены с лески, который в свою очередь соблюдается с клеем на внутренней обложке так что мешалки висит на леску в воде (рис. 1c). Кроме того все суставы (крышка трубки ПВХ и ПВХ покрытие датчика) запечатаны с клейкой лентой. Место упругой Скотч для регулировки диаметра датчика для того, чтобы запечатать контактной поверхности между центральным отверстием крышку ПВХ и датчик (рис. 1c).
  2. Переключитесь на контуре электромагнитного импульса, который является частью системы перемешивания.
    Примечание: Система перемешивания предотвращает стратификации водной фазы без тревожных (resuspending) отложений. Перемешивания система состоит из контура, который переключает вкл/выкл электромагнит, который привлекает/релизы Магнитная мешалка (см. Таблицу материалов для подробного описания).
  3. Переместите электромагнита вокруг внешней частью акриловые трубы мешалки движется непрерывно, а затем исправить его на месте с помощью клейкой ленты (рис. 1c).
  4. Закройте инкубации камеру для обеспечения постоянной температуре (например, вариация ±0. 3 ° C).
  5. Нажмите кнопку записи (датчик программное обеспечение), чтобы начать запись сигнала датчика. Чтения обычно записываются каждые 5 мин.
  6. Нажмите кнопку «Стоп» в конце периода измерения.

6. Заключительные измерения шаги

  1. Подождите по крайней мере ~ 10 мин с сенсорного наконечника, погруженной в воду бесплатно N2O (деионизированная) перед чтением сигнал нулевой N2O калибровка меру.
  2. Выполните калибровку окончательный датчика. Для этого повторите калибровку датчика, после раздела 3, но начиная с шага 3.3.
  3. Сохраните файл (датчик программное обеспечение).

7. денитрификации скорость вычислений

  1. Начните с сдвига выходного файла, порожденных программного обеспечения датчик, который содержит запись сигнала датчика в МВ и мкм N2O и калибровочные данные.
  2. Участок сигнал датчика против времени визуализировать N2O накопление тенденции (например, рис. 2).
  3. Используйте только диапазон времени с линейной накопления, за исключением первоначального адаптационного периода образца и возможные окончательное насыщение из-за ограничения субстрата (например, Рисунок 2b). Создайте модель линейного сигнала датчика (мкм) с течением времени (h).
    Примечание: Склон является скорость денитрификации (мкм N2O сердечника-1 h-1), который, если разделенная на площадь ядра (πr2), превращается в скорость в мкм N2O m-2 h-1и при умножении на Водный объем (πr2h, где h – высота водной фазы и r внутренний радиус акриловые трубы, в данном случае является 0.12 и 0.03175 м, соответственно) превращается в скорость в мкмоль N2O m-2 h-1.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В общей сложности 468 денитрификации ставки рассчитывались с использованием протокола выше в отложениях от Пиренейских горных озер за период 2013-2014 гг. Мы показываем некоторые из этих результатов, чтобы проиллюстрировать процедуры (рис. 2 и рис. 3). В целом линейная модель между N2O концентрации и времени имеет хорошие корреляции (R2 ≥ 0.9). Наклон отношений дает оценку темпов денитрификации (шаг 7.3;

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Основными преимуществами описанных метода являются использование минимально нарушенных осадочного керна и непрерывная запись накопления N2O. Они позволяют оценки относительно низкой денитрификации ставок, которые, вероятно, похож на эти происходящие в situ. Тем не менее обсуждаются некоторые аспекты, касающиеся керна, датчик производительности и возможные улучшения.

