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

De auteur is dankbaar voor Dr. Marco Roelcke, Dr. Dirk Niekisch, Dr. Robert Quakernack, Dr. Kang Ni voor hun inzet bij de ontwikkeling en de verdere ontwikkeling van deze aanpak. Veel dank ook aan het veld technici Doris Ziermann en Jun Yang. De onderliggende onderzoeken werden ondersteund door de Deutsche Forschungsgemeinschaft, de federale staat Sleeswijk-Holstein, EFRE subsidies van de Europese Unie en SKW Piesteritz corp. zoals in detail beschreven in de geciteerde publicaties.

1. experimenteel ontwerp en Algemeen Operationeel Instructions <ol><li> Met relatief grote stukken (12 x 12 m of 9 x 9 m) in vergelijking met de afmetingen gewoonlijk toegepaste gerepliceerde veldproeven (bijvoorbeeld 3 x 8 m) effecten van ongelijke mestverdeling op ammoniakemissie (figuur 2) te voorkomen. Gebruik vierkante plot vormen om de effecten van het verschuiven windrichtingen op ammoniak opname door de samplers te voorkomen. Verminder de drift van NH 3 van het ene perceel ...

<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> Er werd aangetoond dat de voorgestelde methode kan worden gebruikt om ammoniakemissies verschillende meststoffen behandelingen vergelijken herhaalde veldproeven en de verkregen statistisch significante gegevens uit deze metingen gebruiken om beheer van N meststoffen verbeteren. De hoeveelheid emissie wordt verkregen door deze aanpak is gevalideerd in eerdere studies ten opzichte van micrometeorologische metingen 13,15,16. In deze paper, werd de kwantitatieve validiteit van deze benadering indirect aange...

