המחברים פיתחו גישה זו באמצעות תצפיות שלנו של העבודה שביצעו וולטר בוינטון ופיט Sampou ועבודה שיתופית על דניטריפיקציה עם טוד כנא באוניברסיטת מרכז מרילנד למדע הסביבה. פיתוח גישות דניטריפיקציה שלנו לא היה מתאפשר ללא התמיכה של תוכנית גרנט ים מרילנד ואת הקרן הלאומית למדע. נתוני הנציג משמשים כאן נאספו במימון מרילנד הים גרנט (R / AQ-5C) ומאמצי כתיבה נתמכו מרילנד הים גרנט (R / SV-2), משרד מפרץ NOAA Chesapeake (NA13NMF4570210), שותפות שחזור אויסטר , הקרן הלאומית למדע (OCE1427019), Exelon תאגיד, ואת שירות הסביבה מרילנד / מינהל מרילנד נמל.

הערה: אוסף ליבות עם ממשקים משקעים-מים ללא הפרעה הוא הכרחי כדי לבצע מדידות ניסיוניות טובות לחליפין; ליבות פערים מופרעות צפויות להחליף מומס במים נקבוביים במים שמעליה ואת שפרו ספיגת חמצן באמצעות החמצון של Fe (II) ותרכובות גופרית מופחתות. במאמר זה, אנו מדגישים נהלי דגירה משקעות של משקעים עם רק הכללה שטחית של טכניקות דגימת משקעים וניתוחים כימיים מומסים וגזים. לפני הדגימה, או מבוסס על התוצאות הראשוניות, לקבוע את מידת שכפול ידי הצרכים הפרויקט הכולל, עיצוב סטטיסטי או הסכום הצפוי של השתנות מרחבית בקנה מידה קטן. ליבות כפולות הן המינימום שמוצג מחקרים רבים triplicates שימושיים המאפשר ניתוח סטטיסטי טוב יותר. לאיסוף וטיפול 1. משקעים הערה: האוסף של משקעים לניסויי חליפין מתבצע באמצעות 1) הוספה ידנית של ליבות using צוללנים או במים או ביצה רדודים, נבר, 2) מוט coring באמצעות מוט אלומיניום עם שסתום סגור ידני כדי לשמור על משקעים, או 3) coring התיבה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בכל אתר, להקליט את מיקום האתר באמצעות GPS, לקבוע חמצן מים בתחתית, טמפרטורה ומליחה באמצעות sonde איכות מים, ולקבוע את קרינת photosynthetically הפעילה (PAR) על פני השטח והתחתון באמצעות / מטר חיישן PAR. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיך את איכות מי sonde ל ~ 1 מ &#39;מעל המשקעים ולהקליט מאפייני מים בתחתית (עומק, טמפרטורה, חמצן מומס, טמפרטורה ומליחה / מוליכות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיך חיישן PAR עם חללית מתחת למים לממשק המשקעים-המים באמצעות מסגרת הורדה. השוואת קריאות PAR הקרובה לפני השטח משקע לקריאות PAR מייד מתחת ממשק אוויר-מים להעריך את הנחתת האור בתנאי אור הסביבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוס corer תיבה מעל דופן הסירה / הספינה, הורדת אותו אט אט כדי למזער הפרעותעל חודר המשקע. בדוק את תיבת הליבה עבור הפרעה גלויה או resuspension המוגזם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במשך corer תיבה, להכניס צינורות ליבה לתוך המשקעים, ולהשתמש פקק בוטיל כדי לכסות את החלק העליון של הליבה. בניסויי שטף, והיתרה משקעת / מים האידיאליות בתוך הליבה היא 15 סנטימטר של מים ו -15 סנטימטרים של משקעים, ב גס או משקעים דחוסים מאוד איסוף עומק משקע פחות הוא תוצאה מקובלת. אם שיעורי דלדול חמצן הם מוגזמים, המשמרים את האיזון לעבר גובה עמודת מים יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משתמשים בדרך כלל 6.35 ס&quot;מ ליבות קוטר פנימי ללימודי במים עמוקים ובמשך משקעים עם microalgae benthic או אוכלוסיות של בעלי חיים גדולים, השתמש 10 ליבות ס&quot;מ מזהה. המגבלה העיקרית לגודל ליבה היא היכולת מכסה את החלק התחתון של הליבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיסוי או תחתון עם צלחת תחתונה אקריליק כי יש O-Ring מוטבע. חזור על תהליך זה עד משכפל מספיק נאספים. עם corer מוט, מלכתחילה את הצלחת התחתונה אקריליק ב li הליבהנר, להסיר את הליבה של corer, ולהוסיף את הפקק. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליבות מקום בצידנית מים מבודדות גבוהה כי מוצף מי סביבה מהאתר; זה עוזר לשמור בטמפרטורות באתרו. ודא כי קריר נשאר זקוף. בטל ליבות כי מוטרדות במהלך הובלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משאבת מים בתחתית נלקח קרוב לפני השטח משקעים לתוך 20 carboys L לשימוש בניסויים. השתמש משאבת דיאפרגמה עם 10-20 L / קיבולת דקות או משאבת peristaltic במהירות גבוהה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במים רדודים unstratified, למלא את הקרונית על ידי &quot;טבילה&quot; אותה במים. סינון המים התחתונים באמצעות מסנן מחסנית מוטבעות קיבולת גבוהה עשוי להיות שימושי באתרים עם שיעור גבוה של ספיגת חמצן בעמודת מים או פוטוסינתזה (באור), מזעור התיקון מעמודת המים רק ליבות שליטה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הובלת ליבות במהירות האפשרית למתקן הדגירה. במקרה של הובלה מורחבת, AERליבות obic יכולות להיות מבעבע anoxic והמלאכותי או במחזור נחוץ. </li></ol> 2. הגדרה ראשונית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במתקן הדגירה, ליבות מקום גיגית דגירה או בחדר סביבתי עם טמפרטורה מבוקרת, או בתוך חממה כפולה דופן עם בקרת טמפרטורה באמצעות circulator חימום / קירור. הגדר את הטמפרטורה ל טמפרטורות מים תחתונות נמדדו 1.1.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף מים תחתונים אל האינקובטור, השריית הליבות המשקעות לחלוטין. כמו כן מוסיף מים עד 5 carboys L עם ברזים אשר ישמשו לוותר מים חלופיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת ליבת מים בלבד (ללא משקעים) אל האינקובטור. השימוש בקו מפריד עמודת מים חשוב ברוב הסביבות כדי לפצות על כל תהליכי עמודת מים משפיעים גזים מומסים. לשקילת דניטריפיקציה, חסרים אלה יכולים לשקף לא רק תהליכי עמודת מים אלא החלפת גזים עם הקירות אקריליק של הליבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליבות בועת wאוויר ה- i למשך תקופה מינימלית של שעה 2 כדי להבטיח שיווי משקל תרמי חמצון מלא מים שמעליה. הם עשויים להיות כל זמן הלילה וקורסי זמן יזם למחרת בבוקר. כבר בתקופות טרום דגירה לא הוערכו עבור יעילות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אוורור, להשתמש bubbler &quot;T&quot; קטן מורכבת ½ &quot;צינור PVC עם מצמד שלוש דרך; צינור 1/8&quot; מוכנס אל החלק התחתון של תוצאות T ב מחדירה של מים כלפי מעלה במהלך מבעבע והבטיח לא חמצון בלבד, אבל זרימת מי הליבה עם מים באמבט הדגירה. </li></ol></li></ol> 3. נהלי דגירה משקעים-מים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר בדיקת הטמפרטורה כדי לוודא שהיא תואמת בתנאי השטח, לצרף סביבונים אל צמרות הליבות. בשלב זה, לאטום את הליבה של מיכל המים. השאר את שסתום הדגימה על הליבה הפתוחה במהלך תהליך זה. ידני לטאטא כל בועות אוויר בעדינות מהצד התחתון של הסביבון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Elevate קרונית המים החלופיים ~ 30-40 הסנטימטר גבוה יותר מאשר את החלק העליון של ליבות הדגירה ומסנן את הקווים כלפי מטה כדי לחסל כל אוויר הקו. אמנם עדיין זורם, לצרף את הקווים אל צמרות הליבה ולסגור את השסתומים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל פטיפון הערבוב המרכזי ולהתאים את מהירות הסיבוב כך ליבות לסובב ~ 40 פעמים בדקה, או בשיעור מספיק כדי לערבב את עמודת המים אבל לא resuspend המשקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כ 5 דקות לאחר כל הליבות נסגרות, פתח את שסתום מי החלפת שסתום המדגם, ולאחר מכן לצרף קטע קצר של צינורות אל שסתום המדגם באמצעות הולם Luer. מניחים צינור דגימה זו בתחתית שפופרת זכוכית 7 מ&quot;ל, אשר מלא עד אפס מקום. לפני מכסת הצינור, להוסיף 10 μl של 30 גרם ל -1 HgCl 2 כחומר משמר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות דגימות אלה מתחת למים בטמפרטורות קרובות טמפרטורת הדגירה. מעבדות אחרות השתמשו בהצלחה 12 מ&quot;ל &quot;Exetainers&quot; עבור סםאחסון ple. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור דגימה מומסת, לצרף חבית מזרק 20 מיליליטר אל שסתום המדגם ולפתוח את שסתום המים החלופיים. חבית המזרק ממלאת עד למילוי באמצעות הכבידה בלבד. צרף בוכנה ודיסק מסנן, ולאחר מכן לסנן את הדגימות לתוך צלוחיות. דגימות אלה לניתוח מזין הם קפוא ב -20 ° C עד הניתוח. הערה: קורס הזמן של דגימה בחושך בדרך כלל כרוך 4 תקופות דגימה עם המרווחים בין הדגימה הנעים בין 0.5 ל&gt; 2 שעות, תלוי בקצב של ספיגת חמצן. עם שיעורים נמוכים של ספיגת חמצן, מרווחי הזמן ארוכים; במשקעים עם שיעורי הנשימה גבוהים, במרווחים צריכים להיות קצר. מוגזם כמויות גדולות של דגימה שנלקחו בכל נקודת מדגם עלולות לגרום גם דגימה גדולה חלקם של נפח הדגימה כולו; בעבודתנו כרכים המדגמים אלה לגרום תיקון זניח. אם היקף המדגם רב יותר יש צורך, ליבות בקוטר גדול יותר או גובה עמודת המים גדלעשוי להיות נחוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אין להמשיך עם מהלך זמן של דגימה מתחת לסף של חוסר חמצן 50%, עם depletions חמצן של 25% בדרך כלל מתן אות מספיק בריכוזים מזינים. הנה, להשתמש optodes מכויל עבור ניתוח ישיר של ריכוזי חמצן רוויון החמצן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם המשקעים הם מסביבות רדודות, מוארים, על דגימת 4 th, להדליק את האורות ולקחת 3 דגימות עוקבות. שים לב במשקעים פוטוסינתטיים מאוד, רוויה של O 2 ו היווצרות בועה מגבילה את המדידה של ונתיבי גז בחלק ממקרים. הניטור המתמשך של חמצן מהווה חלופה מעשית יותר ויותר יקרה, עם טכנולוגיית מדידת סיבים אופטית שיש בדיקות קטנות יחסית כי הם מאוד אמינים ומדויקים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בסיומו של incubations משקעים, או למדוד את גובהם של עמודת המים או לשאוב את עמודת המים כדי גליל סיימה כדי determ ישירותine נפח מים, ולקחת תמונות של כל ליבה. </li></ol> ניתוח מדגם 4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגימות שאיבה לניתוח N 2, O 2 ו- Ar לתוך קרום מפרצון ספקטרומטר מסה, ולקבוע את היחסים של N 2: Ar ו- O 2: Ar כדי &lt;0.03% דיוק 12,23. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זוג ספקטרומטר מסה quadrupole על כניסת הממברנה. דחוף את המדגם לתוך צינורות הממברנה באמצעות משאבת peristaltic. אסוף את פסולת מדגם קרונית פלסטיק ולטפל כפסולת כימית בשל המשמר הכספי. כיול עם מים ללא יונים equilibrated עם אוויר בטמפרטורה של דגירה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע מזין המנתח באופן ידני על ≤ 5 דגימות מיליליטר או על כמויות קטנות יותר באמצעות מנתחים אוטומטיים. עם הפשרת מדגם, תחילת מנתח מיד. הבחירה של הליך ניתוח מזין חייבת להניב מדוייקת מספיק להתבונן שינויים בריכוז מזין במהלך דגירה. זיהוי אופייניגבולות הם &lt;0.05 μmol ל -1 ומגמות כמובן הזמן יכולות להיות קשות להבחין תחת שני ריכוזי מזין נמוכים מאוד מאוד גבוהים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור ניתוחי colorimetric של זרחן תגובתי המסיס, להשתמש בטכניקת phosphomolybdate חומצה אסקורבית. עבור אמוניום מנתח, לנצל התפתחות צבע לילה באמצעות ריאגנט חומצת פנול 24. אוטומטיות ניתוחי colorimetric, בין אם באמצעות זרימת מקוטעים או מנתח בדידים, הם אלטרנטיבה מצוינת ולנצל נפח דגימה נמוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור ניתוחים של חנק בתוספת ניטריט, לנצל פיתוח צבע הלילה באמצעות כלוריד ונדיום בתור reductant 25, או להשתמש מנתח אוטומטית </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השוואת absorbances נקבע על ספקטרופוטומטר UV / VIS כדי עקומות סטנדרטיות ולקבוע ריכוזי מתוך רגרסיה של ריכוזי תקנים absorbances. </li></ol></li></ol> 5. חישוב שערי חליפין משקעים-מים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Regress ריכוזי גז או מזין לעומת הזמן באופן עצמאי הן incubations החשוכות והאירה, עם המדרון מבוטא -1 μmol ל -1 hr. תקן את מורדות ליבות הדגירה של המדרון של ליבות טור-רק מים. השתמש אך ורק רגרסיות משמעותי (P &lt;0.05) עבור חישובים; לזהות נתונים בלתי משמעותי את הגיליונות האלקטרוניים הנתונים הסופיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחישוב שערי חליפין משקעים-מים מן המדרון של השינוי של ריכוזי המרכיבים הכימיים במים שמעליה: <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/54098/54098equation1.jpg" /> איפה F הוא השטף (μmol מ -2 hr -1), ΔC / Δt הוא השיפוע של שינוי מריכוזו במים שמעליה (μmol ל -1 hr -1), V הוא נפח המים שמעליה (L) הוא השטח של ליבה וטופחה (-2 מ &#39;) .כדי להעריך את השטף היומי, להכפיל את השיעור המואר בשעות האורולהוסיף לשיעור כהה מוכפל בשעות החשיכה. </li></ol> 6. דיווח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעת דיווח תוצאות ממדידות חליפין משקעים-מים, לספק מספיק מידע שמדענים אחרים יוכלו להבין את הסביבה כי כבר שנדגמו. מידע חיוני כולל: 1) עומק מיקום ומים האתר, 2) מאפיינים פיזיים כגון שדה וטמפרטורה הדגירה, ואת PAR, 3) מאפיינים מים בתחתית כגון חמצן, בריכוזי חומרי הזנה ומליחות, ו -4) מאפיינים משקעים כגון גודל גרגר, ריכוזי חומר אורגניים, ואת הנוכחות של חיות benthic. </li></ol>

