EnviCat® N2O
Заявление об отказе от ответственности:
Настоящая информация отражает наши знания на текущий момент и приводится в качестве общего описания наших продуктов и их возможных сфер применения. Компания Clariant не дает никаких явно выраженных или подразумеваемых гарантий в отношении точности, достоверности, достаточности этой информации, отсутствия в ней ошибок и не несет никакой ответственности за какое бы то ни было использование данной информации. Каждый пользователь продукта самостоятельно отвечает за пригодность продуктов Clariant для использования в конкретной сфере применения.<br /> <br /> * Никакая приведенная здесь информация не отменяет никаких общих действующих положений и условий продажи Clariant, если иное не согласовано в письменном виде. Все существующие права на интеллектуальную/промышленную собственность должны соблюдаться. Из-за возможного изменения наших продуктов и применимых национальных и международных нормативных положений и законов состояние наших продуктов может измениться. Паспорта безопасности веществ с мерами предосторожности, которые должны соблюдаться при обращении и хранении продуктов Clariant, поставляются по запросу и в соответствии с действующим законодательством. Необходимо получить соответствующие паспорта безопасности веществ и ознакомиться с приведенной в них информацией до начала погрузки-разгрузки этих продуктов. Дополнительную информацию можно получить в Clariant.<br /> <br /> * К заказчикам, находящимся в США и Канаде, применяется следующее дополнение: Не дается никаких выраженных или подразумеваемых гарантий относительно коммерческой, эксплуатационной пригодности какого-либо продукта или услуги, как и их пригодности для конкретного назначения.<br /> <br /> © Товарный знак Clariant зарегистрирован во многих странах.<br /> ® Clariant International Ltd, 2019
Новый портативный газоанализатор N2O / h3O LI-COR LI-7820 для изучения атмосферы и почвы! | ЛАБИНСТРУМЕНТЫ
Компания LI-COR начинает поставки новейшего мобильного газоанализатора LI-7820 для измерения содержания оксида азота (I) (N2O) в атмосфере и газовых смесях!
Оксид азота (I) (закись азота, N2O) является третьим по значимости парниковым газом (после углекислого газа и метана). Накопление N2O в атмосфере является одной из причин глобального потепления. Точные измерения содержания N2O в атмосфере, а также изучения вклада N2O в газообмен почв является в наши одной из важных задач.
Новый газоанализатор LI-7820 представляет собой компактное и лёгкое портативное устройство (размеры 51 x 33 x 18 см, вес 10,5 кг). Он имеет погодоустойчивый дизайн, характеризуется низким энергопотреблением (22 Ватт) и долгим временем работы от батарей (8 часов). Газоанализатор LI-7820 сохраняет работоспособность в широком диапазоне температур (–25°C — 45°C). Газоанализатор LI-7820 оснащен современными коммуникационными интерфейсами: Ethernet, Wi-Fi. Всё это позволяет эффективно применять данный газоанализатор для решения всего возможного спектра задач в полевых условиях.
Газоанализатор LI-7820 воплощает в себе самые современные технологические достижения. Он позволяет проводить измерения содержания N2O в атмосфере и газовых смесях с высокой точностью (0.2 ppb) и отличной воспроизводимостью. Частота работы газоанализатора – 1 Герц. Диапазон измеряемых концентраций N2O — от 0 до 100 ppm.
Газоанализатор LI-7820 идеально интегрируется в системы измерения почвенного газообмена LI-COR нового поколения – как в мобильные системы на основе новой мобильной рабочей камеры Smart Chamber, так и в стационарные системы на основе нового мультиплексора LI-2850, допускающего одновременное подключение до восьми рабочих камер. Системы измерения почвенного газообмена LI-COR нового поколения предусматривают подключение одновременно нескольких газоанализаторов: мобильные – до трёх, стационарные – до пяти газоанализаторов). Это позволяет синхронно с измерениями N2O также проводить измерения уровня содержания других парниковых газов – СО2 и СН4, а также Н2О.
Диски Nitro N2O в KOLOBOX Нижний Новгород. Каталог дисков Nitro N2O
Нижний Новгород, ул. Деловая, 7 +7 (831) 422-14-24
Нижний Новгород, ул. Ванеева, 209А
г. Нижний Новгород, ул.Переходникова, д.28/1 +7 (831) 422-14-20
Нижний Новгород, ул. Коминтерна, 39, к.1 +7 (831) 422-14-16
Нижний Новгород, ул. Карла Маркса, 60в
Нижний Новгород, Комсомольское шоссе, 3б +7 (831) 422-14-23
Нижний Новгород, ул. Удмуртская, 10 +7 (831) 411-50-50, (831) 416-16-00, (831) 416-19-00
Нижний Новгород, пр. Гагарина, 37б
г. Нижний Новгород, ул. Гаугеля 2А/2 +7 магазин: (831) 225-92-72, шиномонтаж: (831) 415-38-07
г. Нижний Новгород, ул. Юбилейная, 16а +7 (831) 413-38-16, (986) 763-34-03, (930) 66-86-777
Нижний Новгород, ул. Голубева, д. 7
Нижний Новгород, ул. Фучика, д. 36 +7 (831) 422-14-18
Нижний Новгород, ул. Генерала Ивлиева, дом 24А +7 (831) 422-14-19
Микробное потребление N2O в морских горячих точках производства N2O и над ними
N
2 Нормы потребления O и N 2 O-потребляющие микробы в ОМЗПотенциальный N 2 Нормы потребления O (далее «измеренные скорости») были определена в марте и апреле 2018 г. на трех станциях ЭТНП ОМЗ (рис. 1а). В бескислородную инкубацию вносили стандартные добавки ( 15 N) 2 O индикатор с конечной концентрацией 50 нМ на станциях PS1 (на западной окраине ОМЗ), PS2 (станция открытого океана) и PS3 (станция открытого океана). прибрежная станция).Измеренные скорости потребления N 2 O варьировались от нуля до 5,1 нМ d -1 на разных глубинах (рис. 1c, f, i). Измеренные скорости в водах с дефицитом кислорода были того же порядка величины (несколько нМ d -1 ), что и ранее измеренные скорости в ETNP, но ниже, чем скорости на одной прибрежной станции в этом исследовании [6], что указывает на высокую изменчивость N 2 Цикл O в прибрежных районах, как предполагалось ранее [17]. Примечательно, что в этих бескислородных инкубациях были измерены значительные скорости потребления N 2 O, даже в образцах, взятых из оксиклина и оксигенированной поверхности океана (in situ [O 2 ] до 199 мкМ, таблицы S1, S2), где N 2 Присутствовали O-потребляющих микробов, и ген nosZ был транскрибирован (рис.1г, ж, к). В верхнем слое воды измеренные скорости потребления N 2 O были самыми высокими в верхнем оксиклине, выше пика in situ концентраций N 2 O на каждой станции (рис. 1b, e, h) и максимума скорости. на станции PS2 был обнаружен в пробах, собранных с 60 м, где in situ O 2 составлял 173,9 мкМ (Таблицы S1, S2). Скорость потребления N 2 O, измеренная в поверхностных водах, лишенных кислорода, была аналогична или превышала скорости, измеренные в ODZ. Более высокие скорости потребления в кислородном слое при тех же концентрациях N 2 O и O 2 , что и в слое ODZ, могут быть связаны с более доступным растворенным органическим веществом на меньших глубинах по сравнению с более глубоким слоем ODZ [18] и / или наличие различных микробных сообществ на этих глубинах.
Рис.1: Расположение станций отбора проб и глубинные профили O 2 , N 2 O, N 2 нормы расхода O и nosZ количество копий на станциях PS1, PS2 и PS3 ETNP ОМЗ.a Шкала показывает глубину воды. b , e , h Обратите внимание на разрывы в осях y . Серые линии обозначают концентрацию O 2 , черные точки обозначают концентрацию N 2 O из (Kelly et al.принято) [37], а красные пунктирные линии указывают концентрацию N 2 O в равновесии с атмосферой [38]. c , f , i Черные кружки с черными полосами показывают измеренные уровни потребления N 2 O со стандартными ошибками (также показаны в таблице S2). Планки погрешностей представляют собой стандартные ошибки наклона линейной регрессии, рассчитанные на основе 15-точечных инкубаций с течением времени (три повтора в 5 временных точках). Синие кружки указывают на оценочные показатели на месте, которые будут обсуждаться в разделе «Расчетные показатели потребления и добычи на месте N 2 O». d , g , j Закрашенные черные кружки указывают количество копий ДНК nosZ в образцах, собранных из тех же слепков, из которых измерялись скорости, закрашенные серые кружки указывают на nosZ ДНК из других слепков на тех же станциях образцы были взяты в течение той же недели, а красные кружки указывают количество копий РНК nosZ из тех же слепков. Ни одна из планок ошибок РНК не перекрывалась нулевой линией. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение ( n = 3).Планки погрешностей не отображаются, если они меньше символа.
N 2 O-потребляющие микробы в кислородной поверхностной воде и оксиклине были по крайней мере такими же многочисленными (ДНК) и транскрипционно активными (с точки зрения содержания РНК nosZ ), как и микробы в ODZ (рис. 1d, g, j ). Различные архетипы N 2 потребляющих O микробов были обнаружены в кислородной воде над ODZ на трех станциях в ETNP, на одной станции в Аравийском море и ранее были обнаружены на двух станциях в восточной части тропической зоны южной части Тихого океана (ETSP). (Рис.2а) с использованием микрочипа nosZ . Микроматрица не является количественной, но она может обнаруживать разнообразные микробы с низкой численностью из микробных сообществ окружающей среды. Несмотря на то, что микроматрица не может отображать каждый вариант nosZ , набор зондов (который включает морских, солончаковых и наземных представителей) позволил нам определить, что состав сообщества микробных сообществ, потребляющих ETSP N 2 , отличается от два других ОМЗ (рис. 2а). В пределах ETNP состав сообщества nosZ микробов на уровне РНК различается между кислородными водами и водами ODZ (рис.2б). Обнаружение потребления N 2 O в пробах оксиклина и оксигенированной поверхностной морской воды ЭТНП ОМЗ, а также присутствие потребляющих N 2 O микробов во всех трех основных ОМЗ (рис. 2а) указывает на то, что микробы в кислородном слое над ODZ обладают способностью потреблять N 2 O, по крайней мере, в условиях бескислородной инкубации.
