Misurazione dei tassi potenziali di riduzione del nitrato dissimiliva all'ammonio sulla base di 14NH4/15NH4- Analisi tramite conversione sequenziale in N2O

Summary

Viene fornita in dettaglio una serie di metodi per determinare il tasso potenziale di DNRA basato⁺ su ¹⁴NH₄^/15NH_{4. L'NH 4}^viene convertito in N₂O attraverso diversi passaggi e analizzato utilizzando la cromatografia a gas quadrupole- spettrometria di massa.

Abstract

L'importanza di comprendere il destino del nitrato (NO₃^-), che è la specie dominante N trasferita dagli ecosistemi terrestri a quello acquatico, è aumentata perché i carichi globali di azoto sono aumentati drammaticamente dopo l'industrializzazione. La riduzione del nitrato dissimile all'ammonio (DNRA) e la denitrificazione sono entrambi processi microbici che utilizzano NO₃^per la respirazione. Rispetto alla denitrificazione, le determinazioni quantitative dell'attività dell'ANRA sono state effettuate solo in misura limitata. Ciò ha portato a una comprensione insufficiente dell'importanza del DNRA nelle trasformazioni NO₃⁻ e dei fattori di regolazione di questo processo. L'obiettivo di questo documento è quello di fornire una procedura dettagliata per la misurazione del potenziale tasso di DNRA nei campioni ambientali. In breve, il tasso potenziale di DNRA può essere calcolato a partire dal tasso di accumulo di ammonio ¹⁵N -¹⁵NH₄^-in ¹⁵NO₃^- incubazione aggiunta. La determinazione delle concentrazioni ¹⁴NH₄^{e 15}NH₄ , descritte in questo documento, comprende le seguenti fasi. In primo luogo,_{l'NH 4}^nel campione viene estratto e intrappolato su un filtro di vetro acidificato come sale di ammonio. In secondo luogo, l'ammonio intrappolato viene elizzato e ossidato a NO₃^- tramite ossidazione persulfata. In terzo luogo, il NO₃^- viene convertito in N₂O tramite un denitrifier N₂O. Infine, il N₂O convertito viene analizzato utilizzando un sistema di spettrometria di gas quadrupolo-massa precedentemente sviluppato. Abbiamo applicato questo metodo ai sedimenti delle paludi salate e calcolato i loro potenziali tassi di DNRA, dimostrando che le procedure proposte consentono una determinazione semplice e più rapida rispetto ai metodi descritti in precedenza.

Introduction

La sintesi artificiale del fertilizzante azotato e la sua applicazione diffusa hanno notevolmente perturbato il ciclo globale dell'azoto. Si stima che il trasferimento di azoto reattivo dai sistemi terrestri ai sistemi costieri sia raddoppiato dai tempi preindustriali¹. Una porzione significativa di fertilizzanti applicati a un determinato campo viene lavata via dal suolo ai fiumi o alle acque sotterranee, principalmente come NO₃^{- 2}. Ciò può causare problemi ambientali come l'inquinamento dell'acqua potabile, l'eutrofazione e la formazione di ipossia. NO₃^- in ambienti idrici v....

Protocol

1. Preparazione di una busta PTFE per la cattura quantitativa di NH_{3 gassosa}

1. Posizionare un pezzo di nastro di politetrafluoroetilene (PTFE) (25 mm di larghezza) su un piccolo foglio di lamina di alluminio (circa 300 mm x 450 mm di dimensione, pulito con etanolo).
2. Applicare un filtro in fibra di vetro (10 mm di diametro con una dimensione di poro di 2,7 m) a 450 gradi centigradi per 4 h in un forno a muffolo. Posizionare il filtro in fibra di vetro un po 'sopra il punto medio dell'asse più lungo del nastro (Figura 1a).
3. Individuare 20 L di 0,9-mol/L H₂SO₄ al centro di un filtro....

Results

I risultati rappresentativi presentati in questo documento sono stati ricavati ^{da 15 esperimenti}di N-tracing di sedimenti di paludi salate. La palude salata campiova è stata appena creata all'indomani del terremoto del 2011 nel Grande Giappone orientale nella zona di Moune della città di Kesen-numa nella prefettura di Miyagi, in Giappone. Nel settembre 2017, i sedimenti superficiali (0-3 cm) sono stati raccolti in due siti nelle zone subtidale e intertidale. In primo luogo, sub.......

Discussion

Il rapporto di concentrazione e isotopo di NH₄^per l'analisi DNRA è stato quantificato utilizzando diversi metodi. Le concentrazioni e i rapporti isotopi di NH₄^sono generalmente misurati separatamente. La concentrazione NH₄^è in genere misurata utilizzando metodi colorimetrici tra cui un autoanalyzer^4,10,15,16,

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
15N-KNO3	SHOKO SCIENCE	N15-0197
15N-NH4Cl	SHOKO SCIENCE	N15-0034
Flacone in PP da 20 ml	SANPLATEC	61-3210-18	a bocca larga
	Maruemu	1307-13	n. 20, con foro
Acido	boricoWako	021-02195
Centrifuga	HITACHI	Himac CR21G II
Gas Deossigenato Pressione & Sostituire l'iniettore	SANSIN INDUSTRIAL	IP-12
Filtro a membrana monouso in acetato di cellulosa	ADVANTEC	25CS020AS	Dimensione dei pori 0,22 & micro; m, diametro 25 mm
Siringa monouso	Termo	SS-10SZ	10 mL
Siringa monouso	Termo	SS-01T	1 mL
Dulbecco' s Soluzione salina tamponata con fosfato (-)	NISSUI PHARMACEUTICAL	5913
Siringa a tenuta di gas	VICI Valco Instruments	4075-15010	Serie A-2, 100 &; L
GC/MS	shimadzu	GCMS-QP2010ultra
GF/D	Whatman	1823-010	10 mm di diametro
Fiala di vetro	Maruemu	0501-06	20 mL
Tappo in gomma butilica grigia	Maruemu	1306-03	No.20-S
H2SO4	Wako	192-04696	Reagente garantito
K2S2O8	Wako	169-11891	Grado di analisi di azoto e fosforo
KCl	Wako	163-03545	Reagente garantito
KNO3	Wako	160-04035	Reagente garantito
NaOH	Wako	191-08625	Grado di analisi dei composti azotati
NH4Cl	Wako	017-02995	Reagente garantito
Provetta da centrifuga in plastica	ASONE	1-3500-22	50 mL, VIO-50BN
Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens	American Type Culture Collection (ATCC)	ATCC 13985	Liofilizzato, il ceppo tipo di Pseudomonas aureofaciens
Nastro sigillante in PTFE	Sigma-Aldrich	Z221880	25 mm di larghezza
Agitatore alternativo	TAITEC	0000207-000	NR-10
Provetta con tappo a vite	IWAKI	84-0252	11 mL
Tappo rivestito in PTFE per provetta	IWAKI	84-0262
Brodo di soia triptico	Difco Laboratories	211825