Introduction
영양분과 오염 물질의 중요 싱크는 퇴적물은 종종 수중 생태계의 중요한 생물 지구 화학적 구성 요소와 있습니다. 호수의 퇴적물에서 영양, 가스 및 전이 금속 생지 화학의 선구적인 연구는 산화 환원 조건 1, 2를 변경했다 위에 놓인 물과 용질 및 가스의 퇴적물 교환 한 것으로 밝혀졌습니다. 영양 요소의 경우, 퇴적물 인의 소스와 유기물의 재석 회화 후 고정 질소, 비 - 광합성 환경 3,4에서 산소 싱크 할 수있다. 침수 해조류, 해조류 및 저서 미세 조류의 광합성은 퇴적물 - 물 인터페이스 5,6에서 용해 물질의 교환에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
퇴적물 - 물 인터페이스에서 용질 및 가스 교환의 측정은 엔지니어링 및 과학 와트의 교정을 포함, 기초 과학 및 응용 과학의 목적을 모두 수행품질 모델 7,8 어. 이러한 방법의 목적은 가능한 한 가장 큰 정도로 안정적이고 정확한 퇴적 물 환율을 제공하는 것이다. 다양한 접근 방식이 퇴적물 - 물 계면에서 화학 교환을 평가하기 위해 사용되었다. 계층화 된 시스템의 가스와 용질의 바닥 물 축적 9 유용 할 수 있지만, thermoclines 또는 pycnoclines 위의 퇴적물 - 물 교환 유효하지 않습니다 수 있습니다. 에디 상관 수직 물의 속도 높은 주파수 측정과 결합 된 가스, 일반적으로 산소, 고주파 측정을 요구한다; 이 기법은 동일계 돔있다. 영양 과거의 연구에 대한 데이터를 제공 할 수없는 현재 엄청난 약속하지만이 있거나 챔버 시츄 온도 심해 압력과 광 레벨을 침전물의 더 큰 표면적을 덮는에서 유지할 수 있다는 장점과 함께, 매우 바람직한 방법이다 10. 실제로, 이러한 방대한 시간을 필요로하는 매우 고가의 측정이다더 큰 연구 선박에; 대부분의 응용 프로그램은 해안 지역 또는 해양 퇴적물 깊은이다. 정상 상태에 도달 챔버를 통해 유동하여 코어 배양 기술은 배양 11 일 동안 산소를 포함한 비교적 일정한 상부 화학 물을 유지 우수하다. 속도가 유입 및 유출되는 물 및 물 환율에 의해 사이의 농도 차이에 의해 정상 상태에서 결정되기 때문에,이 배양은 상당한 시간이 걸릴 수있다.
실험실에서 사용하는 타임 코스 코어 배양 방법은 북아메리카와 유럽에서 다른 많은 실험실에서 사용 방법에서 적응시키고, 일반적인 방법이 문헌에 기초하여 상당량있다. 우리는 종종 탈질이라 -N 12 플럭스 N (2)의 측정에이 방법을 채택하고, 광합성 비 광합성 퇴적물 환경에 적용한 포함 estuarieS (13), 호수, 저수지, 습지 14. 이러한 연구를 통해 우리는 우리의 전반적인 접근 방식은 잘 작동하는 많은 환경을 발견, 일부는 그것을하지 않습니다. 이 프로세스는 생태계 질소의 주요 감소를 나타 내기 때문에 탈질 측정은 다양한 지상 및 수중 환경에서 수행되었다. 다양한 접근법 탈질 측정 일부 직 간접적 인 15을 만들기 위해 사용되었다. 다이렉트 N 2 광속 측정 높기 때문에 대기 콘텐츠 N 2, 물 (16)에 용해 된 이후 고농도 매우 어렵다. 두 가지 방법은 환경 관련 요금의 최고의 표현을 필요로 등장 : N을 사용하여 동위 원소 페어링 (17)와 N (2) 동위 원소 : 우리의 실험실에서 사용되는 아르곤의 비율. 동위 원소 페어링 방법은 많은 환경에서 성공적으로 사용하고 낮은 속도에서 매우 높은 감도를 가지고있다. 우리는 N을 사용2 : 아르곤 비 때문에 간단하게 접근하고,이 영향 환경에서 충분히 민감하기 때문에 우리는 종종 공부한다.