<ol>
	<li>Einsele, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ueber+die+Beziehungen+des+Eisenkreislaufes+zum+Phosphatkreislauf+im+Eutrophen+See.">Ueber die Beziehungen des Eisenkreislaufes zum Phosphatkreislauf im Eutrophen See.</a> Arch.Hydrobiol. 29, 664-686 (1936).</li><li>Mortimer, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+exchange+of+dissolved+substances+between+mud+and+lake+water.">The exchange of dissolved substances between mud and lake water.</a> J Ecol. 29, 280-329 (1941).</li><li>Cowan, J. L. W., Boynton, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment-water+oxygen+and+nutrient+exchanges+along+the+longitudinal+axis+of+Chesapeake+Bay:+Seasonal+patterns,+controlling+factors+and+ecological+significance.">Sediment-water oxygen and nutrient exchanges along the longitudinal axis of Chesapeake Bay: Seasonal patterns, controlling factors and ecological significance.</a> Estuaries. 19, 562-580 (1996).</li><li>Fisher, T. R., Carlson, P. R., Barber, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+nutrient+regeneration+in+three+North+Carolina+estuaries.">Sediment nutrient regeneration in three North Carolina estuaries.</a> Estuar. Coast. Shelf S.e. 14, 101-116 (1982).</li><li>McGlathery, K. J., Sundback, K., Anderson, I. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eutrophication+in+shallow+coastal+bays+and+lagoons:+the+role+of+plants+in+the+coastal+filter.">Eutrophication in shallow coastal bays and lagoons: the role of plants in the coastal filter.</a> Mar. Ecol-Prog Ser. 348, 1-18 (2007).</li><li>Eyre, B. D., Ferguson, A. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+carbon+production+and+decomposition,+benthic+nutrient+fluxes+and+denitrification+in+seagrass,+phytoplankton,+benthic+microalgae-+and+macroalgae-dominated+warm-temperate+Australian+lagoons.">Comparison of carbon production and decomposition, benthic nutrient fluxes and denitrification in seagrass, phytoplankton, benthic microalgae- and macroalgae-dominated warm-temperate Australian lagoons.</a> Mar. Ecol-Prog Ser. 229, 43-59 (2002).</li><li>DiToro, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sediment Flux Modeling. , (2001).</li><li>Testa, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+flux+modeling:+Simulating+nitrogen,+phosphorus,+and+silica+cycles.">Sediment flux modeling: Simulating nitrogen, phosphorus, and silica cycles.</a> Estuar. Coast. Shelf S. 131, 245-263 (2013).</li><li>Kana, T. M., Cornwell, J. C., Zhong, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+denitrification+in+the+Chesapeake+Bay+from+measurements+of+N-2+accumulation+in+bottom+water.">Determination of denitrification in the Chesapeake Bay from measurements of N-2 accumulation in bottom water.</a> Estuar. Coasts. 29, 222-231 (2006).</li><li>Hammond, D. E., Cummins, K. M., McManus, J., Berelson, W. M., Smith, G., Spagnoli, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+measuring+benthic+nutrient+flux+on+the+California+Margin:+Comparing+shipboard+core+incubations+to+in+situ+lander+results.">Methods for measuring benthic nutrient flux on the California Margin: Comparing shipboard core incubations to in situ lander results.</a> Limnol. Oceanog Methods. 2, 146-159 (2004).</li><li>Miller-Way, T., Boland, G. S., Rowe, G. T., Twilley, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+oxygen+consumption+and+benthic+nutrient+fluxes+on+the+Louisiana+continental+shelf:+a+methodological+comparison.">Sediment oxygen consumption and benthic nutrient fluxes on the Louisiana continental shelf: a methodological comparison.</a> Estuaries. 17, 809-815 (1994).</li><li>Kana, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane+inlet+mass+spectrometer+for+rapid+high-precision+determination+of+N2,+O2,+and+Ar+in+environmental+water+samples.">Membrane inlet mass spectrometer for rapid high-precision determination of N2, O2, and Ar in environmental water samples.</a> Anal. Chem. 66, 4166-4170 (1994).</li><li>Gao, Y., Cornwell, J. C., Stoecker, D. K., Owens, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+cyanobacteria+blooms+on+sediment+biogeochemistry+and+nutrient+fluxes.">Influence of cyanobacteria blooms on sediment biogeochemistry and nutrient fluxes.</a> Limnol. Oceanogr. 59, 959-971 (2014).</li><li>Hopfensperger, K. N., Kaushal, S. S., Findlay, S. E. G., Cornwell, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Plant+Communities+on+Denitrification+in+a+Tidal+Freshwater+Marsh+of+the+Potomac+River,+United+States.">Influence of Plant Communities on Denitrification in a Tidal Freshwater Marsh of the Potomac River, United States.</a> J. Environ. Qual. 38, 618-626 (2009).</li><li>Cornwell, J. C., Kemp, W. M., Kana, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+in+coastal+ecosystems:+environmental+controls+and+aspects+of+spatial+and+temporal+scale.">Denitrification in coastal ecosystems: environmental controls and aspects of spatial and temporal scale.</a> Aquat. Ecol. 33, 41-54 (1999).</li><li>LaMontagne, M. G., Valiela, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+measured+by+a+direct+N2+flux+method+in+sediments+of+Waquoit+Bay,+MA.">Denitrification measured by a direct N2 flux method in sediments of Waquoit Bay, MA.</a> Biogeochemistry. 31, 63-83 (1995).</li><li>Nielsen, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+in+sediment+determined+from+nitrogen+isotope+pairing.">Denitrification in sediment determined from nitrogen isotope pairing.</a> FEMS Microbiol Ecol. 86, 357-362 (1992).</li><li>Ferguson, A. J. P., Eyre, B. D., Gay, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+matter+and+benthic+metabolism+in+euphotic+sediments+along+shallow+sub-tropical+estuaries,+northern+New+South+Wales,+Australia.">Organic matter and benthic metabolism in euphotic sediments along shallow sub-tropical estuaries, northern New South Wales, Australia.</a> Aq. Microb. Ecol. 33, 137-154 (2003).</li><li>Coley, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The effect of flow on the fluxes of oxygen, dinitrogen gas, nitrate and ammonium in diffusively controlled sediments using stirred experimental chambers. , (2003).</li><li>Owens, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nitrogen cycling and controls on denitrification in mesoahaline sediment of Chesapeake Bay. , (2009).</li><li>Sundback, K., Jonsson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microphytobenthic+productivity+and+biomass+in+sublittoral+sediments+of+a+stratified+bay,+southeastern+Kattegat.">Microphytobenthic productivity and biomass in sublittoral sediments of a stratified bay, southeastern Kattegat.</a> J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 122, 63-81 (1988).</li><li>Petersen, J. E., Cornwell, J. C., Kemp, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implicit+scaling+in+experimental+enclosed+aquatic+ecosystems.">Implicit scaling in experimental enclosed aquatic ecosystems.</a> Oikos. 85, 3-18 (1999).</li><li>Kana, T. M., Weiss, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comment+on+"Comparison+of+isotope+pairing+and+N-2+:+Ar+methods+for+measuring+sediment+denitrification"+by+B.+D.+Eyre,+S.+Rysgaard,+T.+Daisgaard,+and+P.+Bondo+Christensen.+2002.+Estuaries+25:+1077-1087.">Comment on "Comparison of isotope pairing and N-2 : Ar methods for measuring sediment denitrification" by B. D. Eyre, S. Rysgaard, T. Daisgaard, and P. Bondo Christensen. 2002. Estuaries 25: 1077-1087.</a> Estuaries. 27, 173-176 (2004).</li><li>Parsons, T. R., Maita, Y., Lalli, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Manual of Chemical and Biological Methods for Seawater Analysis. , (1984).</li><li>Doane, T. A., Horwath, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectrophotometric+determination+of+nitrate+with+a+single+reagent.">Spectrophotometric determination of nitrate with a single reagent.</a> Analytical Letters. 36, 2713-2722 (2003).</li><li>Testa, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+impact+of+floating+oyster+(Crassostrea+virginica)+aquaculture+on+sediment-water+nutrient+and+oxygen+fluxes.">Modeling the impact of floating oyster (Crassostrea virginica) aquaculture on sediment-water nutrient and oxygen fluxes.</a> Aquac. Environ. Interact. 7, 205-222 (2015).</li><li>Hamme, R. C., Emerson, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+solubility+of+neon,+nitrogen+and+argon+in+distilled+water+and+seawater.">The solubility of neon, nitrogen and argon in distilled water and seawater.</a> Deep-Sea Res. Part I-Oceanogr. Res. Papers. 51, 1517-1528 (2004).</li><li>Chong, L. S., Prokopenko, M. G., Berelson, W. M., Townsend-Small, A., McManus, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen+cycling+within+suboxic+and+anoxic+sediments+from+the+continental+margin+of+Western+North+America.">Nitrogen cycling within suboxic and anoxic sediments from the continental margin of Western North America.</a> Marine Chemistry. 128, 13-25 (2012).</li><li>Eyre, B. D., Rysgaard, S., Dalsgaard, T., Christensen, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+isotope+pairing+and+N-2+:+Ar+methods+for+measuring+sediment-denitrification-assumptions,+modifications,+and+implications.">Comparison of isotope pairing and N-2 : Ar methods for measuring sediment-denitrification-assumptions, modifications, and implications.</a> Estuaries. 25, 1077-1087 (2002).</li><li>Lee, D. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effects+of+Oxygen+Transition+on+Community+Respiration+and+Potential+Chemoautotrophic+Production+in+a+Seasonally+Stratified+Anoxic+Estuary.">The Effects of Oxygen Transition on Community Respiration and Potential Chemoautotrophic Production in a Seasonally Stratified Anoxic Estuary.</a> Estuar.Coasts. 38, 104-117 (2015).</li><li>MacIntyre, H. L., Geider, R. J., Miller, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microphytobenthos:+The+ecological+role+of+the+"secret+garden"+of+unvegetated,+shallow-water+marine+habitats+.1.+Distribution,+abundance+and+primary+production.">Microphytobenthos: The ecological role of the "secret garden" of unvegetated, shallow-water marine habitats .1. Distribution, abundance and primary production.</a> Estuaries. 19, 186-201 (1996).</li><li>Aller, R. C., Mackin, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open-incubation,+diffusion+methods+for+measuring+solute+reaction+rates+in+sediments.">Open-incubation, diffusion methods for measuring solute reaction rates in sediments.</a> J. Mar. Res. 47, 411-440 (1989).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

