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

Правительство Испании предоставило средства через Ministerio de Educación как лектор стипендий C.P-л (FPU12-00644) и научно-исследовательских грантов Ministerio де Economia y развитию: Lacus (CGL2013-45348-P), NitroPir (CGL2010-19737), передачи () CGL2016-80124-C2-1-P). Проект REPLIM (INRE - программы ИНТЕРРЕГ. EUUN - Европейский союз. EFA056/15) поддержал окончательного составления протокола.

1. Подготовка
Примечание: Начните это в день, прежде чем измерений.
<ol><li>Монтаж установки измерения (рис. 1, смотрите Таблицу материалов). Примечание: Чтобы обеспечить постоянное и высокое качество питания, измерения устройство подключе...

<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>

Основными преимуществами описанных метода являются использование минимально нарушенных осадочного керна и непрерывная запись накопления N2O. Они позволяют оценки относительно низкой денитрификации ставок, которые, вероятно, похож на эти происходящие в situ. Тем не менее обсу?...

Антропогенные изменения круговорота азота является одним из самых сложных проблем для системы земли1. Деятельность человека по крайней мере вдвое уровень реактивного азота для биосфера2. Однако по-прежнему существуют большой неопределенности в отношении как глобального цикла N оценивается. Несколько потоков оценки были количественно с меньш чем ±20% ошибка, и многие неопределенности ±50% и больше3. Эти неопределенности свидетельствуют о необходимости точной оценки темпов денитрификации всей экосистемы и понимание основных механизмов вариации. Денитрификация является микробной активности, через который азотистых оксидов, главным образом нитратов и нитритов, сводятся к диазота газов, N O2и N24. Путь является весьма актуальное значение для биосферы наличия химически активного азота, потому что это основной процесс удаления5. N2O является парниковым газом с потенциал потепления почти 300 раз что CO2 более 100 лет и она является текущей основной причиной истощения стратосферного озона из-за больших количествах, излучаемых6,7.
Ниже мы представляем собой протокол для интенсивности осадков денитрификация с использованием ядер и N2O микросенсоров экспериментально (рис. 1). Денитрификация тарифы рассчитаны с использованием ацетилена ингибирование метод8,9 и измерения накопления N2O в течение определенного периода (рис. 2 и рис. 3). Мы демонстрируем метод, применяя его к Гора озерных отложениях. Это тематическое исследование подчеркивает производительность метода для обнаружения сравнительно низкие ставки с минимальным нарушением физической структуре отложений.
Особенно трудно измерить10денитрификации. Существует несколько альтернативных подходов и методов, каждый из которых преимущества и недостатки. Недостатки, имеющиеся методы включают в себя их использования дорогостоящих ресурсов, недостаточной чувствительности и необходимость изменять уровни субстрат или изменять конфигурацию физического процесса с использованием образцов нарушенной10. Даже более фундаментальный вызов для измерения N2 является его повышенной фоновых уровней в окружающей среде10. Сокращение N2O N2 тормозится ацетилена (C2H2)8,9. Таким образом денитрификация может быть определена количественно измеряя накопленной N2O присутствии C2H2, который возможно из-за низких экологического N2O уровней.
Использование C2H2 для измерения скорости денитрификации в отложениях был разработан около 40 лет назад11и включение N2O датчиков произошло около 10 лет позже12. Наиболее широко применяемый подход, основанный на ацетилен является ядром «статические». Накопленные N2O измеряется во время инкубационный период до 24 ч после добавления headspace запечатанном отложений ядро10C2H2 . Метод, описанный здесь, следующим за этой процедурой с некоторыми нововведениями. Мы добавляем C2H2 , пузырьков газа в водной фазе ядра на несколько минут, и заполняем все headspace образца воды перед началом измерения накопления N2O с микропроцессоров. Мы также включать систему перемешивания, которая предотвращает расслоение воды без resuspending отложений. Процедура дает количественную оценку скорость денитрификации площадь поверхности отложений (например, мкмоль N2O m-2 h-1).
Высокой пространственной и временной вариации денитрификации представляет еще одна трудность в его точную количественную оценку10. Обычно накопления N2O последовательно измеряется газовой хроматографии headspace образцов, которые собираются в ходе инкубации. Метод, описанный обеспечивает улучшение контроля за временной вариации накопления N2O, потому что микропроцессоров обеспечивает непрерывный сигнал. Мультиметр микропроцессоров является микропроцессоров цифровой усилитель (picoammeter), который взаимодействует с датчик (датчики) и компьютера(рисунок 1). Мультиметр позволяет несколько N2O микросенсоров использоваться в то же время. Например до четырех отложений ядер с того же сайта исследования могут быть измерены одновременно счет для пространственной изменчивости.
Основной подход едва мешает структуры осадков, по сравнению с некоторыми другими методами (например, растворы). Если целостность отложений изменяется, это приводит к нереалистичным денитрификации ставки13 , подходят только для относительного сравнения. Более высокие показатели всегда получаются с методами навозной жижи, по сравнению с основными методами14, потому что последний сохраняет ограничения денитрификации диффузии субстрата15. Суспензии меры нельзя считать представителя на месте ставки16; они обеспечивают относительных показателей для сравнения с точно такая же процедура.
Метод, описанный подходит для оценки показателей денитрификации в любой тип осадка, который может быть порошковой. Мы особенно рекомендуем этот метод для выполнения экспериментальных манипуляций некоторых из движущих факторов. Примерами являются эксперименты, которые изменяют наличие нитратов и температуры, необходимые для оценки энергии активации (E) денитрификации17 (рис. 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58553/58553fig1v2.jpg"> Рисунок 1 : Экспериментальная установка. () Генеральной экспериментальной установки для оценки осадков денитрификации ставки использованием ядер и N2O микросенсоров. Инкубации палата обеспечивает тьмы и контролируемых температурных условий (±0, 3 ° C). Пяти нетронутыми кернах могут обрабатываться одновременно, используя их соответствующие N2O датчики. (b) N2O датчик калибровки камеры. Мы приспособили его с резиновыми пробками и шприцы смешать N2O воды (см. Протокол шаг 3.4.3). Есть термометр для контроля температуры воды. (c) макро отложений базисной выборке с датчиком вставляется в центральное отверстие покрытия ПВХ и суставов, запечатанный клейкой лентой. Мешалка висит в воде, и электромагнитом близка его и крепится к внешней части акриловые трубы. (d) макро N2O микропроцессоров наконечник защищен кусок металла. (e) осадочных кернов, который только что был восстановлен. Он был пробы с лодки в глубокое озеро; до сих пор акриловые трубы с основной крепится к посланник адаптированных тяжести многокамерного19. Смотрите Таблицу материалов для всех элементов, необходимых для выполнения этого метода. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58553/58553fig1v2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</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

