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Environment

माध्यम से, भंग समझना कार्बनिक पदार्थ biogeochemistry doi: 10.3791/54704 Published: October 29, 2016

Summary

भंग कार्बनिक पदार्थ ऊर्जा और पोषक तत्वों पारिस्थितिक तंत्र स्ट्रीम करने का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। यहाँ हम आसानी से replicable पोषक तत्व दालों के माध्यम से बगल में भंग कार्बनिक पदार्थ के परिवेश के पूल में हेरफेर करने के लिए एक क्षेत्र आधारित विधि का प्रदर्शन।

Introduction

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भंग कार्बनिक पदार्थ (डोम) पारिस्थितिक तंत्र मीठे पानी के लिए एक महत्वपूर्ण ऊर्जा और पोषक स्रोत प्रदान करता है और कार्बनिक पदार्थ है कि एक 0.7 माइक्रोन फिल्टर के माध्यम से गुजरता के रूप में परिभाषित किया गया है। जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों के भीतर, डोम भी प्रकाश क्षीणन और धातु complexation प्रभावित कर सकते हैं। डोम विभिन्न कार्य समूहों के साथ कार्बनिक यौगिकों, साथ ही इस तरह नाइट्रोजन (एन) और फॉस्फोरस (पी) के रूप में आवश्यक पोषक तत्वों की एक अत्यधिक विविध और विषम मिश्रण है। शब्द "डोम" अपनी सी, एन पी और घटकों सहित पूरे पूल का वर्णन करते हैं, अपनी एकाग्रता भंग कार्बनिक कार्बन (डॉक्टर) के रूप में मापा जाता है। डोम पूल के निहित आणविक जटिलता हालांकि, इसके अध्ययन के लिए चुनौतियों बनाता है। उदाहरण के लिए, वहाँ कुल डोम पूल, भंग कार्बनिक नाइट्रोजन (डॉन) और भंग कार्बनिक फास्फोरस (डीओपी) के रूप में जैविक पोषक तत्वों के शामिल के अंश को मापने के लिए कोई सीधा रास्ता है। इसके बजाय, जैविक पोषक तत्वों की एकाग्रता अंतर से निर्धारित किया जाना चाहिए (

एक धारा के लिए एक यथार्थवादी डोम संशोधन जोड़ना परिवेश डोम पूल की विविधता के कारण मुश्किल है। पिछले अध्ययनों से ही कार्बन सूत्रों ने कहा है (जैसे ग्लूकोज, यूरिया 1) या एक विशेष स्रोत पत्ता कूड़े leachate 2 के रूप में इस तरह के क्षेत्र में सांद्रता में हेरफेर करने के लिए। हालांकि, इन स्रोतों परिवेश डोम पूल का विशेष प्रतिनिधि नहीं हैं। निखारने या ध्यान केंद्रित बाद के प्रयोग के लिए परिवेश डोम भी प्रसंस्करण के दौरान कुछ भिन्न (जैसे अत्यधिक अस्थिर घटक) के नुकसान सहित कठिनाइयों के साथ गढ़ा है करने के लिए कोशिश कर रहा है। नतीजतन, यह परिवेश डोम पूल पर नियंत्रण को समझने के रूप में हम वर्तमान में किसी भी विधि सीधे परिवेश डोम पूल में हेरफेर करने के लिए पास नहीं है मुश्किल है। हालांकि, बाद से डोम के biogeochemistry पोषक तत्वों सामान्यतः वातावरण में पाया से जुड़ा हुआ है (जैसे लीखदर [सं 3 -] 3), हम अन्य विलेय पारिस्थितिक तंत्र धारा और इन जोड़तोड़ करने के लिए डोम पूल की प्रतिक्रिया को मापने के लिए जोड़ सकते हैं। विचार कैसे डोम पूल प्रयोगात्मक लगाया पोषक तत्व सांद्रता हम कैसे डोम पर्यावरण की स्थिति अस्थिर करने के लिए जवाब में बेहतर जानकारी हासिल करने के लिए आशा की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए जवाब है के द्वारा।

एक विधि आमतौर पर धारा biogeochemistry में इस्तेमाल के अलावा पोषक विधि है। पोषक तत्व अलावा प्रयोगों पारंपरिक रूप से तेज कैनेटीक्स या जोड़ा घुला हुआ पदार्थ 4,5,6,7 के भाग्य समझने के लिए इस्तेमाल किया गया है। पोषक तत्व जोड़ मानव संसाधन 6 कई साल 8 के पाठ्यक्रम पर दिन पैमाने 4, या लंबी अवधि के लिए जोड़तोड़ पर अल्पकालिक हो सकता है। पोषक तत्व जोड़ भी isotopically लेबल शामिल कर सकते हैं पोषक तत्वों (जैसे 15 एन-कोई 3 -) biogeochemical प्रतिक्रियाओं के माध्यम से जोड़ा पोषक तत्व का पता लगाने के लिए। हालांकि, आइसोटोप आधारित अध्ययन अक्सर अनुभव कर रहे हैंnsive और कई benthic डिब्बों जहां isotopically लेबल पोषक तत्वों को बरकरार रखा जा सकता है की चुनौतीपूर्ण विश्लेषण (जैसे digestions) की आवश्यकता होती है। हाल प्रयोग ऐसे डोम 9,10 के रूप में गैर जोड़ा और परिवेश विलेय पर नियंत्रण को स्पष्ट करने के लिए एक नया तरीका है जिसके द्वारा सीटू biogeochemical प्रतिक्रियाओं में वास्तविक समय की जांच करने का खुलासा अल्पकालिक पोषक तत्व दालों की उपयोगिता पता चला है। यहाँ हम वर्णन है और अत्यधिक विविध डोम पूल सी और एन और विशेष रूप से नियंत्रण के युग्मित biogeochemistry को समझने के उद्देश्य से अल्पकालिक पोषक तत्व दालों का आयोजन करने के लिए महत्वपूर्ण कदम पद्धति प्रदर्शित करता है। यह आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विधि एक प्रयोगात्मक धारा पहुँचने के लिए एक पोषक तत्व पल्स जोड़ने और दोनों चालाकी से घुला हुआ है और ब्याज की प्रतिक्रिया चर (जैसे डॉक्टर, डॉन, डीओपी) की एकाग्रता में परिवर्तन को मापने शामिल है। सीधे बगल में पोषक तत्वों की सांद्रता से छेड़छाड़ हम परोक्ष रूप से डोम को बदलने में सक्षम हैंपूल और जांच कैसे पोषक तत्वों की सांद्रता 10 के एक गतिशील रेंज भर में डोम एकाग्रता बदल जाता है।