Ammoniak (NH3) is de enige atmosferische trace gas overwegend (90%) afkomstig is uit agrarische bronnen in de EU. Hoewel de landbouw is ook een belangrijke bron (&gt; 50% van de uitstoot in de EU), die alleen bijdragen tot ongeveer ~ 5% van het totaal van de EU15 antropogene uitstoot van broeikasgassen. In contrast, de landbouw NH3-emissies zijn verantwoordelijk voor ongeveer 45% van de uitstoot afkomstig eutrofiëring, 31% van de verzuring en 12% fijn stofvorming binnen de EU15 1. In aanvulling op de nadelige effecten op ecosystemen en de menselijke gezondheid, stikstof (N) verlies van NH3-emissie is een economisch verlies voor de boeren 2. Stikstofkunstmest is van essentieel belang voor de hoge snelheid van de voedselproductie door de moderne landbouw opgeleverd. Afgezien van de milieuschade, NH3 uitstoot derhalve verstaan ​​een aanzienlijk verlies van voedingsstoffen, zoals NH3 afgeleid van meststoffen ammonium, naast het belangrijkste minerale stikstof species nitraat direct gebruikmakenin staat zijn om de plant met betrekking tot de groei van gewassen processen en opbrengst. Toepassing van de N meststoffen draagt ​​€ 20-80000000000 winst per jaar voor de boeren in de EU, maar op zijn beurt werd geschat dat NH3 vrijkomen in de lucht uit de landbouw veroorzaakt ~ € 50000000000 in de jaarlijkse schade in de EU 3. Daarom reductie van NH3 uitstoot is essentieel voor zowel het verminderen van de milieueffecten en de efficiëntie van de toegepaste N. In de landbouw wordt NH3 hoofdzakelijk afkomstig is uit stallen, mest (slurry, anaërobe digestaten (AD), vaste mest) opslag en het beheer, evenals mest toepassingsgebied. De neiging om uit te zenden NH 3, hangt af van de samenstelling van mest, bijvoorbeeld drogestofgehalte en mest pH. Tot op zekere hoogte ammonium en amine gebaseerde synthetische stikstofhoudende meststoffen zoals ureum en diammoniumfosfaat dragen ook bij aan NH3-uitstoot. Hoewel kalkhoudende ammoniumnitraat (CAN) Is de belangrijkste N-meststof in veel Europese landen is het gebruik van granulaire ureum verhoogd, en werd tweede op CAN in Centraal- en West-Europa in 2012 4. Ureum is vooral populair in de ontwikkelingslanden als gevolg van de voordelen van een hoog N-gehalte, veiligheid, en gemakkelijk transport en is &#39;s werelds belangrijkste synthetische stikstofhoudende meststoffen 5. Echter, de toename van de pH en ploeglaag NH 4 + -concentraties gevolg van hydrolyse van ureum tot hoge NH3 uitstoot. Dit kan vanaf N efficiëntie veroorzaken, vooral bij alkalische grond of bodem met geringe sorptie capaciteit, die het gebruik van kunstmest ureum in Europa 6,7 beperkt. Veel studies over NH 3 emissie van organische en minerale bemesting en stallen zijn uitgevoerd in de afgelopen decennia 6, 8. Toch is het onderzoek met betrekking tot NH3-emissies na het aanbrengen van ammoniak Emitting meststoffen is nog steeds beperkt. Dit geldt met name voor de relatie tussen de ammoniakemissie, het type meststof wordt gebruikt, de omgeving en de groei van gewassen. Onder ideale omstandigheden vereist dit gerepliceerde veldproeven vanwege de variabele respons van gewassen op behandelingen die alleen kan worden gevalideerd in een experimenteel ontwerp met inbegrip veld replicatie statistische testen. Ammoniak verliezen moet daarom ook worden bepaald in gerepliceerde multi-plot veldproeven 9, maar de overheersende verlies methoden ammoniak waardoor kwantitatieve emissies (dwz kg N / (ha * h)) vereisen grote veld gebieden (micrometeorologische methoden), dure apparatuur (windtunnels ) of in het veld elektrische voeding die de toepassing ervan in gerepliceerde veldproeven moeilijk of onmogelijk te maken. Bovendien zijn specifieke instellingen van de windtunnel kritiek met betrekking tot de nauwkeurigheid van de verkregen emissiewaarden 10. Daarom is er een sterke behoefte aan eenn ammoniak verlies methode om de ammoniakemissies in gerepliceerde veldproeven te bepalen. Deze methode kan worden gebruikt voor het verbeteren van de landbouw maatregelen om de ammoniakemissie op basis van statistisch gevalideerde effecten van de plaatselijke omstandigheden, het type meststof, applicatie methoden en ontwikkeling van het gewas te verminderen. Het basisidee van de nieuwe methode, gekalibreerde passieve bemonstering, is een eenvoudige semikwantitatieve meetmethode koppelen voor het meten op verschillende standplaatsen, met een kwantitatieve methode simultaanmeting met beide methoden een aantal plots. Passieve samplers gewijzigd tegenover het ontwerp in de oorspronkelijke