Name: calibrated passive sampling - multi-plot field measurements of nh3 emissions with a combination of dynamic tube method and passive samplers
Uploaded: 2016-03-21T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers at JoVE.com

Forfatteren er taknemmelig for, at Dr. Marco Roelcke, Dr. Dirk Niekisch, Dr. Robert Quakernack, Dr. Kang Ni for deres indsats i at udvikle og videreudvikle denne fremgangsmåde. Mange tak også til de teknikere Doris Ziermann og Jun Yang. De underliggende undersøgelser blev støttet af Deutsche Forschungsgemeinschaft, delstaten Slesvig-Holsten, EFRE tilskud fra Den Europæiske Union og SKW Piesteritz corp. som angivet i detaljer i de citerede publikationer.

1. Eksperimentel Design og General Operationelle instruktioner <ol><li> Brug forholdsvis store grunde (12 mx 12 m eller 9 mx 9 m) sammenlignet med de størrelser, som sædvanligvis anvendes i replikerede feltforsøg (f.eks 3 mx 8 m) for at undgå virkningerne af ujævn fordeling gødning på ammoniakemissionen (figur 2). Brug firkantede plot figurer for at undgå virkningerne af skiftende vindretninger på ammoniak optagelse af samplere. Reducer afdrift af NH3 fra en plot til den a...

