저자는 환경 과학 메릴랜드 센터의 대학에서 토드 가나와 탈질에 월터 보인 톤과 피트 Sampou과 협동 작업에 의해 수행 작업의 우리의 관찰을 사용하여이 방법을 개발했다. 우리의 탈질 방법의 개발은 메릴랜드 바다 그랜트 프로그램 및 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 지원없이 불가능했을 것입니다. 여기에 사용되는 대표적인 데이터는 메릴랜드 바다 그랜트에 의해 지원되었다 메릴랜드 바다 그랜트 (R / AQ-5C)와 쓰기 활동 자금으로 수집 (R / SV-2) NOAA 체사 피크 베이 사무소 (NA13NMF4570210), 굴 복구 파트너십 , 국립 과학 재단 (OCE1427019), 엑셀론 공사 및 메릴랜드 환경 서비스 / 메릴랜드 포트 관리.

참고 : 방해받지 퇴적물 - 물 인터페이스 코어의 컬렉션 교환의 좋은 실험 측정을하는 것이 필수적입니다; 높은 교란 코어 상부 물 기공 물 용질 교환 가능성 및 (II)의 Fe의 산화 및 환원 황화합물 통해 산소의 흡수를 개선하고있다. 본 논문에서는 퇴적물 샘플링 기술과 용질 및 가스의 화학 분석의 피상적 포함하여 퇴적물의 침전 배양 절차를 강조한다. 샘플링 이전 또는 초기 결과에 기초하여, 전체 프로젝트 요구 통계적 설계 또는 소규모 공간적 변동 예상만큼 복제 정도를 결정한다. 중복 코어는 많은 연구 및 삼중 의해 사용되는 최소 나은 통계적 분석을 가능하게하는데 유용하다. 1. 퇴적물 수집 및 처리 참고 : 교환 실험 퇴적물의 컬렉션은 코어 USI의 1) 수동 삽입을 사용하여 수행됩니다퇴적물을 유지하기 위해 수동으로 폐쇄 밸브 알루미늄 폴을 사용하여 코어 링, 2) 극, 또는 3) 박스 코어 링을 넘어 가고하여, 다이버 또는 얕은 물이나 습지에 겨. <ol><li> 각 사이트, GPS를 이용하여 사이트의 위치를​​ 기록 수질 존데를 이용하여 바닥 물, 산소, 온도 및 염분을 결정하고, PAR 센서 / m을 이용하여 표면과 아래쪽의 광합성 활성 방사선 (PAR)를 결정한다. <ol><li> 퇴적물 위의 (1) ~에 m 손드 수질을 내리고 바닥 물 특성 (깊이, 온도, 용존 산소, 온도 및 염도 / 전도도)를 기록. </li><li> 하강 프레임을 사용하여 퇴적물 - 물 인터페이스에 수중 프로브와 PAR 센서를 낮 춥니 다. 주변 광 조건에서 광 감쇠를 추정하는 즉시 공기 - 물 인터페이스 아래 PAR 수치에 퇴적물 표면 근처 PAR 측정 값을 비교합니다. </li><li> 그것을 저하, 보트 / 선박의 측면을 통해 박스 corer 배포 천천히 교란을 최소화하기 위해침전물을 관통 할 때. 눈에 보이는 장애 또는 과도한 재 부유의 핵심 상자를 검사합니다. <ol><li> 박스 corer 들어, 퇴적물로 코어 관을 삽입하고, 상기 코어의 상부를 덮도록 부틸 스토퍼를 사용한다. 플럭스 실험을 위해, 코어 내에서 이상적인 침전물 / 물 잔액이 적은 퇴적물의 깊이를 수집 물 15cm 거친 퇴적물의 15cm, 또는 고도로 압축 된 퇴적물 동안은 허용 가능한 결과입니다. 산소 고갈 율이 과도한 경우,보다 물기둥 높이 방향의 균형을 이동. </li><li> 일반적으로, 깊은 물 연구과 저서 미세 조류 또는 대형 동물 인구 퇴적물에 대한 6.35 cm 내경 코어를 사용하여 10cm의 ID 코어를 사용합니다. 코어 크기의 주요 한계는 코어의 바닥을 캡핑 할 수있는 능력이다. </li><li> 임베디드 O 링을 갖는 아크릴계 바닥 판과 바닥 캡. 충분한 복제가 수집 될 때까지이 과정을 반복합니다. 극 corer, 처음부터 핵심 리에서 아크릴 바닥 판으로NER의 corer에서 코어를 제거하고 스토퍼를 추가합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 사이트에서 주변 물에 침수되는 높은 절연 물 냉각기에 넣어 코어; 이 현장의 온도로 유지하는 데 도움이됩니다. 쿨러 똑바로 남아 있는지 확인합니다. 운송시 방해되는 코어를 폐기하십시오. </li><li> 실험에 사용하기 위해 20 L의 carboys에 퇴적물 표면 근처 찍은 바닥 물 펌프. 10 ~ 20 L / 분 용량 또는 고속 연동 펌프 다이어프램 펌프를 사용합니다. <ol><li> 얕은 unstratified 물에서 물에 &#39;덩크&#39;에 의해 상자 속에 든 대형 유리 병을 채 웁니다. 