저자는 개발 및이 방법의 발전에 자신의 노력에 대한 박사 마르코 Roelcke 박사 더크 Niekisch 박사 로버트 Quakernack 박사 강 니켈에 감사합니다. 또한 현장 기술자 도리스 Ziermann 및 6월 양에 감사드립니다. 기본 조사는 독일 연구 협회, 연방 국가 슐레스비히 홀슈타인, 유럽 연합 (EU)과 SKW Piesteritz 공사의 EFRE 보조금에 의해 지원되었다. 인용 된 간행물에 상세히 나타낸 바와 같이.

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저자는 그가 더 경쟁 재정적 이익을 가지고 있지 함을 선언합니다.

<html> 이 제안 된 방법은 복제 된 현장 시험 상이한 비료 치료 암모니아 배출량을 비교하고 N 비료의 관리를 향상시키기 위해 이러한 측정으로부터 얻어진 유의 한 정보를 사용하여 사용될 수 있음을 도시 하였다. 이 방법에 의해 얻어진 배기 가스의 양은 micrometeorological 측정 13,15,16과 비교하여 이전 연구에서 검증되었습니다. 본 논문에서는 이러한 접근 방식의 양적 유효성은 간접적으로 ?...

암모니아 (NH 3)는 EU 농업 소스로부터 방출 주로 만 대기 미량 가스 (90 %)이다. 농업 또한 주요 소스 (&gt; EU 배출량의 50 %)이지만, 이들은 EU15 인위적 온실 가스 배출량의 합계에 대해 5 % ~에만 기여한다. 반면, 농업 NH 3 배출은 배출 파생 부영양화의 약 45 %, 유럽 연합 15 개국 1 내 산성화 12 % 미세 먼지 형성의 31 %에 대한 책임이 있습니다. 생태계와 인간의 건강에 해로운 효과에 더하여, NH 3에 의한 발광 질소 (N) 손실이 농부에게 경제적 손실이다. 비료 현대 농업 의해 전달 식품 생산의 고속 필수적이다. NH 3 직접 소용 키 무기 질소 화합물을 질산염 외에도 비료 암모늄으로부터 유도 된 바와 같이, 환경 손상 떨어져, NH 3 배출 따라서, 영양소의 상당한 손실을 의미작물의 성장 과정과 수율에 적용되는 공장 수. N 비료의 적용은 유럽 연합 (EU) 농민에 대한 연간 이익 € 20-80000000000에 기여하지만, 결국 그것은 농업에서 대기로 방출 NH 3는 유럽 연합 (EU) 3 ~ 연간 피해 € 500 억 원인 것으로 추정했다. 따라서, NH 3 배출의 감소는 반드시 모두 환경에 미치는 영향을 감소하고, N.인가의 효율을 증가시키는 농업, NH 3는 주로 동물의 집, 분뇨 (슬러리, 혐기성 digestates (AD), 고형 비료) 저장 및 관리뿐만 아니라 분뇨 필드 응용 프로그램에서 방출된다. 성향은 비료 성분, 예를 들면 건조 물질 함량과 비료의 pH에 따라 NH 3 다르다을 방출합니다. 요소 및 암모늄, 인산 등의 합성 질소 비료를 기반으로 어느 정도 암모늄 및 아민 또한 NH 3 배출에 기여한다. 석 질산 암모늄 (수 있지만) 주 N 비료가 많은 유럽 국가에, 세부적인 요소의 사용이 증가하고, 2012 년 중앙 및 서유럽 CAN에 두 번째였다있다 4. 우레아 인해 높은 N 함량의 장점으로 개발 도상국에서 특히 인기가있다, 안전하고 쉬운 교통은 세계에서 가장 중요한 합성 질소 비료 5입니다. 그러나, 요소 가수 분해에 의한 pH와 표면 토양 NH 4 + -concentrations의 증가는 높은 NH 3 배출 될 수 있습니다. 특히 유럽 -6,7- 우레아 비료의 사용을 제한하는 낮은 흡착 용량, 알칼리성 토양 토양 낮은 N 사용 효율을 야기 할 수있다. 유기 및 무기 비료 응용 프로그램과 가축 하우징에서 NH 3 배출에 많은 연구가 6, 8. 그럼에도 불구하고, 조사 3 배출 암모니아 emitt의 적용 후 NH 관련 최근 수십 년 수행 된비료를 보내고하는 것은 여전히​​ 제한된다. 특히이 암모니아 배출, 사용되는 비료의 종류, 사이트 조건 및 작물 성장 간의 관계에 적용됩니다. 이상적인 조건에서 이는 단지 통계 테스트를위한 필드 복제를 포함하는 실험 설계에서 검증 할 수 치료에 작물의 변수 응답에 복제 된 현장 시험을 필요로한다. 암모니아 손실 따라서도 복제 된 다중 플롯 현장 시험 구에서 결정되어야하지만, 지배 암모니아 손실 방법은 양적 배출량을 산출 (즉, kg N / (하 *의 시간)가) 큰 필드 영역 (micrometeorological 방법), 고가의 장비 (바람 터널을 필요로 ) 또는 복제 된 현장 시험에서의 응용 프로그램이 어렵거나 불가능하게 - 필드 전원 공급 장치. 