Видимо простой, но критический шаг метода является хорошим керна. Интерфейс осадков и воды должны удовлетворя...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Правительство Испании предоставило средства через Ministerio de Educación как лектор стипендий C.P-л (FPU12-00644) и научно-исследовательских грантов Ministerio де Economia y развитию: Lacus (CGL2013-45348-P), NitroPir (CGL2010-19737), передачи () CGL2016-80124-C2-1-P). Проект REPLIM (INRE - программы ИНТЕРРЕГ. EUUN - Европейский союз. EFA056/15) поддержал окончательного составления протокола.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Приспособленный для посланников гравитационный пробоотборник-Ссылка в рукописи. Автор: Glew, J.
Пробоотборная трубка-акриловая. Размеры: 100 см (h) & 6,35 см (г) и раз; 6,50 см (D). Заострите край пробоотборной трубки, которая проникает в осадок, чтобы свести к минимуму возмущение в извлеченной пробе осадочного керна.
Ручной эхолотPlastimo38074Эхотест II Эхолот.
Резиновая пробкаVWRDENE1012114С двумя отверстиями, используется для смешивания N2O-воды в калибровочной камере. Размеры: 20 мм (h) и раз; 14 мм (d) и раз; 18 мм (D) (отверстие 3 мм (D)).
Резиновая пробкаVWR217-0125Для герметизации нижней части метакрилатной трубки и отбора проб на мелководье. Размеры: 45 мм (h) и раз; 56 мм (d) и раз; 65 мм (D).
Резиновая пробкаVWR217-0126Поместите резиновую пробку в верхнюю часть пробоотборной трубки для создания вакуума для отбора проб в прибрежных зонах и мелководных водоемах. Размеры: 50 мм (h) x 60 мм (d) x 70 мм (D).
Крышка из ПВХ-Для герметизации верхней боковой части акриловой трубки. Размеры: 45 мм (h) и раз; 56 мм (d) и раз; 65 мм (D). Размеры: 65 мм (D).
Клейкая лента-водонепроницаемая. Для обеспечения всех стыков (крышка из ПВХ, пробоотборная трубка и датчик крышки из ПВХ) и во избежание утечек воды.
Термометр-портативный и водонепроницаемый, для измерения температуры воды над осадком сразу после отбора проб керна.
GPS—для сохранения местоположения нового места отбора проб или для прибытия на предыдущее место.
Кулики-для отбора проб на прибрежных или мелководных участках.
Лодка-надувная лодка является лучшим вариантом из-за своей легкости, если до места отбора проб невозможно добраться на машине.
Веревка-веревка с отметками, указывающими ее длину (например, помечена цветовым кодом для различения каждого метра).
N2O газовый баллон и редуктор давленияAbelló Linde32768-100Артикул газового баллона.
C2H2 газовый баллон и редуктор давленияAbelló Linde32468-100Газовый баллон артикул.
Трубка, используемая для отвода излишков воды,состоит из твердой части (например, наконечника для пипетки объемом 5 мл без самого узкого конца), вставленной в силиконовую трубку.
Минисенсор закиси азота с крышкойUnisenseN2O-RМы используем 4 датчика одновременно.
Микросенсорный мультиметр 4 кан. 4 пА каналаUnisense MultimeterPicoammeter регистрируется на ноутбуке. Стандартное устройство позволяет подключать 2 датчика пикоамперметра (например, N2O), один pH/mV и термометр. Мы заказали устройство с четырьмя соединениями пикоамперметра, позволяющее одновременно использовать 4 датчика N2O.
SensorTrace Basic 3.0 Программное обеспечение для WindowsUnisenseПрограммное обеспечение для сбора данных с датчиков.
Калибровочная камера, вкл. насосUnisenseCAL300Калибровочная камера. Мы настроили его с помощью резиновых пробок и шприцев, чтобы смешивать N2O-воду без образования пузырьков.
Инкубационная камераIbercexE-600-BVНезаменимое оборудование для работы при постоянной температуре (± 0,3 °°; C). Он также позволяет контролировать фотопериод.
Электрическая мешалка-часть системы перемешивания. Он висит в воде, перекрывая объект осадка, на леске, которая подцепляется за крышку из ПВХ.
Электромагнит-часть системы перемешивания. Он закреплен снаружи акриловой трубки, примерно на том же уровне, что и мешалка. Он активируется эпизодически (около 1 включения-выключения в секунду) с помощью цепи, притягивая мешалку, когда она включена, и отпуская ее, когда она выключена, тем самым создавая движение, которое перемешивает воду.
Электромагнитный импульсный контур-часть системы перемешивания. Он подключается проводами к электромагниту и посылает импульсы тока, которые включают и выключают электромагнит.
Источник бесперебойного питания (ИБП)-Он улучшает качество электрической энергии, поступающей к измерительному устройству, фильтруя высокие и низкие напряжения, тем самым обеспечивая более постоянный и стабильный сигнал датчика N2O.

