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का आकलन तलछट Denitrification कोर और N2का उपयोग कर दरों ओ Microsensors

Published: December 6, 2018 doi: 10.3791/58553
Automatic Translation
1, 2, 1,3
1Campus UAB, CREAF, 2Center for Advanced Studies of Blanes, (CEAB, CSIC), 3CSIC

Summary

इस विधि तलछट कोर में तलछट denitrification दरों का अनुमान एसिटिलीन अवरोध तकनीक और संचित एन2ओ के microsensor माप का उपयोग कर । प्रोटोकॉल कोर इकट्ठा करने के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, सेंसर जांच, एसिटिलीन निषेध प्रदर्शन, एन2ओ संचय को मापने, और denitrification दर की गणना.

Abstract

Denitrification जैव मंडल से प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन को हटाने की प्राथमिक biogeochemical प्रक्रिया है. इस प्रक्रिया का मात्रात्मक मूल्यांकन anthropogenic-बदल वैश्विक नाइट्रोजन चक्र और ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन (यानी, एन2ओ) का आकलन करने के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हो गया है । कई तरीके denitrification को मापने के लिए उपलब्ध हैं, लेकिन उनमें से कोई भी पूरी तरह से संतोषजनक हैं । मौजूदा तरीकों के साथ समस्याओं उनके अपर्याप्त संवेदनशीलता शामिल हैं, और सब्सट्रेट स्तर को संशोधित करने या परेशान नमूनों का उपयोग प्रक्रिया के भौतिक विन्यास में परिवर्तन करने की जरूरत. यह काम coring, एसिटिलीन अवरोध, और संचित एन2ओ के microsensor माप को जोड़ती है कि तलछट denitrification दरों का आकलन करने के लिए एक विधि का वर्णन है । इस विधि के मुख्य लाभ तलछट संरचना की एक कम अशांति और एन2ओ संचय के एक निरंतर रिकॉर्ड का संग्रह कर रहे हैं; इन अधिकतम 0.4-1 µmol एन2ओ एम-2 एच-1के लिए मूल्यों के साथ विश्वसनीय denitrification दरों का अनुमान सक्षम करें । प्रमुख कारकों में हेरफेर करने की क्षमता प्रयोगात्मक अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए एक अतिरिक्त लाभ है । प्रोटोकॉल कोर इकट्ठा करने के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, सेंसर जांच, एसिटिलीन निषेध प्रदर्शन, एन2ओ संचय को मापने, और denitrification दर की गणना. विधि प्राप्त करने योग्य तलछट कोर के साथ किसी भी जलीय प्रणाली में denitrification दरों का आकलन करने के लिए उपयुक्त है । यदि n2o एकाग्रता संवेदक की पता लगाने की सीमा के ऊपर है, एसिटिलीन अवरोधक कदम denitrification के बजाय एन2ओ उत्सर्जन का अनुमान लगाने के लिए छोड़ा जा सकता है । हम बताएंगे कि कैसे नाइट्रेट की उपलब्धता बढ़ाने के साथ ही प्रक्रिया के तापमान निर्भरता दोनों वास्तविक और संभावित denitrification दरों का अनुमान है । हम माउंटेन लेक तलछट का उपयोग कर प्रक्रिया वर्णन और लाभ और अंय तरीकों की तुलना में तकनीक की कमजोरियों पर चर्चा । इस विधि विशेष प्रयोजनों के लिए संशोधित किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, यह 15N अनुरेखकों के साथ संयुक्त किया जा सकता नाइट्रीफिकेशन और denitrification या denitrification दरों की सीटू माप में क्षेत्र का आकलन करने के लिए.

Introduction

नाइट्रोजन चक्र के Anthropogenic परिवर्तन पृथ्वी प्रणाली1के लिए सबसे चुनौतीपूर्ण समस्याओं में से एक है । मानव गतिविधि कम से रिएक्टिव नाइट्रोजन2जैव मंडल के लिए उपलब्ध के स्तर को दोगुनी हो गई है । हालांकि, वहां बड़ी अनिश्चितताओं के बारे में कैसे वैश्विक N चक्र का मूल्यांकन किया है रहते हैं । कुछ फ्लक्स अनुमान से कम ± 20% त्रुटि के साथ quantified गया है, और कई ± ५०% और बड़ा3की अनिश्चितताओं है । इन अनिश्चितताओं में denitrification दरों के सटीक आकलन की जरूरत है और परिवर्तन के अंतर्निहित तंत्र की समझ का संकेत है । Denitrification एक माइक्रोबियल गतिविधि है जिसके माध्यम से नाइट्रोजन आक्साइड, मुख्य रूप से नाइट्रेट और नाइट्राइट, dinitrogen gasses, एन2ओ और एन24को कम कर रहे हैं । मार्ग प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन के जैव मंडल उपलब्धता के लिए अत्यंत प्रासंगिक है, क्योंकि यह हटाने की प्राथमिक प्रक्रिया है5. N2ओ एक वार्मिंग क्षमता के साथ एक ग्रीनहाउस गैस है लगभग ३०० बार है कि सह2 के १०० साल से अधिक है, और यह stratospheric ओजोन कमी के वर्तमान प्रमुख कारण बड़ी मात्रा में6,7उत्सर्जित किया जा रहा है ।

निंनलिखित में, हम तलछट denitrification कोर और एन2ओ microsensors प्रयोग (चित्रा 1) का उपयोग दरों का आकलन करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । Denitrification दरों एसिटिलीन निषेध विधि8,9 और N2के संचय की माप का उपयोग कर एक निर्धारित अवधि के दौरान अनुमानित है (चित्रा 2 और चित्रा 3) । हम इसे माउंटेन लेक तलछट को लागू करने के द्वारा विधि का प्रदर्शन । इस मामले का अध्ययन अवसादियों की शारीरिक संरचना को कम से कम अशांति के साथ अपेक्षाकृत निंन दरों का पता लगाने के लिए विधि के प्रदर्शन पर प्रकाश डाला गया ।

Denitrification विशेष रूप से10उपाय मुश्किल है । वहां कई वैकल्पिक दृष्टिकोण और तरीकों, फायदे और नुकसान के साथ प्रत्येक रहे हैं । उपलब्ध तरीकों के लिए कमियां महंगे संसाधनों के उनके उपयोग, अपर्याप्त संवेदनशीलता, और सब्सट्रेट स्तर को संशोधित करने या प्रक्रिया के भौतिक विन्यास में परिवर्तन की जरूरत शामिल10परेशान नमूने का उपयोग कर । एन2 को मापने के लिए एक और भी मौलिक चुनौती10पर्यावरण में अपनी बुलंद पृष्ठभूमि का स्तर है । n 2 ओ n2 की कमी एसिटिलीन (सी2एच2)8,9से हिचकती है । इस प्रकार, denitrification सी2एच2की उपस्थिति में संचित एन2ओ को मापने के द्वारा quantified जा सकता है, जो कम पर्यावरणीय एन2ओ स्तर के कारण संभव है ।