הטכניקה המתוארת כאן יושמה סוגים רבים של מערכות מימיות, הוא רדודות ועמוקות, ומצאנו אותו לעבוד היטב ברוב המקרים. גישה זו הותאמה מגישות שמוצגות עמיתים והציגו בספרות; הוא מותאם למדידת דניטריפיקציה באמצעות ספקטרומטריית מסה כניסת הממברנה. אחד היתרונות של גישה זו היא היכולת להתמודד עם מספר רב של ליבות בעת ובעונה אחת. שכפול כל אתר עם ליבות כפולות או בשלושה עותקים מגביר את אמון מדידות, אם כי גישה חלופית היא למקסם אתרים עם שכפול פחות, בנסיבות אלה הערך הממוצע עבור פלח סביבתי אשר יהיה נציג נוסף של ההשתנות בטבע. הבהרת הבדלים עונתיים, סדרת עתית מדידה לפי מספר קטן יותר של אתרים יכולה להיות אסטרטגיה יעילה. בפרוטוקול זה, ישנם מספר שלבים קריטיים. Paramount להפיכת יםמדידות uccessful היא האוסף של ליבות עם ממשק משקע-מים ללא פגע. למרות דחיית ליבות שאינם עומדות בקריטריון זה בתחום יכול להיות מעייף, ליבות עניות תובלנה דיוק עני. שמירת ליבות אירוביות מוגזים וקרובה הטמפרטורה האוספת המקורית יהיה למזער חפצים ולשמור אוכלוסיות חיידקים מטזואניים בריאות, ללא פגע. לבסוף, עבור דגימות O 2 ו- N 2, התוספת של משמר כלוריד כספיתי היא קריטית. ראינו כי שימור תקין של דגימות גז, כוללים חימום יתר וקירור של הבקבוקונים, יכול להתפשר מדידות שטף אלה. מעבדות אחרות לא מועסקות בהצלחה 7.0 M ZnCl 2 כחומר משמר רעיל פחות כי יש עלויות סילוק פסולת נמוכות יותר; עבור 7 מיליליטר לדגום תוספת 30 μl היא מתאימה. הניתוח המדויק המדויק של היחס של N 2 ו Ar הוא מפתח בקביעת N 2 </sUB&gt; ונתיבים. נצפה N 2: יחסי Ar לשנות כפונקציה של ריכוז החמצן המוביל חוקרים מסוימים תומך הסרת חמצן לפני הניתוח, באמצעות נחושת מחוממת בדרך כלל 28. המכשור בשימוש במעבדה שלנו היה בשימוש כדי לקבוע את ההשפעה של חמצן על N 2: Ar יחסי 23 ואת נמצאה השפעה להיות קטן מאוד, &lt;0.03% עבור דלדול חמצן צנוע. הבדלים בגישה להערכת החמצן &quot;האפקט&quot; נראים להוביל למסקנות שונות על ידי חוקרים שונים 23,28,29. אפקט חמצן גדול על N 2: יחסי Ar יובילו שיעור גבוה בטעות של N 2 -N בזרימה; מניסיוננו, יש לנו תצפיות רבות של N 2 -N בזרימה הזניח תחת שיעור גבוה של חוסר חמצן. במעבדות בן השפעת החמצן על N 2: יחסי Ar להופיע גדולים, אלטרנטיבה יעילה היא המדידה העצמאית של ריכוזי חמצן באמצעות אלקטרודות או optodes וחמצןהסרה מניתוח ספקטרומטריה באמצעות Cu המחוממת מוטבע. פתרון בעיות טכניקה זו אפשרית רק על בחינה של נתוני השטף המשקע. גורמי מפתח לשקול בעת רגרסיות הם עניים אם הבחישה הייתה רציפה, דגימות נאספו ושמרו כראוי, והאם זמן קורסים היו קצרים מכדי לאפשר הערכה של מחיר נמוך. אורכו של ניסויים בדרך כלל מוגדר על ידי מהלך זמן החמצן, עם שיעורים נמוכים של מטבוליזם מחייב incubations יותר כדי להגדיל את יחס האות לרעש מוטבע ברגרסיות מהלך הזמן. שיעור גבוה של ייצור חמצן שמניבים O 2 בועות להפוך ונתיבי גז קשים, אבל ונתיבים מומסים עשויים להיות מושפעים. זה הכרחי כדי להבין את המגבלות של גישה זו. הליבות הקטנות לכסות 0.3% מהון מניות של מטר מרובע הליבות הגדולות לכסות 0.6%. באתרים עם ההטרוגניות משמעותי בקנה מידה מטר, הפצות הטרוגנית עניםals או צמחים עשוי לרמוז על ליבה אחת או שתיים לא יכולה להיות ייצוג מספיק. יש גם כמה סביבות המציגים קשיים המדידה. לשקילת דניטריפיקציה, הנוכחות של בועות מתאן או חמצן עלולה לגרום לתפוגת הטכניקה, עם N 2: יחסי Ar מושפעים התאגדות הפרש של גזים לתוך הבועות. בשנת המשקעים נשבו על ידי microalgae benthic, ההיווצרות של תוצאות בועות חמצן בתוך הפשטה מועדפת של יחסי N 2 עד Ar, וירידה של 2 N: יחס Ar. באופן כללי, אנחנו לא יכולים למדוד דניטריפיקציה בנקודה שבה בועות טופס. בסביבות אנאירובית אתגרים שונים, אוורור של ליבות משנה את הדינמיקה חיזור על הממשק משקעים-מים. אנו לאטום את ליבות עם צמרות ערבוב מיד לאחר איסוף ולהתחיל והנתיבים מבלי להחליף את עמודת המים 30 לחלוטין. הניסויים שלנו עם משקעים מוארים בדרך כלל יש להרוות או כמעט saturating רמות של תאורה 31, ובכך למקסם את ההשפעה של microalgae benthic. משקעים-מי מדידות חליפין הם אמצעי מדידה של השטף נטו של חומרים על פני הממשק המשקע-מים. עם זאת, המדידות הללו לבד לעתים קרובות לא ניתן לזהות את מנגנוני השליטה חילופי interfacial אלה. אם שאלת המחקר כרוך מנגנוני הבנה, ומידע נוסף על תגובתיות חומר אורגני, zonation acceptor האלקטרון לטרמינל, bioirrigation ו bioturbation, ואורגניזמים פוטוסינתטיים עשוי להיות נחוץ. דוגמנות מאמצים 7 עשויים לדרוש קביעת כימית מים נקבוביים, מדדים ישירים תגובתיות חומר אורגניות 32, ספירה של אוכלוסיות בעלי חיים, השקיה-ביו משקע, הצטברות משקעת, או מניפולציות ניסיון של חיזור או שמעל כימית מי 13. במחקרים שלנו, חילופי נתונים משקעי מים טובים הוא מרכיב מרכזי בהבנת הכימיה של משקעים ימיים,וביחד עם מדידות אחרות, מזהה את התפקיד של תהליכי מחזור משקעים במחזורי biogeochemical מימיים. עם טיפול לגבי טיפול משקע, בקרת טמפרטורה, ערבוב עמודת מים, incubations הליבה הוא גישה שימושית להערכה החילופית מומסות וגזים על הממשק המשקע-מים. עם זאת, טכניקות המשמשות כאן ייתכן שיידרשו התאמות עבור כמה סביבות ללוגיסטיקה קשה, כגון תקופות זמן מוארך לפני הדגירה. עד כה, יש לנו בהצלחה יישמו גישת דגירה זה כדי שפכי נהרות, חוף, ביצה, אגם, מאגר, נחל וסביבות שמירת ברכה עם שינוי מזערי.