본 논문에서는, 우리는 우리가 가스와 용질의 퇴적물 - 물 교환의 측정을 위해 지난 20 년 동안 사용한 기술적 인 접근 방식을 설명합니다. 퇴적물 - 물 교환의 측정은 고려의 현장 조건 및 실험 매개 변수의 수를 고려해야합니다. 이러한 요인은 온도, 빛 / 어둠 조건 (18), 퇴적물 - 물 인터페이스 (19)에서 혼합 / 물리적 흐름, 용존 산소 농도 (20), 좋은 측정을의 핵심 요소 다른 요소를 포함한다. 심재 저서 미세 조류의 성장을 위해 충분한 조명을 수신 지역으로부터 수집되는 경우, 예를 들어, 어두운 광 조건 (21)을 모두 포함 실험을 고안 할 필요가있다. 마찬가지로, 산소 상부의 물을 첨가하면 코어를 무산소하기현장 조건을 복제하지 않습니다. 피할 수없는 유물 (22)로 이어질 수 생태계의 어떤 부분의 실험 케이스; 이는 침전물 물 교환 측정 프로그램 (1)에 사용하는 방식)의 각 에코 퇴적물 환수 제어 요소를 인식하고, 2) 실험 조작으로부터 유도 된 아티팩트를 최소화하는 것이 중요하다.
Protocol
참고 : 방해받지 퇴적물 - 물 인터페이스 코어의 컬렉션 교환의 좋은 실험 측정을하는 것이 필수적입니다; 높은 교란 코어 상부 물 기공 물 용질 교환 가능성 및 (II)의 Fe의 산화 및 환원 황화합물 통해 산소의 흡수를 개선하고있다. 본 논문에서는 퇴적물 샘플링 기술과 용질 및 가스의 화학 분석의 피상적 포함하여 퇴적물의 침전 배양 절차를 강조한다. 샘플링 이전 또는 초기 결과에 기초하여, 전체 프로젝트 요구 통계적 설계 또는 소규모 공간적 변동 예상만큼 복제 정도를 결정한다. 중복 코어는 많은 연구 및 삼중 의해 사용되는 최소 나은 통계적 분석을 가능하게하는데 유용하다.
1. 퇴적물 수집 및 처리
참고 : 교환 실험 퇴적물의 컬렉션은 코어 USI의 1) 수동 삽입을 사용하여 수행됩니다퇴적물을 유지하기 위해 수동으로 폐쇄 밸브 알루미늄 폴을 사용하여 코어 링, 2) 극, 또는 3) 박스 코어 링을 넘어 가고하여, 다이버 또는 얕은 물이나 습지에 겨.
- 각 사이트, GPS를 이용하여 사이트의 위치를 기록 수질 존데를 이용하여 바닥 물, 산소, 온도 및 염분을 결정하고, PAR 센서 / m을 이용하여 표면과 아래쪽의 광합성 활성 방사선 (PAR)를 결정한다.
- 퇴적물 위의 (1) ~에 m 손드 수질을 내리고 바닥 물 특성 (깊이, 온도, 용존 산소, 온도 및 염도 / 전도도)를 기록.
- 하강 프레임을 사용하여 퇴적물 - 물 인터페이스에 수중 프로브와 PAR 센서를 낮 춥니 다. 주변 광 조건에서 광 감쇠를 추정하는 즉시 공기 - 물 인터페이스 아래 PAR 수치에 퇴적물 표면 근처 PAR 측정 값을 비교합니다.
- 그것을 저하, 보트 / 선박의 측면을 통해 박스 corer 배포 천천히 교란을 최소화하기 위해침전물을 관통 할 때. 눈에 보이는 장애 또는 과도한 재 부유의 핵심 상자를 검사합니다.
- 박스 corer 들어, 퇴적물로 코어 관을 삽입하고, 상기 코어의 상부를 덮도록 부틸 스토퍼를 사용한다. 플럭스 실험을 위해, 코어 내에서 이상적인 침전물 / 물 잔액이 적은 퇴적물의 깊이를 수집 물 15cm 거친 퇴적물의 15cm, 또는 고도로 압축 된 퇴적물 동안은 허용 가능한 결과입니다. 산소 고갈 율이 과도한 경우,보다 물기둥 높이 방향의 균형을 이동.
- 일반적으로, 깊은 물 연구과 저서 미세 조류 또는 대형 동물 인구 퇴적물에 대한 6.35 cm 내경 코어를 사용하여 10cm의 ID 코어를 사용합니다. 코어 크기의 주요 한계는 코어의 바닥을 캡핑 할 수있는 능력이다.
- 임베디드 O 링을 갖는 아크릴계 바닥 판과 바닥 캡. 충분한 복제가 수집 될 때까지이 과정을 반복합니다. 극 corer, 처음부터 핵심 리에서 아크릴 바닥 판으로NER의 corer에서 코어를 제거하고 스토퍼를 추가합니다.
- 사이트에서 주변 물에 침수되는 높은 절연 물 냉각기에 넣어 코어; 이 현장의 온도로 유지하는 데 도움이됩니다. 쿨러 똑바로 남아 있는지 확인합니다. 운송시 방해되는 코어를 폐기하십시오.
