Понимание растворенное органическое вещество биогеохимии Через

Общая цель метода импульсного добавления биогенных веществ заключается в косвенном манипулировании окружающим пулом растворенного органического вещества для понимания того, как этот пул органического вещества реагирует на изменения концентрации биогенных веществ. Данный метод позволяет ответить на ключевые вопросы в области биогеохимии потоков, например, о взаимосвязи круговорота органического вещества и биогенных элементов. Основным преимуществом этого метода является то, что он представляет собой манипуляцию всей экосистемой в целом и может быть легко воспроизведен.

Значение данной методики распространяется на экспорт углерода и азота из водосборных бассейнов, поскольку взаимодействие этих элементов определяет, каким образом они удерживаются в потоке. Идея этой методики возникла у нас, когда мы осознали, что метод введения порции биогенов создает динамический диапазон концентраций питательных веществ и что концентрации растворенного органического вещества чувствительны к этим изменениям. Для начала установите полевой кондуктометр, выбрав место примерно в 0,5–1,0 метрах выше по течению от места сбора проб.

Измеритель будет оставаться на месте на протяжении всего эксперимента. Затем трижды промойте бутыли из полиэтилена высокой плотности, промытые кислотой, и используйте их для сбора трех повторностей фоновых точечных проб объемом 125 миллилитров сначала в месте введения раствора, а затем в месте сбора проб экспериментального участка. Эти пробы используются для определения фоновых концентраций до добавления раствора.

Запишите фоновую электропроводность потока до добавления растворенных веществ. Затем зафиксируйте время отбора и электропроводность собранных фоновых проб. Сначала соберите воду из потока в большую емкость.

Затем добавьте все реагенты и убедитесь, что растворенные вещества полностью растворились. Отслеживайте количество добавленной воды. Трижды промойте емкости из-под реагентов проточной водой и вылейте промывочную воду в контейнер с раствором.

Перемешивайте раствор чистой палочкой для перемешивания до полного растворения всех реагентов. Соответствующим образом промаркируйте флакон из полиэтилена высокой плотности объемом 60 мл и перенесите в него аликвоту раствора для добавления объемом 60 мл. Храните его отдельно от других образцов во избежание контаминации.

Затем плавным и быстрым движением влейте образец в место добавления, чтобы минимизировать задержку при перемещении и избежать разбрызгивания. Немедленно промойте контейнер и трижды перемешайте палочкой в потоке жидкости для высвобождения всех реагентов. Зафиксируйте время в часах, минутах и секундах.

Зафиксируйте массу добавленных трассеров, а также время их выпуска; при этом следите за тем, чтобы не беспокоить бентос ручья или раствор до завершения эксперимента. На участке сбора проб сначала расставьте промаркированные флаконы для отбора проб в порядке возрастания, ожидая поступления раствора. Используйте полевой кондуктометр для проведения измерений на участке сбора проб.

Прибытие раствора будет определено по повышению электропроводности. После обнаружения прибытия раствора возьмите чистую бутыль объемом 125 milliliter и промойте ее потоком воды. Слейте промывочную воду ниже по течению от места отбора проб, а затем соберите пробу, удерживая бутыль в основном потоке воды в точке отбора.

Повторяйте этот процесс сбора, используя новые флаконы один за другим на протяжении всего прохождения раствора, и записывайте время сбора и электропроводность каждого образца. Продолжайте отбор проб до тех пор, пока электропроводность не вернется к значению, не превышающему фоновый уровень более чем на пять мкСм/см. Закройте образцы крышками и храните их в охладителе.

Сначала подготовьте образцы для фильтрации таким образом, чтобы образцы восходящей ветви фильтровались в порядке возрастания удельной электропроводности до достижения пика. Затем расположите образцы нисходящей ветви для фильтрации также в порядке возрастания удельной электропроводности. Для фильтрации образцов возьмите шприц объемом 60 мл, извлеките поршень и закройте стоп-кран.

Налейте около 10 миллилитров образца в шприц и вставьте поршень. Встряхните шприц так, чтобы образец омыл внутренние стенки. Затем прикрепите держатель фильтра к шприцу и откройте кран.

Пропустите образец через фильтр, нажав на плунжер, и удалите промывочный раствор. Извлеките плунжер и закройте кран. Затем налейте в шприц 30 миллилитров того же образца и вставьте плунжер на место.

Установив шприц так, чтобы жидкость вытеснялась в чистый флакон для образцов объемом 60 мл, откройте кран и пропустите через фильтр около 10 мл. Закройте флакон крышкой, перемешайте содержимое круговыми движениями и слейте фильтрат. Повторите процедуру трижды, чтобы удалить из флакона загрязнения и покрыть его стенки образцом.

Снова выньте поршень и закройте кран. Налейте в шприц примерно 60 milliliter образца и вставьте поршень на место. Пропустите образец через держатель фильтра в бутыль для образцов объемом 60 milliliter.

Заполните бутыли до уровня плечиков, закройте их крышками и поместите образцы в переносной охладитель. В завершение проанализируйте образцы на содержание растворенного органического углерода и азота, а также любые другие интересующие параметры, в порядке возрастания электропроводности. Данные графики представляют собой линейную регрессию измерений концентраций растворенного органического азота (DON) после добавления нитрата импульсным методом.

Результаты показывают, что концентрации растворенного органического азота изменяются в ответ на добавление нитратов. В пределах участков в разное время отбора проб также наблюдалась вариативность отклика растворенного органического азота, что позволяет предположить, что водные микробные сообщества могут использовать различные компоненты растворенного органического вещества в разные периоды вегетационного сезона. Положительные корреляции интерпретируются как отражение роли растворенного органического азота в качестве источника питательных веществ, в то время как отрицательные корреляции интерпретируются как свидетельство использования растворенного органического азота в качестве источника энергии.

Эксперименты, в которых были выявлены статистически незначимые взаимосвязи, отражают наличие нереактивного пула DON или ситуацию, при которой процессы, основанные на потреблении питательных веществ, и энергозависимые процессы компенсируют друг друга. На данных графиках представлены линейные регрессии содержания растворенного органического углерода (DOC) после добавления нитратов. В отличие от графиков DON, здесь зафиксировано лишь несколько случаев значимых изменений концентрации DOC вследствие добавления нитратов.

Это может указывать на то, что богатые азотом и богатые углеродом фракции пула раствощенного органического вещества имеют свои собственные специфические экологические и биогеохимические механизмы контроля, а общий пул DOC обладает высокой устойчивостью к разложению. После освоения эта методика может занимать от трех до шести часов в зависимости от системы. При выполнении данного метода важно избегать загрязнения образцов с низкой электропроводностью образцами с высокой электропроводностью.

После выполнения данной процедуры можно рассчитать другие показатели, такие как кинетика поглощения биогенов, чтобы определить, как скорость и поток поглощения биогенов влияют на концентрации растворенного органического углерода и растворенного органического азота. После разработки этот метод открыл исследователям в области водной биогеохимии возможность изучать механизмы удержания биогенов в экосистемах рек. Хотя данный метод позволяет получить представление о круговороте биогенов в реках, он может быть потенциально применен и к другим средам, таким как системы подземных вод и эстуариев.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как проводить эксперименты по добавлению биогенных веществ в экосистемах верховий ручьев.