<ol>
	<li>Erisman, J. W., Bleeker, A., Hensen, A., Vermeulen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agricultural+air+quality+in+Europe+and+the+future+perspectives.">Agricultural air quality in Europe and the future perspectives.</a> Atmos. Environ. 42, 3209-3217 (2008).</li><li>Bremner, 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=Recent+research+on+problems+in+the+use+of+urea+as+a+nitrogen+fertilizer.">Recent research on problems in the use of urea as a nitrogen fertilizer.</a> Fert. Res. 42, 321-329 (1995).</li><li>Sutton, M. A., Oenema, O., Erisman, J. W., Leip, A., van Grinsven, H., Winiwarter, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Too+much+of+a+good+thing.">Too much of a good thing.</a> Nature. 472, 159-161 (2011).</li><li>Glibert, P. M., Harrison, J., Heil, C., Seitzinger, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escalating+worldwide+use+of+urea+-+a+global+change+contributing+to+coastal+eutrophication.">Escalating worldwide use of urea - a global change contributing to coastal eutrophication.</a> Biogeochemistry. 77, 441-463 (2006).</li><li>Sommer, S. G., Schjoerring, J. K., Denmead, O. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+emission+from+mineral+fertilizers+and+fertilized+crops.">Ammonia emission from mineral fertilizers and fertilized crops.</a> Adv. Agron. 82, 557-622 (2004).</li><li>Jensen, L. S., et al., Sutton, M. A., 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=Benefits+of+nitrogen+for+food,+fibre+and+industrial+production.">Benefits of nitrogen for food, fibre and industrial production.</a> The European Nitrogen Assessment. , (2011).</li><li>Sommer, S. G., Hutchings, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+emission+from+field+applied+manure+and+its+reduction+-+invited+paper.">Ammonia emission from field applied manure and its reduction - invited paper.</a> Eur. J. Agron. 15, 1-15 (2001).</li><li>Shah, S. B., Westerman, P. W., Arogo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+ammonia+concentrations+and+emissions+from+agricultural+land+and+liquid+surfaces:+A+review.">Measuring ammonia concentrations and emissions from agricultural land and liquid surfaces: A review.</a> J. Air Waste Manage. 56, 945-960 (2006).</li><li>Loubet, B., Cellier, P., Flura, D., Genermont, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+evaluation+of+the+wind-tunnel+technique+for+estimating+ammonia+volatilization+from+land:+Part+1.+Analysis+and+improvement+of+accuracy.">An evaluation of the wind-tunnel technique for estimating ammonia volatilization from land: Part 1. Analysis and improvement of accuracy.</a> J. Agr. Eng. Res. 72, 71-81 (1999).</li><li>Vandr&#233;, R., Kaupenjohann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Measurements+of+Ammonia+Emissions+from+Organic+Fertilizers+in+Plot+Experiments.">In Situ Measurements of Ammonia Emissions from Organic Fertilizers in Plot Experiments.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 62, 467-473 (1998).</li><li>Roelcke, M., Li, S. X., Tian, X. H., Gao, Y. J., Richter, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+comparisons+of+ammonia+volatilization+from+N+fertilizers+in+Chinese+loess+soils.">In situ comparisons of ammonia volatilization from N fertilizers in Chinese loess soils.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 62 (1), 73-88 (2002).</li><li>Pacholski, A., 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=Calibration+of+a+simple+method+for+determining+ammonia+volatilization+in+the+field+-+comparative+measurements+in+Henan+Province,+China.">Calibration of a simple method for determining ammonia volatilization in the field - comparative measurements in Henan Province, China.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 74, 259-273 (2006).</li><li>Flesch, T. K., Harper, L. A., Powell, J. M., Wilson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inverse-dispersion+calculation+of+ammonia+emissions+from+Wisconsin+dairy+farms.">Inverse-dispersion calculation of ammonia emissions from Wisconsin dairy farms.</a> Trans. ASABE. 52, 253-265 (2009).</li><li>Gericke, D., Pacholski, A., Kage, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+ammonia+emissions+in+multi-plot+field+experiments.">Measurement of ammonia emissions in multi-plot field experiments.</a> Biosystems Eng. 108 (2), 164-173 (2011).</li><li>Quakernack, R., Pacholski, A., Techow, A., Herrmann, A., Taube, F., Kage, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+volatilization+and+yield+response+after+application+of+biogas+residues+to+energy+crops+in+a+coastal+marsh+of+Northern+Germany.">Ammonia volatilization and yield response after application of biogas residues to energy crops in a coastal marsh of Northern Germany.</a> Agric., Ecosyst. Environ. 160, 66-74 (2012).</li><li>Ni, K., Pacholski, A., Gericke, D., Kage, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+duration+required+for+determining+total+ammonia+losses+after+field+application+of+slurries+by+trail+hoses.">Measurement duration required for determining total ammonia losses after field application of slurries by trail hoses.</a> J. Agr. Sci. 151 (1), 34-43 (2013).</li><li>von Bobrutzki, K., 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=Field+inter-comparison+of+eleven+atmospheric+ammonia+measurement+techniques.">Field inter-comparison of eleven atmospheric ammonia measurement techniques.</a> Atmos. Meas. Tech. 3, 91-112 (2010).</li><li>Ni, K., Pacholski, A., Kage, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+volatilization+after+application+of+urea+to+winter+wheat+over+3+years+affected+by+novel+urease+and+nitrification+inhibitors.">Ammonia volatilization after application of urea to winter wheat over 3 years affected by novel urease and nitrification inhibitors.</a> Agric. Ecosyst. Environ. 197, 184-194 (2014).</li><li>Sintermann, J., 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=Are+ammonia+emissions+from+field-applied+slurry+substantially+over-estimated+in+European+emission+inventories.">Are ammonia emissions from field-applied slurry substantially over-estimated in European emission inventories.</a> Biogeosciences. 9, 1611-1632 (2012).</li><li>Mannheim, T., Braschkat, J., Marschner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+ammonia+emission+after+liquid+manure+application.+2.+Comparison+of+the+wind+tunnel+and+the+IHF+method+under+field+conditions.">Measurement of ammonia emission after liquid manure application. 2. Comparison of the wind tunnel and the IHF method under field conditions.</a> J. Plant Nutr. Soil Sci. 158, 215-219 (1995).</li><li>Puchalski, M. A., 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=Passive+ammonia+monitoring+in+the+United+States:+Comparing+three+different+sampling+devices.">Passive ammonia monitoring in the United States: Comparing three different sampling devices.</a> Environ. Monit. 13 (11), 3156-3167 (2011).</li><li>Tang, Y. S., Cape, J. N., Sutton, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+types+of+passive+samplers+for+monitoring+atmospheric+NO2+and+NH3+concentrations.">Development and types of passive samplers for monitoring atmospheric NO2 and NH3 concentrations.</a> ScientificWorldJournal. 1, 513-529 (2001).</li></ol>

<html> Det blev vist, at den foreslåede metode kan bruges til at sammenligne ammoniakemissionen fra forskellige gødning behandlinger i replikerede markforsøg og bruge den opnåede statistisk signifikante oplysninger fra disse målinger til at forbedre forvaltningen af ​​N gødning. Mængden af emissioner opnået ved denne metode er blevet valideret i tidligere undersøgelser ved sammenligning med micrometeorological målinger 13,15,16. I dette papir, blev den kvantitative gyldighed denne tilgang indirek...

