Name: estimating sediment denitrification rates using cores and n2o microsensors
Uploaded: 2018-12-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors at JoVE.com

הממשלה הספרדית סיפק כספים באמצעות Educación דה Ministerio כמו מלגת predoctoral C.P-ל' (FPU12-00644), מענקי מחקר של y Ministerio דה Economia Competitividad: NitroPir (CGL2010-19737), יפורסם (CGL2013-45348-P), העברה ( CGL2016-80124-C2-1-P). הפרויקט REPLIM (INRE - תוכנית INTERREG. EUUN - האיחוד האירופי. EFA056/15) נתמך הכתיבה הסופי של הפרוטוקול.

1. הכנה
הערה: להתחיל זה יום לפני המידות נלקחים.
<ol><li>להרכיב את הכיוונון מדידה (איור 1, ראה את הטבלה של חומרים). הערה: כדי להבטיח ספק כוח קבוע ואיכותי, המדידה מחובר לשקע האחיזה באמצעות פסק (UPS) יכול לשמש גם גיבוי. במקרה של הפסקת חשמל ארוכה מ...

<ol>
	<li>Rockstrom, 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=A+safe+operating+space+for+humanity.">A safe operating space for humanity.</a> Nature. 461 (7263), 472-475 (2009).</li><li>Erisman, J. W., Galloway, J., Seitzinger, S., Bleeker, A., Butterbach-Bahl, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+nitrogen+in+the+environment+and+its+effect+on+climate+change.">Reactive nitrogen in the environment and its effect on climate change.</a> Current Opinion in Environmental Sustainability. 3 (5), 281-290 (2011).</li><li>Gruber, N., Galloway, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Earth-system+perspective+of+the+global+nitrogen+cycle.">An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle.</a> Nature. 451 (7176), 293-296 (2008).</li><li>Tiedje, J. M., Zehnder, A. J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+4.+Ecology+of+denitrification+and+dissimilatory+nitrate+reduction+to+ammonium.">Ch. 4. Ecology of denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium.</a> Environmental Microbiology of Anaerobes. Vol. 717. , 179-244 (1988).</li><li>Seitzinger, S., 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=Denitrification+across+landscapes+and+waterscapes:+A+synthesis.">Denitrification across landscapes and waterscapes: A synthesis.</a> Ecological Applications. 16 (6), 2064-2090 (2006).</li><li>Contribution of Working Group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. , (2013).</li><li>Ravishankara, A. R., Daniel, J. S., Portmann, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrous+Oxide+(N2O):+The+Dominant+Ozone-Depleting+Substance+Emitted+in+the+21st+Century.">Nitrous Oxide (N2O): The Dominant Ozone-Depleting Substance Emitted in the 21st Century.</a> Science. 326 (5949), 123-125 (2009).</li><li>Balderston, W. L., Sherr, B., Payne, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blockage+by+acetylene+of+nitrous+oxide+reduction+in+Pseudomonas+perfectomarinus.">Blockage by acetylene of nitrous oxide reduction in Pseudomonas perfectomarinus.</a> Applied and Environmental Microbiology. 31 (4), 504-508 (1976).</li><li>Yoshinari, T., Knowles, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acetylene+inhibition+of+nitrous-oxide+reduction+by+denitrifying+bacteria.">Acetylene inhibition of nitrous-oxide reduction by denitrifying bacteria.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 69 (3), 705-710 (1976).</li><li>Groffman, P. M., 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=Methods+for+measuring+denitrification:+Diverse+approaches+to+a+difficult+problem.">Methods for measuring denitrification: Diverse approaches to a difficult problem.</a> Ecological Applications. 16 (6), 2091-2122 (2006).</li><li>Sorensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+rates+in+a+marine+sediment+as+measured+by+the+acetylene+inhibition+technique.">Denitrification rates in a marine sediment as measured by the acetylene inhibition technique.</a> Applied and Environmental Microbiology. 36 (1), 139-143 (1978).</li><li>Revsbech, N. P., Nielsen, L. P., Christensen, P. B., Sorensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+oxygen+and+nitrous-oxide+microsensor+for+denitrification+studies.">Combined oxygen and nitrous-oxide microsensor for denitrification studies.</a> Applied and Environmental Microbiology. 54 (9), 2245-2249 (1988).</li><li>Jorgensen, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Annual+pattern+of+denitrification+and+nitrate+ammonification+in+estuarine+sediment.">Annual pattern of denitrification and nitrate ammonification in estuarine sediment.</a> Applied and Environmental Microbiology. 55 (7), 1841-1847 (1989).</li><li>Laverman, A. M., Van Cappellen, P., van Rotterdam-Los, D., Pallud, C., Abell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+rates+and+pathways+of+microbial+nitrate+reduction+in+coastal+sediments.">Potential rates and pathways of microbial nitrate reduction in coastal sediments.</a> FEMS Microbiology Ecology. 58 (2), 179-192 (2006).</li><li>Ambus, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+denitrification+enzyme-activity+in+a+streamside+soil.">Control of denitrification enzyme-activity in a streamside soil.</a> FEMS Microbiology Ecology. 102 (3-4), 225-234 (1993).</li><li>Christensen, P. B., Rysgaard, S., Sloth, N. P., Dalsgaard, T., Schw&#230;rter, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+mineralization,+nutrient+fluxes,+denitrification+and+dissimilatory+nitrate+reduction+to+ammonium+in+an+estuarine+fjord+with+sea+cage+trout+farms.">Sediment mineralization, nutrient fluxes, denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium in an estuarine fjord with sea cage trout farms.</a> Aquatic Microbial Ecology. 21 (1), 73-84 (2000).</li><li>Palacin-Lizarbe, C., Camarero, L., Catalan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+Temperature+Dependence+in+Remote,+Cold,+and+N-Poor+Lake+Sediments.">Denitrification Temperature Dependence in Remote, Cold, and N-Poor Lake Sediments.