- 실험에 사용하기 위해 20 L의 carboys에 퇴적물 표면 근처 찍은 바닥 물 펌프. 10 ~ 20 L / 분 용량 또는 고속 연동 펌프 다이어프램 펌프를 사용합니다.
- 얕은 unstratified 물에서 물에 '덩크'에 의해 상자 속에 든 대형 유리 병을 채 웁니다. 고용량 인라인 카트리지 필터를 이용하여 아래의 물 여과는 제어 코어 수층으로부터 보정을 최소화 (빛) 물기둥 산소 흡수 또는 광합성 높은 속도로 현장에서 유용 할 수있다.
- 배양 시설로 가능한 빨리 코어 전송. 확장 수송 AER의 경우obic 코어는 무산소 인공 버블 링 또는 순환이 필요하다 될 수 있습니다.
2. 초기 설정
- 배양 시설에서, 배양 욕조에서 장소 코어 중 제어 온도 환경 룸에서, 또는 가열 / 냉각 순환 장치를 통해 온도 제어 이중 벽으로 둘러싸인 인큐베이터한다. 1.1.1 측정 바닥 물 온도에 온도를 설정합니다.
- 완전히 퇴적물 코어를 침지, 인큐베이터에 바닥 물을 추가합니다. 또한 여분의 물을 분배하는 데 사용됩니다 스피로 5 L의 carboys에 물을 추가 할 수 있습니다.
- 인큐베이터에 (침전물)없이 물 전용 코어를 추가합니다. 수층 블랭크의 사용은 가스 및 용질에 영향을 미치는 물을 컬럼 공정을 보상하기 위해 대부분의 환경에서 중요하다. 탈질의 측정, 이들 블랭크는 물기둥 프로세스하지만 코어의 아크릴 벽 가스의 교환뿐만 아니라, 반영 할 수있다.
- 버블 코어 w2 시간의 최소 i 번째 공기가 열 평형과 상부의 물이 가득 산소를 보장합니다. 그들은 밤새 유지 시간 코스는 다음 날 아침에 개시 될 수있다. 긴 미리 배양 기간은 효능에 대해 평가되지 않았습니다.
- 상향 버블 중에 물의 혼입에 T 결과의 하단에 삽입 된 1/8 "튜브만을 산소를 보장하지하지만, 통기 들어"½ 이루어진 삼원 커플러 PVC 파이프 작은 "T"버블 러를 사용 배양 욕조에 물 코어의 물 순환.
3. 퇴적물 - 물 부화 절차
- 온도를 확인해 본 결과, 현장의 조건과 일치 보장하기 위해 코어의 꼭대기에 회전 상판을 연결합니다. 이때, 물 탱크로부터 코어를 밀봉. 이 과정에서 핵심 오픈에 샘플링 밸브를 둡니다. 수동 팽이의 바닥면으로부터 부드럽게 기포 스윕.
- ELE배양 코어의 상단보다 vate 교체 물 시약병 ~ 30-40cm 및 광고에 공기를 제거 하향 회선 드레인. 여전히 흐르는 동안, 핵심 꼭대기에 선을 연결하고 밸브를 닫습니다.
- 중앙 교반 턴테이블의 전원을 켜고 코어가 회전되도록 분당 ~ 40 회 회전 속도를 조정하거나 물에 열을 혼합하지만 침전물을 재현 탁하지하기에 충분한 속도로.
- 거의 모든 코어가 밀봉되어 5 분 후, 여분의 물 밸브 및 샘플 밸브를 열고 루어 피팅을 사용하여 샘플 밸브 튜브의 짧은 부분을 첨부. 넘쳐로 가득 7 ㎖의 유리 튜브의 바닥이 샘플링 튜브를 놓습니다. 이전 튜브를 상한으로, 방부제로 30g의 L -1 HgCl 2의 10 μl를 추가합니다.
- 배양 온도에 가까운 온도에서 수중 이러한 샘플을 저장합니다. 다른 실험실이 성공적으로 샘 12 ml의 "Exetainers"를 사용했다PLE 저장.
- 용질 샘플링, 샘플 밸브에 20 ㎖ 주사기 배럴을 부착하고, 여분의 물 밸브를 연다. 주사기 배럴의 전체 중력을 사용 때까지 채운다. 플런저 및 필터 디스크를 연결 한 다음 유리 병에 샘플을 필터링 할 수 있습니다. 영양 분석을 위해 이러한 샘플에서 냉동 -20 분석 할 때까지 C를 °.