Денитрификация является главным биогеохимических процессом удаления химически активного азота от биосферы. Количественная оценка этого процесса стало особенно актуально для оценки антропогенного изменения глобального круговорота азота и выбросы парниковых газов (т.е., N2O). Для измерения денитрификации доступны несколько методов, но никто из них не являются полностью удовлетворительными. Проблемы с существующими методами включают их недостаточной чувствительности, и необходимость изменять уровни субстрат или изменить физическую конфигурацию с использованием процесса нарушается образцы. Эта работа описывает метод для оценки денитрификации темпы в отложениях, которые объединяет керна, ингибирование ацетилена и микропроцессоров измерения накопленной N2O. Основными преимуществами этого метода являются низкий нарушения в структуре осадков и коллекции непрерывной записи N2O накопления; они позволяют оценки показателей надежных денитрификация с минимальными значениями до 0,4-1 мкмоль N2O m-2 h-1. Способность управлять ключевыми факторами является дополнительным преимуществом для получения экспериментальные исследования. Протокол описывает процедуры для сбора ядер, калибровка датчиков, выполняя ингибирование ацетилена, измерения накопления N2O и расчета ставки денитрификации. Этот метод подходит для оценки показателей денитрификации в любой водной системе с извлеченных осадочных кернах. Если концентрация N2O выше предела обнаружения датчика, ацетилена ингибирование шаг может быть опущен для оценки выбросов N2O вместо денитрификации. Мы покажем, как оценить обоих фактических и потенциальных денитрификации ставки, увеличивая наличие нитратов, а также зависимость от температуры процесса. Мы проиллюстрировать процедуры, с помощью горного озера отложений и обсудить преимущества и недостатки метода по сравнению с другими методами. Этот метод может быть изменен для конкретных целей; Например он может сочетаться с 15N Трейсеры оценить нитрификации и денитрификации или поле в situ измерения денитрификации ставок.