तलछट में denitrification दरों को मापने के लिए सी2एच2 के उपयोग के बारे में ४० साल पहले11विकसित किया गया था, और एन2ओ सेंसरों के शामिल होने के बारे में 10 साल बाद12. सबसे व्यापक रूप से लागू एसिटिलीन आधारित दृष्टिकोण "स्थैतिक कोर" है । जमा एन2ओ अप करने के लिए 24 एच की एक मशीन की अवधि के दौरान मापा जाता है के बाद सी2एच2 सील तलछट कोर10के headspace में जोड़ा जाता है । विधि यहां वर्णित कुछ नवाचारों के साथ इस प्रक्रिया इस प्रकार है । हम कुछ मिनट के लिए कोर के पानी के चरण में गैस bubbling द्वारा सी2एच2 जोड़ने के लिए, और हम एक microsensor के साथ N2ओ के संचय को मापने से पहले सभी headspace नमूना पानी के साथ भरें । हम भी एक सरगर्मी प्रणाली है कि तलछट को resuspend बिना पानी की स्तरीकरण को रोकता है शामिल हैं । प्रक्रिया quantifies प्रति तलछट सतह क्षेत्र denitrification दर (जैसे, µmol एन2ओ एम-2 एच-1) ।

denitrification के उच्च स्थानिक और लौकिक रूपांतर अपनी सटीक ठहराव10में एक और कठिनाई प्रस्तुत करता है । आमतौर पर, N2O संचय क्रमिक रूप से headspace नमूनों कि मशीन के दौरान एकत्र कर रहे हैं की गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा मापा जाता है । विधि वर्णित एन2ओ संचय के लौकिक रूपांतर की निगरानी में सुधार प्रदान करता है, क्योंकि microsensor एक सतत संकेत प्रदान करता है । microsensor मीटर एक डिजिटल microsensor एम्पलीफायर (picoammeter) है कि सेंसर (एस) और कंप्यूटर (चित्रा 1a) के साथ इंटरफेस है. मीटर कई एन2ओ microsensors एक ही समय में इस्तेमाल किया जा करने के लिए अनुमति देता है । उदाहरण के लिए, एक ही अध्ययन साइट से चार तलछट कोर तक एक साथ मापा जा सकता है स्थानिक परिवर्तनशीलता के लिए खाते में ।

मुख्य दृष्टिकोण मुश्किल से तलछट संरचना कुछ अंय तरीकों (जैसे, slurries) की तुलना में परेशान करता है । यदि तलछट की अखंडता को बदल दिया है, इस अवास्तविक denitrification दरों13 कि सापेक्ष तुलना के लिए ही पर्याप्त है की ओर जाता है । उच्च दर हमेशा मुख्य तरीकों14की तुलना में घोल तरीकों के साथ प्राप्त कर रहे हैं, क्योंकि बाद सब्सट्रेट प्रसार15द्वारा denitrification की सीमा को बरकरार रखता है । गारा उपायों के प्रतिनिधि नहीं माना जा सकता सीटू दरों में 16; वे सटीक एक ही प्रक्रिया के साथ की गई तुलना के लिए रिश्तेदार उपाय प्रदान करते हैं ।

वर्णित विधि किसी भी तलछट प्रकार है कि कोर जा सकता है में denitrification दरों का आकलन करने के लिए उपयुक्त है । हम विशेष रूप से ड्राइविंग कारकों में से कुछ की प्रयोगात्मक जोड़तोड़ प्रदर्शन के लिए विधि की सिफारिश । उदाहरण ऐसे प्रयोग हैं जो denitrification17 (चित्रा 2) के ऊर्जा सक्रियण (ईए) का आंकलन करने के लिए आवश्यकतानुसार नाइट्रेट की उपलब्धता और तापमान को संशोधित करते हैं ।

Figure 1
चित्रा 1 : प्रायोगिक सेटअप । (क) कोर और एन2ओ microsensors का उपयोग करते हुए तलछट denitrification दरों का अनुमान लगाने के लिए सामान्य प्रायोगिक सेटअप । मशीन चैंबर अंधेरे और नियंत्रित तापमान (± ०.३ डिग्री सेल्सियस) की स्थिति सुनिश्चित करता है । पांच बरकरार तलछट कोर उनके संबंधित एन2ओ सेंसर का उपयोग कर एक साथ संसाधित किया जा सकता है । (ख) एन2ओ सेंसर अंशांकन कक्ष । हम इसे रबर डाट और सीरिंज के साथ एन2ओ पानी मिश्रण (प्रोटोकॉल कदम 3.4.3 देखें) अनुकूलित । पानी के तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक थर्मामीटर है । (ग) पीवीसी कवर और जोड़ों चिपकने वाला टेप के साथ बंद के केंद्रीय छेद में डाला सेंसर के साथ एक तलछट कोर नमूना के बंद अप । चमचे पानी में लटक रहा है, और विद्युत चुंबक के करीब है और एक्रिलिक ट्यूब के बाहरी भाग के लिए तय की । (d) एक धातु के टुकड़े द्वारा संरक्षित एन2ओ microsensor टिप का क्लोज़-अप । (ङ) एक तलछट कोर जो अभी बरामद किया गया है । यह एक गहरी झील में एक नाव से नमूना लिया गया था; कोर के साथ एक्रिलिक ट्यूब अभी भी दूत-अनुकूलित गुरुत्वाकर्षण corer19के लिए तय हो गई है । इस विधि को करने के लिए आवश्यक सभी मदों के लिए सामग्री की तालिका देखें । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Protocol