고용량 인라인 카트리지 필터를 이용하여 아래의 물 여과는 제어 코어 수층으로부터 보정을 최소화 (빛) 물기둥 산소 흡수 또는 광합성 높은 속도로 현장에서 유용 할 수있다. </li></ol></li><li> 배양 시설로 가능한 빨리 코어 전송. 확장 수송 AER의 경우obic 코어는 무산소 인공 버블 링 또는 순환이 필요하다 될 수 있습니다. </li></ol> 2. 초기 설정 <ol><li> 배양 시설에서, 배양 욕조에서 장소 코어 중 제어 온도 환경 룸에서, 또는 가열 / 냉각 순환 장치를 통해 온도 제어 이중 벽으로 둘러싸인 인큐베이터한다. 1.1.1 측정 바닥 물 온도에 온도를 설정합니다. </li><li> 완전히 퇴적물 코어를 침지, 인큐베이터에 바닥 물을 추가합니다. 또한 여분의 물을 분배하는 데 사용됩니다 스피로 5 L의 carboys에 물을 추가 할 수 있습니다. </li><li> 인큐베이터에 (침전물)없이 물 전용 코어를 추가합니다. 수층 블랭크의 사용은 가스 및 용질에 영향을 미치는 물을 컬럼 공정을 보상하기 위해 대부분의 환경에서 중요하다. 탈질의 측정, 이들 블랭크는 물기둥 프로세스하지만 코어의 아크릴 벽 가스의 교환뿐만 아니라, 반영 할 수있다. </li><li> 버블 코어 w2 시간의 최소 i 번째 공기가 열 평형과 상부의 물이 가득 산소를 보장합니다. 그들은 밤새 유지 시간 코스는 다음 날 아침에 개시 될 수있다. 긴 미리 배양 기간은 효능에 대해 평가되지 않았습니다. <ol><li> 상향 버블 중에 물의 혼입에 T 결과의 하단에 삽입 된 1/8 &quot;튜브만을 산소를 보장하지하지만, 통기 들어&quot;½ 이루어진 삼원 커플러 PVC 파이프 작은 &quot;T&quot;버블 러를 사용 배양 욕조에 물 코어의 물 순환. </li></ol></li></ol> 3. 퇴적물 - 물 부화 절차 <ol><li> 온도를 확인해 본 결과, 현장의 조건과 일치 보장하기 위해 코어의 꼭대기에 회전 상판을 연결합니다. 이때, 물 탱크로부터 코어를 밀봉. 이 과정에서 핵심 오픈에 샘플링 밸브를 둡니다. 수동 팽이의 바닥면으로부터 부드럽게 기포 스윕. </li><li> ELE배양 코어의 상단보다 vate 교체 물 시약병 ~ 30-40cm 및 광고에 공기를 제거 하향 회선 드레인. 여전히 흐르는 동안, 핵심 꼭대기에 선을 연결하고 밸브를 닫습니다. </li><li> 중앙 교반 턴테이블의 전원을 켜고 코어가 회전되도록 분당 ~ 40 회 회전 속도를 조정하거나 물에 열을 혼합하지만 침전물을 재현 탁하지하기에 충분한 속도로. </li><li> 거의 모든 코어가 밀봉되어 5 분 후, 여분의 물 밸브 및 샘플 밸브를 열고 루어 피팅을 사용하여 샘​​플 밸브 튜브의 짧은 부분을 첨부. 넘쳐로 가득 7 ㎖의 유리 튜브의 바닥이 샘플링 튜브를 놓습니다. 이전 튜브를 상한으로, 방부제로 30g의 L -1 HgCl 2의 10 μl를 추가합니다. <ol><li> 배양 온도에 가까운 온도에서 수중 이러한 샘플을 저장합니다. 다른 실험실이 성공적으로 샘 12 ml의 &quot;Exetainers&quot;를 사용했다PLE 저장. </li></ol></li><li> 용질 샘플링, 샘플 밸브에 20 ㎖ 주사기 배럴을 부착하고, 여분의 물 밸브를 연다. 주사기 배럴의 전체 중력을 사용 때까지 채운다. 플런저 및 필터 디스크를 연결 한 다음 유리 병에 샘플을 필터링 할 수 있습니다. 영양 분석을 위해 이러한 샘플에서 냉동 -20 분석 할 때까지 C를 °. 주 : 어두운 샘플링 시간 경과는 일반적으로 산소 흡수율에 따라 0.5에서&gt; 2 시간에 이르기까지의 간격 샘플링 4 샘플링주기를 포함한다. 산소 섭취량의 낮은 속도로 상기 시간 간격이 길다; 호흡의 높은 속도와 퇴적물에 간격을 짧게 할 필요가있다. 각각의 샘플 포인트에서 취해진 샘플의 과도하게 높은 볼륨 전체 샘플 부피의 샘플링 너무 큰 비율을 초래할 수도 우리의 작업에 이러한 샘플 볼륨은 무시할 보정 초래한다. 