Измерение потенциальных показателей сокращения диссимиляций нитратов до аммония на ^{основе 14}NH₄^и/¹⁵NH₄^- Анализы с помощью последовательного преобразования в N₂O

Искусственный синтез азотных удобрений и их широкое применение сильно повлияли на глобальный азотный цикл. Подсчитано, что передача реактивного азота из наземных в прибрежные системы удвоилась с доиндустриальных времен¹. Значительная часть удобрений, применяемых к данному полю, смывается из почвы в реки или грунтовые воды, в первую очередь в качестве No₃^{и 2.} Это может вызвать экологические проблемы, такие как загрязнение питьевой воды, эвтрофикация, и образование гипоксии. NO₃^{– в} водной среде удаляется из экосистемы или сохраняется в ней с помощью биологической ассимиляции и различных микробных диссимилятных процессов. Денитрификация и анаммокс, как известно, основные микробные процессы удаления no₃^. Денитрификация – это микробное сокращение NO_{3 до}⁻ газоистых продуктов N (NO, N₂O и N₂₎в сочетании с окислением донора электронов, таких как органические вещества, тем самым снижая риск вышеупомянутых проблем. Anammox также производит N₂ из NO₂^и NH₄⁺; таким образом, он удаляет неорганические N из экосистемы. И наоборот, DNRA работает над сохранением N в экосистеме; общепризнано, что DNRA выполняется в первую очередь ферментативными бактериями или хемолитоавтотрофными бактериями и что они уменьшают диссимилятивные NO₃^– до биодоступных и менее мобильных NH₄^.

Исследования по DNRA в основном проводились в морских или лиманных экосистемах, таких как океанические или лиманные отложения и вода, соляная или солоноватая болотистая почва и мангровые почвы. Прибрежные или морские экосистемы имеют важное значение в_{качестве водохранилищ для удаления}⁻ NO 3 – из наземных экосистем, и в предыдущих исследованиях DNRA было показано, что вклад в течение очень широкого диапазона No₃⁻ – удаление (0-99%)^3,4,5,6,,^7,,8,^{9,10,11,12,13,14,15,16,17 , 18.18} Кроме того, существование DNRA было продемонстрировано в широком диапазоне сред, включая^{пресноводные среды 19,}рисовые^{рисовые почвы 20,}и лесные^{почвы 21}. Хотя эти исследования показали, что DNRA потенциально сопоставима с денитрификацией для удаления No_3,⁻ исследования, измеряя активность DNRA, по-прежнему очень ограничены по сравнению с теми, которые измеряют денитрификацию.

Скорость DNRA была оценена с использованием ^{15 методов}N-маркировки в сочетании с анализом данных с помощью аналитических или численных моделей. Одно аналитическое решение для расчета ставки DNRA основано на ^{увеличении 15}N обогащения NH_{4 и}^{+ пула после добавления 15}NO₃^в качестве трассировщика. ^{15 Лет} N-маркировка No_{3 добавляется}⁻ в образец и инкубируется, и скорость DNRA может быть рассчитана на основе изменений соотношения_{концентрации и изотопов}⁺ в NH 4 до и после определенного периода времени. В настоящем документе подробно описан метод_{количественной оценки концентрации}⁺ NH 4 и коэффициента изотопов, которые необходимы для расчета скорости DNRA. В основном, метод сообщил здесь представляет собой сочетание нескольких ранее^{сообщалось методы 22,23,24,25,26 с} изменениями, добавленных к некоторым процедурам. Метод состоит из серии из пяти компонентных процедур: (1) инкубация образца окружающей среды с поправкой на стабильный изотопный трассировщик, ¹⁵NO₃^,(2) извлечение и восстановление NH_{4 –}с^{использованием} “процедуры диффузии” с модификациями, (3) окисление_{цинульфата}⁺ NH 4 в образце, состоящий из коренных NH^{− − − +} ₄^{+ и 15}NH₄^{, полученных из 15}NO₃– через деятельность DNRA, в No₃ ^{и 15}NO₃, (4) последующей микробной трансформации No₃ ^{и 1 No}₃^– до N₂O изотопомеры с помощью модифицированного метода денитрификатора и (5) количественной оценки_{изотопомеров}N 2 O с использованием газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC/MS). В следующем разделе, во-первых, описана подготовка к процедурам (2) и (4), а затем, впоследствии, подробно описаны все пять компонентных процедур.