Рис. 2: Анализ соответствия без тренда (DCA) nosZ ДНК и nosZ РНК транскриптов.a N 2 О-потребляющие микробы из всех трех основных ОМЗ (ETNP, ETSP (восточная тропическая зона южной части Тихого океана) и AS (Аравийское море)).Пробы Аравийского моря включают две пробы из кислородного слоя над ODZ и две внутри ODZ на станции 1 (19N, 66E), собранные во время предыдущего рейса [34], а пробы ETSP включают четыре пробы из кислородных слоев и четыре внутри ODZ. Данные ETSP были получены из предыдущего исследования [15]. b nosZ только данные из ETNP.
O
2 Допуск N 2 O-потребляющих микробовДопуск O 2 для N 2 O-потребляющих микробов был определен путем инкубации морской воды в диапазоне O 2 условий и измерения O 2 концентрация, соответствующая каждой скорости с использованием оптических датчиков Pyroscience O 2 .N 2 Уровни потребления O были самыми высокими, когда O 2 было самым низким почти во всех инкубациях (рис. 3). Самые высокие показатели были измерены при инкубации в бескислородной среде с образцами из кислородной морской воды (рис. 3b, c и таблица S3), и, что удивительно, эти показатели были намного выше, чем показатели, измеренные в образцах, собранных с бескислородных глубин на той же станции (рис. 3d). -г). Эти результаты предполагают, что микробы, потребляющие N 2 O, обнаруженные в кислородном слое, обладают потенциалом метаболизировать N 2 O быстрее, чем анаэробные организмы, когда условия становятся бескислородными (рис.1г, ж, к). На станциях PS1 и PS3 более высокий потенциал потребления N 2 O также соответствует более высокому числу копий гена nosZ в кислородном слое (рис. 1d, j). N 2 Уровни потребления O в образцах из кислородной морской воды, но не в ODZ, резко снизились с увеличением O 2 , что указывает на то, что N 2 потребляющие O микробы из кислородной морской воды (рис. 3a – c) были более чувствительными до O 2 , чем из бескислородной морской воды (рис. 3d – g). Хотя потребление N 2 O в образцах из кислородного слоя не происходило при высоких концентрациях O 2 , оно начиналось быстро (≤1 день) после перехода от кислородных условий in situ к бескислородным условиям инкубации (рис.S2). Скорость этого ответа может быть связана с ростом микробов, потребляющих N 2 O, трансляцией быстрых ферментов (N 2 OR) или ответом уже переведенного N 2 OR в кислородной морской воде до отбора проб. .
Рис. 3: Допуск расхода О 2 Н 2 О на трех станциях ЭТНП ОМЗ.Образцы были взяты из ( a , b , c ) кислородного слоя, ( d , e ) верхней части ODZ, которая представляет собой кислородно-бескислородную границу, и ( f , г ) аноксичный сердечник ODZ на станциях ( a ) PS1, ( b , d , f ) PS2 и ( c , e , g ) PS3.Глубина проб и концентрации O 2 на месте показаны в Таблице S3. O 2 концентрации на оси x измеряли в инкубационных бутылях с помощью оптических датчиков PyroScience O 2 . Пунктирные линии представляют собой аппроксимированные кривые ингибирования (см. «Методы»). Константа полуингибирования ( K i ) значительно отличается от нуля. Серый подзаголовок ( х ) включает все данные с других графиков (станция PS1: синий, PS2: красный, PS3: черный).Планки погрешностей для каждой скорости представляют собой стандартные ошибки наклона линейной регрессии, рассчитанные из 15-точечных инкубаций с течением времени (три повтора в 5 временных точках). Планки погрешностей не отображаются, если они меньше символа или если коэффициенты незначительно отличаются от нуля.
Хотя наши измерения скорости показывают, что N 2 OR не активен в кислородных условиях, молекулярные данные, полученные здесь (рис. 1d, g, j) и ранее [15], показывают, что и nosZ РНК, и N 2 OR можно синтезировать в кислородных условиях.Это явление наблюдается и в других средах, например, облигатному аэробу из почвы требуется O 2 для инициации экспрессии nosZ , и он может использовать фермент N 2 OR для потребления N 2 O, чтобы выжить временно. аноксия [19]. Другая микробная культура постоянно производит N 2 OR и хранит ферменты внутри своих клеток в кислородных условиях, что было предложено этим факультативным анаэробом в качестве стратегии «хеджирования ставок» для быстрого перехода в бескислородную среду [20].Независимо от механизма быстрого реагирования, наши результаты показывают, что микробы из кислородной морской воды обладают генетическим потенциалом потреблять N 2 O, что потребление не ограничивается поставкой органического вещества (ограничение на месте органическим веществом предотвратит наблюдаемое скорость возрастает с увеличением концентрации N 2 O, рис. 4a – c), и что они могут потреблять N 2 O в бескислородных условиях. Эти бескислородные условия могут возникать в небольшом масштабе в кислородной воде; например, они могут быть связаны с колониями фитопланктона [14] и другими частицами [21, 22], особенно в продуктивных и динамичных оксиклинах ОМЗ с сильными градиентами O 2 и N 2 O на небольших глубинах.
Рис. 4: N 2 O Кинетика скорости расхода N 2 O на трех станциях ЭТНП ОМЗ.Образцы были взяты из ( a , b , c ) кислородного слоя, ( d , e ) верхней части ODZ, которая является кислородно-аноксидной границей, и ( f , г ) аноксичный сердечник ODZ на станциях ( a ) PS1, ( b , d , f ) PS2 и ( c , e , g ) PS3.Серый подзаголовок ( х ) включает все данные с других графиков (станция PS1: синий, PS2: красный, PS3: черный). Белые кружки обозначают инкубации без O 2 , а пунктирные линии — кривые Михаэлиса – Ментен, подогнанные к этим светлым кружкам. Звездочки указывают на инкубацию с добавками O 2 (конечные концентрации O 2 , измеренные в инкубационных бутылях, на месте O 2 и глубины образцов показаны в Таблице S3), а сплошные линии — кривые Михаэлиса – Ментен, подогнанные к этим звездочкам.Синяя линия ( a ) соответствует кривой для всех, кроме 4-й точки данных, а красная линия ( a ) — кривой, подогнанной к первым четырем точкам данных. Хотя увеличение скорости с увеличением концентрации N 2 O было значительным в шести сериях кинетических экспериментов, только три кривые привели к значительным значениям K m ( K m , что соответствует синему цвету). пунктирная линия в a , пунктирная линия в b и сплошная линия в e ).Планки погрешностей для каждой скорости представляют собой стандартные ошибки наклона линейной регрессии, рассчитанные из 15-точечных инкубаций с течением времени (три повтора в 5 временных точках). Планки погрешностей не отображаются, если они меньше символа.
Сродство к субстрату N
2 O-потребляющих микробовПри инкубации без O 2 , измерено K m значений (константы полунасыщения кривой Михаэлиса – Ментен) (рис. 4) для N 2 потребление O превышало in situ концентрации N 2 O на каждой станции и на каждой глубине (рис.1b, e, h), что указывает на то, что in situ концентрации N 2 O были слишком низкими для насыщения скорости потребления N 2 O. Примечательно, что потенциальная максимальная скорость потребления N 2 O в кислородном слое после удаления O 2 была намного выше, чем в ODZ на той же станции (рис.4), а сродство N 2 Микробы, потребляющие кислород, различались на кислородной и бескислородной глубинах (рис. 4). Соответственно, состав сообщества микробов, потребляющих N 2 O, на уровне РНК также различается между кислородными слоями и аноксическими ODZ ETNP (рис.2б). Эти результаты показывают, что для оценки бескислородного стока N 2 O и недавно открытого потенциального стока N 2 O в кислородном слое следует применять различные кинетические параметры. Различие в сродстве к субстрату, вероятно, связано с тем, что различные микробы, потребляющие N 2 O, занимают разные ниши, поскольку их сродство к N 2 O может варьироваться на два порядка, как показано в чистых культурах [23]. Это различие может быть скрыто, когда микробы в разных слоях смешиваются физическими процессами, такими как апвеллинг и водовороты.
Значительное K м для N 2 Расход O может быть определен для кислородного слоя на станции PS2 и кислородно-бескислородной границы на станции PS3 (рис. 4b, e). Отсутствие кинетики Михаэлиса-Ментен в образцах из бескислородных ODZ (рис. 4f, g) означает, что другие факторы (например, органическое вещество), кроме добавленного субстрата, ограничивали потребление N 2 O. K м для кислородного слоя на станции PS3, вероятно, больше, чем на станции PS2, поскольку скорость не была насыщена даже при максимальной концентрации N 2 O (рис.4в). Что касается станции PS1, скорость уменьшения в 4-й точке данных предполагает смесь N 2 O-потребляющих микробов с различным сродством к субстрату (рис. 4a). Хотя это несущественно, K m было 110 (± 230) нМ, если включить только первые четыре точки данных. Если исключить 4-ю точку данных, K м составило 1354 (± 653) нМ для кислородного слоя на станции PS1. Более высокие значения K m в образцах из кислородного слоя указывают на то, что микробы имеют меньшее сродство к N 2 O.
Примечательно, что архетипы nosZ , тесно связанные с A. dehalogenans , входили в пятерку самых распространенных архетипов почти на всех исследованных глубинах от ETNP (Таблицы S4, S5), ETSP [15] и Аравийского моря (Таблица S6 ), что указывает на важность A. dehalogenans -подобных N 2 O-потребляющих микробов как в кислородных слоях, так и в ODZ всех основных OMZ. Кроме того, K m (1,3 мкМ) Anaeromyxobacter dehalogenans , определенное в культурах [23], находилось в диапазоне значений K m , определенных в этом исследовании (2.8 мкМ в кислородном слое и 0,3 мкМ в верхней части ODZ, рис. 4). Различный общий состав сообщества, но схожая принадлежность наиболее распространенных архетипов означает, что различие в составе сообществ между ассоциациями оксиков и ODZ в ETNP (рис. 2b) и различие между ETSP и двумя другими OMZ (рис. 2a) ) является результатом скорее разнообразия микробов с низкой численностью, чем нескольких многочисленных клад. Зонды микроматрицы не могут идентифицировать точные виды, но могут различать архетипы, представляющие неизвестные микробы, такие как A.dehalogenans -like N 2 O-потребляющие типы, которые были обнаружены в большинстве этих образцов. Жизненно важная роль A. dehalogenans -подобных микробов и других микробов в той же кладе была продемонстрирована в почвах [24, 25]. Поскольку A. dehalogenans обладает nosZ , но не имеет других генов денитрификации [26], A. dehalogenans -подобные микробы могут отделить потребление N 2 O от его производства, в результате чего чистый сток N 2 O при глубины, где они преобладают N 2 О-потребляющие образования.