1. तैयारी

नोट: यह दिन पर शुरू करने से पहले माप लिया जाता है ।

  1. माप सेटअप (चित्र 1a, सामग्री की तालिकादेखें) को इकट्ठा करें ।
    नोट: एक स्थिर और उच्च गुणवत्ता वाली बिजली की आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए, माप डिवाइस एक अनटेरिप्टेबल बिजली की आपूर्ति (यूपीएस) है कि एक बैकअप के रूप में भी कार्य कर सकते हैं के माध्यम से पकड़ करने के लिए जुड़ा हुआ है । एक लंबी अवधि के बिजली की विफलता के मामले में, एक कार बैटरी एक अतिरिक्त शक्ति के स्रोत के रूप में सेवा करते हैं ।
  2. सेंसर सॉफ्टवेयर शुरू करने और लागू a-०.८ V वोल्टेज एन2ध्रुवीकरणकरने के लिए हे microsensors. संकेत एक तेजी से वंश और बाद में वृद्धि से पता चलता है, तो यह अंत में जब तक यह कम और स्थिर है घटाता है ।
    नोट: microsensor निर्माता ध्रुवीकरण की सिफारिश की कम से ज्यादा रातोंरात (या लंबे समय) के लिए सेंसर संकेत की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए । एक और सिफारिश के लिए सेंसर अगर माप एकाधिक या लगातार18दिनों के लिए योजना बनाई है ध्रुवीकरण रखने के लिए है ।
  3. मशीन चैंबर पर स्विच और प्रयोगात्मक शर्तों को समायोजित (जैसे, चयनित प्रकाश बंद और तापमान उस क्षेत्र में उम्मीद के समान होने के लिए सेट). कक्ष के अंदर जल के साथ एक कंटेनर रखें ताकि पानी बाद में सेंसर की अंशांकन के लिए माप तापमान पर उपलब्ध है ।
    नोट: इस कदम की योजना बनाई माप के एक ही दिन किया जा सकता है, प्रस्थान से पहले कोर इकट्ठा करने के लिए । मानक माप के लिए, यह अंधेरे शर्तों का उपयोग करने के लिए सलाह दी जाती है ।
  4. क्षेत्र कोर संग्रह सामग्री पैक: corer डिवाइस, नमूना ट्यूबों, रबर डाट, polyvinyl क्लोराइड (पीवीसी) नल, पेचकश, ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) यूनिट, थर्मामीटर, handheld साउंडर, वढेर, और inflatable नाव ( की तालिका देखें सामग्री) । यह सुनिश्चित करने के लिए चेकलिस्ट का उपयोग करें कि सभी सामग्रियां शामिल हैं ।

2. तलछट कोर संग्रह

  1. पानी की गहराई के आधार पर, 2.1.1 या 2.1.2 का पालन करें ।
    1. गहरे जल निकायों के लिए
      1. एक नाव या एक मंच (चित्रा 1ई) से एक दूत-अनुकूलित गुरुत्वाकर्षण corer19 का प्रयोग करें ।
      2. नमूना ट्यूब फिक्स (एक्रिलिक, ø ६.३५ सेमी, लंबाई ≥ ५० सेमी) एक पेचकश के साथ corer के लिए ।
      3. जांच के उद्देश्य के अनुसार नमूना बिंदु का चयन करें । स्थिति का ध्यान रखें (जैसे, जीपीएस निर्देशांक का उपयोग) और माप गहराई (उदाहरणके लिए, एक handheld ध्वनि का उपयोग कर). यदि एक नाव से नमूना, एक लंगर का उपयोग करें (जैसे, पत्थर के साथ एक बैग) कोर संग्रह के दौरान बहती से बचने के लिए ।
      4. coring प्रणाली की तैनाती जब तक नमूना ट्यूब तलछट से ~ 1 मीटर है । नमूना उपकरण की गहराई स्थिति को नियंत्रित करने के लिए नियमित रूप से निशान (उदाहरणके लिए, 1 मीटर के अंतराल) के साथ एक रस्सी का प्रयोग करें ।
      5. ६० एस के लिए नमूना उपकरण को स्थिर (जैसे, नाव के आंदोलन को कम करने के लिए). यह सही तलछट प्रवेश और एक शायद ही परेशान तलछट कोर की वसूली सुनिश्चित करेगा ।
      6. रिलीज ~ 1 मीटर अधिक रस्सी इतना है कि नमूना ट्यूब तलछट प्रवेश । ध्यान रखें कि अगर नमूना ट्यूब बहुत अधिक प्रवेश, यह पानी को परेशान कर सकते हैं/
      7. रस्सी में तनाव रखने की कोशिश करते हुए मैसेंजर को रिलीज करें ताकि corer ठीक रहता है और एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में । जब दूत corer पर प्रभाव डालता है, एक छोटे से अंतर रस्सी के तनाव में महसूस किया जा सकता है । उस समय, corer बंद करने के लिए शूंय है कि तलछट कोर की वसूली के लिए अनुमति देता है उत्पंन करते हैं ।
      8. लगातार और धीरे से रस्सी खींचकर corer को ठीक करें ।
      9. एक बार कोर सतह के करीब है, लेकिन अभी भी पूरी तरह से जलमग्न (corer कि निर्वात सुनिश्चित करता है की रबर का हिस्सा सहित), नमूना ट्यूब के तल पर एक रबर डाट जगह है । जल/तलछट इंटरफेस का निरीक्षण; यह स्पष्ट होना चाहिए और नहीं दिख परेशान (चित्रा 1ई) । यदि यह मामला नहीं है, कोर को छोड़ दें, ट्यूब साफ है, और कदम 2.1.1.4-9 दोहराएं ।
      10. जल से संपूर्ण coring व्यवस्था का उत्थान. corer से नमूना ट्यूब जारी है और शीर्ष पर एक पीवीसी कवर जगह है । यह चिपकने वाला टेप के साथ सील । एयर स्पेस के गठन से बचें ।
    2. नदी निवास और उथले जल निकायों के लिए
      1. बहुत उथले पानी में नमूने के लिए एक वढेर में पोशाक (< 0.6 m) ।
      2. गहरी नमूना (अप करने के लिए 3 मीटर) के लिए स्नोर्कलिंग या स्कूबा गियर का उपयोग करें ।
      3. जांच के उद्देश्य के अनुसार नमूना बिंदु का चयन करें । स्थिति का ध्यान रखें (जैसे, जीपीएस निर्देशांक). मैंयुअल रूप से, तलछट में नमूना ट्यूब (उदा, एक्रिलिक, ø ६.३५ सेमी) डालें ।
      4. एक वैक्यूम प्राप्त करने के लिए नमूना ट्यूब के शीर्ष पक्ष में एक रबर डाट प्लेस ।
      5. तलछट से कोर निकालें और जल्दी से ट्यूब नीचे एक और रबर डाट परिचय ।
        नोट: यह हर समय ट्यूब पानी के नीचे के साथ काम करने के लिए आवश्यक है; बहुत उथले साइटों पर, हम नीचे ट्यूब को छोटा करने की सिफारिश 20 सेमी । कई बार तलछट एक उच्च जल सामग्री है और ट्यूब तलछट बिस्तर से हटा दिया जाता है जब नालियों । इस मामले में, यह तलछट के बाहर कोर उत्थान के बिना नीचे डाट परिचय आवश्यक है । ऐसा करने के लिए, मैन्युअल रूप से ट्यूब के आसपास तलछट में डाट विसर्जित और यह ध्यान से ट्यूब के नीचे बंद करने के लिए जगह है ।
      6. पानी से बाहर, एक पीवीसी कवर के साथ topside रबर डाट विकल्प और चिपकने वाला टेप के साथ जंक्शन सील ।
  2. घुमाव को कम करके और मिलाते हुए प्रयोगशाला में अपने स्थानांतरण के दौरान कोर की रक्षा करें ।