משקעים הם מרכיבים biogeochemical קריטי של מערכות אקולוגיות מימיות ולעתים קרובות הם כיורים חשובים של חומרים מזינים ומזהמים. מחקרים החלוציים של מזין, גז biogeochemistry מתכות מעבר במשקעי אֲגַמִי חשף חליפין משקעים של מומסים וגזים במים שמעליה אשר משתנים תנאי חיזור 1,2. עבור אלמנטים מזינים, משקעים יכולים להיות מקור של זרחן וחנקן שווה אחר remineralization של חומר אורגני, וכיור לחמצן בסביבות שאינן פוטוסינתטיים 3,4. פוטוסינתזה של macrophytes השקוע, macroalgae ו microalgae benthic יכולה להיות השפעות מרחיקות לכת על חילופי חומרים מומסים פני הממשק המשקע-מי 5,6. המדידות של החילופים מומסים וגזים פני הממשק המשקע-המים מתבצעות הן למדע בסיסי למטרות מדע היישומי, כוללים כיול הנדסת ואט מדעיאה 7,8 מודלים באיכות. המטרה של שיטות אלה, במידה הרבה ככל האפשר, היא לספק שעיר חליפין אמינים ומדויקים משקעים-מים. מגוון רחב של גישות שמש להעריך שינוי כימי על הממשק המשקע-מים. הצטברות מים בתחתית הגזים מומסים במערכות מרובדת יכולה להיות שימושית 9, אבל הוא לא תקף חליפין משקעים-מים מעל תרמוקלינה או pycnoclines. מתאם אדי דורש מדידות תדר גבוהות של גזים, חמצן בדרך כלל, בשילוב עם מדידת שכיחות גבוהה של מהירויות מים אנכיות; יש טכניקה זו הבטחה עצומה אך כרגע לא ניתן לספק נתונים עבור מחקרים חילופיים מזין. בשנת כיפות באתרו או תאים הם שיטה מועדפת ביותר, עם היתרון של המשתרעים על שטח פני שטח גדול יותר של משקעים ושמירה בטמפרטורות באתרו, לחצים ורמות אור מים עמוקים 10. למעשה, אלה הם מדידות מאוד יקרות הדורש זמן רבעל כלי מחקר גדולים; רוב היישומים הם אזור החוף עמוק או משקעי אושיאניק. טכניקות דגירת Core באמצעות זרימה דרך תאים שמגיעות למצב יציב מצוינות לשמירה על כימיית מים שמעליה קבועה יחסית, כולל חמצן, במהלך incubations 11. בגלל השיעור נקבע על מצב יציב על ידי הבדלים בריכוז שבין אחז זרם ומים נשפכים, ובשערי חליפי מים, incubations אלה יכול לקחת כמות ניכרת של זמן. גישת דגירת ליבת הזמן כמובן שמוצגת במעבדה שלנו הותאמה מתוך גישות בשימוש על ידי מספר מעבדות שונות בצפון אמריקה ובאירופה, ויש כמות ניכרת של ספרות המבוססת על גישה כללית זו. התאמנו גישה זו למדידת N 2 -N והנתיבים 12, המכונה לעתים קרובות דניטריפיקציה, והחלנו אותו כדי פוטוסינתטיים וסביבות הלא פוטוסינתטיים משקעים, estuarie כוללים 13, אגמים, מאגרי מים, ביצות 14. באמצעות מחקרים אלה שמצאנו סביבות רבות שבן הגישה הכללית שלנו עובדת היטב, וחלק שבו זה לא. מדידת דניטריפיקציה בוצעה ברבי סביבות יבשתיות מימיות שונות בגלל התהליך הזה מייצג אובדן מפתח של חנקן למערכות אקולוגיות. רבים גישות שימשו כדי לבצע מדידות דניטריפיקציה, כמה ישירה וחלקם בעקיפין 15. מדידות N 2 שטף ישירים מאוד קשות בגלל התוכן אטמוספרי הגבוה N 2, ו בריכוזים גבוהים עוקבים מומסים במים 16. שתי גישות צמחו כבעל את הייצוג הטוב ביותר של שיעורים רלוונטיים לסביבה: זיווג איזוטופ באמצעות N איזוטופים 17 ואת N 2: יחס Ar בשימוש במעבדה שלנו. שיטת השיוך איזוטופ שימש בהצלחה בסביבות רבות ויש לו רגישות מאוד גבוהה במחירים נמוכים. אנו מעסיקים את N2: גישת יחס Ar בגלל הפשטות שלו, ובגלל זה הוא רגיש מספיק בסביבות המושפעות לעתים קרובות אנו ללמוד. במאמר זה, אנו מתארים את הגישה הטכנית השתמשנו בשני העשורים האחרונים לעשות מדידה של חילופי משקעים-המים של גזים מומסים. כל מדידות של חילופי משקעים-מים צריכות לקחת לתוך בתנאי שטח התחשבות במספר הפרמטרים ניסיוניים. גורמים אלה כוללים טמפרטורה, אור / בתנאי חושך 18, ערבוב / זרימה פיזית על הממשק המשקע-המים 19, ריכוזי חמצן מומסים 20, וגורמים אחרים, כי הם מרכיבים עיקריים של ביצוע מדידות טובות. לדוגמא, אם ליבות נאספות מאזורים המקבלים תאורה מספקת לצמיחת microalgae benthic, יש צורך לתכנן ניסויים הכוללים הוא החושך ואור תנאי 21. בדומה לכך, הוספת מים שמעליה מחומצן אל anoxic ליבותלא לשכפל בתנאי שטח. מתחם הניסיון של כל חלק של מערכות אקולוגיות מימיות עשויים להוביל חפצים בלתי נמנעים 22; זה קריטי, כי הגישות בשימוש בתכנית מדידת חליפין משקעים-מים 1) להכיר את גורמי שליטת חליפין משקעים-מים בכל מערכת אקולוגית ו -2) למזער חפצים נגזרים מניפולציה ניסויית.