</a> Water Resources Research. 54 (2), 1161-1173 (2018).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nitrous Oxide sensor user manual. , (2011).</li><li>Glew, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniature+gravity+corer+for+recovering+short+sediment+cores.">Miniature gravity corer for recovering short sediment cores.</a> Journal of Paleolimnology. 5 (3), 285-287 (1991).</li><li>Andersen, K., Kjaer, T., Revsbech, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+oxygen+insensitive+microsensor+for+nitrous+oxide.">An oxygen insensitive microsensor for nitrous oxide.</a> Sensors and Actuators B-Chemical. 81 (1), 42-48 (2001).</li><li>Weiss, R. F., Price, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrous+oxide+solubility+in+water+and+seawater.">Nitrous oxide solubility in water and seawater.</a> Marine Chemistry. 8 (4), 347-359 (1980).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nitrous Oxide Microsensors Specifications. , (2018).</li><li>Koike, I., Revsbech, N. P., S&#248;rensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+18.+Measurement+of+sediment+denitrification+using+15-N+tracer+method.">Ch. 18. Measurement of sediment denitrification using 15-N tracer method.</a> Denitrification in Soil and Sediment 10.1007/978-1-4757-9969-9 F.E.M.S. Symposium Series. , 291-300 (1990).</li><li>Hvorslev, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Subsurface Exploration and Sampling of Soils for Civil Engineering Purposes. , 521 (1949).</li><li>Glew, J. R., Smol, J. P., Last, W. M., Last, W. M., Smol, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+5.+Sediment+Core+Collection+and+Extrusion.">Ch. 5. Sediment Core Collection and Extrusion.</a> Tracking Environmental Change Using Lake Sediments: Basin Analysis, Coring, and Chronological Techniques. 1, 73-105 (2001).</li><li>Behrendt, A., de Beer, D., Stief, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+activity+distribution+of+dissimilatory+nitrate+reduction+in+coastal+marine+sediments.">Vertical activity distribution of dissimilatory nitrate reduction in coastal marine sediments.</a> Biogeosciences. 10 (11), 7509-7523 (2013).</li><li>Laverman, A. M., Meile, C., Van Cappellen, P., Wieringa, E. B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+distribution+of+denitrification+in+an+estuarine+sediment:+Integrating+sediment+flowthrough+reactor+experiments+and+microprofiling+via+reactive+transport+modeling.">Vertical distribution of denitrification in an estuarine sediment: Integrating sediment flowthrough reactor experiments and microprofiling via reactive transport modeling.</a> Applied and Environmental Microbiology. 73 (1), 40-47 (2007).</li><li>Melton, E. D., Stief, P., Behrens, S., Kappler, A., Schmidt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+spatial+resolution+of+distribution+and+interconnections+between+Fe-+and+N-redox+processes+in+profundal+lake+sediments.">High spatial resolution of distribution and interconnections between Fe- and N-redox processes in profundal lake sediments.</a> Environmental Microbiology. 16 (10), 3287-3303 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> SensorTrace BASIC 3.0 user manual. , (2010).</li><li>Schwing, P. T., 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=Sediment+Core+Extrusion+Method+at+Millimeter+Resolution+Using+a+Calibrated,+Threaded-rod.">Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod.</a> Journal of visualized experiments. (114), 54363 (2016).</li><li>Bernhardt, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecology.+Cleaner+lakes+are+dirtier+lakes.">Ecology. Cleaner lakes are dirtier lakes.</a> Science. 342 (6155), 205-206 (2013).</li><li>Finlay, J. C., Small, G. E., Sterner, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+influences+on+nitrogen+removal+in+lakes.">Human influences on nitrogen removal in lakes.</a> Science. 342 (6155), 247-250 (2013).</li><li>Seitzinger, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+in+fresh-water+and+coastal+marine+ecosystems-+ecological+and+geochemical+significance.">Denitrification in fresh-water and coastal marine ecosystems- ecological and geochemical significance.</a> Limnology and Oceanography. 33 (4), 702-724 (1988).</li><li>Seitzinger, S. P., Nielsen, L. P., Caffrey, J., Christensen, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+measurements+in+aquatic+sediments+-+a+comparison+of+3+methods.">Denitrification measurements in aquatic sediments - a comparison of 3 methods.</a> Biogeochemistry. 23 (3), 147-167 (1993).</li><li>Christensen, P. B., Nielsen, L. P., Revsbech, N. P., Sorensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microzonation+of+denitrification+activity+in+stream+sediments+as+studied+with+a+combined+oxygen+and+nitrous-oxide+microsensor.">Microzonation of denitrification activity in stream sediments as studied with a combined oxygen and nitrous-oxide microsensor.</a> Applied and Environmental Microbiology. 55 (5), 1234-1241 (1989).</li><li>Peter, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denitrification+in+sediment+determined+from+nitrogen+isotope+pairing.">Denitrification in sediment determined from nitrogen isotope pairing.</a> FEMS Microbiology Ecology. 9 (4), 357-361 (1992).</li><li>Risgaard-Petersen, N., Nielsen, L. P., Rysgaard, S., Dalsgaard, T., Meyer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+isotope+pairing+technique+in+sediments+where+anammox+and+denitrification+coexist.">Application of the isotope pairing technique in sediments where anammox and denitrification coexist.</a> Limnology and Oceanography-Methods. 1, 63-73 (2003).</li></ol>