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Protocol

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1. पहचान करना और आदर्श प्रायोगिक स्ट्रीम रीच निस्र्पक

  1. सुनिश्चित करें कि प्रयोगात्मक धारा पहुँचता काफी लंबे समय विलेय 11 और काफी लंबे समय से है, जहां जैविक तेज हो सकता है की पूरी मिश्रण को बढ़ावा देने के लिए कर रहे हैं। रीच लंबाई नदियों और प्रयोगों के बीच भिन्न हो सकते हैं। छोटे पहले के आदेश headwater धाराओं में, तक पहुंचने की लंबाई मुक्ति और धारा के अन्य भौतिक गुणों के आधार पर 20-150 मीटर से भिन्न हो सकते हैं (या अब अगर सिस्टम यह आवश्यकता है)।
    1. प्रयोगात्मक तक पहुँच से बाहर निकालने के बड़े पूल के रूप में वे विलेय, कम से कम प्रवाह वर्गों, और सहायक नदियों कहा कि समाधान के बहाव को कमजोर आंदोलन मंदबुद्धि। कम निर्वहन टाइम्स ऑफ जबकि उच्च निर्वहन एक लंबे समय तक पहुंच की आवश्यकता हो सकती पहुंच लंबाई को छोटा आवश्यकता हो सकती है।
    2. जोड़ा विलेय के मिश्रण की सुविधा के लिए एक नाला ऊपर प्रयोगात्मक धारा पहुंच के शीर्ष पर एक स्थान की पहचान। इस के अलावा साइट होगा। प्रयोगात्मक धारा के नीचेतक पहुँचने के लिए एक स्थान जहां प्रवाह constricted और कुल प्रवाह के बारे में 90% का प्रतिनिधि है (चित्रा 1) को पहचानें। यह नमूना संग्रह साइट होगा।

आकृति 1
चित्रा 1:। डाउनस्ट्रीम नमूना साइट के उदाहरण के एक आदर्श नमूना साइट है जहाँ प्रवाह के बहुमत constricted और धारा चैनल और benthos की अशांति के बिना आसानी से सुलभ है। यहां लकड़ी मलबे का एक टुकड़ा गिर गया एक छोटा सा पहले के आदेश headwater स्ट्रीम में इस नमूने बिंदु बनाया गया है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

  1. आदेश manip के लिए आवश्यक विलेय के द्रव्यमान की गणना करने के लिए ब्याज की विलेय प्रयोगों के लिए पहले के निर्वहन के माप और पृष्ठभूमि पोषक तत्व प्राप्त सांद्रताulations। कृपया कदम 2.2.1 में गणना देखते हैं।
    1. हेरफेर का लक्ष्य घुला हुआ पदार्थ के लिए पृष्ठभूमि एकाग्रता डेटा प्राप्त (जैसे NO 3 -) और क्लोराइड (सीएल -) जो अक्सर रूढ़िवादी अनुरेखक के रूप में प्रयोग किया जाता है। चालकता में परिवर्तन, जो नमूना स्टेशन पर पोषक तत्व नाड़ी के आगमन और वह दर है जिस में नाड़ी से गुजर रहा है का संकेत ट्रैक करने के लिए इन प्रयोगों के संदर्भ में रूढ़िवादी अनुरेखक का उपयोग करें। चालकता, या विशिष्ट चालकता, रूढ़िवादी दरियाफ्त की एकाग्रता में में सीटू परिवर्तन के लिए एक किराए की है।
    2. ऐसे पहुंच चौड़ाई और गहराई, तापमान, पीएच और भंग ऑक्सीजन के रूप में सहायक डेटा इकट्ठा करके प्रयोगात्मक पहुंच से फिजियो-रासायनिक गुणों की विशेषताएँ।
      1. माप है कि एक पर्यावरण जांच (जैसे चौड़ाई और गहराई), दिन के उपयोग के साथ पहले या तुरंत आदेश में किसी भी benthic ओ कम करने के लिए प्रयोग के बाद नहीं किया जा सकता है प्रदर्शनधारा चैनल के भीतर आर रासायनिक अशांति। समान दूरी transects में प्रयोगात्मक पहुंच (जैसे हर 10 मीटर) है, जहां चौड़ाई और कम से कम 3 गहराई माप मूल्यांकन किया जा सकता है (उदाहरण के दाहिने किनारे, thalweg, और लेफ्ट बैंक) फूट डालो। इन आंकड़ों biogeochemical मापन के लिए एक धारा के भौतिक गुणों कनेक्ट करने के लिए मूल्यवान हैं और अगर शोधकर्ताओं ने यह भी पोषक तत्व तेज कैनेटीक्स और मापदंडों 6 की गणना में रुचि रखते हैं।