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rockstrom, J., et al. A safe operating space for humanity. Nature. 461 (7263), 472-475 (2009).
  2. Erisman, J. W., Galloway, J., Seitzinger, S., Bleeker, A., Butterbach-Bahl, K. Reactive nitrogen in the environment and its effect on climate change. Current Opinion in Environmental Sustainability. 3 (5), 281-290 (2011).
  3. Gruber, N., Galloway, J. N. An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle. Nature. 451 (7176), 293-296 (2008).
  4. Tiedje, J. M. Ch. 4. Ecology of denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium. Environmental Microbiology of Anaerobes. Vol. 717. Zehnder, A. J. B. , John Wiley and Sons. 179-244 (1988).
  5. Seitzinger, S., et al. Denitrification across landscapes and waterscapes: A synthesis. Ecological Applications. 16 (6), 2064-2090 (2006).
  6. Contribution of Working Group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. , Cambridge University Press. (2013).
  7. Ravishankara, A. R., Daniel, J. S., Portmann, R. W. Nitrous Oxide (N2O): The Dominant Ozone-Depleting Substance Emitted in the 21st Century. Science. 326 (5949), 123-125 (2009).
  8. Balderston, W. L., Sherr, B., Payne, W. Blockage by acetylene of nitrous oxide reduction in Pseudomonas perfectomarinus. Applied and Environmental Microbiology. 31 (4), 504-508 (1976).
  9. Yoshinari, T., Knowles, R. Acetylene inhibition of nitrous-oxide reduction by denitrifying bacteria. Biochemical and Biophysical Research Communications. 69 (3), 705-710 (1976).
  10. Groffman, P. M., et al. Methods for measuring denitrification: Diverse approaches to a difficult problem. Ecological Applications. 16 (6), 2091-2122 (2006).
  11. Sorensen, J. Denitrification rates in a marine sediment as measured by the acetylene inhibition technique. Applied and Environmental Microbiology. 36 (1), 139-143 (1978).
  12. Revsbech, N. P., Nielsen, L. P., Christensen, P. B., Sorensen, J. Combined oxygen and nitrous-oxide microsensor for denitrification studies. Applied and Environmental Microbiology. 54 (9), 2245-2249 (1988).
  13. Jorgensen, K. S. Annual pattern of denitrification and nitrate ammonification in estuarine sediment. Applied and Environmental Microbiology. 55 (7), 1841-1847 (1989).
  14. Laverman, A. M., Van Cappellen, P., van Rotterdam-Los, D., Pallud, C., Abell, J. Potential rates and pathways of microbial nitrate reduction in coastal sediments. FEMS Microbiology Ecology. 58 (2), 179-192 (2006).
  15. Ambus, P. Control of denitrification enzyme-activity in a streamside soil. FEMS Microbiology Ecology. 102 (3-4), 225-234 (1993).
  16. Christensen, P. B., Rysgaard, S., Sloth, N. P., Dalsgaard, T., Schwærter, S. Sediment mineralization, nutrient fluxes, denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium in an estuarine fjord with sea cage trout farms. Aquatic Microbial Ecology. 21 (1), 73-84 (2000).
  17. Palacin-Lizarbe, C., Camarero, L., Catalan, J. Denitrification Temperature Dependence in Remote, Cold, and N-Poor Lake Sediments. Water Resources Research. 54 (2), 1161-1173 (2018).
  18. Nitrous Oxide sensor user manual. , UNISENSE A/S. (2011).
  19. Glew, J. Miniature gravity corer for recovering short sediment cores. Journal of Paleolimnology. 5 (3), 285-287 (1991).