또한, 풍동의 특정 설정을 수득 배출 값 (10)의 정확성에 대해 비판되었다. 따라서,에 대한 강한 요구가 존재N 암모니아 손실 방법은 복제 된 현장 시험에서 암모니아 배출을 결정합니다. 이 방법은 현장 조건, 비료 종류, 도포 법 농작물 개발 통계적 효과 검증에 기초하여 암모니아 배출량을 줄이기 위해 농업 대책을 개선하는 데 사용될 수있다. 새로운 방법론의 기본 개념, 보정 수동 샘플링, 몇 플롯에 두 가지 방법으로 동시에 측정하여 정량적 인 방법으로, 많은 플롯의 측정을위한 간단한 반 정량적 측정 방법을 연결하는 것입니다. 일본어 출판 (11)에서의 설계에 비해 변형 패시브 샘플러 반 정량적 측정 방법으로 사용된다. 동적 튜브 법 (DTM) (12), 보정 동적 챔버에있어서, 정량 손실 패시브 샘플러 반 정량적 손실 (kg N HA -1)로 변환하는 전달 계수를 얻기 위해 사용된다. 때문에 실내의 낮은 공기 교환 율을DTM에서 얻은 시스템 보정되지 않은 배출량은 사실 배출량보다 낮은 크기의 약 순서입니다. 그러나,이 문제는 현장 바람 상태 (13)에 따라 챔버 플럭스를 보정하는 보정 방정식에 의해 극복되었다. 챔버 교정 시험에서 사용 된 것과 동일한 내부 헤드 스페이스 부피 및 디자인 할 때 이러한 보정 방정식에만 적용 할 수있다. 챔버 직접 토양에 삽입 또는 토양 링에 배치 할 수 있습니다. 후자는 토양의 과도한 교란을 방지하고 조밀 한 잔디 swards 또는 압축 된 토양에 챔버의 거의 완벽한 소개를 할 수 있습니다. 또한, 테스트 될 비료의 정확한 양은 토양 내부 링에 적용될 수있다. 그러나, 토양 반지 토양 흙덩이는 또한 챔버와 토양 링 사이에 체결 수반 할 수 있습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53273/53273fig1.jpg" /> 그림 1 : 동시 방식 측정NT 패시브 샘플러 및 현장 플롯에서 챔버 방식 (DTM)와 함께. 패시브 샘플러는 0.15 m 토양 / 캐노피 위의 평방 음모의 중심에 위치하고 있습니다. DTM과 측정은 측정 날짜 별 그래프 내에서 적어도 2 곳을 만들어집니다. 수확 전용 영역은 챔버와 패시브 샘플러 측정 조작에 의해 영향을받지 않습니다. 계수 측정은 두 가지 방법으로 플롯 소수에 동시에 수행되는 전송 (도 1)를 도출한다. 동일한 전체 측정 기간에인가되는 측정하고 (1 시간 이내)을 동시에 수행하는 것이 중요하다. 많은 플롯하는 전달 계수의 적용을 용이 원리 패시브 샘플러 이상적, 헤, 건물 등의 (적어도 10 배 바람 필드 교란 장애물에 적절한 거리를두고, 균질 한 실험 필드 (20)에 위치한다는 사실에 기초 obstac의 시간르 높이) (14)는 동일한 환경 조건 하에서 동일한 NH 3 흡착 동작이있다. 따라서, 예를 들어, 줄거리 50 % 낮은 발광 직접 샘플러 용액에 의해 50 % 감소 된 암모니아의 흡수를 번역한다. 따라서, 하나의 플롯 산 트랩 값 스케일링에 사용되는 전달 계수는 동일 현장 시험에 사용 된 모든 산 트랩의 값을 조절하는 데 사용된다. 패시브 샘플러 (11)의 암모니아 흡수 효율에 다양한 환경 조건 (온도, 풍속, 표면 거칠기) 효과에 의한 열전달 계수는 각각, 각 측정 캠페인에서 유래되어야한다. 두 가지 방법의 일반적인 기능이 적용 및 현장 시험에 필요한 디자인은 큰 버퍼와 벨로우즈 펌프 (DTM), 패시브 샘플러와 큰 차 실험 플롯에 의해 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 튜브와 연결하고 통풍이 토양에 배치 된 4 개의 동적 챔버를 포함 redu을위한 공간실제 플롯 발광 측정에 플롯 사이 NH 3 드리프트의 영향을 향하도록. 패시브 샘플러 묽은 황산 (0.05 MH 2 SO 4)로 충전되고, 플롯의 중심에 배치된다. 패시브 샘플러의 용액을 연속적으로 암모니아를 흡수하고, 배기 가스의 예상 세기에 따라 정기적으로 대체된다. 동시에, NH 3 플럭스는 두 가지 치료 플롯의 DTM과 시간의 특정 지점에서 제어 플롯으로 측정된다. 터널을 바람 대조적으로, 보정 수동 샘플링 결합 두 가지 방법은 매우 강력 6,8를 암모니아 배출 손실에 영향을 미칠 수있는 토양 수분, 토양 온도와 강수량에 매우 제한적인 효과가있다. 