<table><tbody><tr><td>Multiparameter sonde - temperature, oxygen, salinity</td><td>YSI</td><td>&quot;</td><td>Any high quality equipment will suffice</td></tr><tr><td>PAR Measurement</td><td>Li-Cor</td><td>6050000</td><td></td></tr><tr><td>Pole corer</td><td></td><td></td><td>Built by machine shop</td></tr><tr><td>Box corer</td><td>DK-Denmark</td><td>HAPS Corer</td><td>We also use light box coring equipment</td></tr><tr><td>Small core tubes with O-ring fitted bottom, 3&#039; OD, 2.5&#039; ID.</td><td>various plastics companies</td><td></td><td>Clear acrylic</td></tr><tr><td>Medium core tubes with O-ring, 4.5&quot; OD, 4&quot; ID</td><td>various plastics companies</td><td></td><td>Clear acrylic</td></tr><tr><td>Butyl stopper size 13.5</td><td>generic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stirring turntable</td><td></td><td></td><td>Built by machine shop</td></tr><tr><td>Incubation tub</td><td></td><td></td><td>Built by machine shop</td></tr><tr><td>Replacement water carboy</td><td>Nalgene</td><td>2320-0050</td><td></td></tr><tr><td>7 ml glass stoppered tube</td><td>Chemglass</td><td>not on inventory</td><td>&quot;Exetainers&quot; used by other labs</td></tr><tr><td>20 ml plastic syringe</td><td>generic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Syringe filters</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plastic tubing</td><td>Tygon</td><td>ACF00004-CP</td><td></td></tr><tr><td>Compact Fluorescent Lights</td><td>Apollo Horticulture</td><td>CFL 8U 250W</td><td></td></tr></tbody></table>

the benthic exchange of o2, n2 and dissolved nutrients using small core incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in nutrient and gas cycles. After cores with intact sediment-water interfaces are collected, they are submerged in incubation tanks and kept under aerobic conditions at in situ temperatures. To initiate a time course of overlying water chemistry, cores are sealed without bubbles using a top cap with a suspended stirrer. Time courses of 4-7 sample points are used to determine the rate of sediment water exchange. Artificial illumination simulates day-time conditions for shallow photosynthetic sediments, and in conjunction with dark incubations can provide net exchanges on a daily basis. The net measurement of N2 is made possible by sampling a time course of dissolved gas concentrations, with high precision mass spectrometric analysis of N2:Ar ratios providing a means to measure N2 concentrations. We have successfully applied this approach to lakes, reservoirs, estuaries, wetlands and storm water ponds, and with care, this approach provides valuable information on biogeochemical balances in aquatic ecosystems.

