Medição das Taxas Potenciais de Redução de Nitrato Dissimlatório para Amônio Com base em 14NH4+/15NH4+ Análises via Conversão Sequencial para N2O

Megumi Kuroiwa; Keitaro Fukushima; Kazuma Hashimoto; Yukiko Senga; Tsubasa Sato; Chie Katsuyama; Yuichi Suwa

doi:10.3791/59562

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Artigo de método

Medição das Taxas Potenciais de Redução de Nitrato Dissimlatório para Amônio Com base em ¹⁴NH₄⁺/¹⁵NH₄⁺ Análises via Conversão Sequencial para N₂O

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DOI:

10.3791/59562

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7 de outubro de 2020

Megumi Kuroiwa¹ , Keitaro Fukushima²^,³ , Kazuma Hashimoto² , Yukiko Senga⁴ , Tsubasa Sato⁴ , Chie Katsuyama⁵ , Yuichi Suwa¹

¹Department of Biological Sciences, Faculty of Science and Engineering, Chuo University, ²Faculty & Graduate School of Urban Environmental Sciences, Tokyo Metropolitan University, ³Center for Ecological Research, Kyoto University, ⁴Department of Chemistry, Faculty of Science, Toho University, ⁵Graduate School of Integrated Arts and Sciences, Hiroshima University

Neste artigo

Resumo

Uma série de métodos para determinar a taxa potencial de DNRA com base em ¹⁴NH₄⁺/¹⁵NH₄⁺ análises é fornecida em detalhes. NH₄⁺ é convertido em N₂O através de várias etapas e analisado usando cromatografia de gás quadrupole-espectrometria de massa.

Resumo

A importância de entender o destino do nitrato (NO₃⁻), que é a espécie N dominante transferida de ecossistemas terrestres para aquáticos, tem aumentado porque as cargas globais de nitrogênio aumentaram drasticamente após a industrialização. A redução do nitrato dissimlatório para o amônio (DNRA) e a denitrificação são processos microbianos que usam o NO₃^– para respiração. Em comparação com a denitrificação, as determinações quantitativas da atividade DNRA têm sido realizadas apenas em uma medida limitada. Isso levou a uma compreensão insuficiente da importância do DNRA no Nº₃^– transformações e os fatores reguladores desse processo. O objetivo deste artigo é fornecer um procedimento detalhado para a medição da taxa potencial de DNRA em amostras ambientais. Em suma, a taxa potencial de DNRA pode ser calculada a partir da taxa de acumulação de amônio com rótulo ^{N 15}NH (¹⁵NH₄⁺) em ¹⁵NO₃⁻ incubação adicionada. A determinação das concentrações ¹⁴NH₄⁺ e ¹⁵NH₄⁺descritas neste artigo é composta pelas etapas a seguir. Primeiro, o NH₄⁺ na amostra é extraído e preso em um filtro de vidro acidificado como sal de amônio. Em segundo lugar, o amônio preso é elucido e oxidado para o Nº₃^- via oxidação persulfeto. Em terceiro lugar, o NO₃⁻ é convertido para N₂O através de um N₂O reductase denitrifier deficiente. Finalmente, o N₂O convertido é analisado usando um sistema de espectrometria de gás quadrúpole previamente desenvolvido. Aplicamos este método aos sedimentos de pântanos salgados e calculamos suas potenciais taxas de DNRA, demonstrando que os procedimentos propostos permitem uma determinação simples e mais rápida em comparação com os métodos descritos anteriormente.

Introdução

A síntese artificial do fertilizante nitrogênio e sua aplicação generalizada têm perturbado muito o ciclo global de nitrogênio. Estima-se que a transferência de nitrogênio reativo de sistemas terrestres para costeiros dobrou desde o pré-industrial¹. Uma porção significativa de fertilizantes aplicados a um determinado campo é levada do solo para rios ou águas subterrâneas, principalmente como nº₃⁻ ². Isso pode causar problemas ambientais, como a poluição da água potável, a eutrofização e a formação de hipóxia. NO₃⁻ em ambientes hídricos é removido ou retido no ecossistema atrav....