  20. Andersen, K., Kjaer, T., Revsbech, N. P. An oxygen insensitive microsensor for nitrous oxide. Sensors and Actuators B-Chemical. 81 (1), 42-48 (2001).
  21. Weiss, R. F., Price, B. A. Nitrous oxide solubility in water and seawater. Marine Chemistry. 8 (4), 347-359 (1980).
  22. Nitrous Oxide Microsensors Specifications. , UNISENSE A/S. (2018).
  23. Koike, I. Ch. 18. Measurement of sediment denitrification using 15-N tracer method. Denitrification in Soil and Sediment 10.1007/978-1-4757-9969-9 F.E.M.S. Symposium Series. Revsbech, N. P., Sørensen, J. , Springer US. 291-300 (1990).
  24. Hvorslev, M. J. Subsurface Exploration and Sampling of Soils for Civil Engineering Purposes. , American Society of Civil Engineers, Waterways Experiment Station, Corps of Engineers, U.S. Army. 521(1949).
  25. Glew, J. R., Smol, J. P., Last, W. M. Ch. 5. Sediment Core Collection and Extrusion. Tracking Environmental Change Using Lake Sediments: Basin Analysis, Coring, and Chronological Techniques. Last, W. M., Smol, J. P. 1, Springer. Netherlands. 73-105 (2001).
  26. Behrendt, A., de Beer, D., Stief, P. Vertical activity distribution of dissimilatory nitrate reduction in coastal marine sediments. Biogeosciences. 10 (11), 7509-7523 (2013).
  27. Laverman, A. M., Meile, C., Van Cappellen, P., Wieringa, E. B. A. Vertical distribution of denitrification in an estuarine sediment: Integrating sediment flowthrough reactor experiments and microprofiling via reactive transport modeling. Applied and Environmental Microbiology. 73 (1), 40-47 (2007).
  28. Melton, E. D., Stief, P., Behrens, S., Kappler, A., Schmidt, C. High spatial resolution of distribution and interconnections between Fe- and N-redox processes in profundal lake sediments. Environmental Microbiology. 16 (10), 3287-3303 (2014).
  29. SensorTrace BASIC 3.0 user manual. , UNISENSE A/S. (2010).
  30. Schwing, P. T., et al. Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod. Journal of visualized experiments. (114), 54363(2016).
  31. Bernhardt, E. S. Ecology. Cleaner lakes are dirtier lakes. Science. 342 (6155), 205-206 (2013).
  32. Finlay, J. C., Small, G. E., Sterner, R. W. Human influences on nitrogen removal in lakes. Science. 342 (6155), 247-250 (2013).
  33. Seitzinger, S. P. Denitrification in fresh-water and coastal marine ecosystems- ecological and geochemical significance. Limnology and Oceanography. 33 (4), 702-724 (1988).
  34. Seitzinger, S. P., Nielsen, L. P., Caffrey, J., Christensen, P. B. Denitrification measurements in aquatic sediments - a comparison of 3 methods. Biogeochemistry. 23 (3), 147-167 (1993).
  35. Christensen, P. B., Nielsen, L. P., Revsbech, N. P., Sorensen, J. Microzonation of denitrification activity in stream sediments as studied with a combined oxygen and nitrous-oxide microsensor. Applied and Environmental Microbiology. 55 (5), 1234-1241 (1989).
  36. Peter, N. L. Denitrification in sediment determined from nitrogen isotope pairing. FEMS Microbiology Ecology. 9 (4), 357-361 (1992).
  37. Risgaard-Petersen, N., Nielsen, L. P., Rysgaard, S., Dalsgaard, T., Meyer, R. L. Application of the isotope pairing technique in sediments where anammox and denitrification coexist. Limnology and Oceanography-Methods. 1, 63-73 (2003).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

N2ON2O

Похожие статьи