주 : 어두운 샘플링 시간 경과는 일반적으로 산소 흡수율에 따라 0.5에서> 2 시간에 이르기까지의 간격 샘플링 4 샘플링주기를 포함한다. 산소 섭취량의 낮은 속도로 상기 시간 간격이 길다; 호흡의 높은 속도와 퇴적물에 간격을 짧게 할 필요가있다. 각각의 샘플 포인트에서 취해진 샘플의 과도하게 높은 볼륨 전체 샘플 부피의 샘플링 너무 큰 비율을 초래할 수도 우리의 작업에 이러한 샘플 볼륨은 무시할 보정 초래한다. 샘플의 더 큰 부피보다 큰 직경의 코어 또는 증가 물기둥 높이가 필요하면필요할 수 있습니다. - 일반적으로 영양소 농도에 충분한 신호를 제공하는 25 %의 산소 고갈로, 50 %의 산소 고갈의 임계 값 이하 샘플링의 시간 과정으로 진행하지 마십시오. 여기에서, 산소 농도와 산소 포화도를 직접 분석을 위해 교정 optodes를 사용합니다.
- 퇴적물이 얕은, 조명 환경에서 경우, 4 번째 샘플에서 불을 켜고 3 이후의 샘플을 채취. 높은 광합성 퇴적물, O 2 및 기포 형성의 과포화 어떤 경우에는 가스 광속의 측정을 제한합니다. 산소의 지속적인 모니터링 광섬유 측정 기술은 신뢰성이 높고 정확한 비교적 작은 프로브를 갖는, 점점 더 실용적이고 유용한 대안이다.
- 퇴적물 배양의 결론, 물기둥의 높이를 측정하거나 직접 determ하기 위해 눈금 실린더에 물 열 사이펀 중 하나에서물 볼륨을 상상해 보라, 각 코어의 사진을 찍어.
4. 샘플 분석
- 막으로 N 2, O 2, 아르곤을 분석 용 펌프 샘플을 질량 분광계 유입구 및 N (2)의 비율이 결정에 Ar과 O 2 : <0.03 %의 정밀도로 아르곤 12,23.
- 몇 막 입구 사중 극 질량 분석계. 연동 펌프를 사용하여 막 튜브에 샘플을 누릅니다. 플라스틱 상자 속에 든 대형 유리 병에 샘플 폐기물을 수집 인해 수은 방부제에 화학 폐기물로 취급합니다. 배양 온도에서 공기와 평형을 탈 이온수로 보정한다.
- 영양이 ≤ 5 ml의 샘플 또는 자동 분석기를 사용하여 작은 볼륨에서 수동으로 분석을 수행합니다. 샘플 해동하면, 시작은 즉시 분석한다. 영양소 분석 방법의 선택은 배양 중에 영양소 농도 변화를 관찰하기에 충분한 정밀도를 산출한다. 일반적인 검출한계는 0.05 μmol의 L -1 시간 코스 추세가 모두 매우 낮은 매우 높은 영양소 농도에서 관찰하기가 어려울 수 있습니다 <수 있습니다.
- 수용성 인 반응의 비색 분석 들어, 아스코르브 산 포스 포 기법을 사용한다. 암모늄 분석 들어 페놀 염소산 시약 (24)을 사용하여 밤새 발색을 이용한다. 비색 분석을 자동화하거나 분할 류 또는 이산 분석기를 사용하여, 탁월한 선택하고 하위 샘플 볼륨을 이용한다.
- 질산 더하여 아질산 분석을 위해, 환원제 (25) 염화 바나듐을 사용하여 밤새 발색을 이용하거나, 자동 분석기를 사용
- 표준 곡선에 UV / VIS 분광 광도계 결정 흡광도를 비교하고 표준 농도와 흡광도의 회귀에서 농도를 결정한다.
퇴적물 - 물 환율 5. 계산
- 기울기가 μmol의 L -1 시간 -1로 표현하여, 어둡고 조명 배양 모두 독립적으로 시간 대 가스 또는 영양소의 농도를 회귀. 수층 전용 코어의 기울기에 대한 배양 코어의 기울기를 수정한다. 만 계산을위한 의미있는 회귀 (P <0.05)를 사용; 최종 데이터를 스프레드 시트에 비 중요한 데이터를 식별합니다.
- 위에있는 물에 화학 성분 농도의 변화의 기울기로부터 퇴적물 - 물 환율을 계산한다 :
F 플럭스 (μmol m -2 HR-1) 인 경우, ΔC /의 Δt는 상부의 물 농도를 변화 (μmol의 L -1 시간 -1)의 기울기이고, V는 상부 물의 부피 (L)는이고 A는 배양 코어 (m -2)의 면적이, 매일 자속 추정 광의 시간, 조명 비율을 곱이다 .TO어둠의 시간을 곱한 어두운 속도에 추가 할 수 있습니다.