샘플의 더 큰 부피보다 큰 직경의 코어 또는 증가 물기둥 높이가 필요하면필요할 수 있습니다. </li><li> 일반적으로 영양소 농도에 충분한 신호를 제공하는 25 %의 산소 고갈로, 50 %의 산소 고갈의 임계 값 이하 샘플링의 시간 과정으로 진행하지 마십시오. 여기에서, 산소 농도와 산소 포화도를 직접 분석을 위해 교정 optodes를 사용합니다. <ol><li> 퇴적물이 얕은, 조명 환경에서 경우, 4 번째 샘플에서 불을 켜고 3 이후의 샘플을 채취. 높은 광합성 퇴적물, O 2 및 기포 형성의 과포화 어떤 경우에는 가스 광속의 측정을 제한합니다. 산소의 지속적인 모니터링 광섬유 측정 기술은 신뢰성이 높고 정확한 비교적 작은 프로브를 갖는, 점점 더 실용적이고 유용한 대안이다. </li></ol></li><li> 퇴적물 배양의 결론, 물기둥의 높이를 측정하거나 직접 determ하기 위해 눈금 실린더에 물 열 사이펀 중 하나에서물 볼륨을 상상해 보라, 각 코어의 사진을 찍어. </li></ol> 4. 샘플 분석 <ol><li> 막으로 N 2, O 2, 아르곤을 분석 용 펌프 샘플을 질량 분광계 유입구 및 N (2)의 비율이 결정에 Ar과 O 2 : &lt;0.03 %의 정밀도로 아르곤 12,23. <ol><li> 몇 막 입구 사중 극 질량 분석계. 연동 펌프를 사용하여 막 튜브에 샘플을 누릅니다. 플라스틱 상자 속에 든 대형 유리 병에 샘플 폐기물을 수집 인해 수은 방부제에 화학 폐기물로 취급합니다. 배양 온도에서 공기와 평형을 탈 이온수로 보정한다. </li></ol></li><li> 영양이 ≤ 5 ml의 샘플 또는 자동 분석기를 사용하여 작은 볼륨에서 수동으로 분석을 수행합니다. 샘플 해동하면, 시작은 즉시 분석한다. 영양소 분석 방법의 선택은 배양 중에 영양소 농도 변화를 관찰하기에 충분한 정밀도를 산출한다. 일반적인 검출한계는 0.05 μmol의 L -1 시간 코스 추세가 모두 매우 낮은 매우 높은 영양소 농도에서 관찰하기가 어려울 수 있습니다 &lt;수 있습니다. <ol><li> 수용성 인 반응의 비색 분석 들어, 아스코르브 산 포스 포 기법을 사용한다. 암모늄 분석 들어 페놀 염소산 시약 (24)을 사용하여 밤새 발색을 이용한다. 비색 분석을 자동화하거나 분할 류 또는 이산 분석기를 사용하여, 탁월한 선택하고 하위 샘플 볼륨을 이용한다. </li><li> 질산 더하여 아질산 분석을 위해, 환원제 (25) 염화 바나듐을 사용하여 밤새 발색을 이용하거나, 자동 분석기를 사용 </li><li> 표준 곡선에 UV / VIS 분광 광도계 결정 흡광도를 비교하고 표준 농도와 흡광도의 회귀에서 농도를 결정한다. </li></ol></li></ol> 퇴적물 - 물 환율 5. 계산 <ol><li> 기울기가 μmol의 L -1 시간 -1로 표현하여, 어둡고 조명 배양 모두 독립적으로 시간 대 가스 또는 영양소의 농도를 회귀. 수층 전용 코어의 기울기에 대한 배양 코어의 기울기를 수정한다. 만 계산을위한 의미있는 회귀 (P &lt;0.05)를 사용; 최종 데이터를 스프레드 시트에 비 중요한 데이터를 식별합니다. </li><li> 위에있는 물에 화학 성분 농도의 변화의 기울기로부터 퇴적물 - 물 환율을 계산한다 : <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54098/54098equation1.jpg" /> F 플럭스 (μmol m -2 HR-1) 인 경우, ΔC /의 Δt는 상부의 물 농도를 변화 (μmol의 L -1 시간 -1)의 기울기이고, V는 상부 물의 부피 (L)는이고 A는 배양 코어 (m -2)의 면적이, 매일 자속 추정 광의 시간, 조명 비율을 곱이다 .TO어둠의 시간을 곱한 어두운 속도에 추가 할 수 있습니다. </li></ol> 6.보고 <ol><li> 퇴적물 - 물 교환 측정 결과를보고 할 때 다른 과학자 샘플링 된 환경을 이해하는 충분한 정보를 제공합니다. 필수 정보는, 1) 사이트 위치 물 깊이 2) 필드 및 배양 온도 등의 물리적 특성 PAR 3) 산소, 영양 농도 및 염분, 이러한 입자 크기 4) 침전 특성과 같은 바닥 물의 특성 유기물 농도와 저서 동물의 존재. </li></ol>