В дополнение к бескислородной инкубации мы также исследовали кинетику потребления N 2 O в кислородной инкубации. В соответствии с низкой толерантностью O 2 к микробам, потребляющим N 2 O, особенно в кислородных слоях (рис. 3), кинетика потребления N 2 O не могла быть определена при большинстве инкубаций с O 2 добавок, поскольку нормы расхода N 2 O не обнаружены (рис. 4). Только образцы из кислородно-бескислородной границы на станции PS3 показали кинетику Михаэлиса-Ментен в кислородной инкубации (рис.4e), вероятно, потому, что добавление O 2 в этой инкубации (4,5 мкМ, Таблица S3) было меньше, чем во всех других инкубациях с кислородом (8,1–342,0 мкМ, Таблица S3), и N 2 потребляющих O микробов в ODZs имели более высокая устойчивость к увеличению концентрации O 2 , чем из кислородного слоя (рис. 3д). Концентрация O 2 (≥4,5 мкМ), допускающая возникновение потребления N 2 O (N 2 O → N 2 ), здесь была намного выше, чем ранее определенный порог (0.2–0,3 мкМ) для денитрификации (NO 2 — → N 2 O или N 2 ) [27], что может быть связано с разной чувствительностью O 2 микробов, обладающих различными частями денитрификации. путь. Переменная чувствительность к кислороду также наблюдалась в пороговых значениях O 2 для образования N 2 O из NO 2 – и NO 3 –, последний демонстрирует более высокую толерантность к O 2 [10 , 28].Кроме того, в отличие от присутствия nosZ в кислородных слоях, группа денитрификаторов, представленная генами нитритредуктазы ( nirK и nirS ), очень редко встречалась в кислородных слоях [29]. Эти наблюдения предполагают, что денитрификация может осуществляться модульным способом независимыми организмами, обладающими разными сегментами пути [16], а не одним процессом связанных реакций, которые происходят без обмена промежуточными соединениями. Модульная денитрификация может иметь значение для интерпретации классических экспериментов по спариванию изотопов.
Оценка in situ N
2 Скорость потребления и продукции OСкорость биогеохимических процессов, выведенная из экспериментов по инкубации, может отклоняться от значений in situ из-за зависимости скорости от концентрации субстрата и других факторов окружающей среды (например, O 2 ), которые часто различаются в условиях in situ и инкубации. Однако полученная здесь новая количественная информация о кинетике потребления N 2 O и влиянии факторов окружающей среды, таких как O 2 , может быть использована для оценки показателей in situ.Используя эти кинетические параметры, большинство показателей расхода in situ N 2 O были выведены равными нулю в кислородных слоях (рис. 1c, f, i) на основании высокой чувствительности этих микробов к O 2 (рис. 3a – c). ). Исключение составляло 90 м на станции PS2, где концентрация in situ O 2 (4,4 мкМ, таблица S1), вероятно, была достаточно низкой, чтобы обеспечить потребление N 2 O на основе аналогичной кинетики при бескислородной инкубации и инкубации на PS3 с 4,5 мкМ O 2 (рис. 4д).Скорость потребления N 2 O в бескислородных ODZ моделировалась с помощью уравнения Михаэлиса-Ментен с использованием значения K m , определенного здесь (рис. 4e), и концентрации N 2 O на месте (рис. . 1б, д, з). Измеренные скорости потребления N 2 O имели максимумы в верхнем оксиклине над пиками концентрации N 2 O на всех трех станциях, но максимумы в оцененных скоростях потребления in situ на этих станциях имели место на границе раздела кислород-бескислородный газ или ниже, и самая высокая скорость на станции PS2 (6.3 нМ d −1 ) на 850 м, нижняя кромка ODZ (рис. 1c, f, i). Вторичный пик потребления N 2 O внутри ODZ на станции PS2 был значительно снижен после внесения поправок с использованием in situ концентраций N 2 O из-за низких концентраций N 2 O in situ (рис. 1e). Пик внутри ODZ на станции PS1, однако, был больше после коррекции, потому что концентрация N 2 O in situ (~ 80 нМ, рис. 1b) была выше, чем при инкубации (50 нМ).Стабильно высокая концентрация N 2 O в керне ODZ на станции PS1 отражает медленное удаление N 2 O путем денитрификации на границе OMZ. Отсутствие SNM, типичного для бескислородных ODZ, на станции PS1 (рис. S3) также согласуется с его положением на океанической окраине OMZ. Разница между измеренными скоростями и скоростями in situ с поправкой на кинетику указывает на необходимость получения дополнительной информации о кинетике потребления N 2 O в различных условиях окружающей среды и в разных регионах ОМЗ.
In situ N 2 дебиты O были смоделированы на основе оцененных in situ N 2 скоростей потребления O, N 2 концентраций O, адвекции и диффузии с использованием одномерной стационарной структуры (рис. 5) , который отражает сценарий слабой боковой адвекции и апвеллинга, как и в предыдущем исследовании [6]. Темпы производства и потребления были в основном сбалансированы, но не были связаны с резким градиентом концентрации N 2 O на станции PS3. Разделение производства и потребления произошло из-за сильных потоков N 2 O от физических процессов (т.е.е., адвекция и диффузия) в резком градиенте N 2 O, совпадающем с резким градиентом O 2 . О таком разделении ранее не сообщалось, потому что измерения потребления N 2 O были все ниже нижней границы верхнего оксиклина [6]. Примечательно, что смоделированные дебиты в кислородном слое на станциях PS1 и PS3 (рис. 5) с 199,0 и 89,9 мкМ in situ O 2 были отрицательными с учетом адвекции, диффузии и нулевой расчетной скорости потребления (Таблица S1).Поскольку производительность не может быть отрицательной, этот анализ предполагает, что потребление N 2 O происходит, по крайней мере, иногда на этих глубинах, чтобы уравновесить поток N 2 O от физических процессов (предполагая установившееся состояние). В соответствии с результатами модели, уровни потребления N 2 O были обнаружены, когда уровень кислорода выше порогового значения 4,5 мкМ, особенно на станции PS3 (рис. 3c, e, j). Значительные показатели в кислородных условиях могут означать наличие большего количества микроаноксических участков (например, твердых частиц органического вещества) на прибрежной станции.Хотя здесь мы выбрали 4,5 мкМ в качестве консервативного порога содержания кислорода, в будущих исследованиях необходимо определить различные пороговые значения для потребления N 2 O для различных условий окружающей среды. Частицы и другие микрочастицы могут распадаться во время отбора проб и продувки, поэтому скорости потребления N 2 O in situ в кислородном слое были потенциально занижены в экспериментах по инкубации.
Рис. 5: Профили глубины смоделированных дебитов N 2 O (пурпурные треугольники) на станциях PS1, PS2 и PS3 ETNP OMZ, построенные вместе с наблюдаемыми O 2 (мкМ, серые линии), N2O ( нМ, черные пунктирные линии) и оценочные скорости потребления N 2 O (синие кружки) на рис.1.Объемы добычи были рассчитаны путем вычитания адвекции и диффузии N 2 O из скоростей потребления на месте, предполагая установившееся состояние.
Последствия для океана N
2 O budgetГодовая скорость выброса N 2 O океаном составляет 3–5 Тг-N год −1 на основании недавних оценок [4, 30]. Понимание того, что контролирует основной биологический сток N 2 O, жизненно важно для лучшего ограничения оценки весьма неопределенного [17] морского бюджета N 2 O.Используя прямые измерения скорости, мы продемонстрировали способность микробных сообществ в кислородном слое над горячими точками производства N 2 O потреблять N 2 O в бескислородных условиях и количественно оценили зависимость скорости от N 2 O и O 2 концентрации. Потенциальная скорость потребления N 2 O в морской воде с кислородом была по крайней мере на два порядка выше, чем в ODZ при благоприятных условиях (т.е. при низких концентрациях O 2 и высоких концентрациях N 2 O).Даже несмотря на то, что потребление N 2 O маловероятно, когда поверхностная морская вода насыщена O 2 , N 2 O расходуется быстро после перехода в бескислородный режим. N 2 O расходуется также в оксиклине, где концентрация O 2 была низкой, а концентрация N 2 O была высокой. Высокие концентрации N 2 O в оксиклине объясняются производством как денитрификации, так и нитрификации, причем основным источником является идентификация [10].Предполагая, что аноксия возникает временно в слое над ODZ, скорость потребления (0,7–10,3 нМ d -1 ), оцененная на основе измеренных скоростей с использованием концентрации N 2 O на месте (таблица S1), имеет тот же порядок величины, что и N 2 Дебиты O, измеренные в ЭТНП ОМЗ [10]. Эти скорости предполагают потенциальное поглощение валового N 2 O в слое выше ODZ всех OMZ в 0,02–0,32 Tg-N год –1 , предполагая, что интервал кратковременно бескислородной глубины этого слоя составляет 10 см с объемом 3.04 × 10 11 м 3 [31]. Хотя аноксия вряд ли произойдет сразу на такой большой территории, этот потенциальный валовой сток N 2 O является значительным по сравнению с годовой эмиссией N 2 O в океане в размере 3–5 Тг-N год −1 [ 4, 30].
Аноксические условия могут возникать на микросайтах, таких как частицы [21] и агрегаты фитопланктона [14] в кислородном слое. Было обнаружено, что транскрипты nosZ обладают высоким содержанием ассоциированных с частицами фракций по сравнению со свободноживущими фракциями в ETNP OMZ [22].Кроме того, водовороты, апвеллинг и другие события динамического перемешивания могут привести к обмелению морской воды с низким содержанием кислорода, высоким содержанием N 2 O и микробов, потребляющих N 2 O [32]. Концентрация O 2 в оксиклине над ODZ ETNP варьировалась от почти 100 мкМ до уровня ниже уровня обнаружения в течение нескольких дней или недель на основании как данных поплавков Argo (рис. S4), так и данных по морским птицам проводимости – температуры – глубины (CTD) (рис. . S5). Таким образом, микробы в поверхностном слое или подповерхностные микробы, попадающие в поверхностный слой, могут потреблять часть N 2 O до того, как он улетит в атмосферу, когда возникает поверхностная аноксия.