publicatie 11 worden gebruikt als een semi-kwantitatieve meetmethode. De Dynamic-Tube Method (DTM) 12, een gekalibreerde dynamische kamer methode wordt toegepast om een overdracht coëfficiënt, waarbij de semi-kwantitatieve verliezen van de passieve sampler kwantitatieve verliezen (kg N ha -1) zet verkrijgen. Als gevolg van de lage lucht wisselkoers in de kamersysteem gekalibreerde emissie verkregen uit de DTM zijn ongeveer een orde van grootte lager dan de werkelijke emissies. Echter, werd dit probleem opgelost door een kalibratie vergelijking die de kamer stromen corrigeert, afhankelijk van in-situ windomstandigheden 13. Deze kalibratie vergelijkingen kunnen alleen worden toegepast als de kamers hebben dezelfde interne volume headspace en ontwerp als die worden gebruikt in de kalibratie studies. Chambers kan direct worden ingebracht in de bodem of op de bodem ringen. De laatste te voorkomen overmatige verstoring van de bodem en maakt een bijna luchtdicht introductie van de kamers op de dichte gras swards of verdichte bodem. Bovendien kan de exacte hoeveelheid kunstmest te testen worden toegepast in de bodem ringen. Echter, kluiten grond op de bodem ringen ook leiden tot klemmen tussen de kamer en de bodem ring. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/53273/53273fig1.jpg" /> Figuur 1: Gelijktijdig MeasureMent met passieve samplers en kamermuziek methode (DTM) in het veld plot. Passief sampler is gelegen in het centrum van een vierkant stuk 0,15 m boven de grond / luifel. Metingen met DTM worden gemaakt ten minste 2 locaties binnen een perceel per peildatum. Gebieden gewijd voor de oogst mag niet worden aangetast door de kamer en passieve sampler metingen operaties. Om de overdracht coëfficiënten metingen worden gelijktijdig op een klein aantal percelen met beide methoden worden uitgevoerd (zie figuur 1) af te leiden. Belangrijk is dat deze worden toegepast met dezelfde totale meetduur en metingen tegelijkertijd worden uitgevoerd (binnen 1 uur). Het principe van de toepassing van een transfer coëfficiënt voor vele kavels faciliteren is gebaseerd op het feit dat de passieve samplers geplaatst in een homogeen experimentele veld, met de juiste afstand tot obstakels verstoren het windveld zoals heggen, gebouwen enz. (Minstens 10 keer, idealiter 20 tijden van obstacle hoogte) 14, hebben dezelfde NH 3 absorptiegedrag onder identieke omstandigheden. Dus, bijvoorbeeld, 50% lagere uitstoot op een perceel zou direct leiden tot 50% verminderd ammonia opname door een sampler oplossing. Daarom kan een overdrachtscoëfficiënt voor schaling zuur trap waarden één stuk worden gebruikt om de waarden van alle zure vallen op dezelfde veldproef schaal. Aangezien de effecten van verschillende omgevingsfactoren (temperatuur, windsnelheid, oppervlakteruwheid) op ammoniak opname-efficiëntie van de passieve samplers 11 de overdracht coëfficiënt moet worden afgeleid voor elke meetcampagne, respectievelijk. De algemene kenmerken van de twee methoden toegepast en de vereiste ontwerp van veldproeven uit 4 dynamische camera&#39;s geplaatst op de bodem in verband met Polytetrafluoroethyleen (PTFE) slangen en geventileerd door een balg pomp (DTM), passieve samplers en grote kwadratisch proefvelden met grote buffer ruimten voor reducing het effect van NH 3 drift tussen percelen op de emissie meting aan de werkelijke plot. De passieve samplers zijn gevuld met verdund zwavelzuur (0,05 MH 2 SO 4) en in het midden van de plots worden geplaatst. De oplossing in de passieve samplers absorbeert ammoniak continu en regelmatig vervangen, afhankelijk van de verwachte intensiteit van de emissies. Tegelijkertijd worden NH3 fluxen gemeten met de DTM op twee behandelingsgroepen percelen en een controle plot op specifieke punten in de tijd. In tegenstelling tot de tunnels wind, beide methoden gecombineerd in gekalibreerde passieve sampling hebben slechts zeer beperkte gevolgen voor bodemvocht, bodemtemperatuur en regenval die van invloed kan zijn ammoniakemissie verliezen zeer sterk 6,8. Terwijl passieve samplers zijn gemonteerd 0,15 m boven de grond en luifels oppervlak, zonder enig effect op deze variabelen, metingen met DTM kamers duren slechts ongeveer 5 min verminderen van potentiële kamer effecten tot een minimum beperkt. </p&gt; Accurate resultaten NH4 + concentraties in de monsteroplossing kunnen worden verkregen door metingen met ammonium-gevoelige elektroden. Metingen met doorstroom automatische analysatoren kunnen problematisch pH gevoelige kleurreactie toegepast in deze instrumenten door