6.보고
- 퇴적물 - 물 교환 측정 결과를보고 할 때 다른 과학자 샘플링 된 환경을 이해하는 충분한 정보를 제공합니다. 필수 정보는, 1) 사이트 위치 물 깊이 2) 필드 및 배양 온도 등의 물리적 특성 PAR 3) 산소, 영양 농도 및 염분, 이러한 입자 크기 4) 침전 특성과 같은 바닥 물의 특성 유기물 농도와 저서 동물의 존재.
Representative Results
Choptank 강 (체사 피크 베이, MD)에 양식 시설 주변의 퇴적물 플럭스 측정 결과는 그림 1과 같이하고, 생태계의 맥락에서 이러한 결과의 해석은 다른 곳에서 26되게됩니다. 항온 배양은 배양 조명 된 데이터 뒤에 어두운 배양하여 7 시간에 걸쳐 수행 하였다. 두 개의 코어로부터의 데이터뿐만 아니라 물 컬럼은 제어로 도시된다. 어둠 속에서 산소의 급속한 감소는 조명에 의해 다소 약화되었다; 미세 조류의 생산, 광합성 속도는 산소의 변화의 비율이 감소되는 조명의 주요 효과 호흡만큼 높지 않았다. 제어 코어 빛 어두운 작은 증가 산소 농도에서 작은 감소를 경험 하였다.
아르곤 비와 다음 N이 농도는 N (2)에 의해 결정되었다관측 된 온도와 염분 (27)에 대한 계산 된 아르곤 포화 문헌 값. N 개의 2 0.02 %의 전형적인 정밀도 : 아르곤 비율, 이러한 데이터는 ~에 0.1 μmol의 L -1 N이 정확. 퇴적물 코어와 물 열 빈 코어는 코어의 증가 훨씬 높은 속도로 시간이 지남에 N이 증가했다. 조명 아래 슬로프는 N이 변화의 어두운 속도 일반적으로 유사 하였다.
용해 NH 4 +의 플럭스는> 20 μmol (L)의 어두운 증가 -1 하나의 코어로,이 사이트에서 상당히 높았다. 조명 NH 4 + 플럭스 훨씬 낮았다. 두 코어와 물 열 빈은 질소 산화물을 감소 없었다 - 농도가 시간이 지남에 따라, 조명 중에 수평. 플럭스의 모든 코어 볼륨 및 다른 관련 파라미터의 농도 데이터 및 데이터에 나타낸다
그림 배양 굴을 포함하는 수레로 피복 된 Choptank 강에서 얕은 물 사이트에서 1 시간 코스 데이터. 데이터는 복제 코어 (A와 B)와 물 열 빈의 데이터 출신이 표시됩니다. 산소 N (2)의 농도, NH 4 +와 NO X - (NO 3의 합 -와 NO 2 - 배양 (음영 영역의 어두운 부분을 모두 제시) 및 배양의 조명 부분에 대한 네 번째 시간입니다. 어두운 인큐베이션 점은 조사 된 시계열의 제 시점이다. 조명 선이 선형 회귀이다 샘플링시에 온하고, 경사는 표 1에 제시되어있다.98 / 54098fig1large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 산소 - 다크 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 | |||||
| 0 | 235.1 | 221.7 | 235.2 | ||||||
| 1.3 | 204.3 | 170.6 | 235.3 | ||||||
| 2.32 | 162.7 | 138.9 | (232) | ||||||
| 3.97 | 145.3 | 77.9 | 222.2 | ||||||
| R 2 | 0.943 | 0.999 | 0.836 | ||||||
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | -23.5 | -35.9 | -3.4 | ||||||
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | -20.1 | -32.5 | |||||||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | -3,095 | -4,875 | |||||||
| 산소 - 라이트 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 | |||||
| 3.97 | 145.3 | 77.9 | 222.2 | ||||||
| 4.88 | 133.5 | 68.8 | 224.3 | ||||||
| 5.88 | 122.8 | 40.3 | 221.6 | ||||||
| 6.88 | (116) | 49.2 | 230.5 | ||||||
| R 2 | 0.981 | 0.999 | 0.994 | ||||||
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | -10.1 | -9.8 | 2.9 | ||||||
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | -13 | -12.7 | |||||||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | -2,000 | -1,905 | |||||||
| N 2 - 다크 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 | |||||
| 0 | 466.46 | 466.40 | 466.62 | ||||||
| 1.3 | 466.74 | 467.49 | 466.11 | ||||||
| 2.32 | 467.55 | 468.18 | 466.74 | ||||||
| 3.97 | 468.24 | 468.98 | 467.12 | ||||||
| R 2 | 0.963 | 0.98 | 0.854 | ||||||
| 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) | 0.471 | 0.645 | 0.12 | ||||||
| 수정 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) | 0.351 | 0.525 | |||||||
| 속도 N (2) -N (μmol m -2 시간 -1) | 108.1 | 157.5 | |||||||
| N 2 - 라이트 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 | |||||
| 3.97 | 468.24 | 468.98 | 467.12 | ||||||
| 4.88 | 468.84 | 469.21 | 467.26 | ||||||
| 5.88 | 469.39 | 469.71 | 467.47 | ||||||