היתרונות העיקריים של השיטה המתוארת הם השימוש של משקעים מינימלית מופרע דוגמאות הקלטה רציפה של הצטברות2O N. אלה מאפשרים הערכה של תעריפים denitrification נמוך יחסית סביר דומה אלה המתרחשים בחיי עיר. למרות זאת, נדונים היבטים מסוימים הנוגעים את גלעון, חיישן על הביצועים ועל פוטנציאל שיפורים.</p...

שינוי אנתרופוגניים של מחזור החנקן הוא אחת הבעיות המאתגרים ביותר עבור מערכת הארץ1. פעילות אנושית לפחות הוכפל רמות לרשות הביוספרה2תגובתי חנקן. עם זאת, נותרו אי ודאות גדולה לגבי איך מחזור N העולמי מוערך. כמה הערכות השטף יש כבר לכמתו פחות מ ± 20% שגיאה, ולרבים מהם יש אי הוודאויות של ±50% וגדול יותר3. לבדיקה מציינים את הצורך אומדנים מדויקים של שיעורי denitrification על פני המערכות האקולוגיות ועל הבנה של המנגנון הבסיסי של וריאציה. Denitrification היא פעילות מיקרוביאלית שדרכו תחמוצות חנקני, בעיקר ניטראט, חנקיתי, מופחתים על גזים dinitrogen, N2O ו- N24. השביל הוא מאוד רלוונטי הזמינות הביוספרה של חנקן תגובתי כי הוא התהליך העיקרי של הסרת5. N2O הוא גז חממה עם פוטנציאל התחממות כדור הארץ כמעט 300 פעמים של CO2 מעל 100 שנים, והוא הגורם העיקרי הנוכחי של הידלדלות שכבת האוזון סטראטוספאריך בשל כמויות גדולות להיות הנפלט6,7.
בחלק זה, אנו מציגים פרוטוקול עבור הערכת משקעים denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N2O רחוקים השפעול (איור 1). המחירים denitrification מוערך באמצעות אצטילן עיכוב שיטה8,9 מדידות של ההצטברות של N2O במהלך פרק זמן מוגדר (איור 2 , איור 3). נדגים את השיטה על ידי החלתו על הר אגם משקעים. מקרה המחקר מדגיש את הביצועים של השיטה לגילוי המחירים נמוכה יחסית עם הפרעה מינימלית למבנה הפיזי של המשקעים.
Denitrification קשה במיוחד למדוד10. ישנן מספר גישות אלטרנטיביות, שיטות, כל אחת עם יתרונות וחסרונות. החסרונות לשיטות הזמינים כוללים את השימוש במשאבים יקרים, רגישות לא מספקת את הצורך לשנות את רמות המצע או לשנות את התצורה הפיזית של התהליך באמצעות דגימות מופרע10. אתגר מהותי ואפילו יותר כדי מדידה N2 הוא רמות מוגברות הרקע שלו הסביבה10. ההפחתה של N2O N2 מעוכבת על ידי אצטילן (C2H2)8,9. לפיכך, ניתן לכמת denitrification על ידי מדידת שהצטברו N2O בנוכחות C2H2, אשר הוא ריאלי עקב רמות2O N סביבתיים נמוכות.
השימוש C2H2 כדי למדוד denitrification בבתי משקעים פותחה מלפני 40 שנה בערך11, וסוכם על הקמת חיישנים2O N אירעה כ-10 שנים מאוחר יותר12. הגישה מבוססת-אצטילן יישומית נרחב ביותר היא "הליבה סטטי". שהצטברו N2O נמדד במהלך תקופת דגירה של עד 24 שעות לאחר2H C2 נוסף של קראוון של ה-core משקעים אטום10. השיטה המתוארת כאן בעקבות הליך זה עם כמה חידושים. אנו מוסיפים את2H C2 על ידי בעבוע הגז בשלב מים של הליבה במשך כמה דקות, נמלא את כל קראוון עם דגימת מים לפני מדידה ההצטברות של N2O עם microsensor. אנו כוללים גם מערכת מלהיב המונעת את ריבוד של המים ללא resuspending המשקע. ההליך מכמתת שיעור denitrification משקעים שטח (למשל, µmol N2O m-2 h-1).
וריאציית יכולות גבוהות של denitrification מציג קושי נוסף שלה כימות מדויק10. בדרך כלל, הצטברות2O N נמדד באופן רציף על ידי גז כרומטוגרפיה של דגימות קראוון שנאספו במהלך הדגירה. השיטה המתוארת מספק ניטור משופרות של וריאציית הטמפורלי של צבירת2O N, מכיוון microsensor מספקת אות רציף. Multimeter microsensor הוא מגבר דיגיטלי microsensor (picoammeter) ממשק עם sensor(s) ואת המחשב (איור 1). Multimeter מאפשר כמה רחוקים2O N לשמש בו זמנית. למשל, עד משקעים ארבע הליבות מתוך אותו אתר המחקר ניתן למדוד בו זמנית את חשבון עבור ההשתנות המרחבית.
הגישה הליבה מפריע בקושי את מבנה המשקעים לעומת שיטות אחרות (למשל, slurries). אם בשלמות המשקעים משתנה, זה מוביל המחירים denitrification ריאלית13 המהווים רק הולם להשוואות היחסי. שיעור גבוה יותר תמיד מתקבלים עם שיטות slurry לעומת שיטות הליבה14, מכיוון שהשני שומר על המגבלה של denitrification באמצעות דיפוזיה המצע15. אמצעים slurry יכולה להיחשב נציג בחיי עיר המחירים16; הם מספקים אמצעי היחסי השוואות את ההליך המדויק.
