Подключение воды к газовой колонке: подключение и установка. Как спрятать трубы от колонки

Подключение воды к колонке SUPERFLAME

ВНИМАНИЕ!

В связи с участившимися случаями возникновения электрического напряжения на трубопроводах водоснабжения, изготовитель настоятельно рекомендует производить заземление газовых колонок. А также не использовать не заземлённую электробытовую технику, работающую с водой (стиральные машины, посудомоечные машины и т.д.). Невыполнение данной рекомендации может привести к нежелательным последствиям для здоровья потребителя и работоспособности водонагревателя. Место заземления указано значком на нижней части изделия.

Для увеличения срока службы аппарата и улучшения его эксплуатационных характеристик рекомендуется устанавливать перед аппаратом фильтр очистки воды. В регионах с жесткой водой рекомендуется перед аппаратом устанавливать смягчители воды.
Подключение аппарата к водопроводной сети выполнить трубами или гибкими рукавами с внутренним диаметром не менее 13 мм и длиной рукавов не более 1,5 м.
Подключение трубопроводов холодной и горячей воды не должно сопровождаться взаимным натягом труб и частей аппарата во избежание смещения или поломки отдельных деталей и частей аппарата и нарушением герметичности водяной системы.
Перед подключением водонагревателя к водопроводной сети необходимо слить воду из напорного трубопровода для предотвращения возможного нежелательного попадания в аппарат грязи и отложений при первом его включении.
После подсоединения трубопроводов к аппарату необходимо проверить герметичность мест соединений, предварительно заполнив внутренние полости трубопровода аппарата водой. Проверка герметичности производится открытием запорного вентиля холодной воды (при закрытых водоразборных кранах).

Течь в местах соединений не допускается!
Правила монтажа аппарата при помощи гибких шлангов

Гибкие рукава, применяемые для подключения газа и воды должны иметь сертификат соответствия, где должны быть указаны технические условия на поставку, область их применения, срок службы и технические характеристики.

По истечении срока службы, указанного в сертификате, рукав должен быть обязательно заменен.

При подключении аппарата при помощи гибких рукавов необходимо соблюдать правила монтажа, которые не допускают:

скручивание шланга относительно продольной оси;
установку шланга с изгибом вблизи наконечников. Длина участка шланга у заделки, который не должен подвергаться изгибу, должна быть не менее 50 мм. Минимально допустимый радиус изгиба шланга, измеряемый по внешней образующей, должен составлять 90 мм.

Рекомендуется:

применять угловые соединения и переходники во избежание изломов шлангов вблизи наконечников.
применять промежуточные опоры при установке длинных шлангов.
при прямолинейном расположении устанавливать шланги с провисанием.

рекомендуемые схемы монтажа шланга показаны на следующем рисунке:

Монтаж шланга необходимо начинать с неподвижных элементов шланга, имеющих трубную цилиндрическую резьбу. Это требование не относится к соединению, ответной деталью которой является накидная гайка.
Уплотнение резьбового соединения штуцера с ответной деталью (радиальное соединение) необходимо производить с применением ленточного фторопластового уплотнительного материала (ФУМ) или герметика.
Резьбовое соединение накидных гаек (торцовое соединение), как подвижных, так и неподвижных, с ответным штуцером необходимо выполнять с применением прокладок. Материал прокладок – маслобензостойкая резина, паронит или фторопласт-4.

После подключения воды и испытания трубопровода необходимо проверить работоспособность электронного розжига горелки, для чего:

вставить в батарейный отсек батарейки, соблюдая полярность. Несоблюдение этого условия приведет к несрабатыванию электронного блока;
открыть кран горячей воды, при этом между свечей электронного розжига и секцией горелки должен произойти непрерывный электронный разряд, что указывает на работоспособность электронного блока и правильность монтажа электронной системы.

При отсутствии разряда внимательно проверить надежность монтажа системы согласно принципиальной электрической схеме соединений.

Подключение воды и газа, а также первый запуск газовой колонки

После проведения монтажа газовой колонки неизменно встает вопрос о ее подключении. Так как установку прибора проводят квалифицированные специалисты, то и подключение к коммуникациям, а также первый запуск устройства, лучше всего доверить именно им.

Подключение газа

В первую очередь следует врезать в газовую трубу тройник. Это делается довольно просто, при наличии резьбового соединения. Если же таковое отсутствует, придется прибегнуть к услугам сварщика, который произведет газосварочное соединение. После этого приходит черед тройника, который требуется прикрутить к газовому крану.

Далее нужно провести разметку для трубы, после чего можно замерять получившееся расстояние. Только так можно верно высчитать длину трубы и необходимое количество фитингов, которое потребуется для осуществления крепежа. После этого следует просверлить отверстия в стене и уже в них прикрепить клипсы. Делать это необходимо с интервалом в 1 метр. В клипсы нужно защелкнуть трубу и подключить ее ко всей системе газоснабжения.

Подключение воды

В первую очередь определяется место врезки тройника. После этого необходимо разрезать трубу и впаять в это место тройник. Но если труба металлическая, то придется вмонтировать компрессорный фитинг.

Следующим шагом будет установка водопроводного крана. Все делается так же, как и с газовым. Наносится разметка, определяется длина трубы и количество фитингов. В стене сверлятся отверстия и фиксируются клипсы. На них необходимо закрепить трубу, после чего можно подводить воду к самой колонке. После этого не лишней будет установка так называемого крана Маевского, который заметно увеличивает срок эксплуатации.

После всего этого можно подключать колонку к водопроводу, для чего применяется специальный фитинг, снабженный накидной гайкой, а также к системе горячего водоснабжения (при ее наличии).

Запуск колонки

Это делается после завершения все работ. При включении следует проверить устройство и соединения на герметичность. Для этого нужно дождаться, когда газ пойдет в колонку и намазать все стыки мыльным раствором. Если есть дефекты, то возникнут пузыри. Все проблемные места необходимо будет переделать. Кроме этого, проверять нужно и на предмет протечек воды.

Отличительные особенности сантехнического фаянса и фарфора
Правильное размещение колодца и септика на загородном участке

замена и монтаж, требования и правила подключения в квартире и частном доме

Газовая колонка – это то, что необходимо простому человеку в бытовом использовании. Большинство мужчин в целях экономии начинают заниматься установкой оборудования самостоятельно.

Основные нормы и правила

Прежде чем заниматься установкой колонки, стоит отметить, что полностью провести процедуру самостоятельно невозможно. Для начала необходимо пригласить газовую службу, которая сможет спроектировать и смонтировать оборудование, ведь только она имеет полное право и лицензию на проведение данного ряда услуг. Подсоединить колонку к газовому потоку хозяин жилья точно не сможет, а вот все последующие процедуры можно сделать самостоятельно. Первым делом необходимо составить проектную документацию на установку газовой колонки в доме. Да, такая процедура займёт некоторое время, но она является обязательным пунктом к выполнению. Стоит разобраться по каким же причинам может возникнуть необходимость установки такого оборудования.