| 6.88 | 469.62 | 470.04 | 467.41 | ||||||
| R 2 | 0.96 | 0.987 | 0.967 | ||||||
| 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) | 0.481 | 0.378 | 0.096 | ||||||
| 수정 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) | 0.386 | 0.282 | |||||||
| 속도 N (2) -N (μmol m -2 시간 -1) | 118.9 | 84.6 | |||||||
| 코어 표면 면적 (m 2) | 0.003165 | 0.003165 | 코어 볼륨 (L) | 0.4874 | 0.4747 |
. 아르곤 및 N : 2 : Choptank 강, 체사 피크 만의 subestuary에서 굴 양식 수레 아래 퇴적물에서 O 2, N 2 표 1. 시간 코스 데이터는 가스 농도는 O 2에서 파생 된 아르곤 비율이 막 입구를 통해 결정 질량 분석. 시간 코스 회귀 R 2 값은 값> 0.9025 (P <0.05)에 대한 중요하다. 슬로프 선형 회귀에 의해 결정되고 보정 된 슬로프는 빈 수층의 변화율을 감산함으로써 결정된다. 긍정적 인 요금 퇴적물 중 순 플럭스이며, 부정적인 요금은 퇴적물에 플럭스를 나타냅니다. N 개의 광속이 데이터 안돼요을을, N (2)로 표현 -Nrison는 NH 4 +와 NO X에 - 쉽게 플럭스. 이 사이트는 퇴적물은 주로 완전히 에어로빅 물 열 조건 미사와 점토로 구성했다. 코어의 면적은 31.65 cm이었다 -2 물 열 깊이는 모든 N 2 농도와 O 2 μmol의 L입니다 15.4 코어 A의 cm 핵심 B의 15.0이었다 -1. N 2 플럭스에 대한 최종 속도는 N 2 -N에서 표현된다.
| NH 4 + - 다크 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 |
| 0 | 10.84 | 14.09 | 6.91 | |
| 1.3 | 16.19 | 20.26 | 5.83 | |
| 2.32 | 17.07 | 24.93 | 5.42 | |
| 3.97 | 22.83 | 35.43 | 4.67 | |
| R 2 | 0.968 | 0.993 | 0.853 | |
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | 2.88 | 5.36 | -0.53 | |
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | 3.41 | 5.89 | ||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | 525 | 884 | ||
| NH 4 + - 라이트 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 |
| 3.97 | 22.83 35.43 | 4.67 | ||
| 4.88 | 24.05 | 36.45 | 4.13 | |
| 5.88 | 25.00 | 37.60 | 3.79 | |
| 6.88 | 26.96 | |||
| R 2 | 0.978 | 1 | 0.966 | |
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | 1.37 | 1.13 | -0.55 | |
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | 1.92 | 1.68 | ||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | 296 | (252) | ||
| 질소 산화물 없습니다 - - 다크 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 |
| 0 | 4.12 | 4.01 | 4.53 | |
| 1.3 | 3.82 | 3.58 | 4.43 | |
| 2.32 | 3.70 | 3.25 | 4.28 | |
| 3.97 | 3.19 | 2.64 | 4.19 | |
| R 2 | 0.976 | 0.992 | 0.967 | |
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | -0.229 | -0.345 | -0.089 | |
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | -0.14 | -0.256 | ||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | -21.6 | -38.4 | ||
| 질소 산화물 없습니다 - - 라이트 | 시간 (시간) | 코어 | 코어 B | 제어 |
| 3.97 | 3.19 | 2.64 | 4.19 | |
| 4.88 | 3.06 | 2.59 | 4.06 | |
| 5.88 | 3.18 | 2.41 | 4.02 | |
| 6.88 | 2.95 | 2.35 | 4.2 | |
| R 2 | 0.934 | 0.909 | 0.9 | |
| 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) | -0.078 | -0.103 | 0 | |
| 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) | -0.078 | -0.103 | ||
| 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) | -12 | -15.5 | ||
| 코어 표면 면적 (m 2) | 0.003165 | 0.003165 | ||
| 코어 볼륨 (L) | 0.4874 | 0.4747 |
NH 4 +와 NO X 표 2. 시간 코스 데이터 - 표 1 시간 코스 회귀 R에 사용 된 것과 같은 퇴적물 코어에서 2 값은 값> 0.9025 (P <0.05)에 대한 중요하다. 슬로프 선형 회귀에 의해 결정되고 보정 된 슬로프는 빈 수층의 변화율을 감산함으로써 결정된다. 긍정적 인 비율은 순 플럭스이다퇴적물에서 마이너스 금리 퇴적물에 플럭스를 나타냅니다. NH 4 +와 NO 2에 대한 모든 농도 - μmol의 L -1.