2. प्रयोग के लिए तैयारी

  1. नीचे दिये समीकरण का उपयोग कर हेरफेर के लिए आवश्यक घुला हुआ पदार्थ का द्रव्यमान (किलो) निर्धारित करते हैं।
    नोट: उदाहरण के नीचे कोई 3 के साथ एक नाइट्रेट आधारित प्रयोग करने के लिए लागू होता है - सोडियम नाइट्रेट के रूप (नैनो 3) और पृष्ठभूमि के ऊपर 3x के एक लक्षित वृद्धि हो जाती है (समीकरणों Kilpatrick और कॉब 12 में से उन लोगों के आधार पर कर रहे हैं)। इस उदाहरण में निम्नलिखित मान्यताओं Res के साथ बनाया गया हैपृष्ठभूमि की स्थिति के लिए pect: मुक्ति = 10 एल / सेकंड; [सीएल] = 10 मिलीग्राम / एल; [NO 3 -] 50 ग्राम एन / एल =। प्रयोगों के बीच में भिन्नता के कारण, आवश्यक इनपुट डेटा को समायोजित।
    1. लक्षित वृद्धि (समीकरण 1) की गणना:
      लक्षित [सं 3 - माइक्रोग्राम एन / एल] वृद्धि की उम्मीद = पृष्ठभूमि [सं 3 - माइक्रोग्राम एन / एल] * लक्षित वृद्धि
      150 माइक्रोग्राम एन / एल = 50 ग्राम एन / एल * 3
    2. गणना की कुल परमाणु भार प्रवाह (2 समीकरण):
      कुल परमाणु जन प्रवाह (सं 3 - माइक्रोग्राम एन) = 30 मिनट * 60 सेकंड * क्यू (एल / सेक) * लक्षित [सं 3 - माइक्रोग्राम एन / एल] वृद्धि
      घुला हुआ पदार्थ पीक 12 के ग्रहण अवधि 30 मिनट है कहाँ और क्यू मुक्ति है
      2 700 000 माइक्रोग्राम एन = 30 मिनट * 60 सेकंड * 10 एल / एस * 150 माइक्रोग्राम एन / एल
    3. गणना की कुल आणविक जन प्रवाह (3 समीकरण):
      कुल आणविक जन प्रवाह (सं 3 - माइक्रोग्राम एन) = कुल परमाणु जन प्रवाह (सं 3 - माइक्रोग्राम एन) / परमाणु द्रव्यमान (14) * आणविक हमight (85)
      कहाँ परमाणु भार एन करने के लिए संदर्भित करता है और आणविक वजन नैनो 3 को दर्शाता है।
      16,392,857.14 माइक्रोग्राम एन = 2,700,000 माइक्रोग्राम एन / (14 * 85)
    4. (समीकरण 4) जोड़ने के लिए बड़े पैमाने पर की गणना:
      बड़े पैमाने पर जोड़ने के लिए (G) = कुल आणविक जन प्रवाह (सं 3 - माइक्रोग्राम एन) / 1000000 जी / माइक्रोग्राम
      16.39 छ नैनो 3 = 16,392,857.14 माइक्रोग्राम एन / 1000000 जी / माइक्रोग्राम
      नोट: रूढ़िवादी दरियाफ्त (जैसे सोडियम क्लोराइड) सहित किसी भी अन्य विलेय के लिए ऊपर की गणना का पालन करें। ब्याज की घुला हुआ पदार्थ के लिए आणविक और परमाणु जनता को समायोजित करने के लिए सुनिश्चित करें।
  2. सभी विलेय एक दिन क्षेत्र प्रयोगों के लिए पहले तैयार करें। पर्याप्त विलेय वजन पृष्ठभूमि के ऊपर तीन बार (या वांछित राशि) दोनों जैविक दरियाफ्त और रूढ़िवादी दरियाफ्त के परिवेश एकाग्रता बढ़ाने के लिए। यह महत्वपूर्ण है कि जोड़ा विलेय की मात्रा पृष्ठभूमि एकाग्रता के ऊपर एक measureable परिवर्तन है कि ओ बनाने के लिए पर्याप्त है का कारण बनता हैजोड़ा पोषक तत्व एकाग्रता में आईडीई गतिशील रेंज।
    1. विश्लेषणात्मक तराजू का उपयोग विलेय वजन और बाद में उचित लेबल के साथ स्वच्छ एसिड धोया उच्च घनत्व पॉलीथीन की बोतलों में दुकान। जैविक ट्रेसर के उदाहरण में शामिल: No 3: - सोडियम नाइट्रेट (नैनो 3); एनएच 4 +: अमोनियम क्लोराइड (एनएच 4 सीएल); पीओ 4 -3: पोटेशियम फॉस्फेट (कश्मीर 2 HPO 4)। हालांकि, जैविक दरियाफ्त की पसंद biogeochemical सवाल के एक समारोह में कहा जा रहा होगा। रूढ़िवादी ट्रेसर के लिए विकल्प सोडियम क्लोराइड (NaCl) और सोडियम ब्रोमाइड (NaBr) शामिल हैं।
  3. क्षेत्र किताब, लेबलिंग टेप और कलम, क्षेत्र टेप को मापने, कूलर, चालकता मीटर, ~ 20 एल बाल्टी और बड़ी सरगर्मी रॉड (जैसे बीयर चप्पू, rebar, बड़े छड़ी), लगभग 50 स्वच्छ और एसिड धोया 125 मिलीलीटर उच्च: शेष माल ले लीजिए घनत्व पॉलीथीन की बोतलें। 125 मिलीलीटर की बोतल लेबल # 1-50।
    नोट: एल50 नमूनों की तुलना में ईएसएस प्रयोग के प्रति लिया जा सकता है और पृष्ठभूमि के नमूने 50 कुल बोतलों में शामिल किए गए हैं।
  4. वैकल्पिक: क्षेत्र के कर्मियों की संख्या पर निर्भर करता है, पर साइट नमूना छानने प्रदर्शन (देखें अनुभाग # 5)। इस विकल्प चुना जाता है, क्षेत्र में 50 स्वच्छ, पूर्व लेबल और एसिड धोया 60 मिलीलीटर उच्च घनत्व पॉलीथीन बोतलें लाने के लिए। 125 मिलीलीटर संग्रह बोतलें मैच के लिए 60 मिलीलीटर की बोतल लेबल # 1-50।