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</ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

여기에 설명 된 기술은 얕은 깊이와 모두 수계의 여러 가지에 적용되었고, 우리는 대부분의 상황에서 잘 동작하는 것으로했다. 이 방법은 동료에 의해 사용 및 문헌에 제시된 방법에서 적응시켰다 그것은 막 입구 질량 분석을 통해 탈질의 측정에 최적화되어 있습니다. 이 방법의 장점 중 하나는 동시에 코어의 다수를 처리하는 능력이다. 또 다른 방법은 적은 복제 사이트를 극대화하는 것입니다하지만 중복 또는 세중 코어와 각 사이트를 복제하면 환경 세그먼트에 대한 평균값이 자연의 변화를보다 잘 나타내는하고있을 가능성이있는 상황에서, 측정의 신뢰도를 증가시킨다. 계절 차이를 밝히기 위해, 사이트 적은 수의 측정 시계열 유용한 전략이 될 수있다. 이 프로토콜에서 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 만드는 s의 파라마운트uccessful 측정은 그대로 퇴적물 - 물 인터페이스 코어의 모음입니다. 현장에서이 기준이 피로 할 수 있습니다에 부합하지 않는 코어를 거부하지만, 가난한 코어는 가난한 정확도와 정밀도로 이어질 것입니다. 에어로빅 코어를 유지하는 것은 탄산과 유물을 최소화하고 건강한 그대로 미생물과 후생 동물 인구를 유지 원래 수집 온도 부근에 있습니다. 마지막으로, O 2, N 2 샘플, 염화 수은 방부제의 첨가는 중요하다. 우리는 이러한 플럭스 측정을 손상시킬 수, 유리 병의 과도한 가열 및 냉각을 포함한 가스 샘플의 부적절한 보존을 관찰했다. 다른 실험실이 성공적으로 채용 한 7.0 M ZnCl이 낮은 폐기물 처리 비용이 덜 독성 방부제와 같은; 7에 대한 30 ㎕를 첨가가 적절한 샘플 ㎖로. N 2, 아르곤의 비율의 정밀하고 정확한 분석은 N (2)의 결정에 중요 </sUB는&gt; 플럭스. 관찰 된 N 2 : 아르곤 비율은 일반적으로 가열 구리 (28)를 사용하여 분석하기 전에 산소 제거를 옹호하는 일부 연구자를 선도하는 산소 농도의 함수로 변경합니다. 실험실에서 사용되는 기기는 N 2 산소의 영향을 측정 하였다 : 아르곤 비 23 및 효과는 크지 산소 고갈 매우 &lt;작은 0.03 %였다. 산소 &quot;효과&quot;평가에 대한 접근 방식의 차이는 다른 연구자 23,28,29에 의해 다른 결론으로 이어질 것으로 보인다. N 2에 큰 산소 효과 : 아르곤 비율이 N 2 -N 유출의 잘못 빠른 속도로 이어질 것이다 우리의 경험, 우리는 무시할 N의 많은 관찰 산소 고갈의 높은 비율에 따라 2 -N 유출 있습니다. 실험실되는 N 2 산소 효과 : 아르곤 비율이 큰 표시 유용한 대안 전극 또는 optodes와 산소를 이용한 산소 농도의 측정은 독립적인라인 가열 된 구리를 이용하여 질량 분석으로부터 제거. 이 기술을 문제 해결에만 퇴적물 플럭스 데이터의 검사에 가능하다. 