В общей сложности 468 денитрификации ставки рассчитывались с использованием протокола выше в отложениях от Пиренейских горных озер за период 2013-2014 гг. Мы показываем некоторые из этих результатов, чтобы проиллюстрировать процедуры (рис. 2 и ри...

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

Этот метод оценивает темпы денитрификации в отложениях в осадочных кернах, используя ацетилена ингибирование технику и микропроцессоров измерения накопленной N2O. Протокол описывает процедуры для сбора ядер, калибровка датчиков, выполняя ингибирование ацетилена, измерения накопления N2O и расчета ставки денитрификации.

Интенсивности осадков денитрификация с использованием ядер и N2O микросенсоры

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

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в биогеохимии, связанные с денитрификацией отложений, которые имеют отношение к пониманию цикла азота и выбросов парниковых газов. Основными преимуществами этого метода являются низкое нарушение структуры отложений и контейнерная запись накопления оксида азота для надежной оценки скорости денитрификации. Для глубоководных тел выберите пункт отбора проб в соответствии с целями расследования.Принять к сведению положение с помощью GPS координат и принять глубину измерения с помощью портативного звукорежиссера. Развертывание адаптированной к посыльного системы гравитационного coring до тех пор, пока пробоубеющая трубка не будет примерно в одном метре от отложений. Стабилизация оборудования для отбора проб в течение 60 секунд для обеспечения правильного проникновения осадков и восстановления едва нарушенного осадочного керна.Выпустите еще примерно на один метр веревку, чтобы пробояная трубка проникла в осадок. Имейте в виду, что если пробоубейная трубка проникает слишком сильно, она может нарушить интерфейс водяного отложения. Отпустите посыльного, пытаясь сохранить напряжение в веревке так, чтобы корер остается фиксированным и в вертикальном положении.Восстановить corer, потянув веревку постоянно и осторожно. После того, как корер близко к поверхности, но все еще полностью погружен, поместите резиновую пробку в нижней части трубки отбора проб. Подъем всей системы coring от воды.Осмотрите интерфейс водяного отложения. Она должна быть ясной и не заметно нарушена. Отпустите образец трубки из корера и поместите крышку из ПВХ сверху.Печать трубки клейкой лентой, избегая образования воздушного пространства. При отборе проб из буквальной среды обитания и мелководных тел, платье в куликов для отбора проб на очень мелководье. Вручную вставьте трубку для отбора проб в осадок.Поместите резиновую пробку в верхней части трубки для отбора проб, чтобы получить вакуум. Удалите корер из отложений и быстро ввемит еще одну резиновую пробку на дне трубки. Для калибровки значение с нулевым закисью азота, сначала прочитайте сигнал датчика поддержанию датчика кончика submersed в деионизированной воде.Для калибровки с закиси азота воды в нужной концентрации, получить закись азота насыщенной водой путем восходящего закиси азота в деионизированной воде в течение нескольких минут. Разбавить закись азота насыщенной водой, добавив определенный объем насыщенной воды закиси азота в объем деионизированной воды. Аккуратно смешайте насыщенную оксид азота воду с деионизированной водой в калибровочном сосуде, чтобы разбавить ее до нужной концентрации.При смешивании раствора, будьте осторожны, чтобы не генерировать пузырьки, как это позволит устранить закись азота из раствора калибровки. Теперь прочитайте сигнал датчика, когда он является постоянным. Это чтение является калибровочное значение с X микромолярной воды закиси азота.Измените крышку ПВХ, расположенную в верхней части каждого осадочного ядра, на другую крышку с отверстием в центре и висячим магнитным мешалкой. Запечатать соединение клейкой лентой. Уменьшите водную фазу каждого образца до приблизительной высоты 12 сантиметров.Для этого сначала вставьте силиконовую трубку в центральное отверстие. Затем поместите осадочное ядро в цилиндр и нажмите нижнюю пробку, чтобы создать давление. Проба пробки и осадков идет вверх, и избыток воды проходит через трубку.Соберите воду в сосуде-реципиенте. Выполните ингибирование ацетилена, пузырись с ацетиленового газа в водной фазе ядра в течение примерно 10 минут. Избегайте повторного перерасхода отложений.