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 takknemlig for Dr. Marco Roelcke, Dr. Dirk Niekisch, Dr. Robert Quakernack, Dr. Kang Ni for deres innsats i å utvikle og videreutvikling av denne tilnærmingen. Mange takk også til feltteknikere Doris Ziermann og Jun Yang. De underliggende undersøkelser ble støttet av Deutsche Forschungsgemeinschaft, Federal State Schleswig Holstein, EFRE tilskudd i Den europeiske union og SKW Piesteritz corp. som angitt i detalj i de siterte publikasjonene.

1. Experimental Design og generelle driftsinstruksjoner <ol><li> Bruk forholdsvis store tomter (12 mx 12 m eller 9 mx 9 m) i forhold til størrelsene vanligvis anvendt i replikert feltforsøk (f.eks 3 x 8 m) for å unngå virkningene av ujevn gjødsel distribusjon på utslipp av ammoniakk (figur 2). Bruk kvadrat tomt former for å unngå virkningene av skiftende vindretninger på ammoniakk opptak av samplere. Redusere avdrift av NH3 fra en plott til den andre til en akseptabel grad...

<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 ble vist at den foreslåtte fremgangsmåte kan brukes til å sammenligne ammoniakkutslipp fra forskjellige gjødsel behandlinger i replikert feltforsøk og for å bruke den oppnådde statistisk signifikant informasjon fra disse målinger for å forbedre styringen av N-gjødsel. Mengden av utslipp oppnås ved denne tilnærmingen er validert i tidligere studier ved sammenligning med micrometeorological målinger 13,15,16. I denne utredningen, ble den kvantitative gyldigheten av denne tilnærmingen ind...