Обнаружение жизнеспособных микробов, потребляющих N 2 O, в верхних оксиклинах всех трех ОМЗ предполагает потенциальную роль нетрадиционных микробов, содержащих nosZ , в регулировании бюджета N 2 O. Присутствие этих микробов во всех трех ОМЗ и их потенциальный сток N 2 O вызывает необходимость количественной оценки этого потенциала в двух других ОМЗ. Кинетика субстрата и биологическая информация, полученные в этом исследовании, предоставляют ранее отсутствовавшие параметры для характеристики потребления N 2 O в морских моделях N 2 O.Применение нового порога O 2 , полученного здесь для потребления N 2 O (4,5 мкМ), к механистической одномерной биогеохимической модели [6] дает пики N 2 O и профили O 2 , аналогичные нашим измерениям при станции открытого океана, когда пороговое значение O 2 для продукции N 2 O посредством денитрификации также было увеличено (до 20 мкМ [10, 28]) (рис. S6). Пороговые значения O 2 для производства и потребления N 2 O вдоль окислительно-восстановительного градиента океана требуют дальнейшего изучения, но высокий допуск O 2 для образования N 2 O в результате денитрификации в модифицированной модели согласуется с предыдущие экспериментальные результаты, показывающие устойчивость продукции N 2 O из NO 3 — при 7 и 23 мкМ O 2 в ETNP [10] и ETSP [28], соответственно.Дальнейшие кинетические и молекулярные эксперименты необходимы для изучения совместного присутствия микробов с различной кинетикой субстрата в одном образце (рис. 4a) и пространственного изменения микробных сообществ как для потребления, так и для производства N 2 O. ОМЗ являются не только наиболее интенсивными регионами цикличности N 2 O [6, 10], но также вносят вклад в большой сезонный ход глобальных выбросов N 2 O [30]. Таким образом, полученные здесь результаты не только улучшат оценки этих поглотителей N 2 O, но также улучшат оценки источников N 2 O, двух важнейших переменных, которые необходимо ограничить в меняющемся океане.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Выбросы оксида азота (N2O) из земель Калифорнии
Обновления проекта
N
2 O Встречи с заинтересованными сторонамиПерсонал CARB периодически проводит конференц-звонки с целью предоставления обновленной информации по исследовательской деятельности N 2 O, проводимой научными кругами и финансируемой CARB, Департаментом продовольствия и Сельское хозяйство (CDFA), Энергетическая комиссия Калифорнии (CEC) и CalRecycle. В настоящее время CARB, CDFA, CEC и CalRecycle профинансировали десять исследовательских проектов N 2 O до 2016 года.Ссылки на презентации исследований и заключительные отчеты приведены ниже.
Предпосылки, N
2 O Исследование выбросов- Исследование N 2 O Выбросы сельскохозяйственных земель в CA
Представлено С. Ливингстоном, CARB, 21 мая 2008 г. - Совместное исследование CARB по N 2 O Выбросы из сельскохозяйственных почв
Представлено С. Ливингстоном, CARB, 9 сентября 2008 г. - Исследование выбросов парниковых газов при использовании азотных удобрений
Представлено А.Гунасекара, CDFA, 9 сентября 2008 г. - Исследование выбросов N 2 O в результате внесения удобрений
Представлено Л. Сигелем, CEC PIER, 9 сентября 2008 г.
N
2 O Проекты исследования выбросовБазовый N
2 O Выбросы из Калифорнийских сельскохозяйственных систем- Выбросы закиси азота в ответ на азотное удобрение
У. Хорват, Калифорнийский университет в Дэвисе (финансируется CARB, 2009-2013 гг.)24, 2009 г.
Заключительный отчет, аннотация, представлен 9 мая 2012 г.
Заключительный отчет, полный текст, представлен 9 мая 2012 г. - Измерение и моделирование выбросов оксида азота в калифорнийских системах возделывания хлопка, кукурузы и овощей
Д. Гураху, CSU Fresno (финансируется CDFA, 2009-2014)
В 2012 году в проект были внесены поправки для оценки только хлопковых и томатных систем.
Исследовательское предложение, представленное 24 августа 2009 г. - N 2 O Выбросы от внесения удобрений в сельскохозяйственные почвы
Дж.Шесть, Калифорнийский университет в Дэвисе (финансируется ЦИК, 2009-2012 гг.)
Исследовательское предложение, представлено 24 августа 2009 г. Заключительный отчет
представлен 12 сентября 2011 г. - Определение выбросов NO x из почвы в системах земледелия Калифорнии для улучшения озонового слоя Моделирование. 2014
- Оценка исходных выбросов оксида азота в ответ на диапазон норм внесения азотных удобрений в кукурузных системах
M.Burger, UC Davis (финансируется CARB, 2013-2014)
Research Proposal, представлен 24 августа 2009 г. - Оценка выбросов закиси азота в молочных системах Калифорнии
W. Horwath, UC Davis ( Финансирование CARB, 2010-2013 гг.)
Предложение по исследованию, представлено 17 мая 2010 г.
Заключительный отчет, Аннотация, представлен 29 января 2014 г.
Заключительный отчет, Полный текст, представлен 29 января 2014 г. - Оценка базовых выбросов оксида азота в California’s Cropping Systems
Объединенный исследовательский семинар, представленный ноябрь.28, 2012
Оценка снижения выбросов N
2 O для систем возделывания сельскохозяйственных культурN
2 O Выбросы из систем компостирования- Исследования для оценки оксида азота (N 2 O) Поддержание выбросов из компоста AB 32 Scoping Plan Мера по компостированию
W. Horwath, UC Davis (финансируется CalRecyle, 2010-2014) Рабочий план
, представлен 17 мая 2010 г. Проверка и внедрение моделей процессов для выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве Калифорнии
C.Ли, Univ. NH (финансируется CARB, 2010-2014 гг.)
Исследовательское предложение, представлено 26 января 2011 г.
Заключительный отчет, аннотация, представлен 29 января 2014 г.
- Улучшение DNDC Возможность моделирования для количественной оценки смягчающего воздействия закиси азота на сельскохозяйственных почвах Калифорнии
J. Deng, Univ. NH (финансируется CARB, 2014-2016) Обзор исследования
, представлен 29 января 2014 г.
Заключительный отчет, полный текст, представлен 6 сентября 2017 г.
Для получения дополнительной информации свяжитесь с Лей Го по телефону (916) 322-8097.
Определение источников N2O в луговой почве с помощью анализа изотопокул на основе лазерной спектроскопии
Биллингс, С.А .: Закись азота в потоке, Nature, 456, 888–889, https://doi.org/10.1038/456888a, 2008.
Бреннинкмейер, К.А.М. и Рекманн, Т .: Масс-спектрометрия
внутримолекулярное распределение изотопов азота в закиси азота в окружающей среде
с использованием фрагментно-ионного анализа Rapid Commun. Mass Sp., 13, 2028–2033, г.
https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0231(199
Brunner, D., Henne, S., Keller, C.A., Vollmer, M.K., Reimann, S., and Бухманн, Б.: Оценка выбросов галогенуглерода в Европе с использованием лагранжиана. моделирование обратного переноса и натурные измерения на Юнгфрауйохе высокогорье, Серия геофизических монографий, https://doi.org/10.1029/2012gm001258, Американский геофизический союз, 2012.
Баттербах-Бал, К., Гаше, Р., Брейер, Л., и Папен, Х. .: Потоки NO и
N
Butterbach-Bahl, K., Baggs, E.M., Dannenmann, M., Kiese, R., and Зехмайстер-Болтенштерн, С .: Выбросы закиси азота из почв: насколько хорошо мы понимаем процессы и их средства управления ?, Philos. Т. Рой. Soc. B, 368, 23713120, https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0122, 2013.
Casciotti, K. L., Sigman, D. M., Hastings, M. G., Böhlke, J. K., and Хилкерт, А .: Измерение изотопного состава кислорода в нитратах в Морская и пресная вода с использованием метода денитрификатора, Anal.Chem., 74, 4905–4912, https://doi.org/10.1021/ac020113w, 2002.
Кавигелли, М. А., Дель Гроссо, С. Дж., Либих, М. А., Снайдер, К. С., Фиксен, П. E., Venterea, R.T., Leytem, A.B., McLain, J.E., и Watts, D.B .: США. Выбросы закиси азота в сельском хозяйстве: контекст, состояние и тенденции, Front. Ecol. Environ., 10, 537–546, https://doi.org/10.1890/120054, 2012.
Decock, C. и Six, J .: Насколько надежно внутримолекулярное распределение N-15 в N 2 O в перегородку источника N 2 O из почвы ?, Soil Biol.Biochem., 65, 114–127, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.05.012, 2013a.
Decock, C. и Six, J .: О потенциале δ 18 O и δ 15 N для оценки восстановления N 2 O до N 2 в почве, Eur. J. Почва Sci., 64, 610–620, https://doi.org/10.1111/ejss.12068, 2013b.
Decock, C., Lee, J., Necpalova, M., Pereira, EIP, Tendall, DM, and Six, J .: Смягчение выбросов N 2 O из почвы: от заделки протечек до трансформирующего воздействия, SOIL, 1, 687–694, https: // doi.org / 10.5194 / почва-1-687-2015, 2015.
Денк, Т. Р. А., Мон, Дж., Декок, К., Левицка-Щебак, Д., Харрис, Э., Баттербах-Баль, К., Кизе, Р. и Вольф, Б .: Круговорот азота: обзор изотопных эффектов и подходов к изотопному моделированию, Soil Biol. Биохим., 105, 121–137, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.11.015, 2017.
Эрлер, Д. В., Дункан, Т. М., Мюррей, Р., Махер, Д. Т., Сантос, И. Р., Гатланд, Дж. Р., Мэнджон, П. и Эйр, Б. Д .: Применение полого кольца вниз спектроскопия для измерения концентрации растворенного закиси азота и общий изотопный состав азота в водных системах: поправка на помехи и полевое применение, Лимнол.Океаногр-мет., 13, 391–401, https://doi.org/10.1002/lom3.10032, 2015.
Эйер, С., Стади, Н. П., Боргшульте, А., Эмменеггер, Л., и Мон, Дж .: Адсорбционное концентрирование метана: методика для материалов и Выбор условий, Адсорбция, 20, 657–666, https://doi.org/10.1007/s10450-014-9609-9, 2014.
Eyer, S., Tuzson, B., Popa, ME, van der Veen, C., Röckmann, T., Rothe, M., Brand, WA, Fisher, R., Lowry, D., Nisbet , EG, Brennwald, MS, Harris, E., Zellweger, C., Эмменеггер, Л., Фишер, Х. и Мон, Дж .: Анализ в реальном времени δ 13 C- и δ D-CH 4 в окружающем воздухе с помощью лазерной спектроскопии: разработка метода и результаты первого взаимного сравнения, Атмос. Измер. Tech., 9, 263–280, https://doi.org/10.5194/amt-9-263-2016, 2016.