Заполните все воздушное пространство с предыдущими остатки воды до уплотнения датчика соединения ПВХ крышку. Поместите датчик в осадочное ядро через центральное отверстие верхней боковой крышки из ПВХ. Кончик датчика должен находиться в водной фазе над мешалки.Включите схему электромагнитного импульса, которая является частью системы перемешивания. Перемещение электромагнита вокруг внешней части акриловой трубки, пока мешалка движется непрерывно, а затем исправить его на месте с помощью клейкой лентой. Закройте инкубационую камеру, чтобы обеспечить постоянную температуру.Нажмите кнопку записи на сенсорном программном обеспечении, чтобы начать запись сигнала датчика. Затем нажмите кнопку остановки в конце периода измерения. Подождите не менее 10 минут с наконечником датчика, погруженным в свободную воду закиси азота, прежде чем читать сигнал нулевой меры калибровки закиси азота.После выполнения окончательной калибровки датчика сохраните файл с помощью сенсорного программного обеспечения. Для выполнения расчетов скорости денитрификации начните с табулированного выходного файла, генерируемого программным обеспечением датчика, которое содержит запись сигнала датчика в милливольтах и микромоляном закись азота и данные калибровки. Блокируйте сигнал датчика вовремя, чтобы визуализировать тенденцию накопления закиси азота.Используйте только диапазон времени с линейным накоплением, исключая начальный период акклиматизации образца и возможное окончательное насыщение из-за ограничения субстрата. Показатели денитрификации оценивались с использованием этого протокола в отложениях пиренейских горных озер в период с 2013 по 2014 год. Здесь, тарифы измерены от плана озера без добавления нитрата.Измерения шумные, и только в некоторых случаях можно правильно оценить ставки. На этом рисунке те же образцы, показанные с добавлением нитратов, демонстрируют более стабильные показания и хорошую оценку потенциальных показателей. Хотя эта процедура приближается к денитрификации и видеть ставки, она также предоставляет способ экспериментально изменить ключевые факторы, контролирующие эту деятельность.Чтобы проверить температуру и субстраты, не забывайте, что хороший контроль температуры имеет основополагающее значение для хорошего и стабильного измерения. Кроме того, нетронутый интерфейс осадочной воды во время сбора ядра является первым и критическим требованием для надежной оценки. Следуя этой процедуре, другие методы, такие как коэффициенты N15, могут быть объединены для исследования нитрификации, соединения денитрификации и других процессов азотного цикла.

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

Измерение Курсы гербицида обмена веществ в двудольных сорняков с Пробирной вырезали Leaf

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

Отложения Ядро секционирования и Добыча поровых вод в бескислородных условиях

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

Непрерывного потока мониторинг питательных веществ и осадков в бассейнах рек сельскохозяйственного

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

Подготовка DMMTAV и DMDTAV с использованием DMAV для окружающей среды приложений: синтеза, очистки и подтверждение

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

Отбор проб, сортировка и характеризующие частицы в водной среде с высоким взвешенных наносов и большой плавучий мусор

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

Лаборатория и поле Протокол для оценки темпы эрозии лист от дендрогеоморфология

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

Исследование взаимодействия растений через общие микоризных сетей с использованием повернутый ядер

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

Измерение потенциальных показателей сокращения диссимиляций нитратов до аммония на основе 14NH4и/15NH4- Анализы с помощью последовательного преобразования в 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

Выборка для оценки Франклиниелла видов цветок трипсы и Ориус видов хищников в полевых экспериментах

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

Повышение нефтеотдачи с использованием комбинации биоповерхностных веществ

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