Ammoniakk (NH3) er den eneste atmosfæriske spor gass overveiende (90%) som sendes ut fra landbruket kilder i EU. Selv om landbruket er også en viktig kilde (&gt; 50% av EUs utslipp), disse bidrar bare til ca ~ 5% til totalt menneskeskapte klimagassutslipp EU15. I kontrast, landbruks NH 3-utslipp er ansvarlig for ca 45% av utslipps avledet eutrofiering, 31% av forsuring og 12% fin støvutvikling innenfor EU15 en. I tillegg til skadelige effekter på økosystemer og menneskers helse, nitrogen (N) tap av NH3-utslipp er et økonomisk tap for bønder 2. Nitrogengjødsel er avgjørende for den høye frekvensen av matproduksjonen levert av moderne landbruk. Bortsett fra de miljøskader, NH 3 utslipp således bety et betydelig tap av næringsstoffer, som NH3 er avledet fra gjødsel ammonium, i tillegg til nitrat nøkkel mineral nitrogenforbindelser direkte benyttestand til anlegget styrende avling vekstprosesser og yield. Anvendelse av N gjødsel bidrar € 20-80 milliarder av resultat per år for EU-bønder, men igjen ble det anslått at NH 3 slippes ut i luft fra jordbruket fører til ~ € 50 milliarder kroner i årlig skade i EU tre. Derfor er vesentlig reduksjon av NH 3-utslipp for både redusere de miljømessige virkningene og øke effektiviteten av det tilførte N. I landbruket er NH 3 hovedsak slippes ut fra dyre hus, gjødsel (slam, anaerobe digestates (AD), fast husdyrgjødsel) lagring og ledelse samt gjødsel feltet søknad. Tilbøyelighet til å avgi NH 3 er forskjellig avhengig av husdyrgjødsel sammensetning, f.eks tørrstoffinnhold og gjødsel pH. Til en viss grad ammonium og aminbasert syntetisk nitrogengjødsel som urea og diammoniumfosfat også bidra til NH 3-utslipp. Selv kalkrik ammoniumnitrat (CAN) Er den viktigste N gjødsel i mange europeiske land, har bruken av granulert urea økte, og var uten CAN i Sentral- og Vest-Europa i 2012 4. Urea er spesielt populært i utviklingsland på grunn av dens fordeler av et høyt N-innhold, sikkerhet og enkel transport og er verdens viktigste syntetisk nitrogengjødsel 5. Imidlertid kan økningen av pH-verdien og overflatejord NH 4 + -concentrations som følge av hydrolyse av urea kan resultere i høye NH 3 utslipp. Dette kan føre til lav N bruk effektivitet, særlig i alkalisk jord eller jord med lav sorpsjonskapasitet, noe som begrenser bruken av urea gjødsel i Europa 6,7. Mange studier om NH 3-utslipp fra organisk og mineralgjødsel søknad og husdyr bolig er utført de siste tiårene 6, 8. Likevel forskningen knyttet til NH 3-utslipp etter påføring av ammoniakk emitterendeing gjødsel er fortsatt begrenset. Dette spesielt gjelder forholdet mellom ammoniakkutslipp, gjødseltypen som brukes, stedet og plantevekst. Under ideelle forhold krever dette replikerte feltforsøk på grunn av den variable respons av avlinger på behandlinger som bare kan bli validert i en eksperimentell design inkluderer felt replikasjon for statistisk testing. Ammoniakk tap bør derfor også fastsettes i replikert multiplottfeltforsøk 9, men de dominerende ammoniakk tap metoder som gir kvantitative utslipp (dvs. kg N / (ha * h)) krever store feltområder (micrometeorological metoder), dyrt utstyr (vindtunneler ) eller i felt elektrisk kraftforsyning som gjør deres anvendelse i replikerte feltforsøk vanskelig eller umulig. I tillegg er spesifikke innstillinger av vindtunneler blitt kritisert med hensyn til nøyaktigheten av oppnådde utslippsverdier 10. Derfor er det et sterkt behov for enn ammoniakktapet metode for å bestemme ammoniakkutslipp i replikert feltforsøk. Denne metoden kan brukes til å forbedre landbruks tiltak for å redusere utslipp av ammoniakk basert på statistisk validerte effekter av stedet, gjødseltypen, påføringsmetoder og planteutvikling. Den grunnleggende ideen av den nye metodikk, kalibrert passiv prøvetaking, er å koble en enkel semi-kvantitative målemetode for måling av mange tomter, med en kvantitativ metode ved samtidige målinger med begge metoder på noen få plott. Passive prøvetakere modifisert i forhold til utformingen i originalens 11 blir brukt som en semi-kvantitativ målemetode. Den dynamiske Tube-metoden (DTM) 12, en kalibrert dynamisk kammer fremgangsmåten blir anvendt for å oppnå en overføring koeffisient, som omformer de semi-kvantitative tap av den passive sampler til kvantitative tap (kg N hektar -1). På grunn av den lave luft valutakursen i kammeretsystem ukalibrerte utslipp hentet fra DTM er omtrent en størrelsesorden lavere enn de reelle utslippene. Men dette problemet ble overmannet av en kalibrerings ligningen som korrigerer kammer flukser avhengig av in-situ vindforhold 13. Disse kalibrerings ligninger bare kan anvendes når kamrene har samme indre topprommet volum og utforming som de som brukes i kalibreringsforsøk. Chambers kan være direkte inn i jord eller plassert på jord ringer. Sistnevnte forhindre overdreven forstyrrelse av jord og tillater en nesten lufttett innføring av kamrene på tette gress swards eller komprimert jord. Dessuten kan den nøyaktige mengden gjødsel som skal testes skal brukes inne i jord ringer. Imidlertid kan jordklumpene på jord ringene også medføre klemming mellom kammeret og jord ringen. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/53273/53273fig1.jpg" /> Figur 1: Samtidig måling avnt med passive prøvetakere og kammermetode (DTM) i feltet tomt. Passiv sampler ligger i sentrum av en firkantet tomt 0,15 m over jord / baldakin. Målinger med DTM er gjort minst 2 steder innenfor en tomt per måletidspunktet. Områder dedikert for innhøsting bør ikke bli påvirket av kammer og passiv sampler måleoperasjoner. For å utlede overførings koeffisienter målinger utføres samtidig på et lite antall av plott med begge metoder (figur 1). Det er viktig at de anvendes med de samme totale måle varighet og at målingene utføres på samme tid (innen 1 time). Prinsippet lette anvendelsen av et overgangstallet for mange tomter er basert på det faktum at passive prøvetakere plasseres i et homogent eksperimentelle feltet, med passende avstand for å hindre forstyrrende vindfeltet som hekker, bygninger etc. (minst 10 ganger, helst 20 tider obstacle høyde) 14, har den samme NH3 absorpsjon oppførsel