3. नाइट्रस ऑक्साइड (एन2ओ) Microsensors का अंशांकन

  1. कंप्यूटर (स्ट्रिप चार्ट, सेंसर सॉफ्टवेयर) का उपयोग कर, जांच करें कि सेंसर के संकेत स्थिर और कम है (< 20 mV).
  2. अंशांकन मूल्यों और सेंसर संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए एक नई फ़ाइल (उदा., दिनांक और नमूना साइट (130903_Redon_Lake) के साथ) बनाएँ.
    नोट: सेंसर संकेतों तापमान (चित्रा 4) के लिए संवेदनशील हैं. माप और सेंसर अंशांकन के लिए एक ही तापमान का उपयोग करें । सेंसर 0%-२.५% N2O20के बीच रेखीय प्रतिसाद देता है । इसलिए, एक दो-बिंदु अंशांकन पर्याप्त18है ।
  3. शूंय नाइट्रस ऑक्साइड के साथ अंशांकन मूल्यके लिए, सेंसर टिप submersed एन2ओ में रखते हुए मुक्त पानी (ध्यान) संवेदक संकेत पढ़ें ।
  4. वांछित एकाग्रता पर एन2ओ पानी के साथ जांचना ।
    नोट: एक परिभाषित N2हे एकाग्रता के साथ पानी तैयार है, जो थोड़ा अधिकतम गर्मी के दौरान उंमीद की एकाग्रता से अधिक होगा । हम अंशांकन मूल्य के रूप में ~ 25 µ एम एन2ओ का उपयोग करें । ५०० N2ओ µ एम की अधिकतम सेंसर रेंज एकाग्रता से अधिक नहीं की जानकारी हो ।
    1. n 2ओ-bubbling n2कुछ मिनट के लिए पानी में हे द्वारा संतृप्त पानी प्राप्त करें ।
      नोट: N2O जल घुलनशीलता तापमान और लवणता21पर निर्भर करता है; संवेदक नियमावली18के परिशिष्ट में तालिका देखें ।
    2. n2हे संतृप्त पानी को पतला पानी की मात्रा के लिए संतृप्त n2हे पानी की एक निश्चित मात्रा जोड़कर । उदाहरण के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस में, ०.३ एमएल के संतृप्त n2हे पानी है, जो २८.७ mM n2की एकाग्रता है, पानी की ३७५ मिलीलीटर की कुल करने के लिए एक २२.९ µ एम एन2ओ एकाग्रता प्राप्त करने के लिए । ध्यान दें कि ३७५ मिलीलीटर अंशांकन चैंबर (चित्रा 1ख) की कुल मात्रा है ।
    3. धीरे एन2मिश्रण के बाद अंशांकन पोत में स्थिर पानी के साथ संतृप्त पानी के लिए यह वांछित एकाग्रता को पतला करने के लिए, सेंसर संकेत पढ़ें जब यह लगातार है । यह पढ़ने X µ एम एन2ओ पानी के साथ अंशांकन मूल्यहै । जब समाधान मिश्रण, बुलबुले उत्पन्न करने के लिए नहीं सावधान रहना, के रूप में यह अंशांकन समाधान से N2ओ को समाप्त होगा ।
      नोट: ध्यान रखें कि पानी में N2हे धीरे हवा में बच जाएगा; इस प्रकार, तैयार अंशांकन समाधान केवल कुछ मिनट के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

4. कोर तैयारी और एसिटिलीन अवरोध

  1. केंद्र में एक छेद और एक फांसी चुंबकीय सरगर्मी के साथ एक और कवर द्वारा प्रत्येक तलछट कोर के शीर्ष पर स्थित पीवीसी कवर बदलें । पुन: चिपकने वाला टेप के साथ जंक्शन सील ।
  2. 12 सेमी (वॉल्यूम ≈ ३८० mL) की अनुमानित ऊंचाई के लिए प्रत्येक नमूने के जल चरण को कम करें । इस के लिए, पहले केंद्रीय छेद में एक सिलिकॉन ट्यूब डालें । फिर, एक सिलेंडर में तलछट कोर रखो और दबाव बनाने के लिए नीचे डाट धक्का । डाट और तलछट नमूना ऊपर जाना है, और अतिरिक्त पानी ट्यूब के माध्यम से गुजरता है । एक प्राप्तकर्ता पोत में पानी इकट्ठा ।
    नोट: मोटे दानेदार के साथ नमूने इस कदम के दौरान समस्याग्रस्त किया जा सकता है । डाट और ट्यूब के बीच रखा तलछटी कण डाट को ख़राब कर सकते हैं और एक छेद खोल सकता है जिसके माध्यम से हवा के बुलबुले पास हो सकते हैं और नमूना परेशान कर सकता है । इस समस्या से बचने के लिए सिलेंडर को नीचे डाट के केंद्र में रखें और लगातार फोर्स के साथ धक्का देने की कोशिश करें । सिलिकॉन ट्यूब के बीच संयुक्त अतिरिक्त पानी और पीवीसी कवर को खाली करने के लिए इस्तेमाल एक ठोस हिस्सा (जैसे, इसकी संकीर्ण अंत के बिना एक 5 मिलीलीटर पिपेट टिप) सिलिकॉन ट्यूब में डाला शामिल हैं ।
  3. लगभग 10 मिनट के लिए कोर के पानी के चरण में एसिटिलीन गैस के साथ bubbling द्वारा एसिटिलीन निषेध प्रदर्शन । तलछट resuspend से बचें ।
    नोट: विधि का एक संभव संशोधन के रूप में, एक केंद्रित तरल माध्यम के माध्यम से एक सब्सट्रेट (नाइट्रेट) जोड़ने से पहले bubbling संभावित denitrification माप के लिए एसिटिलीन (जैसे, चित्रा 3बी, सीमें के रूप में) ।