תוצאות ממדידות משקעי שטף ליד מתקן מדגה על נהר Choptank (מפרץ צ&#39;סאפיק, MD) מוצגות באיור 1 ואת הפרשנות של התוצאות האלה בהקשר אקולוגי מוצגת במקומות אחר 26. Incubations בוצעו למעלה מ -7 שעות, עם incubations כהה ואחריו נתונים incubations מואר. נתונים משתי ליבות מוצגות כמו גם בעמודת המים לשלוט בלבד. הירידה המהירה חמצן בחושך הייתה מופחתת במידה מה על ידי תאורה; שיעור פוטוסינתזת ייצור microalgal לא היה גבוה כמו נשימה, עם ההשפעה העיקרית של הארה להיות שיעור השינוי של חמצן ירד. גרעין השליטה חווה ירידות קטנות ריכוז חמצן עולה החשוכה וקטן באור. הריכוזים 2 N נקבעו על ידי N 2: יחס Ar ואתערכים בספרות מחושבים רווית Ar עבור 27 הטמפרטורה והמליחה נצפית. בדיון שנערך דיוק אופייני 0.02% עבור 2 N: יחס Ar, נתונים אלה הם מדויקים ~ 0.1 μmol ל -1 N 2. הליבות המשקעות ואת הליבות ריקות עמודת מים היו עליות N 2 לאורך זמן, עם שיעורים גבוהים הרבה יותר של גידול עבור הליבות. תחת תאורה, מדרונות היו דומים באופן כללי השיעור האפל של שינוי N 2. שטפים של מומס NH 4 + היו גבוהים למדי באתר זה, עם עלייה של אפל&gt; 20 μmol ל -1 עבור ליבה אחת. מואר NH 4 + והנתיבים היו נמוכים בהרבה. ליבות שניהם ואת ריק מים וטור יורדים NO x - ריכוז לאורך זמן, פילוס במהלך תאורה. עבור כל והנתיבים, נתוני ריכוז הנתונים על היקף הליבה ופרמטרים רלוונטיים אחרים מוצגים <st<html> רונג&gt; לוחות 1 ו -2. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54098/54098fig1.jpg" /> איור 1. נתונים כמובן זמן מאתר במים רדוד בנהר Choptank כי היה מכוסה צף המכיל צדפות תרבותיות. הנתונים הם מתוך ליבות לשכפל (A ו- B) וכן הנתונים מתוך ריק מי עמודה מוצג. ריכוזי החמצן N 2, NH 4 + ו- NO x - (הסכום של NO 3 - ו 2 NO - מוצגים הוא עבור החלק הכהה של הדגירה (האזור המוצל) ועבור חלק מואר הדגירה בפעם הרביעית. נקודת הדגירה הכהה היא גם הנקודה לראשונה של סדרות עתיות המוארות; האורות נדלקו בזמן דגימת הקווים הם רגרסיה לינארית ומדרונות מוצגים בלוח 1..98 / 54098fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td fo:width="1.8in" style="width:220px"> חמצן - Dark </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 0 </td><td> 235.1 </td><td> 221.7 </td><td> 235.2 </td></tr><tr><td></td><td> 1.3 </td><td> 204.3 </td><td> 170.6 </td><td> 235.3 </td></tr><tr><td></td><td> 2.32 </td><td> 162.7 </td><td> 138.9 </td><td> 232 </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 145.3 </td><td> 77.9 </td><td> 222.2 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .943 </td><td> 0.999 </td><td> .836 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -23.5 </td><td> -35.9 </td><td> -3.4 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -20.1 </td><td> -32.5 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> -3095 </td><td> -4875 </td><td></td></tr><tr><td> חמצן - אור </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 145.3 </td><td> 77.9 </td><td> 222.2 </td></tr><tr><td></td><td> 4.88 </td><td> 133.5 </td><td> 68.8 </td><td> 224.3 </td></tr><tr><td></td><td> 5.88 </td><td> 122.8 </td><td> 40.3 </td><td> 221.6 </td></tr><tr><td></td><td> 6.88 </td><td> 116 </td><td> 49.2 </td><td> 230.5 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .981 </td><td> 0.999 </td><td> .994 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -10.1 </td><td> -9.8 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -13 </td><td> -12.7 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> -2000 </td><td> -1905 </td><td></td></tr><tr><td> N 2 - Dark </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 0 </td><td> 466.46 </td><td> 466.40 </td><td> 466.62 </td></tr><tr><td></td><td> 1.3 </td><td> 466.74 </td><td> 467.49 </td><td> 466.11 </td></tr><tr><td></td><td> 2.32 </td><td> 467.55 </td><td> 468.18 </td><td> 466.74 </td></tr><tr><tד&gt; </td><td> 3.97 </td><td> 468.24 </td><td> 468.98 </td><td> 467.12 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .963 </td><td> 0.98 </td><td> .854 </td></tr><tr><td> N 2 סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> .471 </td><td> .645 </td><td> 0.12 </td></tr><tr><td> סלופ N 2 (μmol ל -1 hr -1) מתוקן </td><td></td><td> .351 </td><td> .525 </td><td></td></tr><tr><td> דרג N 2 -N (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> 108.1 </td><td> 157.5 </td><td></td></tr><tr><td> N 2 - אור </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 468.24 </td><td> 468.98 </td><td> 467.12 </td></tr><tr><td></td><td> 4.88 </td><td> 468.84 </td><td> 469.21 </td><td> 467.26 </td></tr><tr><td></td><td> 5.88 </td><td> 469.39 </td><td> 469.71 </td><td> 467.47 </td></tr><tr><td></td><td> 6.88 </td><td> 469.62 </td><td> 470.04 </td><td> 467.41 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> 0.96 </td><td> .987 </td><td> .967 </td></tr><tr><td> N 2 סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> .481 </td><td> .378 </td><td> 0.096 </td></tr><tr><td> סלופ N 2 (μmol ל -1 hr -1) מתוקן </td><td></td><td> .386 </td><td> .282 </td><td></td></tr><tr><td> דרג N 2 -N (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> 118.9 </td><td> 84.6 </td><td></td></tr><tr><td> שטח פנים Core (מ &#39;2) </td><td></td><td> 0.003165 </td><td> 0.003165 </td><td></td></tr&gt; <tr><td> נפח Core (L) </td><td></td><td> .4874 </td><td> .4747 </td><td></td></tr></tbody></table> . לוח זמנים 1. נתונים קורסים O 2 ו- N 2 ממשקעים מתחת צף מדגת הצדפה בנהר Choptank, subestuary של מפרץ צ&#39;ספיק ריכוזי גז נגזרות O 2: Ar ו- N 2: נקבעו יחסי Ar באמצעות כניסת הממברנה ספקטרומטר מסה. ערכי 2 R רגרסיה כמובן הזמן הם משמעותיים עבור ערכים&gt; 0.9025 (P &lt;0.05). מדרוני נקבעים על ידי רגרסיה ליניארית ומדרונות תיקן נקבעים על ידי הפחתת שיעור השינוי של עמודת המים בלבד ריקה. שיעורי חיובי הם ונתיבים נטו מתוך במשקעים, שיעורי שלילי פירושו שטף לתוך המשקע. נתוני שטף N 2 מבוטאות N 2 -N, מה שהופך compaRison ל NH 4 + ו- NO x - והנתיבים קל. היה אתר זה משקע בעיקר מורכב סחף החימר עם תנאי עמודת מים אירוביים באופן מלא. האזור של ליבות היה 31.65 ס&quot;מ -2 ו במעמקי עמודת המים היו 15.4 ס&quot;מ עבור גרעין 15.0 עבור B. הליבה כל ריכוזי עבור N 2 ו- O 2 הם μmol ל -1. השיעור הסופי עבור שטף N 2 מתבטא ב N 2 -N. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td fo:width="1.8in" style="width:220px"> NH 4 + - Dark </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 0 </td><td> 10.84 </td><td> 14.09 </td><td> 6.91 </td></tr><tr><td></td><td> 1.3 </td><td> 16.19 </td><td> 20.26 </td><td> 5.83 </td></tr><tr><td></td><td> 2.32 </td><td> 17.07 </td><td> 24.93 </td><td> 5.42 </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 22.83 </td><td> 35.43 </td><td> 4.67 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .968 </td><td> .993 </td><td> .853 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> 2.88 </td><td> 5.36 </td><td> -0.53 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> 3.41 </td><td> 5.89 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> 525 </td><td> 884 </td><td></td></tr><tr><td> NH 4 + - אור </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 22.83 </td&gt; <td> 35.43 </td><td> 4.67 </td></tr><tr><td></td><td> 4.88 </td><td> 24.05 </td><td> 36.45 </td><td> 4.13 </td></tr><tr><td></td><td> 5.88 </td><td> 25.00 </td><td> 37.60 </td><td> 3.79 </td></tr><tr><td></td><td> 6.88 </td><td> 26.96 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .978 </td><td> 1 </td><td> .966 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> 1.37 </td><td> 1.13 </td><td> -0.55 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> 1.92 </td><td> 1.68 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> 296 </td><td> 252 </td><td></td></tr><tr><td> NO x - - Dark </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 0 </td><td> 4.12 </td><td> 4.01 </td><td> 4.53 </td></tr><tr><td></td><td> 1.3 </td><td> 3.82 </td><td> 3.58 </td><td> 4.43 </td></tr><tr><td></td><td> 2.32 </td><td> 3.70 </td><td> 3.25 </td><td> 4.28 </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 3.19 </td><td> 2.64 </td><td> 4.19 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .976 </td><td> .992 </td><td> .967 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -0.229 </td><td> -0.345 </td><td> -0.089 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -0.14 </td><td> -0.256 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> -21.6 </td><td> -38.4 </td><td></td></tr><tr><td> NO x - - אור </td><td> זמן (שעות) </td><td> Core </td><td> Core B </td><td> לִשְׁלוֹט </td></tr><tr><td></td><td> 3.97 </td><td> 3.19 </td><td> 2.64 </td><td> 4.19 </td></tr><tr><td></td><td> 4.88 </td><td> 3.06 </td><td> 2.59 </td><td> 4.06 </td></tr><tr><td></td><td> 5.88 </td><td> 3.18 </td><td> 2.41 </td><td> 4.02 </td></tr><tr><td></td><td> 6.88 </td><td> 2.95 </td><td> 2.35 </td><td> 4.2 </td></tr><tr><td> R 2 </td><td></td><td> .934 </td><td> .909 </td><td> 0.9 </td></tr><tr><td> סלופ (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -0.078 </td><td> -0.103 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> סלופ מתוקן (μmol ל -1 hr -1) </td><td></td><td> -0.078 </td><td> -0.103 </td><td></td></tr><tr><td> שיעור (μmol מ -2 hr -1) </td><td></td><td> -12 </td><td> -15.5 </td><td></td></tr><tr><td> שטח פנים Core (מ &#39;2) </td><td></td><td> 0.003165 </td><td> 0.003165 </td><td></td></tr><tr><td> נפח Core (L) </td><td></td><td> .4874 </td><td> .4747 </td><td></td></tr></tbody></table> נתונים כמובן טבלה 2. הגיע הזמן NH 4 + ו- NO x - מאותו ליבות משקעים המשמש לשולחן 1. R רגרסיה כמובן זמן 2 ערכים מהותיים לדיווח ערכים&gt; 0.9025 (P &lt;0.05). מדרוני נקבעים על ידי רגרסיה ליניארית ומדרונות תיקן נקבעים על ידי הפחתת שיעור השינוי של עמודת המים בלבד ריקה. שיעורי חיובי הם ונתיבים נטומתוך במשקעים, שיעורי שלילי פירושו שטף לתוך המשקע. כל ריכוזי עבור NH 4 + ו- NO 2 - הם μmol ל -1.