under identiske forhold i omgivelsene. Så, for eksempel, 50% lavere utslipp på en tomt vil direkte oversette til 50% redusert opptak av ammoniakk med en sampler løsning. Derfor kan en overgangstall brukt for skalering av syre felle verdier på et enkelt tomt brukes til å skalere verdiene av alle syre feller benyttes i den samme feltforsøk. På grunn av virkningene av varierende miljøforhold (temperatur, vindstyrke, overflateruhet) på ammoniakk opptak effektiviteten av passive prøvetakere 11 overføring koeffisient må utledes for hver måling kampanje, henholdsvis. De generelle trekk ved de to metodene brukt og ønsket utforming av feltforsøk består av 4 dynamiske kamre plasseres på jord koblet med polytetrafluoretylen (PTFE) tubing og ventilert med en belg pumpe (DTM), passive prøvetakere og store kvadratiske eksperimentelle tomter med stor buffer plasser for redusere effekten av NH 3 drift mellom tomter på utslippsmåling på selve tomten. De passive prøvetakere er fylt med fortynnet svovelsyre (0,05 MH 2 SO 4) og er plassert i midten av flatene. Løsningen i de passive prøvetakere absorberer kontinuerlig ammoniakk, og blir erstattet regelmessig avhengig av den forventede intensiteten av utslippene. Samtidig er NH 3 flukser målt med DTM på to behandlings plott og en kontrollflekk på bestemte punkter i tid. I motsetning til vindtunneler, begge metodene kombinert i kalibrert passiv prøvetaking har bare svært begrensede effekter på jordfuktighet, jordtemperatur og nedbør som kan påvirke ammoniakkutslipp tap veldig sterkt 6,8. Mens passive prøvetakere er montert 0,15 m over jordoverflaten og baldakin, uten noen effekt på disse variablene, målinger med DTM kamre siste bare i omtrent 5 min og reduserer potensielle kammer virkninger til et minimum. </p&gt; Nøyaktige resultater for NH 4 + konsentrasjoner i prøveløsningen kan oppnås ved målinger med ammonium-sensitive elektroder. Målinger med kontinuerlig strømning Auto analysatorer kan være problematisk som pH sensitive farge reaksjon anvendt i disse instrumentene kan ved hemmet av den sure pH i prøveløsningen og kjemikalier som brukes kreve modifikasjon. NH3 konsentrasjoner i luften ført gjennom kammersystemet i DTM blir momentant målt med indikatorrørene. De målte NH 3 konsentrasjoner er spilt inn på et datablad etter hver måling. For DTM, er NH 3 fluks (mg N / (m² * h)) beregnet fra målte NH 3 konsentrasjoner og luftmengde gjennom fire kammersystemet og området dekket av kamrene (Eq. 1, avsnitt 2.5.1). De resulterende un-kalibrert fluks (som undervurderer den sanne utslipp) er skalert til kvantitative tapmed en kalibrerings ligning (Eq. 2 og 3, se avsnitt 2.5.1). Skalert kumulative NH 3 tap (kg N / ha) av DTM beregnes ved å ta gjennomsnittet fluksene mellom to påfølgende måle datoer, multiplisere dette gjennomsnittlig fluks med varigheten av hvert intervall, og legge opp alle tapene fra alle måle intervaller på en måling kampanje. Akkumulert kvalitative NH 3 tap (ppm sum) fra passive prøvetakere er beregnet ved å legge opp innsamlede NH 4 + -concentrations (ppm) på en tomt innenfor en eksperimentell kampanje. Dette er mulig fordi under identiske volum og måletemperaturer, ppm verdier direkte oversette til fangede mengder ammoniakk. For å skalere disse kvalitative underskudd til kvantitative tap overføring koeffisient (kg N / (ha * ppm)) er avledet av om kumulative endelige tap av DTM (kg N ha -1) til den totale summen av konsentrasjoner i samplere målt på samme plott. Denne overføring koeffisienten blir så brukt to konvertere semi-kvantitative utslipp fra passiv prøvetaking til kvantitative fluks (f.eks kg N / ha) ved å multiplisere de kumulative konsentrasjonene med overføring koeffisient. Tap av vann fra samlere ved fordampning påvirker ikke absorpsjonskapasiteten men må korrigeres senere for dataanalyse. Spilling av løsningen på grunn under sterk vind har ikke blitt observert selv i de kystnære myrer i Nord-Tyskland. Avgjørende for en vellykket bruk av denne tilnærmingen er identisk design av alle passive prøvetakere som benyttes i felten, inkludert identisk posisjon og høyde på plassering i et plott. Flere design av passive prøvetakere har blitt brukt i det siste. Denne artikkelen foreslår en spesiell design som har vist seg pålitelig og lett å operere i feltmålinger. Den presenterte tilnærmingen har blitt grundig testet i forhold til standard ammoniakk tap metoder (micrometeorological metoder) i ca 15 field studier bekrefter den kvantitative gyldigheten av prosedyren 15,16 og en objektiv fremstilling av utslipps dynamikk 17. Koeffisienten (Ri) av kalibrerte flukser sammenlignet med micrometeorological målinger i kalibrerings studien 13 var 0,84, ganske lik koeffisienten beregnet ved å sammen ammoniakk sensorer for målt atmosfæriske ammoniakk konsentrasjoner i en fersk undersøkelse 18. Den relative rot-middel-kvadrat feilen kumulative ammoniakk tap var 17%, også ganske nær verdier oppnådd i andre studier som sammenligner micrometeorological målinger 13. I det andre validering der foreslåtte fremgangsmåte ble sammenlignet med micrometeorological måling av ammoniakkutslipp fra organiske oppslemminger (5 separate forsøk), en Ri på 0,96 (helningen av kurven ≈ 1) og en relativ rot-middel-kvadrat feil på 5% ble oppnådd for endelig kumulerte ammoniakkutslipp 15. Metoden har vist seg å være følsom3 års feltforsøk ved hjelp av forskjellige syntetiske N gjødsel 19. Anvendelsen av denne tilnærmingen er begrenset til gjennomsnittlig vindstyrke ≤4 m / sek på 2 m høyde som kammermetode ble bare validerte under slike forhold 13,15,16. En måling kampanje er definert som et eksperiment teste utslipp av ammoniakk etter påføring av gjødsel på flere tomter som varer i flere dager, opptil uker. Hver måling kampanje på en tomt består av flere påfølgende samplingsintervaller (passiv sampler) eller måle datoer (DTM). Samplingsintervall er definert som sekvensiell varighet av absorpsjon av ammoniakk som sendes ut ved en samplings løsning. Måletidspunktet er definert som sekvensiell tidspunkt hvor DTM målingene er gjort på ulike tomter som brukes for å utlede overføringen koeffisient.