Discussion
여기에 설명 된 기술은 얕은 깊이와 모두 수계의 여러 가지에 적용되었고, 우리는 대부분의 상황에서 잘 동작하는 것으로했다. 이 방법은 동료에 의해 사용 및 문헌에 제시된 방법에서 적응시켰다 그것은 막 입구 질량 분석을 통해 탈질의 측정에 최적화되어 있습니다. 이 방법의 장점 중 하나는 동시에 코어의 다수를 처리하는 능력이다. 또 다른 방법은 적은 복제 사이트를 극대화하는 것입니다하지만 중복 또는 세중 코어와 각 사이트를 복제하면 환경 세그먼트에 대한 평균값이 자연의 변화를보다 잘 나타내는하고있을 가능성이있는 상황에서, 측정의 신뢰도를 증가시킨다. 계절 차이를 밝히기 위해, 사이트 적은 수의 측정 시계열 유용한 전략이 될 수있다.
이 프로토콜에서 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 만드는 s의 파라마운트uccessful 측정은 그대로 퇴적물 - 물 인터페이스 코어의 모음입니다. 현장에서이 기준이 피로 할 수 있습니다에 부합하지 않는 코어를 거부하지만, 가난한 코어는 가난한 정확도와 정밀도로 이어질 것입니다. 에어로빅 코어를 유지하는 것은 탄산과 유물을 최소화하고 건강한 그대로 미생물과 후생 동물 인구를 유지 원래 수집 온도 부근에 있습니다. 마지막으로, O 2, N 2 샘플, 염화 수은 방부제의 첨가는 중요하다. 우리는 이러한 플럭스 측정을 손상시킬 수, 유리 병의 과도한 가열 및 냉각을 포함한 가스 샘플의 부적절한 보존을 관찰했다. 다른 실험실이 성공적으로 채용 한 7.0 M ZnCl이 낮은 폐기물 처리 비용이 덜 독성 방부제와 같은; 7에 대한 30 ㎕를 첨가가 적절한 샘플 ㎖로.
N 2, 아르곤의 비율의 정밀하고 정확한 분석은 N (2)의 결정에 중요 2 : 아르곤 비율은 일반적으로 가열 구리 (28)를 사용하여 분석하기 전에 산소 제거를 옹호하는 일부 연구자를 선도하는 산소 농도의 함수로 변경합니다. 실험실에서 사용되는 기기는 N 2 산소의 영향을 측정 하였다 : 아르곤 비 23 및 효과는 크지 산소 고갈 매우 <작은 0.03 %였다. 산소 "효과"평가에 대한 접근 방식의 차이는 다른 연구자 23,28,29에 의해 다른 결론으로 이어질 것으로 보인다. N 2에 큰 산소 효과 : 아르곤 비율이 N 2 -N 유출의 잘못 빠른 속도로 이어질 것이다 우리의 경험, 우리는 무시할 N의 많은 관찰 산소 고갈의 높은 비율에 따라 2 -N 유출 있습니다. 실험실되는 N 2 산소 효과 : 아르곤 비율이 큰 표시 유용한 대안 전극 또는 optodes와 산소를 이용한 산소 농도의 측정은 독립적인라인 가열 된 구리를 이용하여 질량 분석으로부터 제거.
이 기술을 문제 해결에만 퇴적물 플럭스 데이터의 검사에 가능하다. 회귀 교반 연속인지, 샘플이 제대로 수집하고 보존하고있다 가난한 때 중요한 요소는 고려, 시간 여부 코스는 낮은 비율의 추정을 허용하기에 너무 짧은했다. 실험의 길이는 일반적으로 시간 경과에 매립 회귀 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 더 긴 배양을 필요 대사 낮은 비율의 산소 시간 경과에 의해 설정된다. O 2 거품을 생성 산소 생산의 높은 비율은 가스 플럭스 어렵게하지만, 용질 플럭스는 영향을받지 않을 수 있습니다.