3. सेट अप के दिन

  1. संग्रह स्थल पर क्षेत्र चालकता मीटर की तैनाती। साधन नदी के ऊपर जहां नमूने इसलिए नमूना संग्रह ले जाया जाएगा साधन रीडिंग के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है (लगभग 0.5-1.0 मीटर) रखें। मीटर प्रयोग भर में जगह में बना रहेगा। एक क्षेत्र चालकता मीटर के लिए सबसे अच्छा है, क्योंकि यह वास्तविक समय चालकता रीडिंग, जो नमूना दर निर्धारित करने के लिए आवश्यक हैं प्रदान करता है और निस्पंदन और विश्लेषण के क्रम में (कदम 5.3 और 6.1) (कदम 5.2 देखें)।
  2. 125 मिलीलीटर पृष्ठभूमि sampl लीजिएइसके अलावा साइट पर तीन प्रतियों में और समाधान के अलावा करने से पहले प्रायोगिक पहुंच का संग्रह स्थल पर es। इन आंकड़ों परिवेश एकाग्रता दिन की सत्यापित करने के लिए और धारा पहुंच साथ घुला हुआ पदार्थ एकाग्रता में भिन्नता निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा। ये आंकड़े यह भी परिवेश धारा रसायन विज्ञान कनेक्ट करने के लिए मूल्यवान हैं: - ब्याज की biogeochemical माप के लिए (जैसे डॉक्टर NO 3 के अनुपात में 13।)।
  3. समय और एकत्र नमूनों पृष्ठभूमि की चालकता रिकॉर्ड।
  4. धारा की पृष्ठभूमि चालकता रिकॉर्ड के समाधान के अलावा पहले।

4. जोड़ना विलेय

  1. सभी अभिकर्मकों (16.39 छ नैनो 3 और 1483 छ NaCl) एक बड़े कंटेनर में (जैसे 20 एल बाल्टी) डालो और पूरी तरह से विलेय भंग करने के लिए पर्याप्त धारा पानी जोड़ें। अतिरिक्त धारा पानी के साथ तीन बार अभिकर्मक वाहिकाओं कुल्ला और समाधान कंटेनर में कुल्ला डालना। पानी की मात्रा का ध्यान रखें जोड़ा।
    1. उदाहरण के लिए, कंटेनर में धारा पानी डालना एक 500 मिलीलीटर की बोतल का उपयोग करें। समाधान हलचल जब तक सभी अभिकर्मकों पूरी तरह से भंग कर दिया है।
  2. इसके समाधान के 60 मिलीलीटर विभाज्य ले लीजिए। पार संक्रमण को कम करने के लिए अन्य सभी नमूनों से यह अत्यधिक ध्यान केंद्रित नमूना अलग (जैसे ज़िप ताला बैग) रखें। इस तरह के नमूने महत्वपूर्ण हैं यदि गणना के पोषक तत्व तेज कैनेटीक्स 6 अनुसंधान परियोजना का अतिरिक्त लक्ष्य के रूप में इन नमूनों का निर्धारण करने के विलेय की सटीक बड़े पैमाने पर जोड़ा इस्तेमाल किया जा सकता है।
  3. इसके अलावा साइट में समाधान डालो। एक चिकनी और त्वरित गति से समाधान डालने के लिये पर्यटन समय अंतराल और splashing कहा कि अभिकर्मकों की मात्रा को कम कर सकता है कम से कम करने से यह मत करो। कुल्ला कंटेनर और हलचल धारा में तीन बार छड़ी तुरंत अलावा गारंटी करने के लिए सभी अभिकर्मकों स्ट्रीम करने के लिए जोड़ दिया गया है के बाद।
    1. रिकार्ड समय समाधान जोड़ा गया: मानव संसाधन: मिनट: सेकंड।
    2. रिकॉर्ड जोड़ा ट्रेसर की जनता(जैसे नैनो 3 और सोडियम क्लोराइड)।
    3. बाद समाधान जोड़ दिया गया है, धारा को परेशान नहीं करते। सुनिश्चित करें कि धारा के साथ सभी यात्रा सुनिश्चित करने के लिए कि धारा benthos और समाधान ही परेशान नहीं हैं बैंकों पर होता है बनाओ।

5. फील्ड सैम्पलिंग

  1. आरोही क्रम में नमूने की बोतलों के आदेश जबकि नमूना स्थान पर पहुंचने के लिए समाधान के लिए इंतज़ार कर रहे। सफर के समय निर्वहन के एक समारोह हो सकता है और लंबाई तक पहुँचने के लिए और समय से आगे निर्धारित किया जा सकता है (एक दिन पहले) या तो एक NaCl केवल इंजेक्शन या rhodamine डाई (जो यात्रा के समय में 14 की स्थापना के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है) के साथ।
    नोट: यदि एक डॉन थीम पर आधारित इस परियोजना पर काम कर रहे, rhodamine डाई का उपयोग के रूप में यह डॉन का एक प्रकार है से बचने और इसलिए परिवेश DON पूल बदल जाएगा अगर अध्ययन पहुंच में किसी भी बनी हुई है।

चित्र 2
चित्र 2:घुला हुआ पदार्थ निर्णायक वक्र का उदाहरण योजनाबद्ध (बीटीसी)। ए बीटीसी समय के साथ घुला हुआ पदार्थ एकाग्रता में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है और एक धारा में पारगमन और एक दरियाफ्त की biogeochemical साइकिल चालन की व्याख्या करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। हड़पने के नमूने एक आवृत्ति है कि दोनों आरोही और बीटीसी के उतरते अंग को बराबर प्रतिनिधित्व देता है के साथ बीटीसी भर में लिया जाना चाहिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