<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 ammoniakk (NH 3) utslipp (90% av totale utslipp i EU) er ansvarlig for omtrent 45% luftbårne eutrofiering, 31% jord forsuring og 12% fin støvdannelse i EU15. Men NH 3-utslipp også bety et betydelig tap av næringsstoffer. Mange studier om NH 3-utslipp fra organisk og mineralgjødsel søknad har blitt utført de siste tiårene. Likevel er forskning knyttet til NH 3-utslipp etter søknad gjødsel fortsatt begrenset, særlig med hensyn til relasjoner til utslipp, gjødseltypen, stedet og avlingene. På grunn av den variable respons av avlinger til behandling, kan effekter bare valideres i eksperimentelle design inkludert feltet replikering for statistisk testing. De dominerende ammoniakk tap metoder som ga kvantitative utslipp krever store feltområder, dyrt utstyr eller strømforsyningen, noe som begrenser deres anvendelse i replikert feltforsøk. dette protocol beskriver en ny metode for måling av NH 3-utslipp på mange plott som knytter en enkel semi-kvantitative målemetode som brukes i alle plott, med en kvantitativ metode ved samtidige målinger ved hjelp av begge metoder på utvalgte plott. Som en semi-kvantitativ måling metode passive prøvetakere er brukt. Den andre metoden er en dynamisk kammer metode (Dynamic Tube metode) for å oppnå en overføring kvotient, som omformer de semi-kvantitative tap av den passive sampler kvantitative tap (kg nitrogen ha -1). Prinsippet for denne løsning er at passive prøvetakere plassert i et homogent eksperimentelle feltet har den samme NH3 absorpsjon oppførsel under identiske forhold i omgivelsene. Derfor kan en overføring co-effektiv innhentet fra enkelt passive prøvetakere brukes til å skalere verdiene av alle passive prøvetakere som benyttes i samme feltforsøk. Fremgangsmåten viste seg å være gyldige under et bredt spekter av eksperimentelle betingelser, og er anbefalt åbrukes under forhold med nakne jord eller små kalesjer (&lt;0,3 m). Resultatene fra forsøkene med høyere planter bør behandles mer forsiktig.