회귀 교반 연속인지, 샘플이 제대로 수집하고 보존하고있다 가난한 때 중요한 요소는 고려, 시간 여부 코스는 낮은 비율의 추정을 허용하기에 너무 짧은했다. 실험의 길이는 일반적으로 시간 경과에 매립 회귀 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 더 긴 배양을 필요 대사 낮은 비율의 산소 시간 경과에 의해 설정된다. O 2 거품을 생성 산소 생산의 높은 비율은 가스 플럭스 어렵게하지만, 용질 플럭스는 영향을받지 않을 수 있습니다. 또한이 접근 방식의 한계를 이해하는 것이 필요하다. 작은 코어는 평방 미터의 0.3 %를 커버하고 큰 코어는 0.6 %를 커버합니다. 미터 규모에서 상당한 이질성, ANIM의 이기종 배포판 사이트에서ALS 또는 식물은 하나 또는 두 개의 코어가 충분히 표현하지 않을 것을 제안 할 수있다. 측정 어려움을 제시 일부 환경도있다. 기포로 가스 차동 혼입 영향 아르곤 비율 : 탈질 측정 용 메탄 또는 산소 기포의 존재는 N이 가진 기술을 무효화 할 수있다. 저서 미세 조류 식민지 퇴적물에서, N 2 N 2 아르곤에 대하여, 그리고 감소 우선적 박리 산소 기포 결과의 형성 : 아르곤 비. 일반적으로, 우리는 양식을 거품 시점에서 탈질을 측정 할 수 없습니다. 혐기성 환경은 다른 문제를 제기하고, 코어의 포기는 퇴적물 - 물 계면에서의 산화 환원 역학을 변경합니다. 우리는 즉시 수집 한 후 교반 상판과 함께 코어를 밀봉 완전히 30 물 컬럼을 교체하지 않고 플럭스를 시작합니다. 조명 퇴적물과 우리의 실험은 일반적으로 포화 또는 한 거의 saturat조명 (31)의 레벨을 보내고, 이에 저서 미세 조류의 효과를 극대화. 퇴적물 - 물 교환 측정은 퇴적물 - 물 인터페이스를 통해 재료의 순 플럭스의 측정이다. 그러나, 이러한 측정은 단독 종종 이러한 계면 교환을 제어하는​​ 메커니즘을 식별 할 수있다. 연구 문제는 이해 메커니즘, 유기 물질의 반응성에 대한 다른 정보 터미널 전자 수용체의 띠 모양, bioirrigation 및 bioturbation 및 광합성 생물을 포함하는 경우 필요할 수 있습니다. 기공 물 화학, 유기 물질의 반응성 (32)의 직접 측정, 동물 인구의 열거, 퇴적물 바이오 관개, 침전물의 증가, 또는 산화 환원 또는 물 화학 (13) 위에 놓인의 실험 조작의 결정을해야 할 수 있습니다 노력 7 모델링. 우리의 연구에서 좋은 퇴적물 - 물 교환 데이터가 수중 퇴적물의 화학적 성질을 이해의 핵심 구성 요소이며,다른 측정 값과 함께 수중 생화학 사이클 침전물 재활용 공정의 역할을 식별한다. 침전 처리에 관한 케어, 온도 제어 및 물을 칼럼 혼합하면서 코어 인큐베이션 퇴적물 - 물 계면에서 용질 및 가스 교환의 추정에 유용한 방법이다. 그러나, 여기에 사용되는 기술은 일부 환경 및 배양 전에 연장 기간 어려운 물류에 대한 수정이 필요할 수 있습니다. 지금까지, 우리는 성공적으로 최소한의 수정과, 해안, 습지, 호수, 저수지, 강, 보존 연못 환경을 하구이 배양 방법을 적용했습니다.