Ammoniak (NH 3) er den eneste atmosfærisk sporgas overvejende (90%), der udsendes fra landbruget i EU. Selvom landbruget er også en vigtig kilde (&gt; 50% af EU-emissioner), disse bidrager kun til omkring ~ 5% til den samlede EU15 menneskeskabte udledning af drivhusgasser. I modsætning hertil landbrugs NH 3 emissioner er ansvarlig for omkring 45% af emission-afledt eutrofiering, 31% af forsuring og 12% fine støvdannelse i EU15 1. Ud over skadelige virkninger for økosystemer og menneskers sundhed, kvælstof (N) tab af NH3 emission er et økonomisk tab for landmændene 2. Kvælstof gødning er afgørende for den høje produktion mad leveret af moderne landbrug. Ud af de miljøskader, NH 3 emissioner dermed betyde et betydeligt tab af næringsstoffer, som NH 3 stammer fra gødning ammonium, foruden nitrat de vigtigste mineral nitrogenforbindelser direkte benyttestand til anlægget regulerer afgrøde vækst processer og udbytte. Anvendelse af N gødning bidrager med 20-80 milliarder € fortjeneste om året for EU-landmænd, men til gengæld blev det anslået, at NH3 frigives til luften fra landbruget forårsager ~ € 50 milliarder i årlige skader i EU 3. Derfor reduktion af NH 3 emissioner er afgørende for både faldende de miljømæssige virkninger, og øge effektiviteten af den anvendte N. I landbruget er NH3 primært udsendes fra stalde, gødning (slam, anaerobe digestates (AD), fast gødning) opbevaring og ledelse samt gødning marken. Tilbøjeligheden til at udsende NH 3 afviger afhængigt af gylle sammensætning, f.eks tørstofindhold og gødning anliggende pH. Til en vis grad ammonium og amin baseret syntetiske kvælstofgødning urinstof og diammoniumphosphat også bidrage til NH 3 emissioner. Selvom kalkholdige ammoniumnitrat (CAN) Er den vigtigste N gødning i mange europæiske lande, er brugen af granuleret urea steget, og var anden CAN i Central- og Vesteuropa i 2012 4. Urea er særlig populær i udviklingslandene på grund af dens fordele ved et højt N-indhold, sikkerhed, og nem transport og er verdens vigtigste syntetisk kvælstofgødning 5. Forøgelsen af pH og overfladejord NH4 + koncentrationerne skal som følge af urinstof hydrolyse, kan imidlertid resultere i høje NH 3 emissioner. Dette kan forårsage lavt N brug effektivitet, især i basisk jord eller jord med lav sorption kapacitet, der begrænser brugen af urea gødning i Europa 6,7. Mange undersøgelser af NH3 emission fra organisk og mineralsk gødskning og stalde er udført i de seneste årtier 6, 8. Ikke desto mindre forskning relateret til NH 3 emissioner efter anvendelse af ammoniak emitting gødning er stadig begrænset. Det gælder især på forholdet mellem ammoniakudledninger, gødningstype anvendt, applikationssted og afgrøde vækst. Under ideelle forhold kræver dette replikerede markforsøg på grund af den varierende respons af afgrøder til behandlinger, som kun kan valideres i et eksperimentelt design, herunder felt replikation til statistisk test. Ammoniak tab bør derfor også fastsættes i replikerede multi-plot markforsøg 9, men de dominerende ammoniak tab metoder giver kvantitative emissioner (dvs. kg N / (ha * h)) kræver store felt områder (micrometeorological metoder), dyrt udstyr (vindtunneler ) eller i marken elektrisk strømforsyning, der gør deres anvendelse i replikerede feltforsøg vanskeligt eller umuligt. Desuden har specifikke indstillinger for vindtunneler blevet kritiseret med hensyn til nøjagtigheden af opnåede emissionsværdier 10. Der er derfor et stort behov for enn ammoniak tab metode til at bestemme ammoniakfordampning i replikerede feltforsøg. Denne metode kan bruges til at hjælpe med at forbedre landbruget foranstaltninger til at reducere emissionen af ​​ammoniak baseret på statistisk validerede effekter af applikationssted, gødningstype, anvendelsesmetoder og afgrøder udvikling. Den grundlæggende idé med den nye metode, kalibreret passiv sampling, er at forbinde en simpel semikvantitativ måling til måling på mange plots, med en kvantitativ metode ved samtidige målinger med begge metoder på et par grunde. Passive samplere modificerede i forhold til udformningen i den originale publikation 11 anvendes som en semi-kvantitativ målemetode. Dynamic-Tube Method (DTM) 12, en kalibreret dynamisk kammer metode, er ansat til at opnå en overførsel koefficient, som konverterer de semikvantitative tab i passive sampler kvantitative tab (kg N ha -1). På grund af den lave luftskiftet i kammeretsystemet kalibrerede emissioner opnået fra DTM er omkring en størrelsesorden lavere end reelle udledning. Imidlertid var dette problem overvundet ved en kalibreringsligningen som korrigerer kammerets fluxe afhængigt in-situ vindforhold 13. Disse kalibrering ligninger kan kun anvendes, når kamre har den samme interne headspace volumen og design som dem, der anvendes i kalibrering forsøg. Chambers kan indsættes direkte i jord eller placeres på jord ringe. Sidstnævnte forhindre overdreven forstyrrelse af jorden og giver en næsten lufttæt