I år 2014 ble et feltforsøk satt opp i sentrum av Danmark for å teste effekten av flere metoder for å redusere utslipp av ammoniakk etter påføring av storfe slam: inkorporering med en roterende Tiller, inkorporering av syrnet slurry og lukket slot injeksjon (injeksjon av slurry i jord med påfølgende dekning med jord). Som en sammenligning med en høy emisjon påføringsteknikk og spesielt for riktig anvendelse av kammermetoden sti slange påføring av oppslemmingen ble også inkludert. Til sammen 24 tomter ble inkludert i denne stud...

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

Ammoniakk-utslipp er en stor trussel mot miljøet ved eutrofiering, jord forsuring og fine partikkeldannelse og stammer hovedsakelig fra landbruket kilder. Denne metoden gjør ammoniakk tapsmålinger i replikert feltforsøk muliggjør statistisk analyse av utslipp og av relasjoner mellom avling utvikling og utslipp.

Kalibrert Passiv Sampling - Multi-tomten feltmålinger av NH<sub&gt; 3</sub&gt; Utslipp med en kombinasjon av Dynamic Tube Metode og passive prøvetakere

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

Integrert Feltet Lysimetry og Porewater Prøvetaking for Evaluation of Chemical mobilitet i jordsmonn og Etablert Vegetasjon

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

Jordprøver og Isolering av Entomopathogenic 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

Bruk av et automatisert system (GreenFeed) til Monitor Ente metan og utslipp av karbondioksid 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 av passive prøvetakere for overvåking av plantevernmidler i vann

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

Modifikasjon og anvendelse av en løvblåser-vac for Feltet Prøvetaking av 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

Pålitelig metode for å vurdere frø spiring, Dormancy, og dødelighet under feltforhold

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 av bærbare Utslipp Measurement Systems (PEM) for Real-kjøre utslipp (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

Produksjon og måling av organiske partikler i en flyt Tube 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

Avløpsvann vanning virkninger på hydraulisk hele: kombinert feltet prøvetaking og laboratoriet fastsettelse av mettet hydraulisk 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

Prøvetaking, sortering og karakteriserer Microplastics i akvatiske miljøer med høy suspendert Sediment laster og stort flytende avfall

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