Nitrogen-15-sporing - Nitrogen-15 tracing
Nitrogen-15 ( 15 N) sporing er en teknikk for å studere nitrogensyklusen ved hjelp av den tyngre, stabil nitrogen isotop 15 N . Til tross for de forskjellige vektene, er 15 N involvert i de samme kjemiske reaksjonene som den mer rike 14 N og brukes derfor til å spore og kvantifisere omdannelser av en nitrogenforbindelse til en annen. 15 N-sporing brukes i biogeokjemi , jordvitenskap , miljøvitenskap , miljømikrobiologi og aktivering av små molekyler.
applikasjoner
15 N-sporing tillater forskere å skille spesifikke nitrogenomdannelser fra et nettverk av samtidige reaksjoner; for eksempel kan ammonium samtidig oksideres av autotrofiske mikroorganismer , produsert ved mineralisering av organisk materiale, produsert ved dissimilatorisk nitratreduksjon og assimilert av mikrober og planter. I dette tilfellet forklarer ikke kvantifisering av de absolutte mengder ammonium hvordan det blir produsert eller konsumert. Imidlertid kan omdannelsen av en 15 N-merket forbindelse til en annen kobles direkte gjennom den isotopiske signaturen.
15 N-sporing er brukt for å kvantifisere hastigheter for nitrogentransformasjoner i jord og for å skille kildene til klimagassen lystgass under forskjellige miljøforhold.
Metodiske tilnærminger
De to hovedtilnærmingene er naturlig overflod og berikelse teknikker.
Naturlige overflodsteknikker
Naturlige overflodsteknikker kan brukes uten kunstig forstyrrelse. De naturlige 15 N overflodene uttrykkes i delta (δ) notasjon i forhold til 15 N konsentrasjonen i luften. På grunn av enzymatisk diskriminering endres naturlige 15 N-overflater litt i mikrobielt medierte reaksjoner i jord. Bortsett fra δ-verdier, har stedets preferanse på 15 N og 14 N (isotopomerer) for den indre eller ytre posisjon i lystgassmolekylet blitt brukt for å bestemme kildene (nitrifisering eller denitrifisering).
Berikelse teknikker
Når nitrogensubstrater er kunstig beriket (merket) med 15 N, kan reaksjonsproduktet kobles direkte til substratet. I motsetning til naturlige overflodsteknikker, tillater 15 N merking å beregne nøyaktig reaksjonshastigheter. Endringen av ekstra nitrogen kan også være en skjevhet ved å endre naturlige nitrogentransformasjoner. I jordbruksjord ligner imidlertid anvendelse av 15 N berikede sporstoffer, som ammonium og nitrat, konvensjonell gjødslingspraksis.
En måte å beregne nitrogenomdannelseshastigheter i jord på kan oppnås ved numerisk tilnærming som tar hensyn til forskjellige, samtidige nitrogenomdannelser. Et numerisk verktøy for å studere nitrogensyklusen er N- sporemodellen basert på en Markov-kjede Monte Carlo- simulering.