indføring af kamrene på tætte grønsvær eller komprimeret jord. Desuden kan den nøjagtige mængde gødning, der skal testes skal anvendes inde i jordens ringe. Dog kan jord jordklumper i jordbundens ringe også medføre fastklemning mellem kammeret og jorden ring. <img alt="figur 1" src="/files/ftp_upload/53273/53273fig1.jpg" /> Figur 1: Samtidige overvånt med passive samplere og kammer metode (DTM) i feltet plot. Passiv sampler er beliggende i centrum af en firkantet plot 0,15 m over jord / baldakin. Målinger med DTM foretages mindst 2 steder inden for et plot per måling dato. Områder dedikeret til høst, bør ikke berøres af Afdeling og passiv sampler måling operationer. At udlede overføringskoefficienter målinger udføres samtidigt på et lille antal områder med begge metoder (figur 1). Det er vigtigt, at de anvendes med den samme totale måling varighed og at målingerne udføres på samme tid (indenfor 1 time). Princippet lette anvendelsen af en overførsel koefficient for mange grunde er baseret på det faktum, at passive samplere placeret i et homogent eksperimenterende felt, med passende afstand til forhindringer forstyrrer vinden feltet som hække, bygninger mv (mindst 10 gange, ideelt 20 tider med obstacle højde) 14, har den samme NH3 absorption opførsel under identiske miljømæssige betingelser. Så for eksempel, 50% lavere emission på en grund ville direkte oversætte til 50% reduceret ammoniak optagelse af en sampler løsning. Derfor kan en overførsel koefficient anvendes til skalering af sure fælde værdier på en enkelt plot anvendes til at skalere værdierne af alle sure fælder, der anvendes i den samme feltundersøgelse. På grund af virkningerne af varierende miljøforhold (temperatur, vindhastighed, overfladeruhed) på ammoniak optagelse effektiviteten af passive samplere 11 overførsel koefficient skal udledes for hver måling kampagne, hhv. De generelle træk ved de to metoder anvendes, og at den krævede konstruktions- feltforsøg omfatter 4 dynamiske kamre placeret på jorden i forbindelse med polytetrafluorethylen (PTFE) slange og ventileres ved en bælg pumpe (DTM), passive samplere og store kvadratiske eksperimentelle plots med stor buffer rum til Reducing effekten af NH3 drift mellem parceller på målingen emission på selve grunden. De passive prøvetagere er fyldt med fortyndet svovlsyre (0,05 MH 2 SO 4) og er placeret i centrum af plottene. Løsningen i de passive samplere absorberer løbende ammoniak, og bliver erstattet regelmæssigt afhængigt af den forventede intensitet af emissionerne. Samtidig er NH 3 fluxe målt med DTM på to behandlingsgrupper plots og en kontrolgruppe plot på bestemte tidspunkter. I modsætning til vindtunneler, begge metoder kombineret i kalibreret passiv sampling har kun meget begrænset indvirkning på jordens fugtighed, jordtemperatur og nedbør, som kan påvirke tab ammoniak emission meget stærkt 6,8. Mens passive prøvetagere er monteret 0,15 m over jorden og baldakin overflade, uden nogen effekt på disse variabler, målinger med DTM kamre sidste kun for omkring 5 min, hvilket reducerer potentielle kammer effekter til et minimum. </p&gt; Bedre resultater af NH4 + koncentrationer i prøvetagning opløsning kan opnås ved målinger med ammonium-følsomme elektroder. Målinger med kontinuerlig gennemstrømning Auto analysatorer kan være problematisk, da pH-følsom farvereaktion anvendes i disse instrumenter kan ved hæmmet af den sure pH i prøveudtagning løsning og kemikalier anvendt kræver modifikation. NH 3 koncentrationer i luften ledes gennem kammeret ifølge den DTM er øjeblikkelige målte med indikatorpapir rør. De målte NH 3 koncentrationer registreres på et datablad efter hver måling. For DTM, er NH 3 flusmidler (mg N / (m² * h)) beregnet ud fra målte NH 3 koncentrationer og luftmængden gennem 4 kammer-systemet og det område, som kamrene (Eq. 1, punkt 2.5.1). De resulterende un-kalibrerede flusmidler (som undervurderer de sande emissioner) er skaleret kvantitative tabmed en kalibrering ligning (ligning. 2 og 3, se afsnit 2.5.1). Skalerede kumulative NH 3 tab (kg N / ha) af DTM beregnes ved at tage gennemsnittet af de strømme mellem to efterfølgende måling datoer, multiplicere dette gennemsnit flux med varigheden af hvert interval, og tilføje op alle tab fra alle målinger intervaller på en måling kampagne. Kumulative kvalitative NH 3 tab (ppm sum) fra passive prøvetagere er beregnet ved at lægge op indsamlede NH4 + koncentrationerne skal (ppm) på en grund i en eksperimentel kampagne. Dette er muligt, fordi under identiske volumen og måling temperaturer, ppm værdier direkte omsættes til tilfangetagne mængder ammoniak. For at skalere disse kvalitative tab kvantitative tab overførsel koefficient (kg N / (ha * ppm)) er afledt ved at relatere kumulative endelige tab af DTM (kg N ha -1) til den samlede sum af koncentrationer i samplere målt på samme grunde. Denne overførsel koefficient anvendes derefter to konvertere semikvantitative emissioner