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, излучаемых^6,7.

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 метод^8,9 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).

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. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.