Harris, E., Nelson, DD, Olszewski, W., Zahnise, M., Поттер, К.Е., Макманус Б.Дж., Уайтхилл А., Принн Р.Г. и Оно С. Спектроскопический метод непрерывного онлайн-мониторинга кислорода и Конкретный изотопный состав азота в атмосфере закиси азота, Анальный.Chem., 86, 1726–1734, https://doi.org/10.1021/ac403606u, 2014.
Harris, E., Henne, S., Hüglin, C., Zellweger, C., Tuzson, B., Ибраим, Э., Эмменеггер, Л. и Мон, Дж .: Отслеживание процессов выброса закиси азота. на пригородной территории с полунепрерывными измерениями изотопных состав, J. Geophys. Res.-Atmos., 122, 1850–1870, https://doi.org/10.1002/2016JD025906, 2017.
Haslun, JA, Ostrom, NE, Hegg, EL, and Ostrom, PH: Оценка изотопных вариаций N 2 O во время денитрификации Pseudomonas aureofaciens и Pseudomonas chlororaphis: последствия для распределения источников N 2 O, Биогеонауки, 15, 3873–3882, https: // doi.org / 10.5194 / bg-15-3873-2018, 2018.
Heil, J., Wolf, B., Brüggemann, N., Emmenegger, L., Tuzson, B., Верикен, Х., и Мон, Дж .: Специфичные для участка 15 N изотопные сигнатуры абиотически произведено N 2 O, Геохим. Космохим. Ac., 139, 72–82, https://doi.org/10.1016/j.gca.2014.04.037, 2014.
Henne, S., Brunner, D., Oney, B., Leuenberger, M., Eugster, W., Bamberger, I ., Meinhardt, F., Steinbacher, M., и Emmenegger, L .: Проверка швейцарской инвентаризации выбросов метана посредством атмосферных наблюдений и обратного моделирования, Atmos.Chem. Phys., 16, 3683–3710, https://doi.org/10.5194/acp-16-3683-2016, 2016.
Herrero, M., Henderson, B., Havlík, P., Thornton, PK, Конант, RT, Смит, П., Вирсениус, С., Христов, А. Н., Гербер, П., Гилл, М., Баттербах-Баль, К., Валин, Х., Гарнетт, Т., и Штефест, Э .: Теплица. потенциал снижения воздействия газа в животноводческом секторе, Нац. Клим. Смена, 6, 452, https://doi.org/10.1038/nclimate2925, 2016.
Голландия, Х. Д .: Геохимия изотопов: из трактата по геохимии, Elsevier Academic Press, Амстердам, 2011 г.
Иббетсон, А .: Пограничный слой атмосферы. Дж. Р. Гаррат, Cambridge University Press, 1992. Стр. 316. Цена 50,00 фунтов стерлингов (в твердом переплете). ISBN 0 521 38052 9, Q. J. Roy. Метеор. Soc., 120, 1428–1429, https://doi.org/10.1002/qj.49712051919, 1994.
Ибраим, Э., Харрис, Э., Эйер, С., Тузсон, Б., Эмменеггер, Л., Шесть , Дж. И Mohn, J .: Разработка развертываемого в полевых условиях метода для одновременной, измерения в реальном времени четырех наиболее распространенных изотопокл N 2 O, Isotopes Environ.Health Stud., 54, 1–15, https://doi.org/10.1080/10256016.2017.1345902, 2018.
Ибраим, Э., Вольф, Б., Харрис, Э., Гаше, Р., Вей, Дж., Ю, Л., Кизе, Р., Эгглстон, С., Баттербах-Бал, К. , Зееман, М., Тузсон, Б., Эмменеггер, Л., Сикс, Дж., Хенн, С., и Мон, Дж .: Атрибуция источников N 2 O в лугопастбищной почве с помощью анализа изотопокул на основе лазерной спектроскопии , https://doi.org/10.17605/OSF.IO/QPRJZ, 2019.
МГЭИК: изменение климата 2007: физическое Основы науки, под редакцией: Соломон, С., Цинь, Д., Мэннинг, М., Чен, З., Маркиз, М., Аверит, К. Б., Тиньор, М., и Миллер, Х.Л., Кембридж и Нью-Йорк, 2007.
Джинунтуя-Нортман, М., Сутка, Р.Л., Остром, PH, Ганди, Х., и Остром, NE: фракционирование изотопологов во время микробного снижения N 2 O в почвенных мезокосмах в зависимости от заполненного водой порового пространства, Soil Biol. Biochem., 40, 2273–2280, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.05.016, 2008.
Kato, S., Akimoto, H., Braeunlich, M., Рокманн, Т., и Бреннинкмейер, К. А.М .: Измерения стабильного изотопного состава углерода и кислорода СО. в автомобильных выхлопах и окружающем воздухе из пригородного Майнца, Германия, Геохим. J., 33, 73–77, https://doi.org/10.2343/geochemj.33.73, 1999.
Килинг, К.Д .: Концентрация и изотопное содержание атмосферы. Углекислый газ в сельской местности, Геохим. Космохим. Ac., 13, 322–334, г. https://doi.org/10.1016/0016-7037(58)-4, 1958.
Килинг, К.Д .: Концентрация и изотопное содержание двуокиси углерода в сельском и морском воздухе, Геохим.Космохим. Ac., 24, 277–298, https://doi.org/10.1016/0016-7037(61)-0, 1961.
Kiese, R., Fersch, B., Baessler, C., Brosy, К., Баттербах-Бал, К., Чвала, К., Данненманн, М., Фу, Дж., Гаше, Р., Гроте, Р., Ян, К., Клатт, Дж., Кунстманн, Х., Mauder, M., Rödiger, T., Smiatek, G., Soltani, M., Steinbrecher, R., Völksch, I., Werhahn, J., Wolf, B., Zeeman, M., и Schmid, H.P .: The ТЕРЕНО-Преальпийская обсерватория: интеграция метеорологических, гидрологических и биогеохимические измерения и моделирование, зона Вадос J., 17, 180060, https://doi.org/10.2136/vzj2018.03.0060, 2018.
Коба, К., Осака, К., Тобари, Ю., Тойода, С., Охте, Н., Кацуяма, М., Судзуки, Н., Ито, М., Ямагиши, Х., Кавасаки, М., Ким, С. Дж., Ёсида, Н., и Накадзима, Т .: Биогеохимия закиси азота в грунтовых водах в лесная экосистема, подтвержденная измерениями изотопомеров закиси азота, Геохим. Космохим. Ac., 73, 3115–3133, https://doi.org/10.1016/j.gca.2009.03.022, 2009.
Kool, D. M., Wrage, N., Oenema, O., Ван Кессель, К., и Ван Грениген, Дж. У .: Кислородный обмен с водой изменяет изотопную сигнатуру кислорода. нитраты в почвенных экосистемах // Soil Biol. Биохим., 43, 1180–1185, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.02.006, 2011.
Koster, JR, Cardenas, L., Senbayram, M., Bol, R., Well, R., Butler, M. , Мюлинг, К. Х., Диттерт, К.: Быстрый переход от денитрификации к нитрификация в почве после внесения остатков биогаза, как показано изотопомеры закиси азота, Soil Biol. Biochem., 43, 1671–1677, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.04.004, 2011.
Koster, JR, Well, R., Tuzson, B., Bol, R., Dittert, K., Giesemann, A. , Эмменеггер, Л., Маннинен, А., Карденас, Л., и Мон, Дж .: Новый лазер. спектроскопический метод непрерывного анализа изотопомеров N 2 O — применение и взаимное сравнение с масс-спектрометрией изотопных соотношений, Rapid Commun. Mass Sp., 27, 216–222, https://doi.org/10.1002/rcm.6434, 2013.
Lewicka-Szczebak, D., Well, R., Бол Р., Грегори А. С., Мэтьюз Г. П., Миссельбрук Т., Уолли У. Р. и Карденас Л. М .: Изотоп. коэффициенты фракционирования, контролирующие сигнатуры изотопокв N 2 O, полученный процессами денитрификации с различной скоростью, Rapid Commun. Mass Sp., 29, 269–282, г. https://doi.org/10.1002/rcm.7102, 2015.
Lewicka-Szczebak, D., Dyckmans, J., Kaiser, J., Marca, A., Augustin, J., and Well, R. : Фракционирование изотопов кислорода при производстве N 2 O путем денитрификации почвы, Biogeosciences, 13, 1129–1144, https: // doi.org / 10.5194 / bg-13-1129-2016, 2016.
Lewicka-Szczebak, D., Augustin, J., Giesemann, A., and Well, R .: Количественная оценка восстановления N 2 O до N 2 на основе изотопокулов N 2 O — валидация с помощью независимых методов (инкубация гелия и метод газового потока 15 N), Biogeosciences, 14, 711–732, https://doi.org/10.5194/bg-14-711 -2017, 2017.
Мариотти, А., Жермон, Дж. К., Юбер, П., Кайзер, П., Летолле, Р., Тардье, А., Тардье, П .: Экспериментальное определение кинетического изотопа азота. Фракционирование — некоторые принципы — иллюстрации для денитрификации и Процессы нитрификации, Растительная почва, 62, 413–430, https: // doi.org / 10.1007 / Bf02374138, 1981.
МакМанус, Дж. Б., Захнисер, М. С., Нельсон, Д. Д., Шортер, Дж. Х., Херндон, С. К., Джервис, Д., Агнесе, М., Макговерн, Р., Якович, Т. И., и Росколи, Дж. Р .: Последние достижения в области лазерных приборов для измерения следовых газов: производительность и анализ шума, Прил. Phys. В, 119, 203–218, https://doi.org/10.1007/s00340-015-6033-0, 2015.
Мербольд, Л., Вернер, Э., Жаклин, С., Марк, З., Дэвид, Н. и Нина, Б.: Баланс парниковых газов (CO 2 , CH 4 и N 2 O) интенсивно управляемые пастбища после восстановления, Glob.Change Biol., 20, 1913–1928, https://doi.org/10.1111/gcb.12518, 2014.
Миллер, Дж. Б. и Танс, П. П .: Расчет изотопного фракционирования из атмосферные измерения в различных масштабах, Tellus B, 55, 207–214, https://doi.org/10.1034/j.1600-0889.2003.00020.x, 2003.
Mohn, J., Tuzson, B., Manninen , А., Йошида, Н., Тойода, С., Бранд, В.А., и Эмменеггер, Л.: Выборочные измерения в реальном времени атмосферных изотопомеров N 2 O с помощью лазерной спектроскопии, Atmos.Измер. Tech., 5, 1601–1609, https://doi.org/10.5194/amt-5-1601-2012, 2012.
Mohn, J., Steinlin, C., Merbold, L., Emmenegger, L. , и Хагедорн, Ф .: N 2 Выбросы O и исходные процессы в заснеженных почвах в Швейцарии Альпы, Изотопы окружающей среды. Студия Здоровья, 49, 520–531, https://doi.org/10.1080/10256016.2013.826212, 2013.