패시브 샘플러는 해당 변수에 영향없이, 토양 및 캐노피 표면 위의 0.15 m를 장착하는 동안, DTM 챔버와 측정 마지막에만 최소로 잠재적 인 챔버 효과를 감소시키는 약 5 분. </p&gt; 샘플링 용액에 NH 4 + 농도에 대한 정확한 결과 암모늄 성 전극을 측정함으로써 얻을 수있다. 연속 흐름 자동 분석기와 측정 수정을 필요로 사용되는 샘플링 용액과 화학 물질의 산성 pH에 의해 방해함으로써 수 있습니다 이러한 기기에 적용 산도 민감한 색상 반응 등의 문제가 될 수 있습니다. DTM의 챔버 시스템을 통과 한 공기 중 NH 3 농도는 순간적으로 표시 관에 의해 측정된다. 측정 된 NH 3 농도는 각각의 측정 후 데이터 시트에 기록되어있다. DTM 들어, NH 3 플럭스 (mg의 N / (㎡ 크기의 * 인 H))을 측정 NH 3 농도 4 챔버 시스템으로 공기 유량 및 챔버 (식. 1, 문단 2.5.1)에 의해 커버되는 영역으로부터 계산된다. (실제 배출량을 과소 평가) 결과 않은 교정 플럭스는 양적 손실 조정됩니다보정 방정식 (식. 2, 3, 2.5.1 절 참조). DTM의 스케일 누적 NH 3 손실 (kg N / 하)는, 두 개의 연속적인 측정 날짜 사이의 플럭스를 평균 각 구간의 지속 시간이 평균 광속을 곱 및 추가-까지의 모든 손실을 측정 모든 측정 구간에서에 의해 계산된다 운동. 패시브 샘플러에서 누적 질적 NH 3 손실 (ppm의 합) 실험 캠페인 내의 음모에 수집 된 NH 4 + -concentrations 값 (ppm)까지 추가하여 계산됩니다. 동일 부피 측정 온도하에 PPM 값은 직접 암모니아 캡쳐 량으로 변환하기 때문에 가능하다. 양적 손실로 전달 계수를이 질적 손실을 확장하기 위해 (kg N이 / (하 * PPM)가)에 DTM의 누적 최종 손실과 관련하여 산출 (kg N 하 -1) 샘플러의 농도의 합으로 측정 같은 플롯. 이 전달 계수는 t를 사용O를 전송 계수의 누적 농도를 곱하여 정량적 플럭스에 수동 샘플링 (예 : kg N / 헥타르)에서 반 정량 배출을 변환합니다. 증발을 통해 콜렉터로부터 물의 손실 흡수 능력에 영향을주지 않지만, 데이터 분석 나중에 수정 될 수있다. 때문에 강한 바람 동안 용액을 흘리 심지어 독일 북부의 해안 습지에서 관찰되지 않았습니다. 이 방법의 성공적인 응용 프로그램에 대한 결정은 플롯에서 동일한 위치 및 배치의 높이를 포함하여 필드에 적용된 모든 패시브 샘플러의 동일한 디자인입니다. 패시브 샘플러 몇몇 설계는 이전에는 성공적으로 적용되었다. 이 논문은 현장 측정에서 동작 안정적이고 쉽게 입증했다 하나의 특정 디자인을 제안한다. 제시된 방법은 광범위 약 15 느낌에 표준 암모니아 손실 방법 (micrometeorological 방법)에 비교하여 테스트되었습니다절차 (15, 16)의 양적 유효성 및 배출 역학 (17)의 공정한 표현을 확인 D 시험. 교정 연구 (13)에서 측정 micrometeorological 비교 보정 광속의 측정 (R²) 계수는 최근 연구 (18)에서 측정 된 대기의 암모니아 농도에 대한 암모니아 센서를 비교하여 얻어진 계수 매우 유사 0.84이었다. 누적 암모니아 손실 상대 평균 제곱근 오차도 측정 micrometeorological 13 비교 다른 연구에서 얻어진 값에 매우 가까운 17 %였다. 제안 된 방법은 유기 슬러리 암모니아 배출량 (5 별도 시험), 0.96 (곡선의 기울기 ≈ 1) 5 %의 상대 평균 제곱근 오차의 R²의 micrometeorological 측정 비교 한 두번째 검증 얻었다 최종 누적 암모니아 배출 15. 이 방법은 민감한 증명했다다른 합성 N 비료 (19)를 사용하여 3 년 현장 시험. 이 방법의 응용 프로그램은 이러한 조건 13,15,16에서 검증 된 챔버 방법으로 2m 높이에서 ≤4 m / sec의 평균 풍속으로 제한됩니다. 측정 캠페인 주까지 수일 동안 지속되는 여러 플롯에 비료를 도포 한 후, 암모니아 배출량을 시험하는 실험으로서 정의된다. 플롯의 각 측정 캠페인은 여러 후속 샘플링 간격 (패시브 샘플러) 또는 측정 날짜 (DTM)로 구성되어 있습니다. 샘플링 간격은 샘플링 용액에 의해 방출되는 암모니아의 흡광도 순차 기간으로 정의된다. 측정 기간은 DTM 측정은 전달 계수를 도출하기 위해 사용 다른 플롯을 완료하는 시간에 연속 점으로서 정의된다.

