Измерение потенциальных показателей сокращения диссимиляций нитратов до аммония на основе 14NH4и/15NH4- Анализы с помощью последовательного преобразования в N2O

Megumi Kuroiwa; Keitaro Fukushima; Kazuma Hashimoto; Yukiko Senga; Tsubasa Sato; Chie Katsuyama; Yuichi Suwa

doi:10.3791/59562

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Измерение потенциальных показателей сокращения диссимиляций нитратов до аммония на ^{основе 14}NH₄^и/¹⁵NH₄^- Анализы с помощью последовательного преобразования в N₂O

5.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/59562

⸱

7 октября 2020 г.

Megumi Kuroiwa¹ , Keitaro Fukushima²^,³ , Kazuma Hashimoto² , Yukiko Senga⁴ , Tsubasa Sato⁴ , Chie Katsuyama⁵ , Yuichi Suwa¹

¹Department of Biological Sciences, Faculty of Science and Engineering, Chuo University, ²Faculty & Graduate School of Urban Environmental Sciences, Tokyo Metropolitan University, ³Center for Ecological Research, Kyoto University, ⁴Department of Chemistry, Faculty of Science, Toho University, ⁵Graduate School of Integrated Arts and Sciences, Hiroshima University

В этой статье

Краткое содержание

Подробно представлен ряд методов определения потенциальной скорости DNRA⁺ на ^{основе анализа 14}NH₄⁺и¹⁵NH_4. NH_{4 преобразуется}⁺ в N₂O через несколько этапов и анализируется с помощью четырехугольной газовой хроматографии-масс-спектрометрии.

Аннотация

Важность понимания судьбы нитратов (NO_3),^{которые}являются доминирующими видами N, перешел из наземных в водные экосистемы, возрастает, поскольку глобальные нагрузки азота резко возросли после индустриализации. Диссимиляция снижения нитратов до аммония (DNRA) и денитрификации являются микробными процессами, которые используют NO₃^для дыхания. По сравнению с денитрификацией количественные определения деятельности ДНР были проведены лишь в ограниченных масштабах. Это привело к недостаточному пониманию важности DNRA в No₃^- преобразования и регулирующие факторы этого процесса. Цель настоящего документа заключается в предоставлении подробной процедуры измерения потенциальной скорости DNRA в экологических пробах. Короче говоря, потенциальная ставка DNRA может быть рассчитана ^{из 15}N-маркированы аммония (¹⁵NH₄⁾скорость накопления ^{в 15}No₃^- добавил инкубации. Определение концентраций ¹⁴NH_{4 и}⁺ ¹⁵NH_4,описанных в настоящем документе, состоит из следующих шагов. Во-первых, NH₄^в образце извлекается и в ловушке на подкисленные стеклянный фильтр, как соль аммония. Во-вторых, захваченный аммоний элализован и окисляется до NO₃^- через окисление персульфата. В-третьих, NO₃^{преобразуется} в N₂O с помощью N₂O редуктазы недостаточного денитрификации. Наконец, преобразованный N₂O анализируется с помощью ранее разработанной четырехугольной газовой хроматографии-масс-спектрометрии. Мы применили этот метод к соляным болотным отложениям и вычислили их потенциальные показатели DNRA, продемонстрировав, что предлагаемые процедуры позволяют просто и быстрее определить по сравнению с ранее описанными методами.

Введение

Искусственный синтез азотных удобрений и их широкое применение сильно повлияли на глобальный азотный цикл. Подсчитано, что передача реактивного азота из наземных в прибрежные системы удвоилась с доиндустриальных времен¹. Значительная часть удобрений, применяемых к данному полю, смывается из почвы в реки или грунтовые воды, в первую очередь в качестве No₃^и ^2. Это может вызвать экологические проблемы, такие как загрязнение питьевой воды, эвтрофикация, и образование гипоксии. NO₃^{- в} водной среде удаляется из экосистемы или сохраняется в ней с помощью биологической ассимиляции и р....