Они могут быть следующими:

перенос с одного места на другое – возможно, из ванны в кухню или, наоборот, что связано с тем, что ранее оборудование было установлено по одним нормативам, но сейчас действуют другие;

если колонка устарела и требуется замена оборудования;
и последняя версия, когда хозяин просто решился установить газовую колонку в доме, несмотря на другие поставки горячей воды.

Прежде чем переходить к выбору колонки, стоит определиться и разобраться, где есть желание её установить: в частном доме или в квартире. Если же по каким-то причинам в жилом помещении нет дымохода, встроенного в стене, то установка запрещена. Но из любой ситуации есть выход, поэтому можно приобрести колонку, в которой закрытая камера для сгорания. Тогда труба будет выходить наружу сквозь стену и тот человек, который будет проводить данного плана работу, в обязательном порядке должен уведомить и запросить схемы строения жилища для точного определения благоприятной площади.

На первый взгляд вся процедура может показаться довольно лёгкой и выполнимой, но не стоит торопиться её начинать, ведь как показывает практика, сначала стоит всё узнать и уверенно приступать к работе. Ведь существуют определённые требования даже к будущему месту установки.

Выбор места

Один из важных вопросов – это выбрать место, где будет установлена будущая газовая колонка. Следует ознакомиться с некоторыми правилами, которые должны знать все, кто хочет обрести новое оборудование у себя в доме. Оптимальным местом станет кухня, но никак не ванна, как многие думают, к сожалению, в этой комнате устанавливать такое оборудование недопустимо. Можно использовать любое другое помещение, где никто не живёт, для выхода всего дыма вследствие сгорания. Он должен выходить через дымоход, встроенный в стену. Труба же должна состоять из нержавеющей стали.

После установки агрегата в доме появляется много преимуществ. Одним из самых очевидных плюсов является наличие горячей воды в больших объёмах и в любое время суток. Это оборудование отличается компактностью, а его мощность не будет превышать того, что есть в газовых линиях. Горячую воду можно получить сразу же, после включения колонки для нагрева. Однако помимо плюсов всегда присутствуют и минусы в использовании такого агрегата. Минусом является высокая пожароопасность. Для этого следует установить хорошую вентиляционную трубу или же необходимо будет встраивать в стену дымоход, который справится со своей задачей на отлично.

Демонтаж старого прибора

Прежде чем заниматься эксплуатацией и монтажом нового оборудования своими руками, необходимо произвести демонтаж старого прибора. Но если ранее не использовался подобного рода агрегат, тогда стоит выполнить вышеперечисленные указания по установке.

Стоит ознакомиться с основными этапами устранения старого оборудования.

Первым делом следует перекрыть подачу газа: для этого нужно повернуть тот вентиль, который непосредственно отвечает за это. Затем необходимо найти тот вентиль или шланг, который отвечает за подачу газа именно в колонку, и снять с него гайку. Процесс может быть затяжным, поскольку при ремонте его обычно закрашивают краской. Чтобы её удалить, следует воспользоваться растворителем для быстрого действия и растворения.
Следующий шаг – это перекрыть воду, если переходник был установлен возле будущей газовой колонки. Если переходника нет, тогда воду необходимо перекрыть во всём доме или квартире. Для дальнейшего пользования лучшим вариантом станет установка ещё двух кранов, которые будут регулировать подачу воды, при этом первый нужно ставить на вход в колонку, второй – на выход.
И последний шаг – это снять трубу, соединяющую колонку и дымоход, а также устранить все крепления.

Важно! Процедура замены старой колонки на новую не займёт много времени. Чтобы правильно её заменить, стоит придерживаться советов специалистов.

Монтаж нового устройства

Стоит ознакомиться с принципами установки колонки и как необходимо её подготовить, прежде чем ввести в эксплуатацию. Прежде чем начать устанавливать оборудование, следует найти подходящее место. Нужно подготовить саму стенку для размещения новой газовой колонки: вымыть её, сверить ровность при помощи уровня и провести трубу от дымохода примерно 110–120 мм.

Для монтажа прибора понадобятся следующие инструменты:

перфоратор;
крепления, такие как крючки, саморезы; их следует подбирать с учётом модели газовой колонки;
уровень, чтобы следить за правильностью установки оборудования.

Сама по себе процедура монтажа относительно проста. Необходимо внимательно посмотреть разметку на обратной стороне колонки и перенести её на стенку, куда будет ставиться агрегат. Затем следует проверить по уровню все отметки, после чего воспользоваться дрелью и высверлить отверстия для установки анкеров. У большей части современных колонок присутствует специальная пластина, на которую и производится крепёж всей колонки. Достаточно её просто приложить к стене и сделать пометки, куда необходимо будет вкрутить крепления.

После осуществления установки крепежа стоит приступить к креплению газовой колонки. В качестве дымохода специалисты советуют использовать гофрированную трубу диаметром примерно 100–120 мм, которая должна быть присоединена к выводу колонки и идти к выходу дымохода. Необходимо проследить за тем, чтобы всё плотно прилегало. Если могут быть любого рода огрехи, тогда стоит воспользоваться металлическим хомутом. Если приспособление имеет закрытую камеру для вывода дыма, тогда просто следует определить сторону, куда будет идти всё сгорание, и можно продолжить дымоход к той стене, которая ближе всего контактирует с улицей.

Стоит отметить, что после того как была произведена работа с перфоратором, вставляется дымоход. После чего его можно запенить или же использовать утеплитель, например, базальтовую вату. После того как проблема с приваркой агрегата будет решена, стоит перейти непосредственно к водопроводу.

Необходимо наладить работу поставки воды в колонку для оптимального нагрева и дальнейшего пользования. Главное – это следовать инструкции и не делать тот перечень работ, который должна выполнять специализированная газовая служба.

Стоит рассмотреть те места, которые абсолютно не подойдут для установки оборудования.

Первое, нежелательное место – это ванная комната. Чаще всего в ней нет окна. Существуют модели водонагревателей, в которых угарный воздух выходит через отверстие, а тот, в свою очередь, через вентиляцию.
К одной из распространённых ошибок стоит отнести и ту, в которой хозяева пытаются спрятать устройство. Чаще всего используется шкаф. Если произвести установку газовой колонки в шкафу – это привлечёт к её неисправности.

Часто горе-мастера путают трубы подключения, что приводит к тому, что вода начинает попадать в трубу с газом и движется к соседям, после чего колонка просто выходит из строя. В этом случае сотрудники газовых служб имеют полное право отключить поставку газа и препятствовать этому нельзя, так как это является серьёзной угрозой для жизни не только жильцов квартира или дома, в котором установлена газовая колонка, но и окружающих.