<table><tbody><tr><td>stainless steel Dr&amp;auml;ger chamber + soil rings</td><td>Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany</td><td>no number</td><td></td></tr><tr><td>roofs and stainless steel rod for passive sampler</td><td>Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany</td><td>no number</td><td></td></tr><tr><td>ammonia electrode + bench</td><td>Thermo scientific</td><td>Cat. No. 9512BNWP or 951201</td><td></td></tr><tr><td>ammonia electrode filling solution</td><td>Thermo scientific</td><td>Cat. No. 951202</td><td></td></tr><tr><td>Ammonia calibration standards; 0.1&amp;nbsp;M ammonia chloride standard</td><td>Thermo scientific</td><td>Cat. No. 951006&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dr&amp;auml;ger pumps</td><td>Draeger Safety AG&amp;amp; Co Kg</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dr&amp;auml;ger tubes</td><td>Draeger Safety AG&amp;amp; Co Kg</td><td>types: 0.25/a; 2/a; 5/a</td><td></td></tr><tr><td>acid resistant passive sampling bottles (Azlon bottle, HDPE)</td><td>Dunn Labortechnik GmbH</td><td>Cat.No.: BGE230P</td><td></td></tr><tr><td>small vials (scintillation bottles PE 60 mm x 27&amp;nbsp;mm)</td><td>any laboratory store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PTFE tubing 7 mm x 1&amp;nbsp;mm WDG</td><td>any laboratory store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>connectors PP Y-Form 6-7 mm</td><td>any laboratory store</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