영양분과 오염 물질의 중요 싱크는 퇴적물은 종종 수중 생태계의 중요한 생물 지구 화학적 구성 요소와 있습니다. 호수의 퇴적물에서 영양, 가스 및 전이 금속 생지 화학의 선구적인 연구는 산화 환원 조건 1, 2를 변경했다 위에 놓인 물과 용질 및 가스의 퇴적물 교환 한 것으로 밝혀졌습니다. 영양 요소의 경우, 퇴적물 인의 소스와 유기물의 재석 회화 후 고정 질소, 비 - 광합성 환경 3,4에서 산소 싱크 할 수있다. 침수 해조류, 해조류 및 저서 미세 조류의 광합성은 퇴적물 - 물 인터페이스 5,6에서 용해 물질의 교환에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 퇴적물 - 물 인터페이스에서 용질 및 가스 교환의 측정은 엔지니어링 및 과학 와트의 교정을 포함, 기초 과학 및 응용 과학의 목적을 모두 수행품질 모델 7,8 어. 이러한 방법의 목적은 가능한 한 가장 큰 정도로 안정적이고 정확한 퇴적 물 환율을 제공하는 것이다. 다양한 접근 방식이 퇴적물 - 물 계면에서 화학 교환을 평가하기 위해 사용되었다. 계층화 된 시스템의 가스와 용질의 바닥 물 축적 9 유용 할 수 있지만, thermoclines 또는 pycnoclines 위의 퇴적물 - 물 교환 유효하지 않습니다 수 있습니다. 에디 상관 수직 물의 속도 높은 주파수 측정과 결합 된 가스, 일반적으로 산소, 고주파 측정을 요구한다; 이 기법은 동일계 돔있다. 영양 과거의 연구에 대한 데이터를 제공 할 수없는 현재 엄청난 약속하지만이 있거나 챔버 시츄 온도 심해 압력과 광 레벨을 침전물의 더 큰 표면적을 덮는에서 유지할 수 있다는 장점과 함께, 매우 바람직한 방법이다 10. 실제로, 이러한 방대한 시간을 필요로하는 매우 고가의 측정이다더 큰 연구 선박에; 대부분의 응용 프로그램은 해안 지역 또는 해양 퇴적물 깊은이다. 정상 상태에 도달 챔버를 통해 유동하여 코어 배양 기술은 배양 11 일 동안 산소를 포함한 비교적 일정한 상부 화학 물을 유지 우수하다. 속도가 유입 및 유출되는 물 및 물 환율에 의해 사이​​의 농도 차이에 의해 정상 상태에서 결정되기 때문에,이 배양은 상당한 시간이 걸릴 수있다. 실험실에서 사용하는 타임 코스 코어 배양 방법은 북아메리카와 유럽에서 다른 많은 실험실에서 사용 방법에서 적응시키고, 일반적인 방법이 문헌에 기초하여 상당량있다. 우리는 종종 탈질이라 -N 12 플럭스 N (2)의 측정에이 방법을 채택하고, 광합성 비 광합성 퇴적물 환경에 적용한 포함 estuarieS (13), 호수, 저수지, 습지 14. 이러한 연구를 통해 우리는 우리의 전반적인 접근 방식은 잘 작동하는 많은 환경을 발견, 일부는 그것을하지 않습니다. 이 프로세스는 생태계 질소의 주요 감소를 나타 내기 때문에 탈질 측정은 다양한 지상 및 수중 환경에서 수행되었다. 다양한 접근법 탈질 측정 일부 직 간접적 인 15을 만들기 위해 사용되었다. 다이렉트 N 2 광속 측정 높기 때문에 대기 콘텐츠 N 2, 물 (16)에 용해 된 이후 고농도 매우 어렵다. 두 가지 방법은 환경 관련 요금의 최고의 표현을 필요로 등장 : N을 사용하여 동위 원소 페어링 (17)와 N (2) 동위 원소 : 우리의 실험실에서 사용되는 아르곤의 비율. 동위 원소 페어링 방법은 많은 환경에서 성공적으로 사용하고 낮은 속도에서 매우 높은 감도를 가지고있다. 우리는 N을 사용2 : 아르곤 비 때문에 간단하게 접근하고,이 영향 환경에서 충분히 민감하기 때문에 우리는 종종 공부한다. 본 논문에서는, 우리는 우리가 가스와 용질의 퇴적물 - 물 교환의 측정을 위해 지난 20 년 동안 사용한 기술적 인 접근 방식을 설명합니다. 퇴적물 - 물 교환의 측정은 고려의 현장 조건 및 실험 매개 변수의 수를 고려해야합니다. 이러한 요인은 온도, 빛 / 어둠 조건 (18), 퇴적물 - 물 인터페이스 (19)에서 혼합 / 물리적 흐름, 용존 산소 농도 (20), 좋은 측정을의 핵심 요소 다른 요소를 포함한다. 심재 저서 미세 조류의 성장을 위해 충분한 조명을 수신 지역으로부터 수집되는 경우, 예를 들어, 어두운 광 조건 (21)을 모두 포함 실험을 고안 할 필요가있다. 마찬가지로, 산소 상부의 물을 첨가하면 코어를 무산소하기현장 조건을 복제하지 않습니다. 피할 수없는 유물 (22)로 이어질 수 생태계의 어떤 부분의 실험 케이스; 이는 침전물 물 교환 측정 프로그램 (1)에 사용하는 방식)의 각 에코 퇴적물 환수 제어 요소를 인식하고, 2) 실험 조작으로부터 유도 된 아티팩트를 최소화하는 것이 중요하다.