Пуск и наладка

После того как был произведён монтаж нового оборудования, необходимо начать поставку газа и запускать колонку в работу. Этот пункт работ может выполнить только газовщик, у которого есть на это определённое разрешение. Для этого необходимо будет заполнить и оставить специальную заявку и дождаться мастера. Если точно знать модель будущей колонки, то специалисты могут провести трубу прямо к ней. Только следует запомнить, что изначально производится монтаж колонки, после чего – газовой трубы. В другом же случае стоит остановиться в полуметре от места установки и использовать шланг. Этот способ поможет службам значительно сократит работу.

Немаловажный вопрос в подключении воды к колонке, ведь без неё просто невозможно в полную меру использовать оборудование. Для начала следует провести холодную воду, после чего стоит сделать разводку для горячей воды, которая будет идти по дому и по колонке. Если есть фильтр, то он однозначно облегчит задачу. Если же его нет, тогда стоит установить специальный очиститель на 90–100 мкм – это фильтр так называемой грубой очистки воды. Но также можно установить и тонкой очистки фильтр, но он будет на 10–20 мкм. Установка фильтров нужна для того, чтобы работа колонки проходила без перебоев и не засоряла трубы.

Существуют следующие способы подведения труб к газовой колонке:

можно сделать подвод трубы на небольшое расстояние и воспользоваться специальным шлангом из меди или латуни;
подключить напрямую при помощи металлопластикового или стального материала, в зависимости от того, из какого материала была выполнена разводка.

Важно: чтобы произвести процедуру так называемой врезки, потребуется тройник.

Сама процедура происходит следующим образом:

следует взять тройник, трубу и так называемый труборез, но он будет пригоден только для металлопластиковых труб;
в местах, которые кажутся самыми необходимыми, нужно сделать разрезы трубы;
при помощи фитинга нужно закрутить тройник к той трубе, по которой течёт холодная вода;
оставшийся отрезок трубы необходимо соединить с колонкой;
при наличии стальных труб нужен будет аппарат для сварки и, конечно же, умение им пользоваться;
следует использовать хомут-тройник, принцип такой же самый, что и в первом случае: нужно сделать отверстие, туда применить тройник и соединить с газовой колонкой;
паяльник потребуется в том случае, если стоят полипропиленовые трубы;
потребуется наличие труб ГВС, но если их нет, тогда необходимо провести одну трубу от колонки к каждому смесителю в доме.

Важно: при замене оборудование стоит производить и замену труб, что поможет избежать образования налёта, а также перебоев в работе.

Когда всё уже установлено и выглядит довольно прилично, можно смело приступать к запуску газовой колонки. Для начала следует проверить подключение на герметичность – нет ли нигде щелей, не течёт ли вода, не чувствуется ли запах газа. Проверить это довольно легко: необходимо взять мыльную воду и смочить стыки, а потом пустить газ по трубе. Если запаха нет – это значит, что всё герметично. Первый запуск следует выполнять в присутствии специалиста и строго следовать инструкции, которая находится в коробке.

Первым делом стоит определиться с напором подачи газа, который регулируется болтом, и с подачей воздуха, что регулируется при помощи шибера. Невозможно будет выполнить данную процедуру при отсутствии манометра, он покажет давление при включении колонки на максимум и минимум. Каким должен быть максимальный показатель давления, можно узнать в инструкции производителя. Оптимальным решением станет установка газа горелки на обычный уровень, при котором пламя будет постоянно синего цвета. Кстати, за этим также необходимо неоднократно следить, ведь в горении не должно быть никакого жёлтого свечения.

Что же касается стоимости не только самого оборудования, но и установки, то здесь выбор будет зависеть непосредственно от владельца. Если приобретать товар на рынке, то чаще всего установка идёт отдельным чеком, в отличие от специализированного магазина, где можно видеть полную стоимость товара и установки в одном чеке или же, чаще всего, такие магазины предлагают провести работу бесплатно. А также можно воспользоваться услугами сервисного центра. Тогда заключается договор на весь период проведения услуг, что будет являться гарантом качества.

На самом деле установка газовой колонки не такая уж и сложная процедура, как могло показаться на первый взгляд. Главное – это всегда следовать инструкции и не выполнять работу за профессионала, ведь это грозит не только потерей здоровья, но и жилья. При неверной установке газовой колонки может случиться абсолютно всё.

В следующем видео вас ждет инструкция по подключению газовой колонки.

Схема подключения газовой колонки к водопроводной сети

Газовая колонка является оптимальным вариантом для обеспечения частного дома горячей водой, к тому же это техника не требуют огромного потребления электричества. Раньше такие колонки имели множество недостатков и были весьма небезопасны. Спустя десятки лет специалисты устранили минусы оборудования, и теперь газовая колонка является самым функциональным прибором, который имеет приятный дизайн. В магазине можно найти стильные и эргономичные колонки, которые работают с помощью специального пьезоэлемента. Теперь, чтобы установить данное оборудование дома не представляет никаких трудностей.

Установка

Главное, что нужно запомнить, это схему подсоединения газовой колонки с остальными элементами, которые предназначены для безопасности газового снабжения. Обычно за безопасную работу котла отвечают лицензированные организации, которые могут проинспектировать данную работу.

Пред тем, как начать устанавливать газовую колонку, необходимо ознакомиться с техническими условиями. Именно эти действия помогут успешно завершить начатую установку. Так же стоит обзавестись необходимыми материалами и инструментами. Например, водяными трубами, газовой колонкой, саморезами, краном, дрелью и другими важными инструментами.

Место установки

Важно запомнить, что заранее должно быть спланировано место для вытяжки. Безусловно, если в доме уже имеется дымовой отвод, то вытяжку будет намного проще встроить. Через отверстия в потолке нужно провести асбестовую трубу, которая будет выходить наружу. Затем монтируется колонка на безопасной высоте. Дальше необходимо проделать небольшие строительные дырки, в стене, чтобы окончательно закрепить газовую колонку.

Настройка оборудования

Вытяжку и колонку необходимо скрепить между собой, то есть один конец должен быть соединен с отверстием, другой с дымоходом. В этом процессе поможет гофра. Только после этого можно проводить газ к колонке. Но перед этим необходимо установить тройник в трубу, в данном случае понадобиться работа со сваркой. После проведенных действий колонка соединяется с газом, которая закрепляется клипсами.

Соединение с водопроводной сетью

В данном случае нужно так же провести работы с тройником, то есть сделать врезку. После этого устанавливается водопроводный кран. Процесс работы схож с настройкой колонки. Водопровод по той же схеме соединяется с трубами. Важно не забыть установить фильтры, которые подразделяются на два вида: солевой и магнитный. По правилам установки нужно подсоединить кран Маевского, который контролирует эксплуатацию данного прибора. Если все пункты сделаны правильно, можно перейти к подключению колонки и горячей воды.

Самостоятельное подключение газовой колонки едва не привело к взрыву. В Курганской области пенсионер перепутал газовую трубу с водопроводной — Газ — Новости

05.07.2019

Газ / Газификация и газоснабжение

Пенсионер из Курганской области решил самостоятельно установить газовый водонагреватель и едва не устроил взрыв в доме. При подключении газовой колонки мужчина перепутал газовую трубу и водопровод. В систему газоснабжения попала вода.