belemmerd door de zure pH van de monsteroplossing en chemicaliën te moeten worden gewijzigd. NH 3 concentraties in de lucht doorgegeven door de kamer systeem van de DTM zijn momentaan gemeten met indicator buizen. De gemeten NH3 concentraties worden op een blad na elke meting. Voor de DTM, zijn NH3 fluxen (mg N / (m² * h)) berekend op basis van gemeten NH3 concentraties en lucht stroomsnelheid door de 4 kamer systeem en het gebied waarop de kamers (vgl. 1, paragraaf 2.5.1). De resulterende niet gekalibreerde flux (die de ware uitstoot onderschatten) worden geschaald naar de kwantitatieve verliezenmet een kalibreringsformule (vgl. 2 en 3, zie paragraaf 2.5.1). Geschaald cumulatieve NH3 verliezen (kg N / ha) van de DTM worden berekend door het gemiddelde te stromen tussen twee opeenvolgende meetmomenten dit gemiddelde flux te vermenigvuldigen met de duur van elk interval, en het toevoegen van alle verliezen uit alle meetintervallen van een meting campagne. Cumulatief kwalitatieve NH 3 verliezen (ppm som) van passieve samplers worden berekend door optelling van verzameld NH4 + -concentraties (ppm) op een perceel binnen een experimentele campagne. Dit is mogelijk omdat onder identieke volume en meten temperaturen, ppm waarden direct vertalen in gevangen hoeveelheden ammoniak. Om deze kwalitatieve verliezen schalen naar de kwantitatieve verliezen de overdracht coëfficiënt (kg N / (ha * ppm)) wordt verkregen door in verband cumulatieve uiteindelijke verlies van de DTM (kg N ha -1) aan de totale som van de concentraties in de samplers, gemeten aan de dezelfde percelen. Deze overdracht coëfficiënt wordt dan gebruikt to zetten semi-kwantitatieve uitstoot van passieve bemonstering kwantitatieve stromen (bv kg N / ha) van de cumulatieve concentraties te vermenigvuldigen met de overdracht coëfficiënt. Verlies van water uit de collectoren door verdamping laat de absorptiecapaciteit maar later worden gecorrigeerd voor gegevensanalyse. Morsen van de oplossing te wijten aan tijdens harde wind werd niet waargenomen, zelfs in de kustgebieden moerassen van Noord-Duitsland. Doorslaggevend voor een succesvolle toepassing van deze aanpak is de identieke ontwerp van alle passieve samplers toegepast in het veld, waaronder identieke positie en hoogte van de plaatsing binnen een perceel. Verschillende ontwerpen van passieve samplers zijn met succes toegepast in het verleden. Dit artikel suggereert een bepaalde ontwerp dat betrouwbaar en eenvoudig te bedienen in het veld metingen is gebleken. De voorgestelde benadering is uitgebreid getest in vergelijking met standaard ammoniak verlies methoden (micrometeorologische methoden) in ongeveer 15 field trials bevestiging van de kwantitatieve geldigheid van de procedure 15,16 en een onpartijdige weergave van de emissies dynamiek 17. De determinatiecoëfficiënt (r²) van gekalibreerde fluxen opzichte van de micrometeorologische metingen in de kalibratiestudie 13 was 0,84, zeer vergelijkbaar met de vastgesteld door vergelijking ammoniak sensoren gemeten atmosferische ammoniakconcentraties in een recente studie 18 coëfficiënt. De relatieve wortel van het gemiddelde kwadratische fout cumulatieve ammoniakverliezen was 17%, ook heel dicht bij waarden verkregen in andere studies vergelijken micrometeorologische 13 metingen. In de tweede validatie waar de voorgestelde methode werd vergeleken met micrometeorologische metingen van de ammoniakemissie uit organische slurries (5 afzonderlijke proeven), een r² van 0,96 (helling van de curve ≈ 1) en een relatieve wortel van het gemiddelde kwadraat fout van 5% werd verkregen voor de laatste gecumuleerde ammoniakemissies 15. De methode is gevoelig geblekeneen veldproef 3 jaar met behulp van verschillende synthetische meststoffen N 19. De toepassing van deze aanpak is beperkt tot de gemiddelde windsnelheden ≤4 m / sec bij 2 m hoogte als de kamer methode alleen onder die omstandigheden 13,15,16 werd gevalideerd. Een meetcampagne is gedefinieerd als experiment testen ammoniakemissie na toepassing van meststoffen op verschillende standplaatsen duurt meerdere dagen tot weken. Elk meetcampagne op een perceel bestaat uit meerdere opeenvolgende bemonstering intervallen (passieve sampler) of meetmomenten (DTM). Sampling interval is gedefinieerd als opeenvolgende duur van de absorptie van ammoniak uitgestoten door een sampling-oplossing. Meetdatum wordt gedefinieerd als opeenvolgende tijdstip waarop DTM metingen worden uitgevoerd op verschillende standplaatsen gebruikt voor het afleiden van de overdrachtscoëfficiënt.