Mohn, J., Wolf, B., Toyoda, S., Lin, C.T., Liang, M.C., Bruggemann, N., Wissel, H., Steiker, A.E., Dyckmans, J., Szwec, L., Ostrom, N.E., Кашотти, К. Л., Форбс, М., Гиземанн, А., Уэлл, Р., Дусетт, Р. Р., Ярнес, К. Т., Ридли, А. Р., Кайзер, Дж., И Йошида, Н .: Межлаборатория. оценка анализа изотопомера закиси азота по массе изотопного отношения спектрометрия и лазерная спектроскопия: состояние и перспективы, Rapid Commun. Mass Sp., 28, 1995–2007, https://doi.org/10.1002/rcm.6982, 2014.
Mohn, J., Gutjahr, W., Toyoda, S., Harris, E., Ibraim, Э., Гейлманн Х., Шлеппи, П., Кун, Т., Леманн, М.Ф., Декок, К., Вернер, Р. А., Йошида, N., and Brand, W.A .: Переоценка NH 4 NO 3 термического метод разложения для калибровки изотопного состава N 2 O композиция, Rapid Commun. Mass Sp., 30, 2487–2496, https://doi.org/10.1002/rcm.7736, 2016.
Мук У.Г .: Экологические изотопы в гидрологическом цикле, Принципы. и приложения, Международное агентство по атомной энергии и ООН Организация по вопросам образования, науки и культуры, Париж / Вена, 2002.
Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, Дж., Кох, Д., Ламарк, Ж.-Ф., Ли, Д., Мендоза, Б., Накадзима, Т., Робок, А., Стивенс, Г., Такемура, Т., и Чжан, Х .: Антропогенные и природные Радиационное воздействие, в: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый отчет об оценке Межправительственная группа экспертов по изменению климата, под редакцией: Stocker, T. F., Qin, Д., Платтнер, Г.-К., Тиньор, М., Аллен, С.К., Бошунг, Дж., Науэльс, А., Ся Ю., Бекс В. и Мидгли П. М., Cambridge University Press, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 659–740, 2013.
Нишина, К., Акияма, Х., Нисимура, С., Судо, С., и Яги, К.: Оценка неопределенностей в потоках N 2 O и NO из сельскохозяйственных почв с использованием иерархическая байесовская модель, J. Geophys. Рес.-Биогео., 117, G04008, https://doi.org/10.1029/2012jg002157, 2012.
Оней, Б., Хенн, С., Грубер, Н., Лойенбергер, М., Бамбергер, И., Eugster, W. и Brunner, D .: Участки CarboCount CH: характеристика плотной сети наблюдений за парниковыми газами, Atmos. Chem. Phys., 15, 11147–11164, https://doi.org/10.5194/acp-15-11147-2015, 2015.
Опдайк, М. Р., Остром, Н. Э. и Остром, П. Х .: Доказательства преобладания денитрификация как источник N 2 O в сельскохозяйственных почвах умеренного пояса на основе измерений изотопологов, Global Biogeochem. Cy., 23, GB4018, https://doi.org/10.1029/2009GB003523, 2009.
Остром, Н.Э., Питт, А., Сутка, Р., Остром, П. Х., Гранди, А. С., Хейзинга, К. М., Робертсон Г. П .: Эффекты изотополога во время восстановления N 2 O в почвах и в чистых культурах денитрификаторов // J. Geophys. Рес.-Биогео., 112, G02005, https://doi.org/10.1029/2006jg000287, 2007.
Остром, Н. Э., Ганди, Х., Коплен, Т. Б., Тойода, С., Бёльке, Дж. К., Бранд, В. А., Кашотти, К. Л., Дайкманс, Дж., Гиземанн, А., Мон, Дж., Велл, Р., Ю., Л. и Йошида, Н.: Предварительная оценка стабильного азота. и изотопный состав кислорода эталонов закиси азота USGS51 и USGS52 газы и перспективы на нужды поверки, 32, 1207–1214, г. https: // doi.org / 10.1002 / rcm.8157, 2018.
Принн, Р. Г., Вайс, Р. Ф., Краммель, П. Б., О’Догерти, С., Фрейзер, П. Дж., Мюле, Дж., Рейман, С., Фоллмер, М. К., Симмондс, П. Г., Майоне, М., Ардуини, Дж., Лундер, К. Р., Шмидбауэр, Н., Янг, Д., Ван, Х. Дж., Хуанг, Дж., Ригби, М., Харт, К. М., Саламе, П. К., Испания, Т. Г., Стил, Л. П., Арнольд, Т., Ким, Дж., Хермансен, О., Дерек, Н., Митревски, Б. и Лангенфельдс, Р.: Сеть ALE / GAGE AGAGE, Carbon Информационно-аналитический центр по диоксиду (CDIAC), Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), У.S. Министерство энергетики (DOE), 2016.
Равишанкара, А. Р., Дэниел, Дж. С., и Портманн, Р. У .: Закись азота. (N 2 O): доминирующее озоноразрушающее вещество, выброшенное в 21 Century, Science, 326, 123–125, https://doi.org/10.1126/science.1176985, 2009.
Röckmann, T., Eyer, S., van der Veen, C., Popa, ME, Tuzson , Б., Монтейл, Г., Хауэлинг, С., Харрис, Э., Бруннер, Д., Фишер, Х., Заззери, Г., Лоури, Д., Нисбет, Э. Г., Брэнд, Вашингтон, Вашингтон, Некки, Дж. М. , Эмменеггер, Л., и Мон, Дж .: Наблюдения на месте изотопного состава метана на месте высокой башни Кабау, Atmos. Chem. Phys., 16, 10469–10487, https://doi.org/10.5194/acp-16-10469-2016, 2016.
Rohe, L., Anderson, T.-H., Braker, G., Flessa , Х., Гиземанн, А., Левицка-Щебак, Д., Враге-Мённиг, Н., и Велл, Р.: Двойной изотоп и сигнатуры изотопомера закиси азота от грибковой денитрификации — чистый культурология, Rapid Commun. Mass Sp., 28, 1893-1903, г. https://doi.org/10.1002/rcm.6975, 2014.
Rosenkranz, P., Brüggemann, N., Papen, H., Xu, Z., Seufert, G., and Butterbach-Bahl, K .: N 2 O, NO и CH 4 Обмен и микробный оборот азота в почве средиземноморского соснового леса, Biogeosciences, 3, 121–133, https://doi.org/10.5194/bg-3-121-2006, 2006.
Schäfer, K., Böttcher , J., Weymann, D., von der Heide, C., и Duijnisveld, W.H.M .: Оценка закрытого туннеля для полевого масштаба Измерения потоков закиси азота из не удобренной почвы пастбищ, Дж.Environ. Qual., 41, 1383–1392, https://doi.org/10.2134/jeq2011.0475, 2012.
Сигман, Д. М., Кашотти, К. Л., Андреани, М., Барфорд, К., Галантер, М., и Болке, Дж. К .: Бактериальный метод изотопного анализа азота нитраты в морской и пресной воде, Anal. Chem., 73, 4145–4153, https://doi.org/10.1021/ac010088e, 2001.
Snider, DM, Schiff, SL, and Spoelstra, J .: N-15 / N-14 и O-18 / O-16 соотношения стабильных изотопов закиси азота, образующейся при денитрификации в лесные почвы умеренного пояса // Геохим.Космохим. Ac., 73, 877–888, https://doi.org/10.1016/j.gca.2008.11.004, 2009.
Снайдер М. Д., Венкитешваран Дж. Дж., Шифф С. Л. и Споэлстра Дж .: Расшифровка кислорода изотопный состав закиси азота, полученной нитрификацией, Глоб. Change Biol., 18, 356–370, https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02547.x, 2012.
Stohl, A., Forster, C., Frank, A., Seibert , П., и Вотава, Г.: Техническое примечание: Лагранжева модель дисперсии частиц FLEXPART версия 6.2, Атмосфер.Chem. Phys., 5, 2461–2474, https://doi.org/10.5194/acp-5-2461-2005, 2005.
Sutka, RL, Ostrom, NE, Ostrom, PH, Breznak, JA, Gandhi, H ., Питт, А. Дж., И Ли, Ф .: Отличие производства закиси азота от нитрификация и денитрификация на основе содержания изотопомеров, Прил. Environ. Microb., 72, 638–644, https://doi.org/10.1128/Aem.72.1.638-644.2006, 2006.
Тойода С. и Йошида Н.: Определение изотопомеров азота в Закись азота на масс-спектрометре с модифицированным изотопным соотношением, Anal.Chem., 71, 4711–4718, https://doi.org/10.1021/ac93, 1999.
Тойода, С. и Йошида, Н .: Разработка автоматизированной системы подготовки для изотопокульного анализа N 2 O в различных пробах воздуха. , Атмос. Измер. Tech., 9, 2093–2101, https://doi.org/10.5194/amt-9-2093-2016, 2016.
Тойода, С., Мутобе, Х., Ямагиши, Х., Йошида, Н. и Танджи Ю.: Фракционирование изотопомеров N 2 O в процессе производства денитрификатором, Почва Биол. Biochem., 37, 1535–1545, https: // doi.org / 10.1016 / j.soilbio.2005.01.009, 2005.
Тойода, С., Яно, М., Нисимура, С. И., Акияма, Х., Хаякава, А., Коба, К., Судо, С., Яги, К., Макабе, А., Тобари, Ю., Огава, Н. О., Окоучи, Н., Ямада, К., и Йошида, Н .: Характеристика, производство и потребление процессов N 2 O, выбрасываемых из сельскохозяйственных почв умеренного пояса, определено с помощью анализа соотношения изотопомеров, Global Biogeochem. Cy., 25, GB2008, https://doi.org/10.1029/2009GB003769, 2011.
Тойода, С., Куроки, Н., Йошида, Н., Исидзима, К., Тодзима, Ю., и Мачида, Т .: Десятилетний временной ряд содержания в тропосфере изотопомеров N 2 O и изотопологи в Северном полушарии, полученные многолетним наблюдение на острове Хатерума, Япония, J. Geophys. Рес.-Атмос., 118, 3369–3381, https://doi.org/10.1002/jgrd.50221, 2013.
Тойода С., Йошида Н. и Коба К. производит закись азота в различных средах, масс-спектрометрия. Ред., 36, 135–160, https: // doi.org / 10.1002 / mas.21459, 2017.