  1. नमूना संग्रह
    नोट: पर- arching नमूना संग्रह का उद्देश्य पर्याप्त रूप से वक्र (बीटीसी) (चित्रा 2) के माध्यम से तोड़ने के दोनों बढ़ती है और गिरने अंग साथ घुला हुआ पदार्थ एकाग्रता में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करने के लिए है।
    1. समाधान (चालकता में वृद्धि के माध्यम से पता चला) के आगमन पर, नमूना बिंदु पर पानी का मुख्य प्रवाह में एक 125 मिलीलीटर की बोतल धारण करके बीटीसी भर में 125 मिलीलीटर की बोतल में नमूने इकट्ठा। शीघ्रLy धारा पानी से कुल्ला बोतल और नीचे की ओर कुल्ला त्यागने और फिर नमूना ले। कैप नमूना और कूलर में रखें।
    2. और एक क्षेत्र किताब (1 टेबल) में बीटीसी साथ लिया प्रत्येक नमूने की चालकता समय (: मिनट सेकंड एचआर) रिकॉर्ड।
    3. (उदाहरण के लिए 1 मिनट के अंतराल) समय के आधार पर या दर है जिस पर चालकता परिवर्तन के आधार पर नमूने एकत्र। उदाहरण के लिए, यदि चालकता जल्दी बदल रहा है, चालकता धीमी गति में परिवर्तन, जिस पर समय के नमूने हर 5-10 मिनट के लिए ले जाया जा सकता है जब तक हर 30-60 सेकंड नमूना। चालकता के आधार पर अंतराल के लिए, नमूने दर है जिस पर चालकता बदल रहा है पर निर्भर करता है हर 15-30 इकाइयों ले।
    4. पृष्ठभूमि करने के लिए या पृष्ठभूमि की स्थिति के 5 μS / सेमी के भीतर चालकता देता है जब तक नमूना। नमूना संग्रह के अंतराल के रूप में लंबे समय तक बीटीसी में अच्छी तरह से हड़पने के नमूने में प्रतिनिधित्व किया है के रूप में प्रयोग के दौरान समायोजित किया जा सकता है।
बोतल # विशिष्ट प्रवाहकत्त्व पहर टिप्पणियाँ
1 मानव संसाधन: मिनट: सेकंड जैसे पृष्ठभूमि (डाउनस्ट्रीम)
2 जैसे पृष्ठभूमि (डाउनस्ट्रीम)
3
4
5 शिखर प्रवाहकत्त्व पर जैसे नमूना
उच्चतम बोतल #

टेबल 1PFieldकिताब: उदाहरण पृष्ठ लैब बुक और आवश्यक जानकारी से

  1. नमूना छनन
    नोट: नमूनों की छनन या तो क्षेत्र में या प्रयोगशाला में लौटने पर हो सकता है।
    1. विशिष्ट चालकता में चोटी तक विशिष्ट चालकता आरोही के क्रम में बढ़ती अंग से फ़िल्टर नमूने हैं। रुको प्रयोग विशिष्ट चालकता के आरोही क्रम में गिरने अंग से अधिक है और फिल्टर नमूने के लिए (यानी पिछले नमूने के साथ शुरू करते हैं और चोटी के विशिष्ट चालकता की ओर पीछे की ओर काम करते हैं)।
      नोट: नमूने के इस आदेश के नमूनों के बीच पार संक्रमण को कम करता है और फिल्टर, सिरिंज और फिल्टर धारक के रूप में लंबे समय के रूप में इस्तेमाल किया जा करने के लिए उचित रूप से प्रत्येक नमूने के बीच में rinsed हैं (चरण देखें एक ही फिल्टर, सिरिंज, और फिल्टर धारक के लिए अनुमति देता है 5.3.2- 5.3.4)।
    2. एक 60 मिलीलीटर सिरिंज और उसके बाद बंद को रोकने के मुर्गा से सवार निकालें। सिरिंज में नमूने की ~ 10 मिलीलीटर डालो और सिरिंज पर लौटने सवार। इतना है कि नमूना सिरिंज हिलासिरिंज की आंतरिक दीवारों rinses। फिल्टर धारक से जुड़ी सिरिंज और खुले रोक-मुर्गा। फिल्टर धारक के माध्यम से नमूना पुश और कुल्ला त्यागें।
    3. सवार और बंद को रोकने के मुर्गा निकालें। सिरिंज में नमूने की ~ 30 मिलीलीटर डालो और सिरिंज पर लौटने सवार। खुले शेयर मुर्गा और फिल्टर धारक के माध्यम से ~ 10 मिलीग्राम और 60 मिलीलीटर नमूने की बोतल में निष्कासित। बोतल कैप, छानना के साथ चक्कर आने और त्यागें। 3 rinses की कुल के लिए इस चरण को दोहराएँ। यह किसी भी दोष 60 मिलीलीटर नमूना बोतल से हटा दिया गया है और दीवारों के नमूने के साथ लेपित हैं कि यह सुनिश्चित करेंगे।
    4. सवार और बंद को रोकने के मुर्गा निकालें। सिरिंज में नमूने की ~ 60 मिलीलीटर डालो और सिरिंज पर लौटने सवार। फिल्टर धारक के माध्यम से और 60 मिलीलीटर की बोतल में नमूना नमूना पुश। बोतलों की बोतलों के खुर जब जमी को रोकने के लिए कंधे से भरें। कैप बोतल और कूलर में रखें।
    5. दोहराएँ कदम 5.3.2-5.3.4 सभी शेष नमूनों के लिए। बढ़ रहा है और प्रदूषण को कम करने के लिए अंग नमूने गिरने के बीच फिल्टर बदलें। परिवहन वापस उसी दिन और बर्फ पर प्रयोगशाला के लिए नमूने हैं।