Как сообщила администрация Кетовского района Курганской области, инцидент произошел 3 июля в селе Кетово.

Один из жителей многоэтажки решил самостоятельно установить дома водонагреватель, однако при монтаже перепутал трубы. В итоге соседи пенсионера остались без газа в кухонных плитах. Однако еще больше жильцов удивил резкий запах газа при включении крана с водой. Бдительные соседи сразу вызвали газовую службу.

«Газовики при приезде открыли газовые вентили, из которых тут же начала хлестать вода», — пишет очевидец происшествия в соцсетях. Специалисты устранили нарушение. Газоснабжение удалось восстановить к обеду следующего дня.

Однако две квартиры в течении нескольких дней оставались без газа — потребовалось заменить газовые счетчики, залитые водой.

В диспетчерской центральной аварийной газовой службы 104 вызов подтвердили: «Абонент перепутал газовые трубы с водопроводом: подключил наоборот. Мы приехали, обезопасили, воду слили. Сегодня провели внеплановое ТО в нескольких квартирах, проверили оборудование и „запустили“ дом. Составили договор на аварийно-восстановительные работы и передали информацию в КЧС (комиссию по чрезвычайным ситуациям)».

Стоит отметить, что правилами пользования газа в быту установлен запрет на самовольную установку газовых приборов. За нарушение может грозить административное наказание в виде штрафа. В случае если оно повторное, — уголовная ответственность: реальные сроки лишения свободы согласно ФЗ № 229.

Источники:

Курган и курганцы

Установка газовой колонки в Белгороде – Цена за работу

Для получения неограниченного источника горячей воды в частном доме или в квартире многие решают установить колонку. Газовый вариант нагрева часто удобнее электрического, но стоит соблюдать важные правила при подключении оборудования к трубопроводу и к системе подачи газа.

Компания СантехМастер предлагает услуги монтажа водонагревателей с газовым нагревом воды. Установка газовых колонок происходит быстро, к вам приедет опытный мастер и проведет все работы в соответствии с требованиями.

Основные требования к монтажу колонок

Площадь помещения не должна быть меньше 7.5 м2.
Высота потолков в помещении с колонкой – минимум 2 м.
Подключение постоянного водоснабжения с давлением не менее 0.1 атмосферы.
Монтаж только на стены, возведенные без использования воспламеняемых материалов.

Наши работы

Цены монтажа

Наименование работ	Цена, руб
Монтаж газовой колонки	1 500
Выезд специалиста на объект (по Белгородскому району)	бесплатно
Разработка проекта	бесплатно
Пуско-наладочные работы смонтированного нами оборудования	бесплатно
Опрессовка систем отопления и водоснабжения	бесплатно

Какие этапы работы с газовым водонагревателем?

Специалист должен обладать знаниями и опытом в водоснабжении, подаче газа, а также в подключении электрического оборудования. Сложность и этапы работ зависят от выбранной модели устройства.

Основные стадии монтажа и настройки нагревателя следующие:

определение модели и покупка необходимых аксессуаров для установки;
непосредственно монтаж на стену в необходимом месте, допустимом по нормам;
подключение водоснабжения, подачи газа и электричества для датчиков и поджига;
настройка автоматики, которая отключит подачу газа при затухании;
проверка работы всех систем, консультация для заказчика по эксплуатации.

Особенности подключения нагревателя воды

Газовые нагреватели стали популярным решением для многих владельцев домов и квартир. Недорогой ресурс природного газа или возможность использовать сжиженный газ позволяют отказаться от других дорогостоящих и неудобных методов нагрева воды. Чтобы все верно подключить, мастер должен иметь опыт работы с конкретной моделью техники.

Устанавливать газовую колонку должен специалист, который также поможет оформить необходимые документы. Одна ошибка в подключении может стать причиной катастрофических последствий. Не рискуйте сохранностью вашего жилья – доверяйте работу профессионалам.

Установка водонагревателей любого типа в Белгороде

Компания СантехМастер предлагает услуги специалистов в сфере сантехники и водоснабжения. Демократичные цены помогут вам выполнить монтаж и подключение газовой колонки за несколько часов, начав ее эксплуатацию уже в день заказа услуг.

Мастера работают с любыми производителями колонок, включая Bosch, Roda, Нева, Ariston, Gorenje и прочие бренды. Звоните и заказывайте выезд специалиста к вам на дом.

Газовая колонка: подключение и установка

Практичным и удобным оборудованием была и остается газовая колонка, с помощью которой можно получить горячую воду, не затрачивая огромных энергозатрат. Раньше такие устройства делались на совесть, они были достаточно эффективны, но не очень безопасны.

Для нагрева воды необходимо было открыть кран в ванной, после чего потребитель зажег газ в оборудовании спичкой. Это чудо техники могло доставить массу неприятностей, оно периодически засорялось, горение прекращалось, и все помещение заполнялось газом, что непременно приводило к опасности взрыва.Если вода в трубах закипала, то они не выдерживали напора.

Советские колонны были громоздкими и выглядели нелепо, поэтому первой задачей было их установить. Через определенное время конструкция таких устройств изменилась. Сегодня колонки стали не только эргономичными, но и стильными. Вместо спички сегодня используется пьезоэлектрический элемент. Если вы купите газовую колонку, то с подключением проблем не будет. Использование таких устройств сегодня не так опасно, угроза взрыва минимальна, а если погасить фитиль, то и газ не будет подаваться.

Определение места установки

Установка, подключение газовой колонки – это процессы, требующие соблюдения определенных норм и правил. Перед началом работы нужно убедиться, что оборудование гармонично сочетается с интерьером.Для работы колонки понадобится экстрактор. Если есть дымоход, то к нему можно монтировать вытяжку.

В стене или потолке проделайте отверстие для вставки асбестовой трубки. Его длина должна быть 1,5 м и более. Под вытяжку можно установить колонку, она должна располагаться на недоступной для детей высоте. Однако даже на потолке колонку укреплять не стоит, ведь все равно придется регулировать автоматику для контроля температуры воды.

Газовую колонку, которую можно подключить своими руками, необходимо усилить дюбелями, для них понадобятся отверстия.Но сначала мастеру придется выполнить разметку. Для этого используется дрель, но при помощи шурупов необходимо закрепить столбик.

Связь

Гофра используется для соединения колонки с вытяжкой. Один конец гофры нужно надеть на отверстие, а другой вставить в выход дымохода, а точнее в колпак. Когда шланг для подключения газовой колонки был установлен, можно приступать к подаче газа.

Некоторые домашние мастера задаются вопросом, как правильно установить оборудование для закручивания газового крана.Для этого специалисты рекомендуют вставлять в газовую трубу тройник. Такую работу можно выполнить сваркой или резьбовым соединением, при этом тройник необходимо прикрутить. Затем к колонке подсоединяется газовая магистраль, для этого от последней до крана необходимо провести трубу, которая одновременно фиксируется при помощи хомутов. Еще необходимо подключить газовую колонку к водопроводу. Эти работы будут рассмотрены ниже.