calibrated passive sampling - multi-plot field measurements of nh3 emissions with a combination of dynamic tube method and passive samplers

농업 암모니아 (NH 3) 배출 (총 EU 배출량의 90 %)는 EU15 내에서 약 45 % 공기 부영양화, 31 % 토양 산성화 12 % 미세 먼지 형성에 대한 책임이 있습니다. 그러나 NH 3 배출량은 영양소의 상당한 손실을 의미한다. 유기 및 무기 비료 응용 프로그램에서 NH 3 배출에 많은 연구가 최근 수십 년간 수행되었다. 그럼에도 불구하고, 3 배출 응용 프로그램 비료 후 NH 관련 연구는 아직 배출 관계에 대해, 비료의 종류, 사이트 조건 및 작물 성장에 특별히 제한됩니다. 때문에 치료에 작물의 변수 응답, 효과는 통계적 테스트 필드 복제를 포함하는 실험 설계에서 확인 할 수있다. 양적 배출량을 산출 지배 암모니아 손실 방법은 큰 필드 지역, 고가의 장비 또는 복제 된 현장 시험에서 자신의 응용 프로그램을 제한 전류 공급을 필요로한다. 이 홍보otocol은 NH의 측정을위한 새로운 방법을 설명 선택한 플롯에 두 가지 방법을 사용하여 동시 측정하여 정량적 인 방법으로 모든 플롯에 사용되는 간단한 반 정량적 측정 방법을 연결하는 많은 플롯 3 배출. 반 정량적 측정 방법 등의 수동 샘플러가 사용된다. 두 번째 방법은 손실 양적하는 패시브 샘플러 반 정량적 손실 변환 전송 몫을 얻기 위해 동적 챔버 방법 (동적 관법)이다 (kg 질소 HA-1). 이 방법의 기초가되는 원리는 균질 실험 필드에 위치 패시브 샘플러 동일한 환경 조건 하에서 동일한 NH 3 흡착 거동을 가지고있다. 따라서, 이송 공동 효율적인 단일 패시브 샘플러로부터 얻어진 동일한 현장 시험에 사용 된 모든 패시브 샘플러의 값을 조절하는 데 사용된다. 실험 방법은 광범위한 조건 하에서 유효 증명에게 추천맨 손으로 흙이나 작은 캐노피 (&lt;0.3 m)와 조건에서 사용할 수. 키가 큰 식물 실험에서 얻은 결과는 더 신중하게 처리해야한다.

2014 년에, 현장 시험은 가축의 신청 후 암모니아 배출을 줄이기 위해 여러 가지 방법의 효과를 테스트하기 위해 덴마크의 중심에 슬러리 설립되었다 : 통합을 회전 경운기, 산성화 된 슬러리 및 폐쇄 슬롯 주입 슬러리 (분사의 통합과 토양 이후에 따르면 토양에서). 높은 발광 응용 기술에 슬러리의 챔버에있어서 흔적 호스 애플리케이션의 적절한 애플리케이션에 특히 비교도 포함한다. 전부 24 플롯 대상으로 하?...