6. प्रयोगशाला विश्लेषण के लिए तैयारी

  1. नमूनों की प्रयोगशाला छानने में घटित करने के लिए है, तो प्रोटोकॉल का पालन धारा 5.3.1 में उल्लिखित। दोनों आरोही और चालकता बढ़ाने के क्रम में बीटीसी का अंग नहीं उतरते से फ़िल्टर नमूने हैं। बढ़ती अंग और गिरने अंग नमूनों के बीच फिल्टर बदलें।
  2. -20 डिग्री सेल्सियस तक विश्लेषण पर छान नमूने रुक।
  3. सुनिश्चित करें कि विश्लेषणात्मक सुविधाओं अत्यधिक ध्यान केंद्रित नमूनों को संभालने के लिए सुसज्जित हैं।
    नोट: कुछ प्रयोगशालाओं अत्यधिक ध्यान केंद्रित नमूने को चलाने के लिए सुसज्जित नहीं कर रहे हैं और इस प्रकार ध्यान रखा जाना चाहिए। तैयार मानकों है कि कब्जा शामिल उम्मीद घुला हुआ पदार्थ सांद्रता के उच्च अंत है। उच्च एकाग्रता मानकों को एक मानक वक्र है कि चालाकी से घुला हुआ पदार्थ सांद्रता की उम्मीद है और सीमा कब्जा सुनिश्चित करने में मदद मिलेगी।
  4. नमूनों का विश्लेषणकम से सभी विश्लेषणात्मक उपकरणों पर उच्च चालकता के लिए। उच्च विशिष्ट प्रवाहकत्त्व के लिए कम से नमूने आदेश उच्च नमक / पोषक तत्व के नमूने से कम नमक / पोषक तत्व के नमूने के संक्रमण से बचाता है। इस बढ़ती है और गिरने अंग से नमूने अनुक्रम के लिए सम्मान के साथ मिलाया जाएगा मतलब है।
    1. कुल भंग कार्बनिक कार्बन, नाइट्रोजन कुल भंग, नाइट्रेट और अमोनियम के लिए नमूनों का विश्लेषण, हालांकि घुला हुआ पदार्थ के विश्लेषण का सही संयोजन अनुसंधान प्रश्न के एक समारोह में किया जाएगा (देखें Wymore एट अल। उदाहरण के लिए 10)।

7. डेटा विश्लेषण

  1. सरल रेखीय प्रतिगमन का उपयोग कर डेटा का विश्लेषण। स्वतंत्र चर जोड़ा पोषक तत्वों की सांद्रता है और निर्भर चर या तो डॉक्टर या डॉन के रूप में डोम एकाग्रता है। चित्रा पर प्रत्येक बिंदु सफलता की अवस्था और है कि नमूने के पोषक तत्व और डॉक्टर / डॉन एकाग्रता से एक हड़पने नमूना प्रतिनिधित्व करता है।

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Representative Results

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चित्र तीन
चित्रा 3:। नाइट्रेट से उदाहरण परिणाम (NO 3 -) भंग कार्बनिक नाइट्रोजन (डॉन) प्रतिक्रिया चर के रूप में साथ परिवर्धन विश्लेषण रेखीय प्रतिगमन कर रहे हैं। तारों के α = 0.05 पर सांख्यिकीय महत्व को दर्शाते हैं। नोट 3 में गतिशील रेंज - एकाग्रता है कि पोषक तत्वों की नाड़ी विधि के साथ हासिल की थी। अलग अलग पैनलों महीने और साइटों भर में विभिन्न प्रयोगों का प्रतिनिधित्व करते हैं। साइट परिवर्णी शब्द तीन प्रयोगात्मक धाराओं 10 को देखें। सकारात्मक सहसंबंध एक पोषक तत्व स्रोत के रूप में डॉन की भूमिका को प्रतिबिंबित करने के लिए व्याख्या कर रहे हैं, जबकि नकारात्मक सहसंबंध एक ऊर्जा स्रोत के रूप में डॉन की भूमिका को प्रतिबिंबित करने के लिए व्याख्या कर रहे हैं। प्रयोगों है कि कोई महत्वपूर्ण संबंध में हुई एक गैर जिम्मेदार DON पूल प्रतिबिंबित करने के लिए या तो के रूप में व्याख्या कर रहे हैं (यानी अत्यधिक RECAlcitrant) या कि पोषक तत्व आधारित प्रक्रियाओं और ऊर्जा आधारित प्रक्रिया बंद की स्थापना कर रहे हैं। कृपया परिणामों के अतिरिक्त चर्चा के लिए Wymore एट अल देखें। 10। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4:। नाइट्रेट से उदाहरण परिणाम (NO 3 -) भंग कार्बनिक कार्बन (डॉक्टर) रिस्पांस चर के रूप में साथ परिवर्धन विश्लेषण रेखीय प्रतिगमन कर रहे हैं। तारों के α = 0.05 पर सांख्यिकीय महत्व को दर्शाते हैं। अलग अलग पैनलों महीने और साइटों भर में विभिन्न प्रयोगों का प्रतिनिधित्व करते हैं। साइट परिवर्णी शब्द तीन प्रयोगात्मक धाराओं 10 को देखें। प्रयोगों के बहुमत के उस पार परिवेश डॉक्टर पूल में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन मनाया गया। नकारात्मक परिणामों के एक खुलासा किया जा सकतामुक्केबाज़ी biogeochemical प्रक्रियाओं मिलकर। कृपया परिणामों के अतिरिक्त चर्चा के लिए Wymore एट अल देखें। 10। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

NO 3 के सीटू हेरफेर में प्रत्यक्ष के माध्यम से -, हम परोक्ष रूप से डोम पूल परिवेश डोम पूल पर biogeochemical नियंत्रण में अंतर्दृष्टि प्रदान की सांद्रता में परिवर्तन करने में सक्षम थे कि एक अध्ययन NO 3 के बीच बातचीत की जांच से चित्रा 3 से पता चलता परिणाम -। और DON 10। हालांकि (पृष्ठभूमि घुला हुआ पदार्थ एकाग्रता में भिन्नता के कारण) प्रयोगों भर में विविध घुला हुआ पदार्थ वृद्धि का सही परिमाण NO 3 की पर्याप्त बड़ी ढ़ाल - पोषक तत्व अलावा दृष्टिकोण के माध्यम से बनाया गया था। न्यू Hampsh में प्रयोगों के इस सेट, तीन वाटरशेड भर सेगुस्सा, अमरीका, हम headwater धाराओं में डॉन की भूमिका के बारे में पारिस्थितिक अनुमान बनाने में सक्षम हैं। एक कार्बनिक पोषक तत्व के रूप में, डॉन या तो एक ऊर्जा स्रोत (कार्बन) या एक नाइट्रोजन स्रोत के रूप में के रूप में काम कर सकता है। इन कम नहीं 3 में - धाराओं, हम एक ऐसा पोषक तत्व स्रोत के रूप में इसके उपयोग को प्रतिबिंबित करने के DON एकाग्रता में वृद्धि की व्याख्या की। NO 3 के रूप में एन के एक अत्यधिक उपलब्ध फार्म के साथ माइक्रोबियल समुदायों प्रदान करके -, समुदाय इस नव उपलब्ध फार्म डॉन से स्थानांतरित कर दिया। यह पहले डॉन रिलीज परिकल्पना 15 के रूप में भेजा गया है। इसके विपरीत, नकारात्मक सहसंबंध हम इन नाइट्रेट जोड़तोड़ के दौरान मनाया एक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग DON प्रतिबिंबित करने के लिए व्याख्या कर रहे हैं। इस परपोषी प्रक्रिया निष्क्रिय कार्बन वाहन परिकल्पना 1,15 करार दिया गया है। बढ़ती मौसम भर में डॉन की अत्यधिक चर प्रतिक्रिया गाने Don जोड़ा पोषक तत्वों के लिए जवाब है में मजबूत मौसमी पता चलता है। इन आंकड़ों के कुछ प्रदानपारिस्थितिक भूमिका कि डॉन धारा पारिस्थितिक तंत्र के भीतर कार्य करता है के बारे में पहली बार मैदान आधारित प्रयोगात्मक परिणाम है।