Tuzson, B., Henne, S., Brunner, D., Steinbacher, M., Mohn, J., Buchmann, B., and Emmenegger, L .: Continuous isotopic измерения состава тропосферного CO 2 в Юнгфрауйохе (3580 м над уровнем моря), Швейцария: наблюдение в реальном времени за региональными явлениями загрязнения, Atmos. Chem. Phys., 11, 1685–1696, https://doi.org/10.5194/acp-11-1685-2011, 2011.
Verhoeven, E., Barthel, M., Yu, L., Celi, L. , Саид-Пулличино, Д., Слютель, С., Левицка-Щебак, Д., Six, J., and Decock, C .: Ранний сезон N 2 Выбросы O при переменном управлении водными ресурсами в рисовых системах: выбросы с разделением источников с использованием изотопных соотношений по профилю глубины, Biogeosciences, 16, 383–408, https: //doi.org/10.5194/bg-16-383-2019, 2019.
Waechter, H., Mohn, J., Tuzson, B., Emmenegger, L., и Sigrist, MW: Определение изотопомеров N 2 O квантово-каскадным лазером на основе абсорбционная спектроскопия, Опт. Экспресс, 16, 9239–9244, https://doi.org/10.1364 / Oe.16.009239, 2008.
Wang, R., Feng, Q., Liao, T., Zheng, X., Butterbach-Bahl, K., Zhang, W., and Джин, Ч .: Влияние концентрации нитратов на потенциал денитрификации кальциевого камбизола и его фракций N 2 , N 2 O и NO, Растение Soil, 363, 175–189, https://doi.org/10.1007/s11104-012-1264-x, 2013.
Wassenaar, LI, Douence, C., Altabet, MA, и Aggarwal, PK: N и О изотопные (N-15, N-15, O-18, O-17) анализы растворенных NO3- и NO2- методом восстановления азида кадмия и лазером N 2 O спектрометрия, Rapid Commun.Mass Sp., 32, 184–194, https://doi.org/10.1002/rcm.8029, 2018.
Wei, J., Amelung, W., Lehndorff, E., Schloter, M., Vereecken, H., and Brüggemann, N .: N 2 O и NO x Выбросы в результате реакций нитрита с органическим веществом почвы ельника обыкновенного, Биогеохимия, 132, 325–342, https://doi.org/10.1007/s10533-017-0306-0, 2017a.
Вэй, Дж., Чжоу, М. Х., Вереекен, Х., и Брюггеманн, Н .: Большая изменчивость в выбросах CO 2 и N 2 O и на участке N-15 предпочтение N 2 O из реакций нитрита с лигнином и его производными при различных pH, Rapid Commun.Mass Sp., 31, 1333–1343, https://doi.org/10.1002/rcm.7912, 2017b.
Ну, Р., Флесса, Х., Син, Л., Джу, X. Т. и Ромхельд, В .: Изотополог соотношения N 2 O, выброшенных из микрокосмов при удобрении Nh5 + пахотные почвы в условиях, способствующих нитрификации, Soil Biol. Биохим., 40, 2416–2426, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.06.003, 2008.
Вернер Р. А. и Бранд В. А.: Ссылки на стратегии и методы в анализ соотношения стабильных изотопов, Rapid Commun.Mass Sp., 15, 501–519, г. https://doi.org/10.1002/rcm.258, 2001.
Винтер, М., Балслев-Хардер, Д., Кристенсен, С., Приеме, А., Элберлинг, Б., Кроссон, Э., и Блюниер, Т .: Непрерывные измерения изотопомеров закиси азота во время инкубационных экспериментов, Biogeosciences, 15, 767–780, https://doi.org/10.5194/bg-15-767-2018, 2018.
ВМО и ГСА: Бюллетень по парниковым газам, Состояние парниковых газов в Атмосфера На основе глобальных наблюдений до 2016 г., ВМО, доступно по адресу: https: // library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=3030#.XVqVv3vgpaQ (последний доступ: 28 августа 2019 г.), 2017 г.
Вольф, Б., Мербольд, Л., Декок, К., Тузсон, Б., Харрис , E., Six, J., Emmenegger, L., и Mohn, J .: Первая изотопная характеристика N 2 O в режиме онлайн над интенсивно управляемыми пастбищами, Biogeosciences, 12, 2517–2531, https: // doi .org / 10.5194 / bg-12-2517-2015, 2015.
Wolf, B., Chwala, C., Fersch, B., Garvelmann, J., Junkermann, W., Zeeman, M. Дж., Ангерер А., Адлер Б., Бек, К., Брози, К., Брюггер, П., Эмейс, С., Данненманн, М., Де Ру, Ф., Диас-Пайнс, Э., Хаас, Э., Хаген, М., Хайнсек, I., Jacobeit, J., Jagdhuber, T., Kalthoff, N., Kiese, R., Kunstmann, H., Косак, О., Криг, Р., Мальхов, К., Маудер, М., Мерц, Р., Нотарникола, К., Филипп, А., Райф, В., Рейнеке, С., Родигер, Т., Рюр, Н., Шафер, К., Шрон, М., Сенаторе, А., Шупе, Х., Фолькш, И., Ваннингер, К., Захариас, С., Шмид, Х.П .: КАМПАНИЯ SCALEX: масштаб пересекает поверхность земли и Процессы пограничного слоя в преальпийской обсерватории ТЕРЕНО, Б.Являюсь. Meteorol. Soc., 98, 1217–1234, https://doi.org/10.1175/Bams-D-15-00277.1, 2017.
Wrage, N., Lauf, J., del Prado, A., Pinto, M ., Петрзак С., Ямулки С., Oenema, O., и Gebauer, G .: Определение источников N 2 O в Европе пастбищ по анализу стабильных изотопов, Rapid Commun. Mass Sp., 18, г. 1201–1207, https://doi.org/10.1002/rcm.1461, 2004.
Сяхонг, Ф., М., Ф. А. и С., П. Э .: Сезонность изотопов в осадки: глобальная перспектива, J. Geophys.Рес.-Атмос., 114, D08116, https://doi.org/10.1029/2008JD011279, 2009.
Ямамото, А., Учида, Ю., Акияма, Х., и Накадзима, Ю.: Непрерывный и автоматические измерения предпочтения места установки закиси азота, выделяемой из сельскохозяйственная почва с использованием квантовой каскадной лазерной спектрометрии с взаимное сравнение с масс-спектрометрией изотопных соотношений, Rapid Commun. Масса Sp., 28, 1444–1452, https://doi.org/10.1002/rcm.6916, 2014.
Yoshida, N .: 15 N-обедненный N 2 O как продукт нитрификации, Nature , 335, 528, https: // doi.org / 10.1038 / 335528a0, 1988.
Йошида, Н. и Тойода, С.: Ограничение атмосферного N 2 O бюджета от предпочтения внутримолекулярного сайта в N 2 изотопомеров O, Nature, 405, 330–334, https://doi.org/10.1038/35012558, 2000.
Zeeman, M. J., Mauder, M., Steinbrecher, R., Heidbach, K., Eckart, E., and Шмид, Х.П .: Уменьшение снежного покрова влияет на продуктивность высокогорного умеренного пояса. луга, Agr. Лесная метеорология, 232, 514–526, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2016.09.002, 2017.
Оценка глобальной денитрификации на суше по измеренному соотношению продуктов N2O: (N2O + N2)
Основные моменты
- •
Люди увеличили количество реактивного азота (N r ), наносимого на сушу на 160%.
- •
Удаление N r в результате глобальной наземной денитрификации оценивалось двумя методами: (a) методом баланса массы и (b) с использованием измеренного N 2 O: (N 2 O + N ) 2 ) соотношения продуктов.
- •
Результаты показывают, что наземная денитрификация удвоилась с доиндустриальных времен, удаляя 56% новых N r каждый год.
- •
В глобальном масштабе N 2 O составляет ок. 8% земного потока денитрификации.
- •
Измерено апскейлинг N 2 O: (N 2 O + N 2 ) отношения могут обеспечить пространственные оценки денитрификации, но ограниченная база данных вызывает высокую неопределенность.
Использование азотных (N) удобрений и выращивание азотфиксирующих культур за последнее столетие резко выросло с серьезными экологическими последствиями. Большая часть антропогенного химически активного азота в конечном итоге будет возвращена в атмосферу путем денитрификации в виде инертного N 2 , но величина денитрификации и отношение N 2 O к (N 2 O + N 2 ) выбрасываются (RN2O) неизвестен для подавляющего большинства наземных экосистем.В этом документе представлены оценки земной денитрификации и RN2O путем обзора существующей литературы и составления баланса азота для глобальной поверхности суши. По нашим оценкам, наземная денитрификация увеличилась вдвое с 80 Tg-N в год -1 в доиндустриальные времена до 160Tg-N в год -1 в 2005 году со средним RN2O примерно 0,08. Мы пришли к выводу, что масштабирование RN2O может обеспечить пространственные оценки земной денитрификации, если исключить данные методов ингибирования ацетилена.Последние достижения в методологиях измерения выбросов N 2 и RN2O в полевых условиях могут открыть путь для более эффективного управления наземными потоками азота.
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
© 2020 Автор (ы). Опубликовано Elsevier B.V.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
Уровни N2O в вечной мерзлоте в 12 раз выше ожидаемых — Harvard Gazette
Около четверти Северного полушария покрыто вечной мерзлотой.Теперь выясняется, что эти вечно мерзлые слои почвы, породы и отложений на самом деле не такие постоянные: они тают с нарастающей скоростью.
Вызванное деятельностью человека изменение климата приводит к потеплению этих земель, таянию льда и разрыхлению почвы, что может нанести серьезный ущерб. Падают леса; дороги рушатся; и, по иронии судьбы, более теплая почва выделяет еще больше парниковых газов, что может еще больше усугубить последствия изменения климата.
Вскоре после того, как ученые впервые заметили признаки оттепели в начале 1970-х годов, они поспешили контролировать выбросы двух самых влиятельных парниковых газов — углекислого газа и метана.Но до недавнего времени угроза третьего по распространенности газа, закиси азота (N 2 O), известного в стоматологии как веселящий газ, в значительной степени игнорировалась.
В докладе 2010 года Агентство по охране окружающей среды (EPA) оценило выбросы закиси азота в вечной мерзлоте как «незначительные», и несколько исследований опровергают это утверждение.