fra passiv sampling kvantitative flux (f.eks kg N / ha) ved at multiplicere de kumulative koncentrationer med overførslen koefficient. Tab af vand fra solfangerne ved fordampning påvirker ikke absorptionskapacitet men skal korrigeres senere til dataanalyse. Spilde af løsning på grund af under kraftige vinde er ikke blevet overholdt, også i de kystnære marsken i det nordlige Tyskland. Afgørende for en vellykket anvendelse af denne fremgangsmåde er det identisk design af alle passive samplere anvendes på området, herunder identisk position og højde placering i et plot. Adskillige udformninger af passive prøvetagere med succes er blevet anvendt i fortiden. Dette papir tyder en bestemt design, som har vist sig pålidelig og let at betjene i feltmålinger. Den præsenterede tilgang er blevet grundigt testet ved sammenligning med standard ammoniak tab metoder (micrometeorological metoder) i omkring 15 field forsøg bekræfter den kvantitative gyldighed proceduren 15,16 og en uvildig repræsentation af dynamikken emissioner 17. Determinationskoefficienten (r²) af kalibrerede strømninger i forhold til de micrometeorological målinger i kalibreringen undersøgelsen 13 var 0,84, meget lig den koefficient opnås ved at sammenligne ammoniak sensorer til målte atmosfæriske ammoniak-koncentrationer i en nylig undersøgelse 18. Den relative rod middelværdi square error af samlede tab af ammoniak var 17%, også helt tæt på værdier opnået i andre studier, der sammenligner micrometeorological målinger 13. I den anden validering, hvor den foreslåede metode blev sammenlignet med micrometeorological målinger af ammoniak emissioner fra organiske slam (5 separate forsøg), en r² på 0,96 (hældning ≈ 1) og en relativ rod middelværdi square error på 5% blev opnået til endelige kumuleret ammoniakudledninger 15. Metoden har vist følsomme ien 3 års markforsøg ved hjælp af forskellige syntetiske N kunstgødning 19. Anvendelsen af denne fremgangsmåde er begrænset til gennemsnitlige vindhastigheder ≤4 m / sek ved 2 m højde som kammeret metode kun blev valideret under disse betingelser 13,15,16. En måling kampagne defineres som et eksperiment tester ammoniakemissionen efter anvendelse af gødning på flere parceller der varer i flere dage, op til uger. Hver måling kampagne på en grund består af flere efterfølgende prøveudtagning intervaller (passiv sampler) eller måling datoer (DTM). Prøvetagningsinterval defineres som sekventiel varighed absorbans af emitteret ammoniak ved en prøveudtagning opløsning. Måling dato er defineret som sekventiel tidspunkt, hvor DTM-målinger er udført på forskellige parceller, der anvendes til at udlede overførsel koefficient.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1019">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:171px;">stainless steel Dr&#228;ger chamber + soil rings</td>
			<td style="width:327px;">Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany</td>
			<td style="width:443px;">no number</td>
			<td style="width:80px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:171px;">roofs and stainless steel rod for passive sampler</td>
			<td style="width:327px;">Fa. Hofmann GmbH, Metallindustriewerk, Kiel, Germany</td>
			<td style="width:443px;">no number</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:171px;">ammonia electrode + bench</td>
			<td style="width:327px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:443px;">Cat. No. 9512BNWP or 951201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:171px;">ammonia electrode filling solution</td>
			<td style="width:327px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:443px;">Cat. No. 951202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:171px;">Ammonia calibration standards; 0.1 M ammonia chloride standard</td>
			<td style="width:327px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:443px;">Cat. No. 951006&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Dr&#228;ger pumps</td>
			<td style="width:327px;">Draeger Safety AG&#38; Co Kg</td>
			<td style="width:443px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Dr&#228;ger tubes</td>
			<td style="width:327px;">Draeger Safety AG&#38; Co Kg</td>
			<td style="width:443px;">types: 0.25/a; 2/a; 5/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:171px;">acid resistant passive sampling bottles (Azlon bottle, HDPE)</td>
			<td style="width:327px;">Dunn Labortechnik GmbH</td>
			<td style="width:443px;">Cat.No.: BGE230P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:171px;">small vials (scintilation bottles PE 60 mm X 27 mm)</td>
			<td style="width:327px;">any laboratory store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:171px;">PTFE tubing 7 mm x 1 mm WDG</td>
			<td style="width:327px;">any laboratory store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:171px;">connectors PP Y-Form 6-7 mm</td>
			<td style="width:327px;">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

