Отслеживание азота-15 - Nitrogen-15 tracing
Азот-15 ( 15 Н) отслеживания представляет собой метод для изучения азотного цикла с использованием более тяжелым, стабильный азот изотопа 15 N . Несмотря на разный вес, 15 N участвует в тех же химических реакциях, что и более распространенный 14 N, и поэтому используется для отслеживания и количественной оценки превращений одного соединения азота в другое. 15 Н трассировка применяется в биогеохимии , почвоведения , экологической науки , экологической микробиологии и небольшого исследования активации молекулы.
Приложения
Отслеживание 15 N позволяет исследователям отличить конкретные превращения азота от сети одновременных реакций; например, аммоний может одновременно окисляться автотрофными микроорганизмами , производиться минерализацией органических веществ, производиться диссимиляционным восстановлением нитратов и ассимилироваться микробами и растениями. В этом случае количественное определение абсолютного количества аммония не объясняет, как он производится или потребляется. Однако превращение одного соединения, меченного 15 N, в другое может быть напрямую связано через изотопную сигнатуру.
15 Отслеживание азота применялось для количественной оценки скорости превращения азота в почве и для определения источников парникового газа закиси азота в различных условиях окружающей среды.
Методические подходы
Два основных подхода - это естественное изобилие и методы обогащения .
Техники естественного изобилия
Техники естественного изобилия можно применять без искусственного вмешательства. Естественные содержания 15 N выражены в виде дельта (δ) относительно концентрации 15 N в воздухе. Из-за ферментативной дискриминации естественные содержания 15 N незначительно изменяются при микробиологических реакциях в почве. Помимо значений δ, для определения его источников (нитрификация или денитрификация) использовалось предпочтение сайтов 15 N и 14 N (изотопомеры) для внутреннего или внешнего положения в молекуле закиси азота.
Техники обогащения
Когда азотные субстраты искусственно обогащаются (маркируются) 15 N, продукт реакции может быть напрямую связан с его субстратом. В отличие от методов естественного изобилия, мечение 15 N позволяет точно рассчитать скорость реакции. Поправка на дополнительный азот также может быть ошибкой из-за изменения естественных превращений азота. Однако в сельскохозяйственных почвах внесение индикаторов, обогащенных 15 N, таких как аммоний и нитрат, напоминает обычную практику внесения удобрений.
Способ расчета скорости превращения азота в почве может быть получен путем численного приближения, учитывающего различные одновременные превращения азота. Численным инструментом для изучения азотного цикла является модель N- следа, основанная на моделировании цепи Маркова методом Монте-Карло .