<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

Agricultural ammoniak (NH3) emissies (90% van de totale uitstoot in de EU) zijn verantwoordelijk voor ongeveer 45% in de lucht vermesting, 31% verzuring van de bodem en 12% fijn stofvorming binnen de EU15. Maar NH3-uitstoot ook betekenen dat een aanzienlijk verlies van voedingsstoffen. Veel studies over NH 3 emissie van organische en minerale bemesting zijn uitgevoerd in de afgelopen decennia. Toch is onderzoek met betrekking tot NH3-emissies na het aanbrengen meststoffen nog steeds beperkt in het bijzonder met betrekking tot relaties om de uitstoot, het type meststof, de omgeving en de groei van gewassen. Als gevolg van de variabele respons van gewassen op behandelingen, kunnen effecten alleen worden gevalideerd in experimentele ontwerpen met inbegrip van veld replicatie voor statistische testen. De dominerende methoden ammoniak verlies waardoor kwantitatieve uitstoot van dat grote veld gebieden, dure apparatuur of het huidige aanbod, die de toepassing ervan in gerepliceerd veldproeven beperkt. dit protocol beschrijft een nieuwe methode voor het meten van NH3-emissies vele standplaatsen koppelen van een eenvoudige semikwantitatieve meetmethode in alle percelen met een kwantitatieve methode simultaanmeting gebruik van beide methoden op bepaalde percelen. Als semi-kwantitatieve meetmethode passieve samplers gebruikt. De tweede methode is een dynamische kamermethode (modeling Method) een overdracht quotiënt, waarbij de semi-kwantitatieve verliezen van de passieve sampler omgezet in kwantitatieve verliezen te verkrijgen (kg N ha -1). Het principe achter deze benadering is dat passieve samplers geplaatst in een homogeen proefveld dezelfde NH 3 absorptiegedrag onder identieke omstandigheden. Daarom kan een transfer coëfficiënt verkregen uit één passieve samplers worden gebruikt om de waarden van alle passieve samplers op dezelfde veldproef schaal. De methode bleek geldige onder uiteenlopende experimentele omstandigheden en wordt aanbevolenworden gebruikt onder omstandigheden met kale grond of kleine luifels (&lt;0,3 m). De resultaten van experimenten met hogere planten moet meer zorg worden behandeld.

In het jaar 2014 werd een veldproef ingesteld in het centrum van Denemarken voor het testen van de effecten van verschillende methoden om ammoniakemissies na toepassing van jongvee drijfmest: opname met een frees, opname van aangezuurde slurry en gesloten slot injectie (injectie van drijfmest in grond latere dekking met grond). Als een vergelijking met een hoge emissie-applicatie techniek en in het bijzonder voor de juiste toepassing van de kamer methode spoor slang uitrijden van drijfmest was ook inbegrepen. In totaal 24 percelen werden op...

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

Ammoniakemissie zijn een grote bedreiging voor het milieu door vermesting, verzuring van de bodem en fijne deeltjesvorming en vloeien voornamelijk voort uit agrarische bronnen. Deze methode maakt het mogelijk ammoniak verlies metingen in gerepliceerd veldproeven op statistische analyse van de emissies en van de relaties tussen ontwikkeling en emissies gewas.

Geijkte Passive Sampling - Multi-plot Field Metingen van NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissies met een combinatie van Dynamic Tube Methode en passieve samplers

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

Geïntegreerde Field Lysimetry en poriënwater bemonstering voor evaluatie van chemische Mobiliteit in de bodem en bestaande vegetatie

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

Grondmonstername en isolatie van Entomopathogene Nematoden (Steinernematidae, Heterorhabditidea)

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

Het gebruik van een Automated System (GreenFeed) naar Enterisch methaan en kooldioxide emissies van herkauwers Monitor

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 en toepassing van passieve samplers voor Monitoring van bestrijdingsmiddelen in het water

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

Wijziging en toepassing van een bladblazer-vac voor Field Sampling geleedpotigen

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

Betrouwbare methode voor het beoordelen van zaadkieming, zaadrust en Sterfte onder veldomstandigheden

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

Implementatie van Portable emissiemeetsystemen (PEMS) voor de Real-driving Emissies (RDE) Verordening in 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

Productie en meting van organische deeltjes in een Flow buis Reactor

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

Afvalwater irrigatie effecten op de doorlatendheid van de bodem: gekoppeld veld bemonsterings- en laboratorium bepaling van verzadigde doorlatendheid

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

Bemonstering, sorteren en karakteriseren van Microplastics in aquatische milieus met hoge zwevende sedimenten ladingen en grote zwevend puin

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