השיטה המתוארת מתאימה עבור הערכת denitrification המחירים בכל סוג המשקע זה יכול להיות מכוסה. אנו ממליצים במיוחד על השיטה עבור ביצוע מניפולציות ניסיוני של חלק מהגורמים נהיגה. דוגמאות לכך הן ניסויים המשנים חנקתי זמינות והטמפרטורה בהתאם לצורך הערכת אנרגיה ההפעלה (E) של denitrification17 (איור 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58553/58553fig1v2.jpg"> איור 1 : הגדרת הניסוי. הגדרת הניסוי () כללי כדי להעריך משקעים denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N2O רחוקים. תא הדגירה מבטיחה החושך ותנאי טמפרטורה מבוקרת (±0.3 ° C). ניתן לעבד חמש אבנים משקעים ללא פגע בו זמנית באמצעות שלהם חיישנים2O N בהתאמה. (b) N2O חיישן כיול קאמרית. שינינו אותה עם stoppers גומי, מזרקים לערבב N2O מים (ראה פרוטוקול שלב 3.4.3). יש מד חום כדי לשלוט על טמפרטורת המים. (ג) תקריב של דגימה משקעים בעזרת החיישן מוכנס לתוך החור המרכזי של השער PVC והמפרקים אטום עם דבק. מערבב תולה במים, ואת האלקטרומגנט קרוב קבוע בחלקו החיצוני של הצינור אקרילי. עצה (d) תקריב של microsensor2O N מוגן על ידי חתיכת מתכת. (e) גרעין משקע זה פשוט אבדו. זה היה לטעום מן סירה באגם עמוק; ברכבת התחתית אקרילי עם הליבה עדיין קבוע corer19כוח המשיכה הותאם ל- messenger. ראה את הטבלה של חומרים עבור כל הפריטים הדרושים לביצוע בשיטה זו. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58553/58553fig1v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:595px;" width="594">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:227px;">Messenger-adapted gravity corer</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Reference in the manuscript. Made by Glew, J.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">Sampling tube</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Acrylic. Dimensions: 100 cm (h) &#215; 6.35 cm (d) &#215; 6.50 cm (D). Sharpen the edge of the sampling tube that penetrates into the sediment to minimize the disturbance in the recovered sediment core sample.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Handheld sounder</td>
			<td style="width:65px;">Plastimo</td>
			<td style="width:100px;">38074</td>
			<td style="width:203px;">Echotest II Depth Sounder.</td>
		</tr>
		<tr height="128">
			<td height="128" style="height:128px;width:227px;">Rubber stopper</td>
			<td style="width:65px;">VWR</td>
			<td style="width:100px;">DENE1012114</td>
			<td style="width:203px;">With two holes, used to mix the N2O-water in the calibration chamber. Dimensions: 20 mm (h) &#215; 14 mm (d) &#215; 18 mm (D) (3 mm hole (D)).</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:227px;">Rubber stopper</td>
			<td style="width:65px;">VWR</td>
			<td style="width:100px;">217-0125</td>
			<td style="width:203px;">To seal the bottom part of the methacrylate tube and to sample in shallow water bodies. Dimensions: 45 mm (h) &#215; 56 mm (d) &#215; 65 mm (D).</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:227px;">PVC cover</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">To seal the top side part of the acrylic tube. Dimensions: 45 mm (h) &#215; 56 mm (d) &#215; 65 mm (D). Dimensions: 65 mm (D).</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:227px;">Adhesive tape</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Waterproof. To ensure all joints (PVC cover sampling tube and PVC cover sensor) and to avoid water leaks.</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:227px;">Thermometer</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Portable and waterproof, to measure the temperature in the water overlying the sediment just after sampling the cores.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:227px;">GPS</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">To save the location of a new sampling site or to arrive at a previous site.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Wader</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">For littoral or shallow site samplings.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:227px;">Boat</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">An inflatable boat is the best option for its lightness if the sampling site is not accessible by car.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:227px;">Rope</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Rope with marks showing its length (e.g., marked with a color code to distinguish each meter).</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:227px;">N2O gas bottle and pressure reducer</td>