Landbrugs ammoniak (NH 3) emissioner (90% af den samlede EU emissioner) er ansvarlige for omkring 45% luftbårne eutrofiering, 31% forsuring af jordbunden og 12% fint støv dannelse inden for EU15. Men NH 3 emissioner betyder også et betydeligt tab af næringsstoffer. Mange undersøgelser af NH3 emission fra organisk og mineralsk gødskning er udført i de seneste årtier. Ikke desto mindre er forskning relateret til NH 3 emissioner efter ansøgning gødning stadig begrænset især med hensyn til relationer til emissioner, gødningstype, bygningskonstruktion og afgrøde vækst. På grund af den variable reaktion af afgrøder på behandlinger, kan virkningerne kun valideres i forsøgsdesign herunder felt replikering til statistisk test. De dominerende ammoniak tab metoder, der giver kvantitative emissioner kræver store felt områder, dyrt udstyr eller strømforsyning, som begrænser deres anvendelse i replikerede markforsøg. Denne pRotocol beskriver en ny metode til måling af NH 3 emissioner på mange plots forbinder en simpel semi-kvantitativ målemetode anvendes i alle parceller, med en kvantitativ metode, samtidige målinger med begge metoder på udvalgte plots. Som en semi-kvantitativ målemetode anvendes passive samplere. Den anden metode er en dynamisk kammer metode (Dynamic Tube Method) at opnå en overførsel kvotient, der konverterer de semikvantitative tab i passive sampler kvantitative tab (kg kvælstof ha -1). Princippet bag denne tilgang er, at passive samplere placeret i et homogent eksperimenterende felt har samme NH3 absorption opførsel under identiske miljøforhold. Derfor kan en overførsel koefficient opnået fra enkelte passive samplere anvendes til at skalere værdierne af alle passive samplere anvendes på samme markforsøg. Metoden viste sig gældende under en lang række af eksperimentelle betingelser og anbefales tilbruges under forhold med bar jord eller små baldakiner (&lt;0,3 m). Resultater opnået fra forsøg med højere planter skal behandles mere forsigtigt.