또한이 접근 방식의 한계를 이해하는 것이 필요하다. 작은 코어는 평방 미터의 0.3 %를 커버하고 큰 코어는 0.6 %를 커버합니다. 미터 규모에서 상당한 이질성, ANIM의 이기종 배포판 사이트에서ALS 또는 식물은 하나 또는 두 개의 코어가 충분히 표현하지 않을 것을 제안 할 수있다. 측정 어려움을 제시 일부 환경도있다. 기포로 가스 차동 혼입 영향 아르곤 비율 : 탈질 측정 용 메탄 또는 산소 기포의 존재는 N이 가진 기술을 무효화 할 수있다. 저서 미세 조류 식민지 퇴적물에서, N 2 N 2 아르곤에 대하여, 그리고 감소 우선적 박리 산소 기포 결과의 형성 : 아르곤 비. 일반적으로, 우리는 양식을 거품 시점에서 탈질을 측정 할 수 없습니다. 혐기성 환경은 다른 문제를 제기하고, 코어의 포기는 퇴적물 - 물 계면에서의 산화 환원 역학을 변경합니다. 우리는 즉시 수집 한 후 교반 상판과 함께 코어를 밀봉 완전히 30 물 컬럼을 교체하지 않고 플럭스를 시작합니다. 조명 퇴적물과 우리의 실험은 일반적으로 포화 또는 한 거의 saturat조명 (31)의 레벨을 보내고, 이에 저서 미세 조류의 효과를 극대화.
퇴적물 - 물 교환 측정은 퇴적물 - 물 인터페이스를 통해 재료의 순 플럭스의 측정이다. 그러나, 이러한 측정은 단독 종종 이러한 계면 교환을 제어하는 메커니즘을 식별 할 수있다. 연구 문제는 이해 메커니즘, 유기 물질의 반응성에 대한 다른 정보 터미널 전자 수용체의 띠 모양, bioirrigation 및 bioturbation 및 광합성 생물을 포함하는 경우 필요할 수 있습니다. 기공 물 화학, 유기 물질의 반응성 (32)의 직접 측정, 동물 인구의 열거, 퇴적물 바이오 관개, 침전물의 증가, 또는 산화 환원 또는 물 화학 (13) 위에 놓인의 실험 조작의 결정을해야 할 수 있습니다 노력 7 모델링. 우리의 연구에서 좋은 퇴적물 - 물 교환 데이터가 수중 퇴적물의 화학적 성질을 이해의 핵심 구성 요소이며,다른 측정 값과 함께 수중 생화학 사이클 침전물 재활용 공정의 역할을 식별한다.
침전 처리에 관한 케어, 온도 제어 및 물을 칼럼 혼합하면서 코어 인큐베이션 퇴적물 - 물 계면에서 용질 및 가스 교환의 추정에 유용한 방법이다. 그러나, 여기에 사용되는 기술은 일부 환경 및 배양 전에 연장 기간 어려운 물류에 대한 수정이 필요할 수 있습니다. 지금까지, 우리는 성공적으로 최소한의 수정과, 해안, 습지, 호수, 저수지, 강, 보존 연못 환경을 하구이 배양 방법을 적용했습니다.
Disclosures
저자는 공개 아무것도 없어.
Acknowledgments
저자는 환경 과학 메릴랜드 센터의 대학에서 토드 가나와 탈질에 월터 보인 톤과 피트 Sampou과 협동 작업에 의해 수행 작업의 우리의 관찰을 사용하여이 방법을 개발했다. 우리의 탈질 방법의 개발은 메릴랜드 바다 그랜트 프로그램 및 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 지원없이 불가능했을 것입니다. 여기에 사용되는 대표적인 데이터는 메릴랜드 바다 그랜트에 의해 지원되었다 메릴랜드 바다 그랜트 (R / AQ-5C)와 쓰기 활동 자금으로 수집 (R / SV-2) NOAA 체사 피크 베이 사무소 (NA13NMF4570210), 굴 복구 파트너십 , 국립 과학 재단 (OCE1427019), 엑셀론 공사 및 메릴랜드 환경 서비스 / 메릴랜드 포트 관리.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Multiparameter sonde - temperature, oxygen, salinity | YSI | " | Any high quality equipment will suffice |
| PAR Measurement | Li-Cor | 6050000 | |
| Pole corer | Built by machine shop | ||
| Box corer | DK-Denmark | HAPS Corer | We also use light box coring equipment |
| Small core tubes with O-ring fitted bottom, 3' OD, 2.5' ID. | various plastics companies | Clear acrylic | |
| Medium core tubes with O-ring, 4.5" OD, 4" ID | various plastics companies | Clear acrylic | |
| Butyl stopper size 13.5 | generic | ||
| Stirring turntable | Built by machine shop | ||
| Incubation tub | Built by machine shop | ||
| Replacement water carboy | Nalgene | 2320-0050 | |
| 7 ml glass stoppered tube | Chemglass | not on inventory | "Exetainers" used by other labs |
| 20 ml plastic syringe | generic | ||
| Syringe filters | |||
| Plastic tubing | Tygon | ACF00004-CP | |
| Compact Fluorescent Lights | Apollo Horticulture | CFL 8U 250W |
References
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