5. Denitrification (N2O संचय उपाय)

  1. पिछले बचे हुए पानी से नमूने में सभी एयर स्पेस भरें । topside पीवीसी कवर के सेंट्रल होल के जरिए तलछट कोर में सेंसर लगाएं । सेंसर की नोक जल चरण में उभारर (चित्रा 1सी) के ऊपर स्थित होना चाहिए ।
    नोट: एक्रिलिक नमूना ट्यूब के सभी जोड़ों माप के दौरान गैस और पानी लीक से बचने के लिए सील किया जाना चाहिए (चित्रा 1ए, सी). ट्यूब के नीचले हिस्से में रबर डाट इसके लिए पर्याप्त है । topside भाग को सील करना अधिक कठिन है । पीवीसी कवर अवश्य देखते हैं । यह एक मशाल के साथ गर्म किया जाना चाहिए; इसके बाद जब सामग्री लचीली हो जाती है लेकिन झुलस नहीं पाती है तो कवर को ट्यूब में रखा जाता है ताकि इसके शेप को ढाला जा सके । ठंडा करने के बाद, कवर (कदम 2.1.1.10 या 2.1.2.6 में प्रयोगशाला के लिए नमूने परिवहन के लिए इस्तेमाल किया कवर के अपवाद के साथ) और अधिक संशोधनों की जरूरत है । सेंट्रल होल जहां सेंसर डाला है ड्रिल्ड किया जाना चाहिए । सरगर्मी एक मछली पकड़ने की रेखा है, जो बारी में कवर के अंदर करने के लिए गोंद के साथ पालन किया जाता है के साथ आयोजित किया जा सकता है कि सरगर्मी पानी में मछली पकड़ने की रेखा पर लटका (चित्रा 1सी) । इसके अलावा, सभी जोड़ों (पीवीसी कवर ट्यूब और पीवीसी कवर सेंसर) चिपकने वाला टेप के साथ बंद कर रहे हैं । जगह लोचदार चिपकने वाला टेप सेंसर के व्यास को समायोजित करने के लिए पीवीसी कवर और सेंसर (चित्रा 1सी) के केंद्रीय छेद के बीच संपर्क की सतह को सील करने के लिए ।
  2. विद्युत चुंबकीय पल्स सर्किट है कि सरगर्मी प्रणाली का हिस्सा है पर स्विच ।
    नोट: क्रियाशीलता प्रणाली पानी के चरण को बिना किसी परेशान (resuspend) तलछट को स्तरीकरण से रोकती है । क्रियाशीलता प्रणाली एक सर्किट है कि पर स्विच/बंद विद्युत चुंबक कि आकर्षित करता है के होते है/विज्ञप्ति चुंबकीय सरगर्मी (एक विस्तृत विवरण के लिए सामग्री की तालिका देखें) ।
  3. एक्रिलिक ट्यूब के बाहरी भाग के आसपास विद्युत चुंबक ले जाएं जब तक सरगर्मी लगातार चलता है, और फिर यह जगह में चिपकने वाला टेप का उपयोग कर तय (चित्रा 1सी) ।
  4. एक निरंतर तापमान सुनिश्चित करने के लिए मशीन कक्ष बंद करें (जैसे, ± ०.३ डिग्री सेल्सियस की भिन्नता).
  5. सेंसर सिग्नल रिकॉर्डिंग शुरूकरने के लिए रिकॉर्ड बटन (सेंसर सॉफ्टवेयर) दबाएँ. रीडिंग आमतौर पर हर 5 मिनट दर्ज की गई हैं ।
  6. माप अवधि के अंतमें stop बटन दबाएं ।

6. अंतिम माप कदम

  1. शूंय n2ओ अंशांकन उपाय के संकेत पढ़ने से पहले सेंसर टिप मुक्त-n2o पानी में डूबे के साथ कम से कम ~ 10 मिनट रुको । ।
  2. एक अंतिम सेंसर अंशांकननिष्पादित करें । इसके लिए, सेंसर अंशांकन दोहराएँ, खंड 3 के बाद लेकिन चरण ३.३ के साथ शुरू.
  3. फ़ाइल सहेजें (सेंसर सॉफ्टवेयर) ।

7. Denitrification दर गणना

  1. सारणीबद्ध आउटपुट फ़ाइल के साथ शुरू करें सेंसर सॉफ्टवेयर है कि एमवी और µ एम एन2ओ में सेंसर के संकेत का रिकॉर्ड है, और अंशांकन डेटा से उत्पंन ।
  2. समय के खिलाफ सेंसर संकेत प्लाट एन2ओ संचय प्रवृत्ति कल्पना करने के लिए (जैसे, चित्रा 2ए) ।
  3. एक रैखिक संचयके साथ ही समय सीमा का उपयोग करें, नमूना के आरंभिक acclimation अवधि को छोड़कर और एक संभव सब्सट्रेट सीमा के कारण अंतिम संतृप्ति (जैसे, चित्रा 2बी). समय (h) के साथ सेंसर सिग्नल (µ m) का रेखीय मॉडल बनाएं ।
    नोट: ढलान denitrification दर है (µ एम एन2ओ कोर-1 एच-1), जो, अगर कोर (πr2) के क्षेत्र से विभाजित है, µ एम एन2ओ एम-2 एच-1में दर में बदल जाता है, और जब से गुणा पानी की मात्रा (πr2एच, जहां एच पानी चरण की ऊंचाई है और आर एक्रिलिक ट्यूब के भीतरी त्रिज्या है, इस मामले में ०.१२ मीटर और ०.०३१७५ मीटर, क्रमशः) µmol एन2ओ एम में दर में बदल-2 h-1.

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Representative Results

४६८ denitrification दरों की कुल अवधि 2013-2014 से अधिक Pyrenean पर्वत झीलों से तलछट में ऊपर प्रोटोकॉल का उपयोग करने का अनुमान लगाया गया । हम इन परिणामों के कुछ दिखाने के लिए प्रक्रिया (चित्रा 2 और चित्रा 3) वर्णन । सामांय में, एन2ओ एकाग्रता और समय के बीच रैखिक मॉडल अच्छा संबंध है (आर2 ≥ ०.९) । संबंध की ढलान denitrification दर का एक अनुमान प्रदान करता है (चरण ७.३; उदा., चित्रा 2डी) । यदि denitrification गतिविधि बहुत कम है, सेंसर इलेक्ट्रॉनिक शोर और अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है और फिट गिरावट की भलाई (जैसे, सेंसर 4 और चित्रा 2 बी और 3 ए चित्रामें 5). हालांकि आधार रेखा का पता लगाने की सीमा N2O है ~ ०.१ µ m पानी22, जो एक मध्यवर्ती मूल्य के विषय में वैकल्पिक तरीकों23, निरंतर माप के हजारों जमा करने के लिए शोर फिल्टर की संभावना है परमिट अपेक्षाकृत कम denitrification दरों पर अनुमान, ~ 1 µmol एन2ओ एम-2 एच-1 (चित्रा 2 और चित्रा 3) । कम दर (यानी, ~ ०.४ µmol एन2ओ एम-2 एच-1) 8 सेमी की ऊंचाई करने के लिए कोर नमूने के पानी के चरण को संकीर्ण द्वारा अनुमान लगाया जा सकता है (देखें प्रोटोकॉल चरण ४.२) ।