Подключение к водопроводу

По той же технологии, что и подключение к газопроводу, необходимо выполнить тройниковое подключение к водопроводу.Если используется металлическая труба, следует установить компрессионный фитинг, затем установить водопроводный кран. Как и в первом случае, необходимо разметить путь от колонки до водопровода для подключения к трубе.

Рядом с оборудованием должен быть установлен солевой фильтр, а затем магнитный фильтр. Изучая правила монтажа газового оборудования, можно отметить, что вам нужен кран Маевского. Это необходимо, чтобы устройство прослужило дольше. После этого газовую колонку следует подключить к системе горячего водоснабжения.

Функциональное тестирование

Газовую колонку, которую может подключить любой домашний мастер, необходимо проверить на работоспособность. Для этого открывается кран, через который поступает газ. После приготовления раствора мыла и воды можно проверить стыки газовых труб, а также место подключения крана. Если вы заметили пузыри, возможно, в этом месте есть течь, которую следует устранить.

Затем можно проверить подачу воды, для этого открывается кран горячей воды и кран Маевского.Некоторое время необходимо дождаться выхода воздуха из труб и фильтра. Затем кран можно закрыть, и после непродолжительной работы техники можно начинать использовать воду для хозяйственных нужд.

Вывод

Подключение воды к газовой колонке было описано выше, однако это правило не единственное для выполнения. Например, стена, где будет крепиться колонна, должна быть выполнена из негорючих материалов. Кроме того, колонку нельзя ставить над газовой плитой.

Как проверить датчики водяного столба для газовых печей – HVAC How To

Что такое водяной столб?
Водяной столб используется для измерения давления газа. Первыми приборами для измерения давления газа были трубки U-образной формы, наполовину заполненные водой. К одной стороне трубки прикладывали давление от газовой линии, а другую сторону оставляли открытой.То, насколько давление газа вытолкнуло воду вверх по открытой стороне, измерялось в дюймах, поэтому оно получило название «дюймы водяного столба».

Какие типы водомеров существуют?

Электронные манометры

сегодня являются наиболее часто используемыми инструментами для измерения давления газа. Они поставляются в качестве специальных считывателей давления или в качестве насадок для некоторых мультиметров.

Пример электронного манометра на Amazon
Двухпортовый манометр Fieldpiece — SDMN5

U-образный манометр

В них используются те же принципы, что и в первых считывателях давления газа.С помощью воды в U-образной трубке давление газа поступает в одну сторону и выталкивает воду вверх в другую сторону. Разница измеряется для получения показаний водяного столба. Они больше не используются широко и были заменены электронными считывателями.

Пример U-образного манометра на Amazon
RadonAway 50017 Манометр Easy Read, синий

Магнехелик

Magnehelic работает за счет использования диафрагмы, которая чувствительна к давлению и перемещается внутрь или наружу в зависимости от давления.Диафрагма соединена с магнитом, который вращает спираль (геликоид) по кругу при движении вверх или вниз. Спираль соединена с иглой, которая будет двигаться, создавая давление.

Аналоговые Magnehelics все еще используются, хотя есть электронные замены. Помимо измерения водяного столба, они также могут использоваться для измерения давления вентилятора, давления воздуходувки, скорости воздуха, тяги в печи, перепада давления на диафрагмах, уровня жидкости в барботерных системах, давления в жидкостных системах и сопротивления фильтра.

Пример Magnehelic на Amazon
Манометр дифференциального давления Dwyer Magnehelic Series 2000, диапазон 0–1,0″ водяного столба и 0–250 Па

Аналоговые считыватели давления газа

Это обычные считыватели давления газа. Одна сторона подключается к источнику газа, и показания выдаются на манометр.

Пример Аналоговый считыватель давления газа на Amazon
Robinair 42160 Комплект для измерения давления в газовом коллекторе, 0–35″ водяного столба

Как вы измеряете давление газа в водяном столбе?
Газ подается по всей стране под высоким давлением и понижается по мере поступления в дом. В момент попадания в дом давление составит от 7 до 10 дюймов водяного столба.

Подается в газовый клапан печи для регулирования правильного давления в печи. После того, как газ проходит через газовый клапан, он становится тем, что называется давлением в коллекторе. Производители печей имеют разное давление, и для получения правильных показаний давления необходимо ознакомиться с их руководством по эксплуатации печей. Обычно это будет от 1 до 3 дюймов водяного столба.

На газовом клапане будет расположен штуцер для измерения давления.Некоторые газовые клапаны имеют штуцер для измерения давления с обеих сторон, в то время как некоторые имеют только один штуцер на стороне коллектора печи.

Выключите газ.

Найдите штуцер давления на газовом клапане и отвинтите заглушку. Затем вкрутите манометр.

Включите газ.
Включите печь и запустите ее.
Манометр показывает водяной столб в дюймах.

Отключить газ
Закрутите пробку газового клапана, используя небольшое количество трубной пасты.
Включите подачу газа и проверьте, нет ли утечек вокруг метчика.

Резюме
Если используется U-образная трубка или манометр Magnehelic, они будут показывать вакуум при запуске печи. Это нормально, так как двигатель индуктора создает вакуум, который на короткое время проявляется на стороне коллектора газовой линии.

После завинчивания крана газового клапана обязательно проверьте его на наличие утечек водой с мылом. Это часто упускается из виду, вызывая проблемы позже.

Проверка давления водяного столба является простой задачей при наличии правильных мер безопасности и инструментов.Любой из упомянутых выше инструментов будет считывать давление газа при правильном использовании.

Безопасна ли вода для газовой хроматографии?

Технический совет Кори Келли, менеджера по продукции GC

Этот вопрос постоянно задают, и он основан на долгом опыте введения воды в газовую хроматографию. В первых колонках для ГХ фазы газовой хроматографии просто наносили на колонку.В основном это было с насадочными колонками, но также и с самыми первыми капиллярными колонками. Введение воды в эти фазы растворяло фазу и вызывало ее элюирование из колонок.

Со временем капиллярные колонки были склеены, а не покрыты. Эта химическая связь сделала их устойчивыми к впрыскиванию воды, а также к промывке растворителем.

Сегодня каждая колонка для ГХ от Phenomenex химически связана, что означает, что вода не удалит фазу из колонки.Таким образом, связанные колонки химически устойчивы к инъекциям воды, и их даже можно промывать водой.

Очень полярные фазы, такие как колонки на основе полиэтиленгликоля (ПЭГ), настолько полярны, что вода может накапливаться со временем и вызывать небольшие изменения в фазе. Несмотря на то, что это не приведет к удалению фазы, по этой причине рекомендуется ограничить введение воды в большинство фаз на основе ПЭГ. Единственным исключением является колонка ZB-WAXplus, представляющая собой фазу на основе ПЭГ, которая была специально обработана, чтобы быть стабильной при многократном или непрерывном введении воды.