Но статья, опубликованная в этом месяце в журнале «Атмосферная химия и физика», показывает, что выбросы закиси азота в результате таяния вечной мерзлоты на Аляске примерно в 12 раз выше, чем предполагалось ранее.Поскольку N 2 O улавливает тепло почти в 300 раз эффективнее, чем углекислый газ, это открытие может означать, что Арктика — и глобальный климат — находятся в большей опасности, чем мы думали. «Гораздо меньшее увеличение содержания закиси азота повлечет за собой такое же изменение климата, как и большой шлейф CO 2 », — сказал Вилкерсон, первый автор статьи и доктор философии. студент Высшей школы искусств и наук в лаборатории Джеймса Г. Андерсона, профессора химии атмосферы в Гарварде Филипа С. Уэлда.
В августе 2013 года, прежде чем Вилкерсон присоединился к лаборатории Андерсона, члены лаборатории и ученые из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) отправились в регион Норт-Слоуп на Аляске, взяв с собой специально оборудованный небольшой самолет, который собирал данные о четырех парниковые газы — диоксид углерода, метан, водяной пар и закись азота — которые естественным образом выделяются из почвы и воды в результате микробных процессов. Летая низко, воздушная лаборатория собрала газы на площади почти 200 квадратных миль, что примерно в четыре раза больше площади самого Бостона.Используя метод вихревой ковариации, который измеряет вертикальную скорость ветра и концентрацию газовых примесей в атмосфере, команда смогла определить, поднялось или упало больше газов.
В этом случае то, что растет, не всегда падает: парниковые газы поднимаются в атмосферу, где они удерживают тепло и нагревают планету. А закись азота представляет еще большую угрозу: в стратосфере солнечный свет и кислород объединяются, чтобы преобразовать газ в реактивные оксиды азота, которые разъедают озоновый слой, который поглощает большую часть вредного ультрафиолетового излучения солнца.Согласно EPA, уровень газа в атмосфере в целом повышается, и молекулы могут оставаться в атмосфере до 114 лет.
Когда Вилкерсон пришел в лабораторию Андерсона в 2013 году, данные по закиси азота были еще необработанными. Он спросил, может ли он проанализировать цифры. «Не ожидалось, что это будет интересно или займет много времени», — сказал Вилкерсон. «Я рассматривал это как мини-проект. Я сказал, давайте использовать те данные, которые у нас есть, потому что, откровенно говоря, их сбор был очень дорогостоящим. Я подумал, что могу сделать это с таким же успехом, и в то же время я смогу получить больше опыта вихревой ковариации.”
Конечно, сказал Андерсон, продолжайте. Оба мужчины полагали, что данные подтвердят то, что все, казалось, уже знали: закись азота из вечной мерзлоты не представляет реальной угрозы.
«Это в 10 миллионов раз больше, чем любое предыдущее исследование выбросов N2O из вечной мерзлоты. Это делает [предыдущие] выводы несколько более серьезными ».
— Джордан Вилкерсон
«Предполагается, что эти вечномерзлые почвы настолько холодные, что не будет большой микробной активности», — сказал Вилкерсон.«До 2009 года ни в одном исследовании не было никаких указаний на то, что выбросы на самом деле могут быть довольно большими в районах вечной мерзлоты».
Ограниченные исследования были проведены с использованием образцов керна, которые нагреваются в контролируемой среде лаборатории, чтобы узнать, сколько газа выделяет отобранный торф, или 15 или 20 закрытых цилиндров диаметром около 18 дюймов и глубиной в несколько дюймов, которые образуют образец на квадратный метр. или около того газов, выделяемых из почвы, в которой они заключены. Эти исследования показали, что N 2 O может быть выше, чем предполагалось ранее, но, по словам Вилкерсона, «они не получили особой поддержки, потому что исследовали такие небольшие участки.Было легко отклонить их как не представляющих вечную мерзлоту в целом ».
Данные Андерсона охватывают гораздо больше вопросов, чем любое предыдущее исследование, и когда Вилкерсон провел расчеты, он обнаружил, что высокие выбросы были относительно широко распространены.
Всего за один месяц самолет зафиксировал достаточно закиси азота, чтобы выполнить ожидаемый предел на целый год. Хотя данные Андерсона представляют только 193 из 5,5 миллионов квадратных миль Арктики — как если бы мы использовали участок размером с Род-Айленд для представления всех Соединенных Штатов, — «они были в 10 миллионов раз больше, чем любое предыдущее исследование, посвященное вечной мерзлоте N 2 . Выбросы O », — сказал Вилкерсон.«Это делает [предыдущие] выводы несколько более серьезными».
Вилкерсон надеется, что этот новый анализ вдохновит на дальнейшие исследования. «Мы не знаем, насколько еще он увеличится, — сказал он, — и мы не знали, что это вообще значимо, потому что другие исследования проводились в таком маленьком пространственном масштабе, что мы не знали, были ли они представитель более крупного региона ».
Ковариационные башниEddy в Арктике используют ту же технологию, которую команда Андерсона использовала в своем самолете для мониторинга углекислого газа и метана.Но «ни одна из этих башен в районе вечной мерзлоты не имеет N 2 O», — сказал Уилкинсон. «Это возможно, потому что в 2006 году рядом с молочной фермой в Нидерландах была временно установлена башня для проверки концепции». С камерами ученые должны физически собирать пробы газа каждый час, но если бы башни были настроены для сбора N 2 O, цифры на большой площади были бы гораздо более надежными.
Связанные
В декабре NOAA сообщило, что Арктика нагревается почти в два раза быстрее, чем остальная часть планеты, и, по прогнозам, вечная мерзлота будет таять со все возрастающей скоростью.Высокие температуры также могут принести в регион больше растительности, что может помочь снизить уровень закиси азота в будущем, поскольку растения поглощают азот. Но чтобы понять, как растения могут снизить риск, исследователям нужно больше данных о самом риске.
Вилкерсон надеется, что исследователи поторопятся и соберут эти данные, будь то самолет, башня, камера или ядро. А еще лучше — все четыре. «К этому нужно относиться более серьезно, чем сейчас», — сказал он. Потому что по мере того, как планета нагревается, вечная мерзлота может продолжать таять, что будет способствовать потеплению планеты, что приведет к растоплению большего количества холода.Чтобы понять, как замедлить этот цикл, нам сначала нужно понять, насколько плоха ситуация.
Это исследование финансируется Национальным научным фондом.
The Daily Gazette
Подпишитесь на ежедневную рассылку новостей Гарварда.
Завод стабильных изотопов
Анализ азота (N 2 ) и закиси азота (N 2 O) с помощью GasBench-Precon-IRMS
SIF обеспечивает изотопный анализ ( 15 N, 18 O) N 2 и / или N 2 O в газовых смесях, которые также могут содержать O 2 и CO 2 .Этот метод также используется для анализа N 2 и / или N 2 O, очищенных от проб воды гелием.
Анализ 15 N и 18 O в газовых смесях
Соотношения стабильных изотопов азота (δ 15 N) и / или кислорода (δ 18 O) измеряются с помощью системы концентрации газа ThermoScientific GasBench + Precon, подключенной к масс-спектрометру для определения отношения изотопов ThermoScientific Delta V Plus (Бремен, Германия ). Пробы газа удаляются из флаконов через пробоотборник с двойной иглой в поток носителя гелия (20 мл / мин).Затем N 2 и N 2 O выделяют и концентрируют для подготовки к изотопному анализу. Сначала проба газа N 2 отбирается с помощью поворотного 8-ми портового клапана, снабженного петлей для отбора проб 5–100 мкл, и рассчитывается по времени для определения максимальной концентрации N 2 в потоке газа-носителя. Этот образец газа пропускают в IRMS через колонку ГХ с молекулярным ситом 5A (15 м x 0,53 мм внутренний диаметр, 25 ° C, 3 мл / мин). Эталонный пик N 2 используется для расчета предварительных изотопных соотношений пика образца N 2 .
При анализе N 2 остальная часть пробы газа проходит через скруббер CO 2 (аскарит), а N 2 O улавливается и концентрируется в 2 криоловушках с жидким азотом, работающих последовательно, так что N 2 O удерживается в первой ловушке до тех пор, пока неконденсирующаяся часть пробы газа не будет заменена гелием-носителем, а затем перейдет во вторую ловушку меньшего размера. Наконец, вторая ловушка нагревается до температуры окружающей среды, и N 2 O переносится гелием в IRMS через колонку для ГХ Poroplot Q (25 м x 0.53 мм, 25 ° C, 1,8 мл / мин). Этот столбец отделяет N 2 O от остаточного CO 2 . Эталонный пик N 2 O используется для расчета предварительных соотношений изотопов образца N 2 O пика.
Окончательные значения δ 15 N рассчитываются путем корректировки предварительных значений для изменений линейности и инструментального дрейфа таким образом, чтобы были получены правильные значения δ 15 N для лабораторных стандартных образцов. Два лабораторных стандартных образца анализируются на каждые 10 проб.Лабораторные стандартные образцы представляют собой смеси N 2 и N 2 O (например, 3% N 2 + 1 ppm N 2 O с балансом He или 1 ppm N 2 O с балансом N . 2 ). N 2 откалиброван по стандарту Oztech N 2 (Oztech Trading Co., δ 15 Н по воздуху = -0,61). Калибровка N 2 O проблематична из-за отсутствия подходящих международных стандартов. Таким образом, мы откалибровали 15 N и 18 O путем термического разложения N 2 O в нагретой золотой трубке (800 ° C) для преобразования N 2 O в N 2 + O 2 .Полученный N 2 был откалиброван по стандарту Oztech N 2 , а O 2 был откалиброван по стандарту Oztech O 2 (δ 18 O против VSMOW = 27,48).
Изотопомеры N2O (δ15Nα и δ15Nβ)Анализ изотопомеров N2O (δ15Nα и δ15Nβ) проводят с использованием того же масс-спектрометра для определения соотношения изотопов с несколькими коллекторами, как указано выше. Одновременное измерение N 2 O (m / z 44, 45, 46) и его NO-фрагмента (m / z 30 и 31) позволяет определить центральный атом азота (δ15Nα).Изотопный состав концевого атома азота (δ15Nβ) можно рассчитать как разность между центральным положением и общим измерением объема (δ15N).
Предел количественного определения и долгосрочное стандартное отклонение для N 2 и N 2 O Анализ с помощью GasBench-Precon-IRMS
N 2 O : Предел количественного определения: прибл. 150 пикомоль
Долгосрочное стандартное отклонение: 15 N, 0.1 ‰; 18 O, 0,3 ‰
N 2 : Предел количественного определения: прибл. 150 наномоль
Долгосрочное стандартное отклонение: 0,1 ‰
Максимальные измеряемые концентрации газа зависят как от концентрации, так и от изотопного обогащения. Свяжитесь с нами, если вы намереваетесь предоставить образцы, обогащенные изотопами, с концентрацией газа более чем в десять раз превышающей концентрацию окружающей среды.