इन पारिस्थितिकी तंत्र जोड़तोड़ से नकारात्मक परिणाम भी biogeochemical प्रक्रियाओं पर नियंत्रण करने के लिए सम्मान के साथ खुलासा कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, चित्रा 4 NO 3 के अलावा करने के परिवेश डॉक्टर पूल में कोई औसत दर्जे का प्रतिक्रिया से पता चलता -। यह पता चलता है कि डॉक्टर के परिवेश पूल अत्यधिक अड़ियल है (यानी bioreactive नहीं)। पोषक तत्व दालों बार बार उदाहरण के लिए बढ़ती मौसम पर प्रदर्शन कर रहे हैं, हम कैसे और कब डोम पूल के विभिन्न भागों जलीय सूक्ष्म समुदायों द्वारा किया जाता है के बारे में अनुमान और निष्कर्ष कर सकते हैं। इन जोड़ तोड़ पारिस्थितिकी तंत्र के पैमाने पर प्रयोग के माध्यम से हम जोड़ा पोषक तत्व की एक गतिशील रेंज भर में डोम पूल के कुछ अंशों के बीच बातचीत में भेद करने में सक्षम थे। विशेष रूप से इन परिणामों का सुझाव है कि एन-अमीर अंशऔर डोम पूल चक्र स्वतंत्र रूप से सी-अमीर अंश और पारिस्थितिकी और biogeochemical नियंत्रण 16,17 का अपना अनूठा सेट हो सकता है। इस पोषक तत्वों के अलावा विधि का उपयोग करके हम जोड़ तोड़ क्षेत्र आधारित डेटा जो मजबूत सबूत और डॉन lability के पैटर्न है कि केवल पहले से प्रयोगशाला incubations 18,19 में मनाया गया था सहायता प्रदान करता है प्रदान करने में सक्षम किया गया है।

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Discussion

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पोषक तत्वों की नाड़ी विधि का उद्देश्य के रूप में यहाँ प्रस्तुत किया, विशेषताएँ और एक जोड़ा अकार्बनिक पोषक तत्व की एक गतिशील रेंज भर परिवेश धारा पानी डोम के अत्यधिक विविध पूल की प्रतिक्रिया यों की है। जोड़ा घुला हुआ पदार्थ पर्याप्त प्रतिक्रियाशील घुला हुआ पदार्थ की एकाग्रता बढ़ जाती है, तो एक बड़ी आनुमानिक अंतरिक्ष समझने के लिए कैसे डोम के biogeochemical साइकिल चालन पोषक तत्व सांद्रता से जुड़ा हुआ है बनाया जा सकता है। के रूप में यह पठार-शैली इसके साथ जुड़े मशीनरी में से कोई भी (जैसे क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप) शामिल है और महंगा समस्थानिक तकनीकों को शामिल नहीं करता इस पोषक तत्व पल्स दृष्टिकोण आदर्श है। इन जोड़तोड़ आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं और कई प्रयोगों के एक ही दिन के दौरान आयोजित किया जा सकता है। लेकिन हम सिफारिश करते हैं, कि अगर एक ही दिन में प्रयोगों नकल एक धारा पहुंच के भीतर है, उस के अतिरिक्त कई घंटे से अलग हो रहे हैं अवशिष्ट विलेय की पर्याप्त निस्तब्धता के लिए अनुमति देने के लिए।

वें मेंese पारिस्थितिकी तंत्र जोड़तोड़ हम पोषक तत्वों के अलावा के जवाब में डोम के परिवेश पूल की एकाग्रता में परिवर्तन को मापने के लिए सक्षम हैं। हालांकि, इस दृष्टिकोण के साथ यह संभव नहीं टिप्पणी करने के लिए है जो डोम पूल वास्तव में कमी आई है या डॉन और डॉक्टर की एकाग्रता में परिवर्तन से परे वृद्धि हुई घटक पर। यदि यह उदाहरण के लिए डॉन का एक निश्चित रूप है हम विचार नहीं कर सकते, कि preferentially NO 3 के अलावा के साथ सेवन किया जाता है -। परिवर्तन डॉन की एक अत्यधिक प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है और रूपों (जैसे अमीनो एसिड) है कि काफी बदल रहे थे समग्र एकाग्रता को बदलने के लिए की वजह से हो सकता है। हालांकि, इस क्षेत्र-आधारित दृष्टिकोण आसानी से उच्च संकल्प विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के तरीकों के साथ जोड़ा जा सकता है (जैसे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी, फूरियर आयन साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि जन स्पेक्ट्रोस्कोपी) निर्धारित करने के लिए क्या घटकों या अणुओं की कक्षाओं में सीधे प्रयोगात्मक हेरफेर करने के लिए प्रतिक्रिया कर रहे हैं।