			<td style="width:65px;">Abell&#243; Linde</td>
			<td style="width:100px;">32768-100</td>
			<td style="width:203px;">Gas bottle reference.</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:227px;">C2H2 gas bottle and pressure reducer</td>
			<td style="width:65px;">Abell&#243; Linde</td>
			<td style="width:100px;">32468-100</td>
			<td style="width:203px;">Gas bottle reference.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:227px;">Tube used to evacuate the excess of water</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Consists of a solid part (e.g., a 5 ml pipette tip without its narrowest end) inserted in a silicone tube.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Nitrous Oxide Minisensor w/ Cap</td>
			<td style="width:65px;">Unisense</td>
			<td style="width:100px;">N2O-R</td>
			<td style="width:203px;">We use 4 sensors at a time.</td>
		</tr>
		<tr height="235">
			<td height="235" style="height:235px;width:227px;">Microsensor multimeter 4 Ch. 4 pA channels</td>
			<td style="width:65px;">Unisense</td>
			<td style="width:100px;">Multimeter</td>
			<td style="width:203px;">Picoammeter logged to a laptop. The standard device allows for 2 sensor picoammeter connections (e.g., N2O sensor), one pH/mV and a thermometer. We ordered a device with four picoammeter connections, allowing the use of 4 N2O sensors simultaneously.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">SensorTrace Basic 3.0 Windows software</td>
			<td style="width:65px;">Unisense</td>
			<td style="width:100px;"></td>
			<td style="width:203px;">Sensor data acquisition software.</td>
		</tr>
		<tr height="107">
			<td height="107" style="height:107px;width:227px;">Calibration Chamber incl. pump</td>
			<td style="width:65px;">Unisense</td>
			<td style="width:100px;">CAL300</td>
			<td style="width:203px;">Calibration chamber. We tuned it with rubber stoppers and syringes to mix the N2O-water without making bubbles.</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:227px;">Incubation chamber</td>
			<td style="width:65px;">Ibercex</td>
			<td style="width:100px;">E-600-BV</td>
			<td style="width:203px;">Indispensable equipment for working at a constant temperature (&#177;0.3 &#176;C). It also allows control of the photoperiod.</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:227px;">Electric stirrer</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Part of the stirring system. It hangs in the water, overlying the sediment subject, by a fishing line that is hooked to the PVC cover.</td>
		</tr>
		<tr height="252">
			<td height="252" style="height:252px;width:227px;">Electromagnet</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Part of the stirring system. It is fixed to the outside of the acrylic tube, approximately at the same level as the stirrer. It is activated episodically (ca. 1 on-off per s) by a circuit, attracting the stirrer when it is on and releasing it when it is off, thereby generating the movement that agitates the water.</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:227px;">Electromagnetic pulse circuit</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">Part of the stirring system. It is connected by wires to the electromagnet and sends pulses of current that turn the electromagnet on and off.</td>
		</tr>
		<tr height="170">
			<td height="170" style="height:170px;width:227px;">Uninterruptible power supply (UPS)</td>
			<td style="width:65px;">-</td>
			<td style="width:100px;">-</td>
			<td style="width:203px;">It improves the quality of the electrical energy that reaches the measurement device, filtering the highs and low of the voltage, thereby ensuring a more constant and stable N2O sensor signal.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