I år 2014 blev en feltundersøgelse oprettet i midten af ​​Danmark til at teste effekten af ​​flere metoder til at reducere ammoniakemissionen efter anvendelse af kvæggylle: inkorporering med en rotorharve, indarbejdelse af syrnet gylle og lukket slot injektion (injektion af gylle i jord med efterfølgende dækning med jord). Som en sammenligning med en høj emission ansøgning teknik og især til en korrekt anvendelse af kammeret metoden sporet slange anvendelse af gylle var også inkluderet. I alt 24 parceller blev inkluderet i ...

Watch this Scientific Journal Video about Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers at JoVE.com

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

Ammoniakemission er en alvorlig trussel mod miljøet ved eutrofiering, forsuring af jordbunden og fine partikler dannelse og stammer hovedsageligt fra landbruget. Denne metode giver ammoniak tab målinger i replikerede feltforsøg muliggør statistisk analyse af emissioner og af relationer mellem afgrøde udvikling og emissioner.

Kalibreret Passiv Prøveudtagning - Multi-plot Field Målinger af NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissioner med en kombination af Dynamic Tube Metode og Passive samplere

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Environment

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

Introduction: Matter and Measurement

SCIENTISTS IN ACTION

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

Integreret Field Lysimetry og porevandet Sampling for vurdering af kemiske Mobilitet i jord og Etableret 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 ...

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

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Jordprøvetagning og Isolering af insektspecifikke Nematoder (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 ...

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

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

Brug af et automatiseret system (grovfoder) til Monitor Enteric metan og kuldioxid Emissioner fra drøvtyggere

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

Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water

Karakterisering og anvendelse af passive samplere for Overvågning af pesticider i vand

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study ...

Modification and Application of a Leaf Blower-vac for Field Sampling of Arthropods

Ændring og anvendelse af en løvblæser-vac for Field Sampling af leddyr

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions

Pålidelig metode til at vurdere Seed Spiring, dvaletilstand, og Dødelighed under markforhold

We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester ...

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

Implementering af bærbare emissionsmålingssystemer (PEMS) for Real-drivende Emission (RDE) Forordning i Europa

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

Produktion og måling af organiske partikler i en Flow rør reaktor

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Spildevand kunstvanding virkninger på jorden hydrauliske ledningsevne: kombineret felt prøveudtagning og laboratorieundersøgelser bestemmelse af mættede hydrauliske ledningsevne

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Prøveudtagning, sortering og kendetegner Microplastics i akvatiske miljøer med høj suspenderet Sediment belastninger og store flydende vragrester

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...