Figure 2
चित्रा 2 : एक तापमान निर्भरता प्रयोग में Denitrification दर गणना । वास्तविक (a और b) और संभावित denitrification मापन (c-f) दिखाए जाते हैं. जब माप के तापमान में कमी आई है (सी), पहले नमूना ठंडा और सेंसर संकेत है, जो तापमान निर्भर है, गिरावट आती है । (क) एक ऐसी ही घटना वास्तविक denitrification माप में मशीन के शुरू में होता है; गर्मी की स्थिति के संबंध में गर्म प्रयोगशाला वातावरण नमूना के एक ठंडा उत्पादन, फिर सेंसर संकेत में गिरावट के साथ । (ङ) जब तापमान में वृद्धि हुई है, पहले नमूनों गर्म और सेंसर संकेत तेजी से बढ़ जाती है के बजाय रैखिक । जब नमूने एक स्थिर तापमान तक पहुँचने, सेंसर संकेत सामान्य रूप से रेखीय बढ़ जाती है. सभी मामलों में, यह सिर्फ रैखिक N2O संचय की अवधि का उपयोग करके denitrification दरों की गणना करने के लिए संभव है (बी, डी, और एफ). (ख) निष्क्रिय नमूना 3 नहीं दिखाया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 : denitrification दर गणना के उदाहरण । वास्तविक (क) और संभाव्यता (ख और ग) denitrification दरों का अनुमान लगाया गया. हम केवल denitrification दर (रैखिक मॉडल की ढलान) की गणना करने के लिए एक रैखिक N2O संचय के साथ समय सीमा का इस्तेमाल किया. तथापि, (क) में, शैक्षिक उद्देश्यों के लिए, हम अधिक से अधिक सफलता के साथ सभी माप (मॉडल) दिखाते हैं; हम नमूना 3 के कारण सेंसर की उच्च अस्थिरता और 2 एन2में संतृप्ति की वजह से नमूना त्यागना हे संचय होगा । (a) नमूनों की 4 और 5 की दरों के साथ ०.५ और ०.७ µmol एन2ओ एम-2 एच-1, क्रमशः, विधि का पता लगाने की सीमा के निकट माप के मामले हैं. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

वर्णित विधि का मुख्य लाभ ंयूनतम परेशान तलछट कोर नमूनों और एन2ओ संचय की लगातार रिकॉर्डिंग का उपयोग कर रहे हैं । ये अपेक्षाकृत कम denitrification दरों के आकलन की अनुमति देते हैं जो कि सीटू मेंहोने वाली संभावना के समान हैं. फिर भी, coring, सेंसर प्रदर्शन, और संभावित सुधार के विषय में कुछ पहलुओं पर चर्चा कर रहे हैं.

विधि के एक जाहिरा तौर पर सरल लेकिन महत्वपूर्ण कदम अच्छा कोर वसूली है । तलछट/पानी इंटरफेस तीन मानदंडों को पूरा करना चाहिए: (i) इसके रासायनिक या घटक संरचना में कोई संशोधन, (ii) पानी की सामग्री या शूंय अनुपात में कोई परिवर्तन, और (iii) कोई संरचना24pertubation । कम पूरी प्रोटोकॉल के दौरान नमूना द्वारा पीड़ित गड़बड़ी, और अधिक यथार्थवादी और करीब सीटू की स्थिति में मापा denitrification दर होगा । तलछट कोर संग्रह25के लिए कई उपकरणों/तकनीक हैं, और उनका चयन पानी की गहराई पर निर्भर करता है । हम एक दूत का उपयोग करें-अनुकूलित गुरुत्वाकर्षण corer19 गहरे नमूनों के लिए (चित्रा 1ई) क्योंकि यह एक काफी हल्के वजन डिवाइस है और तेजी से कम कोर25 (≥ 10 सेमी लंबाई की एक कोर तलछट को शामिल करने के लिए पर्याप्त से अधिक है ठीक कर सकते हैं अवसादों में oxic और denitrifying परतों26,27,28) । coring शब्दजाल में, "महसूस" अक्सर corer के स्थान को जानने की क्षमता के रूप में संदर्भित किया जाता है (चाहे वह अभी भी पानी के कॉलम में या तलछट में पहले से ही है) और क्या यह खुला है या बंद25। मध्यवर्ती पानी की गहराई (5-50 मीटर) के लिए, आमतौर पर वहां महसूस के साथ कोई कठिनाइयों कर रहे हैं । महसूस की हानि गहरा पानी में होता है (> 50 मी) क्योंकि जल स्तंभ के आंदोलनों corer25के स्थान मुखौटा हो सकता है । महसूस भी उथले पानी में खो सकता है (< 3 m) पार्श्व बहाव और लहर कार्रवाई25के कारण; यही कारण है कि हम उथले पानी में एक अलग विधि का उपयोग करें, या तो स्कूबा डाइविंग द्वारा सीधे मैनुअल coring या एक वढेर में ड्रेसिंग । इस प्रणाली के साथ, नमूना प्रदर्शन व्यक्ति तलछट देख सकते हैं और coring से पहले सही जगह का चयन; यह अनुमति देता है, उदाहरणके लिए, एक macrophyte शामिल है कि एक तलछट कोर के नमूने । नमूने के बाद, शोधकर्ता को ध्यान से काम करने के लिए ंयूनतम प्रोटोकॉल के आराम के दौरान तलछट कोर नमूना परेशान जारी रखना चाहिए, खासकर जब bubbling द्वारा एसिटिलीन अवरोध प्रदर्शन ।

N2O microsensors का उपयोग करते समय कुछ विवरण माना जाना चाहिए । सेंसर सॉफ्टवेयर सेंसर सिग्नल (१००० हर्ट्ज की पृष्ठभूमि आवृत्ति)29के एक सतत दृश्य (पट्टी चार्ट) प्रदान करता है. इन रॉ डेटा और पट्टी चार्ट (जैसे, चित्रा 2ए) बचाया जा सकता है । यह अपने ध्रुवीकरण के बाद सेंसर के सही व्यवहार की जांच करने के लिए आवश्यक है (उदाहरणके लिए, जब चरण 4 से पहले क्षेत्र संग्रह से लौटने) । जब यह N2O-मुक्त पानी में जलमग्न है, तो विशेष रूप से, एक कम (< 20 mV) और निरंतर आधार संकेत अपेक्षित है । सेंसर शीघ्र ही (~ 2 ज) इसके उपयोग शुरू करने के बाद recalibrat; यदि यह पहले से ही कुछ दिनों के लिए इस्तेमाल किया गया है, अंतराल बढ़ाया जा सकता है (~ 24 एच)18. recalibration को कम करने के लिए, सेंसर जब तक यह कई दिनों के लिए इस्तेमाल नहीं किया है ध्रुवीकरण रखना18. समय के साथ, सेंसर संकेत में एक परिवर्तन हो सकता है, अप करने के लिए ५०% महीनों में, जो इसकी झिल्ली की एक अलग पारगम्यता के कारण है18. प्रयोगशाला में इलेक्ट्रॉनिक हस्तक्षेप कम, अधिक निरंतर और स्थिर सेंसर संकेत किया जाएगा. इस अर्थ में, एक यूपीएस का उपयोग वोल्टेज उतार चढ़ाव को छानने के द्वारा माप डिवाइस तक पहुँच जाता है कि विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता में सुधार. नमूना अंतराल, लकड़हारा टैब में चयनित, पृष्ठभूमि आवृत्ति से अलग है. प्रत्येक पंजीकृत बिंदु कई माप के औसत से उत्पन्न होता है । नमूना अंतराल (अप करने के लिए 10 s) आवृत्ति जिसके साथ कोई डेटा बिंदु रिकॉर्ड किया गया है इंगित करता है । औसत में प्रयुक्त समय की प्रति इकाई माप की संख्या पृष्ठभूमि आवृत्ति29द्वारा परिभाषित किया गया है । उदाहरण के लिए, यदि हम 5 एस की एक नमूना आवृत्ति और प्रति सेकंड ५०० माप की पृष्ठभूमि आवृत्ति सेट है, तो डेटा अंक हर 5 एस और प्रति सेकंड ५०० नमूनों की औसत दर्ज कर रहे है पिछले 5 एस के दौरान मापा जाता है । हम सेंसर सिग्नल हर 5 मिनट (नमूना अंतराल) रिकॉर्ड और प्रति सेकंड १००० माप के लिए पृष्ठभूमि आवृत्ति सेट. अध्ययन प्रणाली "औसत" अपेक्षित उतार चढ़ाव के बिना सही नमूना अंतराल का चयन करने के लिए जाना जाना चाहिए । अत्यधिक सक्रिय प्रणालियों में, छोटे नमूना अंतराल अनुशंसित हैं, जबकि अब अंतराल कंप्यूटर की स्मृति29को ऑप्टिमाइज़ करने की अनुमति देते हैं । कुछ संभव हस्तक्षेप पदार्थ (एच2एस, नहीं, और सह2) एन2ओ सेंसर संकेत22को प्रभावित कर सकते हैं । सेंसर पानी के साथ नियंत्रित करने पर तुले हुए है, लेकिन नमूनों में हस्तक्षेप करने वाले पदार्थ हो सकते हैं और सेंसर के संदर्भ संकेत को संशोधित करें । इस स्थिति को समझा सकता है क्यों नकारात्मक मूल्यों के नमूने 2 में दिखाई देते है और 5 चित्रा बी और चित्रा 3, क्रमशः में । हालांकि, denitrification दर का अनुमान लगाने के लिए उद्देश्य है, जब N2का सही स्तर कुंजी पैरामीटर नहीं है । क्या कुंजी है रैखिक मॉडल की ढलान है (एन2ओ के एक रैखिक संचय चलान) । अंत में, यह एक निश्चित तापमान के साथ काम करने के लिए आवश्यक है क्योंकि एन2की प्रतिक्रिया हे सेंसर तापमान के साथ परिवर्तन (चित्रा 4).