estimating sediment denitrification rates using cores and n2o microsensors

Denitrification הוא תהליך biogeochemical ראשי הסרת חנקן תגובתי מסיימת. הערכה כמותית של תהליך זה הפך להיות רלוונטיים במיוחד לשם הערכת מחזור חנקן כללי אנתרופוגניים מהונדס, הפליטה של גזי חממה (קרי, N2O). מספר שיטות זמינות למדידת denitrification, אך אף אחד מהם משביעות רצון לחלוטין. בעיות עם שיטות קיימות כוללות את רגישותם לא מספיקות, והפרעתי בצורך לשנות את רמות המצע או לשנות את התצורה הפיזית של התהליך באמצעות דוגמאות. עבודה זו מתאר שיטה להערכת המחירים denitrification משקעים המשלבת גלעון אצטילן עיכוב, מדידות microsensor של שהצטברו N2O. היתרונות העיקריים של שיטה זו הפרעה נמוכה של מבנה המשקעים הינם האוסף של רישום רציף של הצטברות2O N; אלה מאפשרים הערכות של המחירים denitrification אמין עם ערכי מינימום עד 0.4-1 µmol N2O m-2 h-1. היכולת לטפל גורמים מרכזיים הוא יתרון נוסף להשגת תובנות ניסיוני. הפרוטוקול מתאר הליכים לאיסוף הליבות, כיול החיישנים, ביצוע עיכוב אצטילן, מדידת הצטברות2O N, וחישוב שיעור denitrification. השיטה מתאימה עבור הערכת denitrification המחירים בכל מערכת המים עם משקעים שההמצאה ליבות. אם ריכוז2O N מעל הגבול זיהוי של החיישן, ניתן להשמיט את הצעד עיכוב אצטילן כדי להעריך את פליטת2O N במקום denitrification. אנו מראים כיצד אומדן המחירים בפועל, פוטנציאל denitrification הן על ידי הגדלת זמינות חנקתי, כמו גם את התלות בטמפרטורה של התהליך. אנו ממחישים את ההליך באמצעות הר אגם משקעים, לדון את היתרונות והחסרונות של הטכניקה לעומת שיטות אחרות. בשיטה זו ניתן לשנות למטרות מסוימות; למשל, זה יכול להיות משולב עם 15N המשדרים כדי להעריך ניטריפיקציה, denitrification או שדה בחיי עיר מדידות של המחירים denitrification.

סך של המחירים denitrification 468 הוערך באמצעות הפרוטוקול מעל במשקעים אגמי הרים פירנאי על התקופה 2013-2014. אנו מראים כמה תוצאות אלה כדי להדגים את הפרוצדורה (איור 2 , איור 3). באופן כללי, המודל הוא ליניארי בין ריכוז2O N זמן יש קורלציה טובה (R2 ≥ 0.9...

Watch this Scientific Journal Video about Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors at JoVE.com

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

שיטה זו הערכות משקעים denitrification בבתי ליבות משקע באמצעות אצטילן עיכוב טכניקה, microsensor המדידות של שהצטברו N2O. הפרוטוקול מתאר הליכים לאיסוף הליבות, כיול החיישנים, ביצוע עיכוב אצטילן, מדידת הצטברות2O N, וחישוב שיעור denitrification.