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Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

암모니아 배출은 부영양화, 토양의 산성화 및 미세 입자 형성하여 환경에 큰 위협 및 농업 소스에서 주로 줄기. 이 방법은 배출 및 작물 개발 및 배출량 사이의 관계의 통계 분석을 가능하게 복제 된 현장 시험에서 암모니아 손실 측정을 할 수 있습니다.

보정 수동 샘플링 - NH의 다중 플롯 필드 측정<sub&gt; 3</sub동적 튜브 방법 및 패시브 샘플러의 조합으로&gt; 배출

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

calibrated-passive-sampling-multi-plot-field-measurements-nh3

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Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Introduction: Matter and Measurement

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12.2K 조회수.  Leuphana University.  암모니아 배출은 부영양화, 토양의 산성화 및 미세 입자 형성하여 환경에 큰 위협 및 농업 소스에서 주로 줄기. 이 방법은 배출 및 작물 개발 및 배출량 사이의 관계의 통계 분석을 가능하게 복제 된 현장 시험에서 암모니아 손실 측정을 할 수 있습니다. 

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Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

연구

환경과학

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to two families: Steinernematidae and Heterorhabditidae. Until now, more than 70 species have been described in the Steinernematidae and there are about 20 species in the Heterorhabditidae. The nematodes have a mutualistic partnership with Enterobacteriaceae bacteria and together they act as a potent insecticidal complex that kills a wide range of insect species.
Herein, we focus on the most common techniques considered for collecting EPN from soil. The second part of this presentation focuses on the insect-baiting technique, a widely used approach for the isolation of EPN from soil samples, and the modified White trap technique which is used for the recovery of these nematodes from infected insects. These methods and techniques are key steps for the successful establishment of EPN cultures in the laboratory and also form the basis for other bioassays that consider these nematodes as model organisms for research in other biological disciplines. The techniques shown in this presentation correspond to those performed and/or designed by members of S. P. Stock laboratory as well as those described by various authors.

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Entomopathogenic nematodes are soil-inhabiting roundworms that parasitize a wide range of insects. We demonstrate sampling methods used for the isolation of these nematodes from the soil using two techniques: the insect baiting and the modified White trap, for the recovery of nematodes from soil samples and infected insect cadavers, respectively.

토양 샘플링과 곤충 병원성 선충의 분리 (Steine​​rnematidae, Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during storage. These processes are the major sources of greenhouse gas (GHG) emissions from animal production systems. Techniques for measuring enteric CH4 vary from direct measurements (respiration chambers, which are highly accurate, but with limited applicability) to various indirect methods (sniffers, laser technology, which are practical, but with variable accuracy). The sulfur hexafluoride (SF6)&#160;tracer gas method is commonly used to measure enteric CH4 production by animal scientists and more recently, application of an Automated Head-Chamber System (AHCS) (GreenFeed, C-Lock, Inc., Rapid City, SD), which is the focus of this experiment, has been growing. AHCS is an automated system to monitor CH4 and carbon dioxide (CO2) mass fluxes from the breath of ruminant animals. In a typical AHCS operation, small quantities of baiting feed are dispensed to individual animals to lure them to AHCS multiple times daily. As the animal visits AHCS, a fan system pulls air past the animal&#8217;s muzzle into an intake manifold, and through an air collection pipe where continuous airflow rates are measured. A sub-sample of air is pumped out of the pipe into non-dispersive infra-red sensors for continuous measurement of CH4 and CO2 concentrations. Field comparisons of AHCS to respiration chambers or SF6 have demonstrated that AHCS produces repeatable and accurate CH4 emission results, provided that animal visits to AHCS are sufficient so emission estimates are representative of the diurnal rhythm of rumen gas production. Here, we demonstrate the use of AHCS to measure CO2 and CH4 fluxes from dairy cows given a control diet or a diet supplemented with technical-grade cashew nut shell liquid.