डोम चे के अलावामिस्त्री, अन्य जैविक और पर्यावरणीय कारकों जोड़ा पोषक तत्व करने के लिए डोम की प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकता है। इस multifactor बातचीत अन्य क्षेत्र डेटा अन्य महत्वपूर्ण चर की जांच के लिए एकत्र किया जा सकता समझते हैं। नाइट्रेट (चित्रा 3 ए-3F) डॉन प्रतिक्रिया की दिशा में अस्थायी परिवर्तन बनाम परपोषी प्रभुत्व प्रक्रियाओं स्वपोषी प्रतिबिंबित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, चित्रा 3 ए में सकारात्मक संबंध, स्वपोषी जीवों की गतिविधि को प्रतिबिंबित कर सकते हैं। यह मई में वहाँ (नदी तट चंदवा बंद होने से पहले) पर्याप्त photosynthetically सक्रिय धारा तक पहुंचने विकिरण अब भी है कि और कहा पैटर्न DON से नहीं 3 के लिए स्थानांतरण इन जीवों को दर्शाता संभावना है - नाइट्रोजन के अपने स्रोत है, जो डॉन में वृद्धि में परिणाम के रूप में एकाग्रता। नकारात्मक संबंध मौसम (जैसे चित्रा 3E) में बाद में मनाया, संभावना परपोषी सूक्ष्मजीवों जो डी खनन कर रहे हैं की गतिविधि का प्रतिनिधित्व करता हैअपनी ऊर्जा सामग्री के लिए पर। जैविक रूप से आधारित परिकल्पना के इस प्रकार के परीक्षण करने के लिए, भविष्य के अनुसंधान स्वपोषी खड़े शेयर की समवर्ती माप, माइक्रोबियल गतिविधि का स्तर या एंजाइमों सांद्रता, उदाहरण के लिए शामिल कर सकता है। भंग ऑक्सीजन और तापमान सहित अन्य पर्यावरणीय ढ़ाल, भर में जांच डोम-नाइट्रेट बातचीत, डोम और नाइट्रेट का मिलकर biogeochemistry ड्राइविंग में अन्य फिजियो-रासायनिक मापदंडों की भूमिका को स्पष्ट करने में मदद कर सकता है।

कम NO 3 का चयन - धाराओं इन प्रयोगों की सफलता के लिए आवश्यक है और डॉन पूल में परिवर्तन के उपाय करने की क्षमता बनाए रखने के लिए। NO 3 के बीच बातचीत की जांच के अध्ययन - उदाहरण के लिए और डॉन, नदियों में हो जाना चाहिए जहां कोई 3 - TDN पूल के कम से कम 50% बनाता है। घटाव के माध्यम से डॉन को मापने का सटीक बहुत कम हो जाता है, जब कोई 3 - की बहुत बड़ी एक अंश योगदान देता हैTDN पूल के बाद से वहाँ एक गुणक त्रुटि को DON माप है कि TDN, सं 3 के विश्लेषण से यह परिणाम आसपास के शब्द है - और एनएच 4 +। ऐसे उप इष्टतम स्थितियों नकारात्मक DON सांद्रता में परिणाम कर सकते हैं। ऐसे ज्वारनदमुख के रूप में - इस प्रकार इस तकनीक प्रणाली है जो भारी सं 3 से प्रभावित कर रहे हैं में सीमित किया जा सकता है।

हालांकि बड़े नदियों और नदियों की चुनौतियों के अपने स्वयं के सेट मौजूद है, इस विधि उच्च आदेश सिस्टम के लिए लागू हो सकता है। उदाहरण के लिए, टैंक एट अल। 5 भंग अकार्बनिक एन के तेज कैनेटीक्स जांच करने के लिए वहाँ या तो झीलों, मिट्टी या भूजल में इसी तरह के प्रयोगों प्रदर्शन करने के तरीकों से किया जा सकता है व्योमिंग में -order अपर नाग नदी 7 वीं में एक पोषक तत्व पल्स प्रयोग का प्रदर्शन किया। हालांकि, इस तरह के प्रयोगों के तरीके है कि मिनी में पोषक तत्वों की सांद्रता की एक ढाल के लिए एक प्रणाली को प्रकाश में लाने या प्रयोगात्मक इकाइयों को रोकने के साथ जुड़े चुनौतियों के कारण मुश्किल हो जाता हैMize व्यवधान और प्रयोगात्मक कलाकृतियों। इस जोड़ तोड़ प्रयोगों के इन प्रकार के लिए धारा पारिस्थितिक तंत्र का उपयोग कर के लाभ में से एक है। बहरहाल, अन्य पारिस्थितिक तंत्र के लिए इसी तरह के तरीकों विशेष रूप से सिस्टम अत्यधिक एन लोड हो रहा है (जैसे ज्वारनदमुख) से बिगड़ा, के विकास के लिए महत्वपूर्ण प्रबंधन प्रभाव पड़ सकता है के रूप में हम तरीके एन के विभिन्न रूपों ड्राइव में जो तटीय जल में eutrophication और विषाक्त शैवाल खिलता समझने के लिए शुरू ।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium Nitrate Any Any
Sodium Chloride Any Any Store purchased table salt can be used as well, however, it does contain trace levels of impurities
Whatman GFF glass-fiber filters Any Any
BD Filtering Syringe Any Any
EMD Millipore Swinnex Filter Holders Any Any
Syringe stop-cock Any Any
YSI Multi-parameter probe Yellow Springs International 556-01
Wide mouth HDPE 125 ml bottles Any Any
60 ml HDPE bottles Any Any
20 L bucket Any Any
Field measuring tape Any Any
Lab labeling tape Any Any
Stir stick Any Any
Cooler Any Any
Sharpie pen Any Any
Field notebook Any Any
Tweezers Any Any
Zip-lock bags Any Any

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References

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माध्यम से, भंग समझना कार्बनिक पदार्थ biogeochemistry<em&gt; बगल में</em&gt; स्ट्रीम पारिस्थितिक तंत्र में पोषक तत्व जोड़तोड़
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Wymore, A. S., Rodríguez-Cardona, B., McDowell, W. H. Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems. J. Vis. Exp. (116), e54704, doi:10.3791/54704 (2016).More

Wymore, A. S., Rodríguez-Cardona, B., McDowell, W. H. Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems. J. Vis. Exp. (116), e54704, doi:10.3791/54704 (2016).

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