הערכת משקעים Denitrification המחירים באמצעות ליבות ו- N2O רחוקים

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בביוכימיה הקשורות denitrification במעים אשר רלוונטיים להבנת מחזור החנקן ואת פליטת גזי החממה. היתרונות העיקריים של טכניקה זו הם ההפרעה הנמוכה של מבנה משקעים ואת הקלטת מיכל של הצטברות תחמוצת חנקן להערכת שיעור denitrification אמין. לגופי מים עמוקים, בחרו את נקודת הדגימה בהתאם למטרות החקירה.שים לב למיקום באמצעות קואורדינטות GPS וקח את עומק המדידה באמצעות קול כף יד. פרוס מערכת כבידה מותאמת שליח עד צינור הדגימה הוא כמטר אחד מן המעים. לייצב את ציוד הדגימה במשך 60 שניות כדי להבטיח את חדירת המעים הנכונה והתאוששות של ליבת מעים מופרעת בקושי.שחררו כמטר נוסף חבל כך שצינור הדגימה יחדור את המעים. שים לב שאם צינור הדגימה חודר יותר מדי, זה יכול להפריע ממשק מים. שחררו את השליח תוך כדי ניסיון לשמור על המתח בחבל כך שהקורר יישאר קבוע ובמיקום אנכי.לשחזר את corer על ידי משיכת החבל כל הזמן בעדינות. ברגע שהקור קרוב לפני השטח אך עדיין שקוע לחלוטין, מניחים פקק גומי בתחתית צינור הדגימה. לרומם את כל מערכת coring מהמים.בדוק את ממשק מסיס המים. זה צריך להיות ברור ולא מופרע בעליל. שחררו את צינור הדגימה מהקורר והצבו כיסוי PVC בחלק העליון.לאטום את הצינור עם סרט דבק הימנעות היווצרות של שטח האוויר. כאשר דגימה מביתי גידול מילוליים וגופי מים רדודים, להתלבש wader לדגימה במים רדודים מאוד. הכנס ידנית את צינור הדגימה לתוך המעים.מניחים פקק גומי בצד העליון של צינור הדגימה כדי להשיג ואקום. הסר את הקור מהמעים והכניס במהירות פקק גומי נוסף בתחתית הצינור. לקבלת ערך הכיול עם תחמוצת חנקן אפס, קרא תחילה את אות החיישן ששומר על קצה החיישן שקוע במים דה-יוניים.כדי לכייל עם מי תחמוצת חנקן בריכוז הרצוי, להשיג תחמוצת חנקן מים רוויים על ידי תחמוצת חנקן מבעבע במים deionized במשך כמה דקות. לדלל את תחמוצת החנקן מים רוויים על ידי הוספת נפח מסוים של מי תחמוצת חנקן רוויים לנפח של מים deionized. מערבבים בעדינות את תחמוצת החנקן במים רוויים עם מים דה-יוניים בכלי הכיול כדי לדלל אותם לריכוז הרצוי.בעת ערבוב הפתרון, להיזהר לא ליצור בועות כמו זה היה לחסל תחמוצת החנקן מתסכון הכיול. עכשיו, תקרא את אות החיישן כשהוא קבוע. קריאה זו היא ערך הכיול עם מי תחמוצת חנקן מיקרומולרית X.שנה את כיסוי ה- PVC הממוקם בחלק העליון של כל ליבת מעים לכיסוי אחר עם חור במרכז ומערבב מגנטי תלוי. חותמים מחדש את הצומת עם סרט הדבקה. להפחית את שלב המים של כל מדגם לגובה משוער של 12 ס"מ.לשם כך, הכנס תחילה צינור סיליקון לחור המרכזי. ואז לשים את ליבת המעים בצילינדר ולדחוף את פקק התחתון כדי ליצור לחץ. דגימת העצור והמעים עולה והמים העודפים עוברים דרך הצינור.לאסוף את המים בכלי נמען. בצע את עיכוב אצטילן על ידי מבעבע עם גז אצטילן בשלב המים של הליבה במשך כ 10 דקות. הימנע משימוש חוזר את המעים.מלאו את כל שטח האוויר בשאריות המים הקודמות לפני איטום כיסוי PVC של חיישן הצומת. מקם את החיישן בליבת המעים דרך החור המרכזי של כיסוי PVC בצד העליון. קצה החיישן צריך להיות ממוקם בשלב המים מעל המערבב.הפעל את מעגל הדופק האלקטרומגנטי שהוא חלק מהמערכת המרגשת. להזיז את האלקטרומגנט סביב החלק החיצוני של הצינור האקרילי עד שהערבב נע ברציפות ולאחר מכן לתקן אותו במקום באמצעות סרט דבק. סגור את תא הדגירה כדי להבטיח טמפרטורה קבועה.לחץ על לחצן ההקלטה בתוכנת החיישן כדי להתחיל להקליט את אות החיישן. לאחר מכן לחץ על לחצן העצור בסוף תקופת המדידה. המתן לפחות 10 דקות כאשר קצה החיישן שקוע במים חינם של תחמוצת חנקן לפני קריאת האות של מדד כיול תחמוצת החנקן אפס.לאחר ביצוע כיול חיישן סופי, שמור את הקובץ באמצעות תוכנת החיישן. כדי לבצע חישובי קצב ביטול חנקן, התחל עם קובץ פלט בטבלה שנוצר על-ידי תוכנת החיישן המכילה את רשומת אות החיישן במילי-וולט ותחמוצת חנקן מיקרומולרית ותני הכיול. חסום את אות החיישן כנגד הזמן כדי לדמיין את מגמת הצטברות תחמוצת החנקן.השתמש רק בטווח הזמן עם הצטברות ליניארית למעט תקופת ההתאקלמות הראשונית של המדגם ורוויה סופית אפשרית עקב הגבלת מצע. שיעורי Denitrification הוערכו באמצעות פרוטוקול זה במעים מאגמי ההרים הפירנאים במהלך התקופה של 2013 עד 2014. כאן, התעריפים נמדדים מתוך תוכנית האגם ללא תוספת חנקתית.המדידות רועשות ורק במקרים מסוימים ניתן להעריך כראוי את התעריפים. בנתון זה, אותן דגימות המוצגות עם תוספת חנקתית מציגות קריאות יציבות יותר והערכה טובה של התעריפים הפוטנציאליים. בעוד הליך זה משוער denitrification ולראות את התעריפים, זה גם מספק דרך לשנות באופן ניסיוני גורמי מפתח השולטים בפעילות זו.כדי לבדוק טמפרטורה ומצעים, אל תשכחו כי שליטה טובה בטמפרטורה היא בסיסית למדידה טובה ויציבה. יתר על כן, ממשק מים במים באין מפריע במהלך איסוף הליבה הוא הדרישה הראשונה והבירנית להערכה אמינה. בעקבות הליך זה, שיטות אחרות כמו יחסי N15 ניתן לשלב כדי לחקור ניטריפיקציה, צימוד denitrification, ותהליכי מחזור חנקן אחרים.