Watch this Scientific Journal Video about The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations at JoVE.com

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Here, we present small core incubations for the measurement of sediment-water gas and solute exchange. These will provide reliable measurements of sediment-water exchange that assess the role of sediment in influencing biological and biogeochemical processes in aquatic ecosystems.

Benthic Exchange של O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; וחומרים מזינים מומסים באמצעות קטנים Core incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

the-benthic-exchange-o2-n2-dissolved-nutrients-using-small-core

Research

JoVE Journal

Environment

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

9.5K Views.  University of Maryland Center for Environmental Science. Here, we present small core incubations for the measurement of sediment-water gas and solute exchange. These will provide reliable measurements of sediment-water exchange that assess the role of sediment in influencing biological and biogeochemical processes in aquatic ecosystems. 

Video: The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) loading from lake sediments can account for a substantial portion of the total P load in eutrophic, and some mesotrophic, lakes. Laboratory determination of P release rates from sediment cores is one approach for determining the role of internal P loading and guiding management decisions. Two principal alternatives to experimental determination of sediment P release exist for estimating internal load: in situ measurements of changes in hypolimnetic P over time and P mass balance. The experimental approach using laboratory-based sediment incubations to quantify internal P load is a direct method, making it a valuable tool for lake management and restoration.
Laboratory incubations of sediment cores can help determine the relative importance of internal vs. external P loads, as well as be used to answer a variety of lake management and research questions. We illustrate the use of sediment core incubations to assess the effectiveness of an aluminum sulfate (alum) treatment for reducing sediment P release. Other research questions that can be investigated using this approach include the effects of sediment resuspension and bioturbation on P release.
The approach also has limitations. Assumptions must be made with respect to: extrapolating results from sediment cores to the entire lake; deciding over what time periods to measure nutrient release; and addressing possible core tube artifacts. A comprehensive dissolved oxygen monitoring strategy to assess temporal and spatial redox status in the lake provides greater confidence in annual P loads estimated from sediment core incubations.

Lake eutrophication is a water quality issue worldwide, making the need to identify and control nutrient sources critical. Laboratory determination of phosphorus release rates from sediment cores is a valuable approach for determining the role of internal phosphorus loading and guiding management decisions.

נקבע מעבדה זרחן שטף מאגם המשקעים כמדד לטעינה הפנימית זרחן

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is built and can be transported to a temporary work space close to field sampling site(s) to facilitate rapid analysis. Cores are extruded into a portable glove bag, where they are sectioned and each 1-3 cm thick section (depending on core diameter) is sealed into 50 ml centrifuge tubes. Pore waters are separated with centrifugation outside of the glove bag and then returned to the glove bag for separation from the sediment. These extracted pore water samples can be analyzed immediately. Immediate analyses of redox sensitive species, such as sulfide, iron speciation, and arsenic speciation indicate that oxidation of pore waters is minimal; some samples show approximately 100% of the reduced species, e.g. 100% Fe(II) with no detectable Fe(III). Both sediment and pore water samples can be preserved to maintain chemical species for further analysis upon return to the laboratory.

A protocol for sectioning sediment cores and extracting pore waters under anoxic conditions in order to permit analysis of redox sensitive species in both solids and fluids is presented.

משקעי Core חתך וסחיטה הנקבובית ווטרס תחת תנאים אנוקסיים

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is ...

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling from hydrothermal sources in the Precambrian ocean was oxidized by molecular oxygen [O2] produced by cyanobacteria. The oldest BIFs, deposited prior to the Great Oxidation Event (GOE) at about 2.4 billion years (Gy) ago, could have formed by direct oxidation of Fe(II) by anoxygenic photoferrotrophs under anoxic conditions. As a method for testing the geochemical and mineralogical patterns that develop under different biological scenarios, we designed a 40 cm long vertical flow-through column to simulate an anoxic Fe(II)-rich marine upwelling system representative of an ancient ocean on a lab scale. The cylinder was packed with a porous glass bead matrix to stabilize the geochemical gradients, and liquid samples for iron quantification could be taken throughout the water column. Dissolved oxygen was detected non-invasively via optodes from the outside. Results from biotic experiments that involved upwelling fluxes of Fe(II) from the bottom, a distinct light gradient from top, and cyanobacteria present in the water column, show clear evidence for the formation of Fe(III) mineral precipitates and development of a chemocline between Fe(II) and O2. This column allows us to test hypotheses for the formation of the BIFs by culturing cyanobacteria (and in the future photoferrotrophs) under simulated marine Precambrian conditions. Furthermore we hypothesize that our column concept allows for the simulation of various chemical and physical environments &#8212; including shallow marine or lacustrine sediments.

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

We simulated a Precambrian ferruginous marine upwelling system in a lab-scale vertical flow-through column. The goal was to understand how geochemical profiles of O2 and Fe(II) evolve as cyanobacteria produce O2. The results show the establishment of a chemocline due to Fe(II) oxidation by photosynthetically produced O2.

סימולצית מעבדה של הברזל (II) -rich Precambrian ימי גאות מערכת לחקור את הצמיחה של חיידקים פוטוסינתטיים

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

Long-term studies enable the identification of eco-evolutionary processes that occur over extended time periods. In addition, they provide key empirical data that may be used in predictive modelling to forecast evolutionary responses of natural ecosystems to future environmental changes. However, excluding a few exceptional cases, long-term studies are scarce because of logistic difficulties associated with accessing temporal samples. Temporal dynamics are frequently studied in the laboratory or in controlled mesocosm experiments with exceptional studies that reconstruct the evolution of natural populations in the wild.
Here, a standard operating procedure (SOP) is provided to revive or resurrect dormant Daphnia magna, a widespread zooplankton keystone species in aquatic ecosystems, to dramatically advance the state-of-the-art longitudinal data collection in natural systems. The field of Resurrection Ecology was defined in 1999 by Kerfoot and co-workers, even though the first attempts at hatching diapausing zooplankton eggs date back to the late 1980s. Since Kerfoot&#39;s seminal paper, the methodology of resurrecting zooplankton species has been increasingly frequently applied, though propagated among laboratories only via direct knowledge transfer. Here, an SOP is described that provides a step-by-step protocol on the practice of resurrecting dormant Daphnia magna eggs.
Two key studies are provided in which the fitness response of resurrected Daphnia magna populations to warming is measured, capitalizing on the ability to study historical and modern populations in the same settings. Finally, the application of next generation sequencing technologies to revived or still dormant stages is discussed. These technologies provide unprecedented power in dissecting the processes and mechanisms of evolution if applied to populations that have experienced changes in selection pressure over time.