Есть еще одно соображение для ГХ и инжекции воды. Объем расширения воды при испарении ОГРОМНЫЙ! Например, 1,0 мкл воды расширится до более чем 1200 мкл на входе с температурой 225°C и напором 12 фунтов на квадратный дюйм. Напротив, 1,0 мкл изооктана расширяется только до 136 мкл объема при тех же условиях. Этот большой объем расширения для воды необходимо принимать во внимание. Если объем расширения больше, чем объем вкладыша, то пар будет поступать обратно в линии подачи газа, которые не нагреваются, что приведет к постоянному уносу пробы.Поэтому для воды рекомендуются небольшие объемы закачки.

Одним из распространенных приложений, использующих воду в качестве матрицы, являются летучие вещества. Поскольку аналиты являются летучими, может не потребоваться более высокая температура элюирования для элюирования аналитов, но это может привести к тому, что на колонке останется вода и другие высококипящие загрязняющие вещества. При использовании низких температур вода (даже из-за инъекций свободного пространства) будет оставаться на колонке до тех пор, пока не будет элюирована. Эта вода дополняет полярность фазы и изменяет разделение.Воду нужно будет регулярно отжигать из колонки, чтобы восстановить производительность.

Резюме:

Большая часть сомнений по поводу воды связана с рассказами о нестабильности колонок, когда колонки были покрыты, а не химически связаны. Хотя еще есть пара колонок с покрытием, но Phenomenex их не поставляет.
Единственным соображением при использовании связанных колонок является объем ввода/расширения и возможное накопление при низких температурах.Успешная закачка воды может быть выполнена, если помнить об этих двух факторах.

Скачать в формате pdf

Вернуться на главную страницу GC »

Подробнее Технические советы по ГХ »

Требования к проекту — Регистрант — Сантехника

В ходе завершения сантехнических работ по установке и модификации оборудования лицензированные мастера-сантехники (LMP) должны проверять следующие применимые примечания, чтобы обеспечить соответствие нормативным требованиям и нормам Санитарного кодекса Нью-Йорка:

Муфты Fernco или колпачки Jim: не допускаются
Бутылка, колокольчик + S-ловушки: не разрешено
Жироуловители (перехватчики): Обе стороны должны иметь вентиляцию, если они установлены на полу, под приспособлениями
Сливы для раковины с двумя и тремя отсеками для приготовления пищи: должны иметь отдельные воздушные зазоры
Раковины для унитазов, без перелива: сифон 2 дюйма + сетчатый фильтр
Стояки для белья: Должны быть 18–42 дюйма (не 48 дюймов) в соответствии с PC 406
Предварительный осмотр: должны быть завершены трубопроводы корпуса ванны/душа и клапана балансировки давления
Предварительный осмотр: требуется вентиляция и сифоны для душевых кабин (поддоны не требуются)
Подпиточная вода, DDC, RPZ Соединения: Должен иметь воздушный зазор
Клапаны сброса давления: с трубопроводом; конец без резьбы, не соединенный напрямую с дренажными или вентиляционными линиями дома
Соединения бака: требуется отдельная проверка, если она не была проверена во время чернового осмотра
Отходы ПВХ + вентиляционные линии: разрешены в жилых зданиях до пяти этажей

Кодекс топливного газа Нью-Йорка: требования к испытаниям газовых труб согласно разделу 406

FGC.

Измерительные стержни и/или фланцы: необходимо установить
Будущие тройники не допускаются; клапаны прибора установлены
Система должна иметь манометр на 5 фунтов на квадратный дюйм с тестом на 3 фунта на квадратный дюйм для систем распределения низкого давления
Тест должен включать сторону выхода счетчика к прибору, включая любую изоляцию секций
Новые стояки газопровода: капельница запрещена, если это не требуется производителем; Ветки, снятые со стояка, должны иметь не менее двух (2) поворотных отводов локтя
Проемы фундамента, фундамента или несущей стены: требуется стальная втулка (противопожарная защита для других проходов)
Окрашенный газовый трубопровод: требуется испытание на давление 90 фунтов на квадратный дюйм
Approved Commercial Gas Flex: коммерческое кухонное оборудование на колесах с фиксаторами
Бытовые плиты, духовки + сушилки: только они могут использовать газовый шланг; другое оборудование должно быть жестко закреплено.

Код топливного газа г. Нью-Йорка: разрешение на использование газа согласно разделу 406

FGC.

Дымоход, добавочный воздух, вентиляция + проводка управления безопасностью: Должна быть в комплекте для осушителей, водонагревателей, бойлеров, установок HVAC
Проверки противопожарной защиты: должны быть успешно завершены, если связаны с запросом на авторизацию газа
Газовый тест: не старше одного года
Отчет об осмотре котла или тип работы котла: требуется подпись
Нежилое кухонное оборудование: требуется письмо FDNY о пожаротушении
Бытовые печи + сушилки (не установлены до получения разрешения на подачу газа): требуется письменное свидетельство LMP
Аффидевит сварщика (только сварка газовых труб) от уполномоченного агентства
Цветовой код: Все газопроводы в новых или существующих зданиях должны быть обозначены желтой этикеткой с надписью «Газ» черными буквами с интервалами не более 5 футов. Все этикетки должны быть на месте во время газового испытания. ПК 401.5 (АСМЭ А13.1)

Энергетический кодекс Нью-Йорка: ввод в эксплуатацию оборудования для замены >600 кБТЕ/ч

Предварительный отчет о вводе в эксплуатацию: Должен быть представлен в DOB до подписания. Окончательный отчет о вводе в эксплуатацию: должен быть представлен в Департамент через 90 дней после утверждения, как того требует раздел C408 ECC.

Специальные проверки

Сантехнические работы могут потребоваться в соответствии со Строительным кодексом , гл.17 , некоторые специальные и текущие проверки, а также другие требования к строительству, которые должны выполняться во время и в конце строительства, в соответствии с таблицей ниже. Зарегистрированный специалист по дизайну несет ответственность за указание, какие специальные проверки требуются при приеме заявки. Владелец должен привлекать ответственные специальные инспекционные агентства, как того требует раздел 406 Кодекса топливного газа (FGC) для таких специальных и предварительных инспекций.