Research

JoVE Journal

Environment

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

Measuring Rates of Herbicide Metabolism in Dicot Weeds with an Excised Leaf Assay

מדידת מחירים של קוטל העשבים מטבוליזם בעשבי Dicot עם Assay נכרת עלה

In order to isolate and accurately determine rates of herbicide metabolism in an obligate-outcrossing dicot weed, waterhemp (Amaranthus tuberculatus), we ...

Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions

משקעי Core חתך וסחיטה הנקבובית ווטרס תחת תנאים אנוקסיים

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is ...

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Instream רציף ניטור של חומרים מזינים, משקעים ב פרשות מים לחקלאות

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

הכנת DMMTAV ו- DMDTAV באמצעות DMAV עבור ישומים סביבתיים: סינתזה, טיהור ואישור

Dimethylated thioarsenicals such as dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV) and dimethyldithioarsinic acid (DMDTAV), which are produced by the metabolic ...

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

דגימה, מיון של אפיון Microplastics בסביבות מימיות עם המון משקעים מושעה גבוהה ופסולת צף גדול

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

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

מעבדה ופרוטוקול שדה עבור הערכת גיליון שחיקת המחירים מ- Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to ...

Investigation of Plant Interactions Across Common Mycorrhizal Networks Using Rotated Cores

החקירה של אינטראקציות צמח ברשתות Mycorrhizal נפוצות באמצעות ליבות מסובב

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi influence plant mineral nutrient uptake and growth, hence, they have the potential to influence plant interactions. The ...

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

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

מדידה של שיעורי חנקה דיספילציה הפחתת אמוניום מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים באמצעות המרה רציפים N2O

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

Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments

Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments

דגימה להערכת פרנקליאלה מיני פרחים ומינים טורפים בניסויי שדה

The western flower thrips, Frankliniella occidentalis (Pergande), is a polyphagous pest that has been spread worldwide. The extensive use of insecticides ...

Enhanced Oil Recovery using a Combination of Biosurfactants

התאוששות שמן משופרת באמצעות שילוב של חומרים ביולוגיים

Biosurfactants are surface-active compounds capable of reducing the surface tension between two phases of different polarities. Biosurfactants have been ...