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence the oxidizing capacity of the atmosphere through interactions with ozone and hydroxyl radicals. The main sink of NOx is the formation and deposition of nitric acid, a component of acid rain and a bioavailable nutrient. NOx is emitted from a mixture of natural and anthropogenic sources, which vary in space and time. The collocation of multiple sources and the short lifetime of NOx make it challenging to quantitatively constrain the influence of different emission sources and their impacts on the environment. Nitrogen isotopes of NOx have been suggested to vary amongst different sources, representing a potentially powerful tool to understand the sources and transport of NOx. However, previous methods of collecting atmospheric NOx integrate over long (week to month) time spans and are not validated for the efficient collection of NOx in relevant, diverse field conditions. We report on a new, highly efficient field-based system that collects atmospheric NOx for isotope analysis at a time resolution between 30 min and 2 hr. This method collects gaseous NOx in solution as nitrate with 100% efficiency under a variety of conditions. Protocols are presented for collecting air in urban settings under both stationary and mobile conditions. We detail the advantages and limitations of the method and demonstrate its application in the field. Data from several deployments are shown to 1) evaluate field-based collection efficiency by comparisons with in situ NOx concentration measurements, 2) test the stability of stored solutions before processing, 3) quantify in situ reproducibility in a variety of urban settings, and 4) demonstrate the range of N isotopes of NOx detected in ambient urban air and on heavily traveled roadways.

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Previous work suggests that the nitrogen isotopic composition of atmospheric nitrogen oxides might distinguish the influence of different sources in the environment. We report on an automated, mobile, field-based method for the high collection efficiency of atmospheric NOx for N isotopic analysis at an hourly time resolution.

고해상도 모바일 콜렉션 시스템은 NO의 질소 동위 원소 분석, 자동화<sub&gt; X</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based on the diffusion theory. A known volume of air overlaying a defined soil area is enclosed within a parallelepiped cover (named &#34;chamber&#34;), for a defined period of time. During this enclosure period, gases (methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)) move from soil pore air near their microbial source (i.e., methanogens, nitrifiers, denitrifiers) to the chamber headspace, following a natural concentration gradient. Fluxes are then estimated from chamber headspace concentration variations sampled at regular intervals throughout the enclosure and then analyzed with gas chromatography. Among the techniques available for GHG measurement, the static closed chamber method is suitable for plot experiments, as it does not require large homogenously treated soil areas. Furthermore, it is manageable with limited resources and can identify relationships among ecosystem properties, processes, and fluxes, especially when combined with GHG driving force measurements. Nevertheless, with respect to the micrometeorological method, it causes a minimal but still unavoidable soil disturbance, and allows a minor temporal resolution. Several phases are key to the method implementation: i) chamber design and deployment, ii) sample handling and analyses, and iii) flux estimation. Technique implementation success in paddy fields demands adjustments for field flooding during much of the cropping cycle, and for rice plant maintenance within the chamber headspace during measurements. Therefore, the additional elements to be considered with respect to the usual application of non-flooded agricultural soils consist of devices for: i) avoiding any unintended water disturbance that could overestimate fluxes, and ii) including rice plants within the chamber headspace to fully consider gases emitted through aerenchyma transportation.

The overall goal of this protocol is to measure greenhouse gas emissions from paddy fields using the static closed chamber technique. The measurement system needs specific adjustments due to the presence of both a permanent water layer in the field and of the plants within the chamber headspace.