Газопровод высокого давления	В соответствии с ФСК Раздел 403.1.1 , все сварные газораспределительные трубопроводы подлежат специальной проверке.
Огнестойкие проходки и соединения	В соответствии с BC 1704.27 , специальные проверки — все отверстия в стенах должны быть герметизированы для сохранения огнестойкости; аналогичным образом соединения трубопроводов и изоляция могут нуждаться в огнестойкости.
Сейсмоизоляция трубопроводов	Согласно 1707 г. до н.э.8 – Соответствие трубопровода ПК 106.5 для обеспечения сейсмостойкости здания и людей.
Частные системы канализации/ливневой канализации (септики/сухие колодцы)	При установке или ремонте частных локальных систем санитарной ИЛИ ливневой канализации и задержания (сухой колодец и септик) могут потребоваться следующие специальные проверки в соответствии с BC 1704. 21 и BC 1704.22 : (a) Стандарты проектирования и строительства для всех типов систем. Септики – бетонные, стекловолоконные и полиэтиленовые резервуары Оценка существующей системы Испытания на инфильтрацию существующих индивидуальных частных канализационных систем на месте (b) Анализ почвы и грунтовых вод. Испытание на абсорбцию/проницаемость (AT/PT) Проверка грунтовых вод AT/PT на материале обратной засыпки столба песка Критерии приемлемости для испытаний на абсорбцию Терминатор AT/PT c) Строительство колонны из песка. Минимальная высота столба песка Змеиный камень Обратная засыпка котлована
Анкеры после установки	По до н.э. 1704.32 Установка постустановочных механических анкеров, клеевых анкеров и винтовых анкеров, соответствующих таблице 1704. 32. Специальная проверка должна включать проверку соответствия утвержденной строительной документации и стандартам
Энергетический кодекс Нью-Йорка: текущие проверки, как того требует BC 110.3.5 и NYCECC	Проходы через тепловую оболочку: должны быть герметизированы, чтобы свести к минимуму утечку воздуха Заслонки встроены в оболочку здания: заслонки наружного воздуха должны закрываться, когда система выключена HVAC & Service Водонагревательное оборудование: соответствует требованиям к размерам и эффективности HVAC & Service Элементы управления системой водяного отопления: применимо для частичной нагрузки, сброса, контроля температуры Изоляция трубопровода: минимальная толщина от 1 до 4 дюймов.5 дюймов требуется для трубопроводов с жидкостями >105F Информация по техническому обслуживанию: должна быть предоставлена для установки нового оборудования Постоянный сертификат: должен быть указан тип и эффективность систем отопления, охлаждения и/или нагрева технической воды