सरल संशोधनों या प्रोटोकॉल के लिए परिवर्धन भी (i) पर्यावरण की स्थिति मापा denitrification दरों को नियंत्रित करने के लक्षण वर्णन, (ii) एक ड्राइविंग के लिए प्रतिक्रिया अनुकरण द्वारा संभावित denitrification दरों का आकलन ग्रैडिएंट (उदा., नाइट्रेट), और (iii) तलछट N2का आकलन O उत्सर्जन दर को छोड़ कर सी2एच2 अध्ययन के आधार पर निषेध करना, कई पूरक माप किया जा सकता है: (i) बस से उबरने के बाद मुख्य, सीटू स्थितियों में , जैसे, तापमान; (ii) माप से पहले, जल चरण के नमूने, उदा, [कोई3-]; और (iii) माप के बाद, बाहर निकालना और विभिन्न प्रस्तावों पर कोर के स्लाइस (mm-cm)25,30, Schwing एट अल द्वारा समझाया प्रक्रियाओं का पालन. 30.

संभावित denitrification दरों को मापने के लिए, कोर के जल-चरण में नाइट्रेट जोड़ें (जैसे, चित्रा 2 और चित्रा 3) सी Palacin-Lizarbe, एल Camarero और जे कातालान17में वर्णित के रूप में । यदि ऐसा कर रहे हैं, सी2एच2 निषेध (चरण ४.३) से पहले नाइट्रेट जोड़ें । इसके अलावा, यदि नाइट्रेट जोड़ा जाता है, यह भी कार्बन जोड़ने के लिए सलाह दी जाती है (ग; जैसे, एसीटेट) और फास्फोरस (पी) सी, एन, और पी (जैसे, सतह तलछट में) की सीटू stoichiometric अनुपात में बनाए रखने के लिए । यह31,३२इन तत्वों द्वारा denitrification की सीमा को रोक देगा, और यह भी सी/एन अनुपात है कि नाइट्रेट की खपत की प्रक्रिया के प्रभुत्व को प्रभावित कर सकते है रखना होगा (यानी, denitrification बनाम dissimilatory नाइट्रेट की कमी से अमोनियम (DNRA))4. Anoxia नाइट्रेट अलावा के बाद कुछ मिनट के लिए एक एन2-CO2 मिश्रण bubbling द्वारा तय किया जा सकता है, denitrification के साथ ऑक्सीजन हस्तक्षेप को रोकने के लिए; हालांकि, ध्यान दें कि यह नाइट्रीफिकेशन की एक रुकावट की ओर जाता है । तलछट N2हे उत्सर्जन दर की गणना करने के लिए, सी2एच2 निषेध (चरण ४.३) छोड़ दें । हालांकि, ध्यान रखें कि, जहां तक यह वर्तमान में जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों में जाना जाता है, n2 o उत्सर्जन आनुपातिक रूप से n2 उत्सर्जन की तुलना में कम कर रहे हैं (0%-४.३%)३३, तो संभव है कि संचित एन2ओ नीचे हो जाएगा पता लगाने की सीमा । यदि यह मामला है, एक विकल्प के लिए उत्सर्जित एन2ओ बढ़ाने के लिए नाइट्रेट जोड़ने के लिए है, संभावित एन2की गणना हे उत्सर्जन ।

विधि की मुख्य कमजोरी सी2एच210,३४द्वारा नाइट्रीफिकेशन के निषेध है । इस मशीन के दौरान, नाइट्रीफिकेशन के इस निषेध और N2की अपूर्ण बाधा हे कमी स्पष्ट हो सकता है, के रूप में दोनों बहुत समय पर निर्भर हैं । उदाहरण के लिए, प्रारंभ एन2ओ संचय दर को वास्तविक denitrification दर और उत्तरोत्तर क्षय के रूप में प्रकट करना चाहिए नाइट्रेट उपलब्धता बूँदें और एन2ओ प्रसार नाइट्रेट मुक्त क्षेत्र में, जहां यह कम३५है. इसलिए, एक अनुमानित denitrification दर मांय माना जा सकता है केवल यदि रीडिंग N2O10का रेखीय संचय दिखाएं ।

विधि वर्णित क्षेत्र है कि पूरे तलछट गतिविधि को एकीकृत प्रति एक denitrification दर का अनुमान है । इस संबंध में, वहां एसिटिलीन अवरोध की कार्रवाई की त्रिज्या के बारे में कुछ अनिश्चितता है जब नमूने के जलीय चरण में गैस bubbling । यह माना जाता है कि, अवसादन की surficial परत के निषेध से कम है, जो सबसे अधिक denitrification दरों26,27के साथ एक है ।