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope facilities. This protocol has been used to effectively evaluate many different bedding materials, environmental variables (temperature, humidity), and potential mitigation treatments that can improve air quality in commercial deep-bedded mono-slope facilities. The model is dynamic and allows researchers to easily collect many chemical and physical measurements from the bedded pack. Weekly measurements, collected over the course of six to seven weeks, allows sufficient time to see changes in air quality measurements over time as the bedded pack matures. The data collected from the simulated bedded packs is within the range of concentrations previously measured in commercial deep-bedded mono-slope facilities. Past studies have demonstrated that 8 - 10 experimental units per treatment are sufficient to detect statistical differences among the simulated bedded packs. The bedded packs are easy to maintain, requiring less than 10 minutes of labor per bedded packs per week to add urine, feces, and bedding. Sample collection using the gas sampling system requires 20 - 30 minutes per bedded pack, depending on the measurements that are being collected. The use of lab-scaled bedded packs allows the researcher to control variables such as temperature, humidity, and bedding source that are difficult or impossible to control in a research or commercial facility. While not a perfect simulation of &#34;real-world&#34; conditions, the simulated bedded packs serve as a good model for researchers to use to examine treatment differences among bedded packs. Several lab-scale studies can be conducted to eliminate possible treatments before trying them in a research or commercial-sized facility.

A protocol has been developed to measure gases, odors, and nutrient composition in lab-scaled bedded manure packs, which can be used to study ways to improve air quality in commercial cattle facilities using deep-bedded manure packs.

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

공학

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has been increasing because global nitrogen loads have dramatically increased following industrialization. Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) and denitrification are both microbial processes that use NO3&#8722; for respiration. Compared to denitrification, quantitative determinations of the DNRA activity have been carried out only to a limited extent. This has led to an insufficient understanding of the importance of DNRA in NO3&#8722; transformations and the regulating factors of this process. The objective of this paper is to provide a detailed procedure for the measurement of the potential DNRA rate in environmental samples. In brief, the potential DNRA rate can be calculated from the 15N-labeled ammonium (15NH4+) accumulation rate in 15NO3&#8722; added incubation. The determination of the 14NH4+ and 15NH4+ concentrations described in this paper is comprised of the following steps. First, the NH4+ in the sample is extracted and trapped on an acidified glass filter as ammonium salt. Second, the trapped ammonium is eluted and oxidized to NO3&#8722; via persulfate oxidation. Third, the NO3&#8722; is converted to N2O via an N2O reductase deficient denitrifier. Finally, the converted N2O is analyzed using a previously developed quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry system. We applied this method to salt marsh sediments and calculated their potential DNRA rates, demonstrating that the proposed procedures allow a simple and more rapid determination compared to previously described methods.

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

A series of methods to determine the potential DNRA rate based on 14NH4+/15NH4+ analyses is provided in detail. NH4+ is converted into N2O via several steps and analyzed using quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry.

14NH4+/15NH4+ N2O로순차적변환을 통한 분석 에 따른 암모늄에 대한 질산염 감소의 잠재적 비율 측정

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has ...

Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels. 
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive. 
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.

Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

빠르고 정확한 날숨 암모니아 측정

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that ...

보정 수동 샘플링 - NH의 다중 플롯 필드 측정

요약

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이 비디오의 챕터

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

토양 샘플링과 곤충 병원성 선충의 분리 (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

고해상도 모바일 콜렉션 시스템은 NO의 질소 동위 원소 분석, 자동화

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

메탄 배출량의 정량화를위한 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

^14NH₄⁺/¹⁵NH₄⁺ N_{2O로순차적}변환을 통한 분석 에 따른 암모늄에 대한 질산염 감소의 잠재적 비율 측정

빠르고 정확한 날숨 암모니아 측정

보정 수동 샘플링 - NH의 다중 플롯 필드 측정

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통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

토양 샘플링과 곤충 병원성 선충의 분리 (Steine​​rnematidae, Heterorhabditidae)

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

고해상도 모바일 콜렉션 시스템은 NO의 질소 동위 원소 분석, 자동화

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

14NH4+/15NH4+ N2O로순차적변환을 통한 분석 에 따른 암모늄에 대한 질산염 감소의 잠재적 비율 측정

빠르고 정확한 날숨 암모니아 측정

토양 샘플링과 곤충 병원성 선충의 분리 (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

메탄 배출량의 정량화를위한 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

^14NH₄⁺/¹⁵NH₄⁺ N_{2O로순차적}변환을 통한 분석 에 따른 암모늄에 대한 질산염 감소의 잠재적 비율 측정