<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.

Choptank 강 (체사 피크 베이, MD)에 양식 시설 주변의 퇴적물 플럭스 측정 결과는 그림 1과 같이하고, 생태계의 맥락에서 이러한 결과의 해석은 다른 곳에서 26되게됩니다. 항온 배양은 배양 조명 된 데이터 뒤에 어두운 배양하여 7 시간에 걸쳐 수행 하였다. 두 개의 코어로부터의 데이터뿐만 아니라 물 컬럼은 제어로 도시된다. 어둠 속에서 산소의 급속한 감소는 조명에 의해 다소 약화되었다; 미세 조류의 생산, 광합성 속도는 산소의 변화의 비율이 감소되는 조명의 주요 효과 호흡만큼 높지 않았다. 제어 코어 빛 어두운 작은 증가 산소 농도에서 작은 감소를 경험 하였다. 아르곤 비와 다음 N이 농도는 N (2)에 의해 결정되었다관측 된 온도와 염분 (27)에 대한 계산 된 아르곤 포화 문헌 값. N 개의 2 0.02 %의 전형적인 정밀도 : 아르곤 비율, 이러한 데이터는 ~에 0.1 μmol의 L -1 N이 정확. 퇴적물 코어와 물 열 빈 코어는 코어의 증가 훨씬 높은 속도로 시간이 지남에 N이 증가했다. 조명 아래 슬로프는 N이 변화의 어두운 속도 일반적으로 유사 하였다. 용해 NH 4 +의 플럭스는&gt; 20 μmol (L)의 어두운 증가 -1 하나의 코어로,이 사이트에서 상당히 높았다. 조명 NH 4 + 플럭스 훨씬 낮았다. 두 코어와 물 열 빈은 질소 산화물을 감소 없었다 - 농도가 시간이 지남에 따라, 조명 중에 수평. 플럭스의 모든 코어 볼륨 및 다른 관련 파라미터의 농도 데이터 및 데이터에 나타낸다 <st<html> 룽&gt; 표 1 및 표 2. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54098/54098fig1.jpg" /> 그림 배양 굴을 포함하는 수레로 피복 된 Choptank 강에서 얕은 물 사이트에서 1 시간 코스 데이터. 데이터는 복제 코어 (A와 B)와 물 열 빈의 데이터 출신이 표시됩니다. 산소 N (2)의 농도, NH 4 +와 NO X - (NO 3의 합 -와 NO 2 - 배양 (음영 영역의 어두운 부분을 모두 제시) 및 배양의 조명 부분에 대한 네 번째 시간입니다. 어두운 인큐베이션 점은 조사 된 시계열의 제 시점이다. 조명 선이 선형 회귀이다 샘플링시에 온하고, 경사는 표 1에 제시되어있다.98 / 54098fig1large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="1.8in" style="width:220px"> 산소 - 다크 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.943 </td><td> 0.999 </td><td> 0.836 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -23.5 </td><td> -35.9 </td><td> -3.4 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -20.1 </td><td> -32.5 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> -3,095 </td><td> -4,875 </td><td></td></tr><tr><td> 산소 - 라이트 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.981 </td><td> 0.999 </td><td> 0.994 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -10.1 </td><td> -9.8 </td><td> 2.9 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -13 </td><td> -12.7 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> -2,000 </td><td> -1,905 </td><td></td></tr><tr><td> N 2 - 다크 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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><tD&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> 0.963 </td><td> 0.98 </td><td> 0.854 </td></tr><tr><td> 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 0.471 </td><td> 0.645 </td><td> 0.12 </td></tr><tr><td> 수정 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 0.351 </td><td> 0.525 </td><td></td></tr><tr><td> 속도 N (2) -N (μmol m -2 시간 -1) </td><td></td><td> 108.1 </td><td> 157.5 </td><td></td></tr><tr><td> N 2 - 라이트 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.987 </td><td> 0.967 </td></tr><tr><td> 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 0.481 </td><td> 0.378 </td><td> 0.096 </td></tr><tr><td> 수정 경사 N 2 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 0.386 </td><td> 0.282 </td><td></td></tr><tr><td> 속도 N (2) -N (μmol m -2 시간 -1) </td><td></td><td> 118.9 </td><td> 84.6 </td><td></td></tr><tr><td> 코어 표면 면적 (m 2) </td><td></td><td> 0.003165 </td><td> 0.003165 </td><td></td></tR&gt; <tr><td> 코어 볼륨 (L) </td><td></td><td> 0.4874 </td><td> 0.4747 </td><td></td></tr></tbody></table> . 아르곤 및 N : 2 : Choptank 강, 체사 피크 만의 subestuary에서 굴 양식 수레 아래 퇴적물에서 O 2, N 2 표 1. 시간 코스 데이터는 가스 농도는 O 2에서 파생 된 아르곤 비율이 막 입구를 통해 결정 질량 분석. 시간 코스 회귀 R 2 값은 값&gt; 0.9025 (P &lt;0.05)에 대한 중요하다. 슬로프 선형 회귀에 의해 결정되고 보정 된 슬로프는 빈 수층의 변화율을 감산함으로써 결정된다. 긍정적 인 요금 퇴적물 중 순 플럭스이며, 부정적인 요금은 퇴적물에 플럭스를 나타냅니다. N 개의 광속이 데이터 안돼요을을, N (2)로 표현 -Nrison는 NH 4 +와 NO X에 - 쉽게 플럭스. 이 사이트는 퇴적물은 주로 완전히 에어로빅 물 열 조건 미사와 점토로 구성했다. 코어의 면적은 31.65 cm이었다 -2 물 열 깊이는 모든 N 2 농도와 O 2 μmol의 L입니다 15.4 코어 A의 cm 핵심 B의 15.0이었다 -1. N 2 플럭스에 대한 최종 속도는 N 2 -N에서 표현된다. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="1.8in" style="width:220px"> NH 4 + - 다크 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.968 </td><td> 0.993 </td><td> 0.853 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 2.88 </td><td> 5.36 </td><td> -0.53 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 3.41 </td><td> 5.89 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> 525 </td><td> 884 </td><td></td></tr><tr><td> NH 4 + - 라이트 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.978 </td><td> 1 </td><td> 0.966 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 1.37 </td><td> 1.13 </td><td> -0.55 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> 1.92 </td><td> 1.68 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> 296 </td><td> (252) </td><td></td></tr><tr><td> 질소 산화물 없습니다 - - 다크 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.976 </td><td> 0.992 </td><td> 0.967 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -0.229 </td><td> -0.345 </td><td> -0.089 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -0.14 </td><td> -0.256 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> -21.6 </td><td> -38.4 </td><td></td></tr><tr><td> 질소 산화물 없습니다 - - 라이트 </td><td> 시간 (시간) </td><td> 코어 </td><td> 코어 B </td><td> 제어 </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> 0.934 </td><td> 0.909 </td><td> 0.9 </td></tr><tr><td> 경사 (μmol의 L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -0.078 </td><td> -0.103 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 수정 경사 (μmol L-1의 시간 -1) </td><td></td><td> -0.078 </td><td> -0.103 </td><td></td></tr><tr><td> 비율 (μmol 분의 -2 시간 -1) </td><td></td><td> -12 </td><td> -15.5 </td><td></td></tr><tr><td> 코어 표면 면적 (m 2) </td><td></td><td> 0.003165 </td><td> 0.003165 </td><td></td></tr><tr><td> 코어 볼륨 (L) </td><td></td><td> 0.4874 </td><td> 0.4747 </td><td></td></tr></tbody></table> NH 4 +와 NO X 표 2. 시간 코스 데이터 - 표 1 시간 코스 회귀 R에 사용 된 것과 같은 퇴적물 코어에서 2 값은 값&gt; 0.9025 (P &lt;0.05)에 대한 중요하다. 슬로프 선형 회귀에 의해 결정되고 보정 된 슬로프는 빈 수층의 변화율을 감산함으로써 결정된다. 긍정적 인 비율은 순 플럭스이다퇴적물에서 마이너스 금리 퇴적물에 플럭스를 나타냅니다. NH 4 +와 NO 2에 대한 모든 농도 - μmol의 L -1.

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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.

O의 저서 교환<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub작은 코어 항온 사용&gt;와 용존 영양소

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

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Research

JoVE Journal

Environment

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

9.8K 조회수.  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. 

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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.

호수 퇴적물에서 실험실 결정 인 플럭스 내부 인 로딩의 측정으로

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

연구

환경과학

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.

무산소 조건에서 퇴적물 코어 단면과 기공 워터스의 추출

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.

선캄브리아 해양 용승 시스템 광합성 박테리아의 성장을 탐구하는이 풍부한 철 (II)의 실험실 시뮬레이션

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.

부활의 휴면 벼룩 마그나: 프로토콜 및 응용 프로그램

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.

코어를 사용 하 여 N2O Microsensors 앙금 탈 질 작용 속도 추정

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.

렌틱 해역의 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 방법

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

환경 미생물 배양을 위한 현장 시뮬레이션 혐기성 방법

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.

저자 스포트라이트: In Situ Culturing을 통해 미지의 환경에서 육상 혐기성 미생물의 미스터리 풀기

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."

환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

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.

개발하고 성인 단계에서 중개 신진 대사 플럭스 안정 원소 프로파일 Caenorhabditis 엘레간스</em

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

O의 저서 교환

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환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

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