इस विधि के लिए संभावित सुधार 15N अनुरेखकों और संशोधनों कि सीटू मेंdenitrification के माप की अनुमति सकता है के साथ अपने संयुक्त उपयोग कर रहे हैं. 15 N अनुरेखक तरीकों नाइट्रीफिकेशन के अनुपात का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता-denitrification युग्मन नमूने३६में होने वाली, और यह भी denitrification के अलावा अन्य एन फ्लक्स प्रक्रियाओं के लिए खाता कर सकते हैं (जैसे, anammox और dissimilatory नाइट्रेट की कमी से अमोनियम (DNRA))13,३७. हालांकि, इन तरीकों सब्सट्रेट एकाग्रता10बदलने का दोष है । ए. Behrendt, डी बियर और पी Stief 26 एक n2ओ microsensors, सी2एच2 अवरोध, और 15n अनुरेखक के संयोजन के लिए dissimilatory नाइट्रेट की कमी के ऊर्ध्वाधर गतिविधि वितरण का विश्लेषण विधि का प्रयोग करें तलछट में प्रक्रियाओं (denitrification और DNRA) । वे सेंसर के साथ तलछट मर्मज्ञ द्वारा तलछट में ऊर्ध्वाधर प्रोफाइल बनाया है । सीटू में denitrification को मापने में मुख्य कठिनाई एक निरंतर तापमान वातावरण को संभालने की क्षमता है. यह एक साथ एन2ओ संचय और तापमान रिकॉर्ड करने के लिए आवश्यक है और फिर denitrification दर गणना के दौरान तापमान निर्भरता द्वारा एन2ओ सेंसर संकेत सही. इस सुधार प्रत्येक संवेदक के लिए एन2ओ संकेत के तापमान पर निर्भरता के पिछले विश्लेषण की आवश्यकता है । सेंसर हस्तनिर्मित हैं, और हर एक तापमान के लिए अलग से जवाब (जैसे, सेंसर 1 चित्रा 2सी, ईमें दूसरों की तुलना में एक उच्च तापमान निर्भरता से पता चलता है).

Figure 4
चित्र 4 : एन2के तापमान निर्भरता हे microsensor प्रतिक्रिया. प्रत्येक एन2ओ एकाग्रता पर तापमान बनाम सेंसर संकेत के रैखिक मॉडल के विभिन्न ढलानों सेंसर के संकेत पर तापमान प्रभाव से पता चलता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

स्पेनी सरकार सी. पी-एल (FPU12-00644) और Ministerio de Economia y Competitividad के अनुसंधान अनुदान के रूप में Ministerio de Educación के माध्यम से धन प्रदान की: NitroPir (CGL2010-19737), Lacus (CGL2013-45348-पी), स्थानांतरण ( CGL2016-80124-C2-1-P). REPLIM परियोजना (इनरे-INTERREG कार्यक्रम । EUUN-यूरोपीय संघ । EFA056/15) प्रोटोकॉल के अंतिम लेखन का समर्थन किया ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Messenger-adapted gravity corer - - Reference in the manuscript. Made by Glew, J.
Sampling tube - - Acrylic. Dimensions: 100 cm (h) × 6.35 cm (d) × 6.50 cm (D). Sharpen the edge of the sampling tube that penetrates into the sediment to minimize the disturbance in the recovered sediment core sample.
Handheld sounder Plastimo 38074 Echotest II Depth Sounder.
Rubber stopper VWR DENE1012114 With two holes, used to mix the N2O-water in the calibration chamber. Dimensions: 20 mm (h) × 14 mm (d) × 18 mm (D) (3 mm hole (D)).
Rubber stopper VWR 217-0125 To seal the bottom part of the methacrylate tube and to sample in shallow water bodies. Dimensions: 45 mm (h) × 56 mm (d) × 65 mm (D).
Rubber stopper VWR 217-0126 Place the rubber stopper in the top side of the sampling tube to obtain a vacuum for sampling in littoral zones and shallow water bodies. Dimensions: 50 mm (h) x 60 mm (d) x 70 mm (D).
PVC cover - - To seal the top side part of the acrylic tube. Dimensions: 45 mm (h) × 56 mm (d) × 65 mm (D). Dimensions: 65 mm (D).
Adhesive tape - - Waterproof. To ensure all joints (PVC cover sampling tube and PVC cover sensor) and to avoid water leaks.
Thermometer - - Portable and waterproof, to measure the temperature in the water overlying the sediment just after sampling the cores.
GPS - - To save the location of a new sampling site or to arrive at a previous site.
Wader - - For littoral or shallow site samplings.
Boat - - An inflatable boat is the best option for its lightness if the sampling site is not accessible by car.
Rope - - Rope with marks showing its length (e.g., marked with a color code to distinguish each meter).
N2O gas bottle and pressure reducer Abelló Linde 32768-100 Gas bottle reference.
C2H2 gas bottle and pressure reducer Abelló Linde 32468-100 Gas bottle reference.
Tube used to evacuate the excess of water - - Consists of a solid part (e.g., a 5 ml pipette tip without its narrowest end) inserted in a silicone tube.
Nitrous Oxide Minisensor w/ Cap Unisense N2O-R We use 4 sensors at a time.
Microsensor multimeter 4 Ch. 4 pA channels Unisense Multimeter Picoammeter logged to a laptop. The standard device allows for 2 sensor picoammeter connections (e.g., N2O sensor), one pH/mV and a thermometer. We ordered a device with four picoammeter connections, allowing the use of 4 N2O sensors simultaneously.
SensorTrace Basic 3.0 Windows software Unisense Sensor data acquisition software.
Calibration Chamber incl. pump Unisense CAL300 Calibration chamber. We tuned it with rubber stoppers and syringes to mix the N2O-water without making bubbles.
Incubation chamber Ibercex E-600-BV Indispensable equipment for working at a constant temperature (±0.3 °C). It also allows control of the photoperiod.
Electric stirrer - - Part of the stirring system. It hangs in the water, overlying the sediment subject, by a fishing line that is hooked to the PVC cover.
Electromagnet - - Part of the stirring system. It is fixed to the outside of the acrylic tube, approximately at the same level as the stirrer. It is activated episodically (ca. 1 on-off per s) by a circuit, attracting the stirrer when it is on and releasing it when it is off, thereby generating the movement that agitates the water.
Electromagnetic pulse circuit - - Part of the stirring system. It is connected by wires to the electromagnet and sends pulses of current that turn the electromagnet on and off.
Uninterruptible power supply (UPS) - - It improves the quality of the electrical energy that reaches the measurement device, filtering the highs and low of the voltage, thereby ensuring a more constant and stable N2O sensor signal.

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का आकलन तलछट Denitrification कोर और N<sub>2</sub>का उपयोग कर दरों ओ Microsensors
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Palacin-Lizarbe, C., Camarero, L., Catalan, J. Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors. J. Vis. Exp. (142), e58553, doi:10.3791/58553 (2018).

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