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

Long-term studies are essential to understanding the process of evolution and the mechanisms of adaptation. Generally, these studies require commitments beyond the life-time of researchers. Here, a powerful method is described that dramatically advances state-of-the-art data collection to generate longitudinal data in natural systems.

תחיית המתים של רדום דפניה מגנה: פרוטוקול ויישומים

Long-term studies enable the identification of eco-evolutionary processes that occur over extended time periods. In addition, they provide key empirical ...

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has become particularly relevant for assessing the anthropogenic-altered global nitrogen cycle and the emission of greenhouse gases (i.e., N2O). Several methods are available for measuring denitrification, but none of them are completely satisfactory. Problems with existing methods include their insufficient sensitivity, and the need to modify the substrate levels or alter the physical configuration of the process using disturbed samples.This work describes a method for estimating sediment denitrification rates that combines coring, acetylene inhibition, and microsensor measurements of the accumulated N2O. The main advantages of this method are a low disturbance of the sediment structure and the collection of a continuous record of N2O accumulation; these enable estimates of reliable denitrification rates with minimum values up to 0.4-1 &#181;mol N2O m-2 h-1. The ability to manipulate key factors is an additional advantage for obtaining experimental insights. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate. The method is appropriate for estimating denitrification rates in any aquatic system with retrievable sediment cores. If the N2O concentration is above the detection limit of the sensor, the acetylene inhibition step can be omitted to estimate the N2O emission instead of denitrification. We show how to estimate both actual and potential denitrification rates by increasing nitrate availability as well as the temperature dependence of the process. We illustrate the procedure using mountain lake sediments and discuss the advantages and weaknesses of the technique compared to other methods. This method can be modified for particular purposes; for instance, it can be combined with 15N tracers to assess nitrification and denitrification or field in situ measurements of denitrification rates.

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

This method estimates sediment denitrification rates in sediment cores using the acetylene inhibition technique and microsensor measurements of the accumulated N2O. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate.

הערכת משקעים Denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N2O רחוקים

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has ...

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers (mainly phosphorus concentration and light intensity) and species composition on primary productivity. Primary productivity is mainly driven by light intensity, temperature, availability of nutrients, and distribution of the ionic species of the carbonate system in the respective depths of the euphotic zone. It is a complex system that is very difficult to simulate in the laboratory. This cheap, transportable, and easy-to-build floating barge allows measuring the primary productivity accurately-directly under the actual natural conditions. The methodology is based on measuring the primary productivity in real time using noninvasive oxygen sensors integrated into tightly sealed glass jars, enabling online oxygen flux monitoring and providing new insights into metabolic activities. Detailed seasonal in situ measurements of gross primary productivity of microbial mats (or other benthic organisms) can improve current knowledge of the processes controlling primary productivity dynamics in lentic waters.

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

Presented here is a cost-effective and transportable method/facility for measuring the primary productivity of microbial mats under actual in situ environmental temperature and light conditions. The experimental setup is based on widely available materials and can be used under various conditions while offering the advantages of laboratory-based models.

שיטה בעלות נמוכה למדידת התפוקה הראשונית באתרה של קהילות פריפיטון במים לנטיים

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers ...

סימולציה של שיטה אנאירובית באתרו לגידול מיקרובים סביבתיים

A Set of In Situ Informed Simulated Medium Formats for Culturing Environmentally Acquired Anaerobic Microorganisms

Culture-dependent research of anaerobic microorganisms rests upon methodological competence. These methods must create and maintain suitable growth conditions (e.g., pH and carbon sources) for anaerobic microorganisms while also allowing samples to be extracted without compromising the artificial environment. To this end, methods that are informed by and simulate an in situ environment can be of great aid in culturing microorganisms from that environment. Here, we outline an in situ informed and simulated anaerobic method for culturing terrestrial surface and subsurface microorganisms, emphasizing anaerobic sample collection with minimal perturbation. This protocol details the production of a customizable anaerobic liquid medium, and the environmental&#160;acquisition and in vitro growth of anaerobic microorganisms. The protocol also covers critical components of an anaerobic bioreactor used for environmental simulations of sediment and anaerobic liquid media for environmentally acquired cultures. We have included preliminary Next Generation Sequencing data from a maintained microbiome over the lifespan of a bioreactor where the active culture dynamically adjusted in response to an experimental carbon source.

מחבר זרקור: חשיפת המסתורין של מיקרואורגניזמים אנאירוביים יבשתיים בסביבות לא ממופות על ידי תרבית באתרו

The focus of this paper is to detail best practices for making media for fastidious anaerobic microorganisms acquired from an environment. These methods help manage anaerobic cultures and can be applied to support the growth of elusive uncultured microorganisms, the "microbial dark matter."

קבוצה של פורמטים מדומים מדומים באתרם לטיפוח מיקרואורגניזמים אנאירוביים שנרכשו בסביבה

Culture-dependent research of anaerobic microorganisms rests upon methodological competence. These methods must create and maintain suitable growth ...

Stable Isotopic Profiling of Intermediary Metabolic Flux in Developing and Adult Stage Caenorhabditis elegans

Stable isotopic profiling has long permitted sensitive investigations of the metabolic consequences of genetic mutations and/or pharmacologic therapies in cellular and mammalian models. Here, we describe detailed methods to perform stable isotopic profiling of intermediary metabolism and metabolic flux in the nematode, Caenorhabditis elegans. Methods are described for profiling whole worm free amino acids, labeled carbon dioxide, labeled organic acids, and labeled amino acids in animals exposed to stable isotopes either from early development on nematode growth media agar plates or beginning as young adults while exposed to various pharmacologic treatments in liquid culture. Free amino acids are quantified by high performance liquid chromatography (HPLC) in whole worm aliquots extracted in 4% perchloric acid. Universally labeled 13C-glucose or 1,6-13C2-glucose is utilized as the stable isotopic precursor whose labeled carbon is traced by mass spectrometry in carbon dioxide (both atmospheric and dissolved) as well as in metabolites indicative of flux through glycolysis, pyruvate metabolism, and the tricarboxylic acid cycle. Representative results are included to demonstrate effects of isotope exposure time, various bacterial clearing protocols, and alternative worm disruption methods in wild-type nematodes, as well as the relative extent of isotopic incorporation in mitochondrial complex III mutant worms (isp-1(qm150)) relative to wild-type worms. Application of stable isotopic profiling in living nematodes provides a novel capacity to investigate at the whole animal level real-time metabolic alterations that are caused by individual genetic disorders and/or pharmacologic therapies.

Stable Isotopic Profiling of Intermediary Metabolic Flux in Developing and Adult Stage Caenorhabditis elegans

Stable isotopic profiling by gas chromatography mass spectrometric analysis of intermediary metabolic flux is described in the nematode, Caenorhabditis elegans. Methods are detailed for assessing isotopic enrichment in carbon dioxide, organic acids, and amino acids following isotope exposure either during development on agar plates or during adulthood in liquid culture.

פרופיל איזוטופים יציבים של שטף מטבולית מתווך בשלב פיתוח למבוגרים Caenorhabditis elegans</em

Stable isotopic profiling has long permitted sensitive investigations of the metabolic consequences of genetic mutations and/or pharmacologic therapies in ...

Benthic Exchange של O

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

נקבע מעבדה זרחן שטף מאגם המשקעים כמדד לטעינה הפנימית זרחן

משקעי Core חתך וסחיטה הנקבובית ווטרס תחת תנאים אנוקסיים

סימולצית מעבדה של הברזל (II) -rich Precambrian ימי גאות מערכת לחקור את הצמיחה של חיידקים פוטוסינתטיים

תחיית המתים של רדום דפניה מגנה: פרוטוקול ויישומים

הערכת משקעים Denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N₂O רחוקים

שיטה בעלות נמוכה למדידת התפוקה הראשונית באתרה של קהילות פריפיטון במים לנטיים

קבוצה של פורמטים מדומים מדומים באתרם לטיפוח מיקרואורגניזמים אנאירוביים שנרכשו בסביבה

קבוצה של פורמטים מדומים מדומים באתרם לטיפוח מיקרואורגניזמים אנאירוביים שנרכשו בסביבה

קבוצה של פורמטים מדומים מדומים באתרם לטיפוח מיקרואורגניזמים אנאירוביים שנרכשו בסביבה

פרופיל איזוטופים יציבים של שטף מטבולית מתווך בשלב פיתוח למבוגרים Caenorhabditis elegans