Обязательные проверки сантехники

Проверки Департамента
необходимы на различных стадиях выполнения сантехнических работ, а также при окончательном завершении. В зависимости от объема работ по проекту могут потребоваться следующие проверки сантехники:
Подземный трубопровод .Вода/Сантехника, Газ, Шторм, Медицина/Газ
Черновая прокладка трубопроводов в полах, потолках и стенах . Вода/Сантехника, Газ, Ливень, Медицина/Газ, Спринклер/Напорная труба
Испытание трубопроводов . Гидростатическая, водопроводная/санитарная, напорная (вода), ливневая вода, газ, медицинский газ
Отделка . Светильники, приборы и оборудование для водоснабжения/сантехники, газа, спринклерной/напорной отделки, (PL) Storm, Medical/Gas
Окончательная проверка . Подпись
Самостоятельная сертификация сантехнических инспекций LMP
Для сантехнических работ у LMP есть возможность либо потребовать инспекции отдела, либо представить самостоятельную сертификацию выполненной работы.LMP должны представить в Департамент уведомление о намерении пройти самостоятельную сертификацию с указанием дат этих самостоятельных инспекций (онлайн-запросы на инспекцию) и последующие действия с представлением результатов самосертифицированных инспекций (результаты онлайн-инспекции). ).
Отдел надзора за сантехникой проводит выборочную проверку всех самозаверяющих уведомлений, чтобы обеспечить соответствие проверяемой работы кодексу и правилам.
* Примечание: Монтаж и модификация сантехники, включающие обогреватели тротуаров, микротурбины и ювелирные горелки, не могут быть сертифицированы Подрядчиками самостоятельно. *
Запросы на проверку
Необходимо использовать онлайн-инструмент для планирования встреч для необходимых проверок DOB . DOB NOW предоставляет надежные учетные записи в Интернете, упрощая подачу заявок, осуществление платежей, планирование встреч, проверку статуса заявки или проверки, получение разрешений и продление.
Дополнительные требования к регистранту
Полезные ссылки
границ | Протоколы оценки скорости трансформации закиси азота в толще воды
Введение
Закись азота (N ₂ O) представляет собой парниковый газ с потенциалом потепления в 300 раз выше, чем у двуокиси углерода (Myhre et al. , 2013), а также преобладающим озоноразрушающим веществом в стратосфере (Nevison and Holland, 1997; Ravishankara et al., 2009). Одна треть глобальных естественных выбросов N ₂ O в атмосферу приходится на морскую среду, однако производство и потребление N ₂ O в продуктивных прибрежных водах до сих пор не поддаются количественной оценке (например, Nevison et al., 2004). Также неясно, как цикличность N ₂ O будет реагировать на продолжающееся расширение морских зон с дефицитом кислорода (O ₂) (Stramma et al., 2008) и изменение климата.
N ₂ Производительность O оценивается путем отслеживания трансформации ¹⁵ N-меченого субстрата ( ¹⁵ N-NH ₄ ⁺ , ¹⁵ N-NO _{20530 2 или ¹⁵ N-NO ₃ ^– ) к продукту N ₂ O. N ₂ O получают путем аэробной нитрификации [путем окисления гидроксиламина, нитрификации-денитрификации или гибридного механизма (Trimmer et al. , 2016; Stein, 2019)] или денитрификация в условиях низкого содержания O ₂. Скорость потребления N ₂ O оценивается путем отслеживания трансформации ¹⁵ N-меченого N ₂ O в продукт N ₂ в анаэробных условиях (рис. 1). Производство N ₂ O при денитрификации водной толщи в основном осуществляется прокариотическими микробами (Prosser et al., 2020). Однако эукариоты (такие как грибы, протисты, бентосные фораминиферы и громиды) также вносят свой вклад в образование N ₂ O в отложениях и почвах (Piña-Ochoa et al., 2010; Huang et al., 2017), но их роль в процессах водной толщи еще предстоит подтвердить. Было специально предложено, чтобы грибы участвовали в генерации гибрида N ₂ O (Shoun et al., 2012).}
Рис. 1. Процессы, производящие (синий) и потребляющие (красный) N ₂ O в водной толще. N ₂ O получают путем окисления гидроксиламина (1) или нитрификации-денитрификации (2) в кислородных условиях или условиях с низким содержанием O ₂. В условиях низкого содержания O ₂ или в бескислородных условиях N ₂ O получают путем денитрификации (3).N ₂ Потребление O (4) происходит только при денитрификации в бескислородных условиях. В толще воды все эти процессы в первую очередь опосредованы аммиакокисляющими микробами и денитрифицирующими бактериями. На рис. 2 показано образование N ₂ O по гибридному механизму, как предполагается, при окислении аммиака архей (Kozlowski et al., 2016).
Несмотря на острую необходимость более эффективного ограничения N ₂ O трансформаций как в морских, так и в пресноводных системах, отсутствуют четкие пошаговые протоколы.Этот вопрос был недавно поднят на семинаре «Океанский метан и закись азота: текущая ситуация и сценарии будущего!» на озере Эрроухед в октябре 2018 г. (Wilson et al., 2020), что побудило написать стандартные операционные процедуры, которые облегчат будущие усилия по взаимному сравнению между различными лабораториями.
Семинар на озере Эрроухед помог нам найти людей, обладающих соответствующим опытом в этой области. С исследователями, обладающими соответствующим опытом, связались и пригласили внести свой вклад в эту рукопись.Мы также рассмотрели текущую литературу, используя ¹⁵ N-меченые соединения для измерения скорости производства и потребления N ₂ O, чтобы получить обзор существующих методов. В рамках этого процесса мы поняли, что на используемые методологии влияет несколько факторов, таких как конкретные вопросы исследования, изученные экосистемы или доступное аналитическое оборудование. Следовательно, мы пришли к выводу, что существует не один «наилучший метод», а несколько приемлемых методов, обычно с небольшими процедурными различиями.Наконец, мы представляем методы, используемые шестью лабораториями, работающими в пресноводной и морской среде (Университет штата Мичиган, Принстонский университет, Стэнфордский университет, Базельский университет, Университет Южной Каролины и Университет Южной Дании). Перед публикацией черновик этой рукописи был распространен среди более широкого научного сообщества, включая экспертов, которые не смогли посетить семинар на озере Эрроухед. Наша цель — предоставить подробные и проверенные сообществом протоколы для измерения скорости производства и потребления O в водной толще N ₂ с использованием инкубации N-трассера ¹⁵ в морской и пресноводной среде.Этот синтез необходим для новых исследователей, пытающихся воспроизвести эти эксперименты, но также представляет собой первый шаг к тщательному взаимному сравнению этих протоколов между лабораториями.
Материалы и методы
В следующем разделе подробно описаны протоколы рабочего процесса для производства N ₂ O (часть A) и потребления N ₂ O (часть B). Часть B далее делится на методы №1 и №2.
Часть A: N
₂ O Производство при аэробной нитрификации и денитрификации
Для измерения образования N ₂ O в процессе аэробной нитрификации используются различные методы обработки (таблица 1 и рисунки 1, 2). На рис. 3 показан рабочий процесс для экспериментов по инкубации ¹⁵ N-NH ₄ ⁺, которые можно проводить как с свободным пространством, так и без него. Тот же рабочий процесс будет применяться для ¹⁵ N-NO ₂ ^– инкубаций и экспериментов по денитрификации ( ¹⁵ N-NO ₃ ^– ). Добавление свободного пространства настоятельно рекомендуется, если концентрации O ₂ необходимо манипулировать во время инкубации, либо продувая жидкую фазу инертным газом для удаления остатков O ₂, либо добавляя O ₂ (Ji et al., 2015; Frame et al., 2017) посредством добавок насыщенного воздуха in situ морской воды, воздуха или чистого O ₂ газа. Различные виды обработки O ₂ следует применять сразу же после создания свободного пространства. Также целесообразно добавить свободное пространство над головой, если образцы дегазируются непосредственно из бутыли во время анализа масс-спектрометром изотопного отношения (IRMS) (например, Ji et al. , 2015). Если выполняются манипуляции с O ₂ или эксперименты в бескислородной среде (рис. 3A), очистка жидкой фазы (для удаления O ₂) также удалит in situ N ₂ O.Таким образом, добавление N ₂ O в естественном количестве настоятельно рекомендуется для увеличения концентрации N ₂ O выше предела обнаружения GC-IRMS (обычно 1–5 нмоль). Однако свободное пространство не требуется, если концентрации O ₂ не меняются для различных обработок и если морская вода сначала переносится из бутылки в экстрактор, а затем дегазируется перед продувкой, улавливанием и анализом IRMS в соответствии с протоколами McIlvin и Casciotti ( 2010) или Bourbonnais et al.(2017).
Таблица 1. Различные ¹⁵ N-меченые добавки к субстрату для измерения N ₂ Производство O во время аэробной нитрификации и денитрификации.
Рисунок 2. Производство ⁴⁶ N ₂ O и ^{4 O и ⁴⁵ N ₂ O Во время ¹⁵ N-меченых инкубаций с ¹⁵ N-NH ₄ ⁺ или ¹⁵ N-NO ₂ ⁻ (Таблица 1), с акцентом на производство гибридов N ₂ O. Изменено из Frey et al. (2020).}
Рисунок 3. Рабочий процесс, показывающий ¹⁵ N-NH ₄ ⁺ (и ¹⁴ NN ₂ O добавление) эксперименты по инкубации для измерения N _{2 903 кислородные условия (A) и без свободного пространства и in situ кислородные условия (B) .}
Расходные материалы
Примечание. Элементы, которые могут быть заменены другими торговыми марками, отмечены ^∗ .
Химикаты/газы
— ¹⁵ N трассер (>98%): NH ₄ Cl (98,5% ¹⁵ N), NaNO ₂ (99,2% ¹⁵ N) и NaNO ₃ N) соли ^∗ (NLM-467, NLM-658 и NLM-157, Cambridge Isotope Laboratories)
— Немаркированный NH ₄ Cl и NaNO ₂ соли
— Растворы насыщенного HgCl ₂ или ZnCl 50% вес./об. ₂
— He и N _{2 танка} (UHP 5. от 0 до 4,6) для продувки жидкой фазы
— 1000 ppm N ₂ Газ O в естественном изобилии (добавлять только при продувке жидкой фазы – см. раздел «Продувка жидкой фазы He или N ₂ Gas»)
— O ₂ (UHP, класс 4.4) газ для O ₂ манипулятивные эксперименты
Другие расходные материалы
— Стеклянные флаконы для сыворотки (60–125 мл) с диаметром отверстия 20 мм [Wheaton № 223746 (60 мл) или № 223748 (125 мл)] ^∗ Примечание. Объем флаконов, указанный поставщиком, отличается от фактический объем, так как он не включает горлышко бутылки.Например, измеренный объем бутылок емкостью 125 мл составляет около 160 мл.
— Кислотная ванна с 1 M HCl
— Водоснабжение MilliQ
— Муфельная печь
— Одноразовые перчатки
— Пластиковые мерные колбы, пипетки и наконечники для пипеток для приготовления ¹⁵ Раствор N-метки в море
— Стеклянные бусины (диаметром около 1 мм)
Примечание. Они необходимы только для инкубации без свободного пространства над головой.
— Трубка Tygon (длиной примерно 1 м) с адаптерами для отверстия бутылки Niskin
— серая бутиловая перегородка (20 мм) (Wheaton # 20-0025)
— Алюминиевые обжимные уплотнения (20 мм) (Wheaton № 224178-01)
— Кримпер для крышки 20 мм
— Декримпер для крышек 20 мм
— Пластиковый контейнер для бутылок во время отбора проб
— Газонепроницаемые стеклянные шприцы с люэровским замком различных размеров для добавления жидкого индикатора ^∗ (напр.г., 1 мл газонепроницаемый шприц Hamilton модель 1001 TLL, #81320; Газонепроницаемый шприц на 100 мкл, модель 1710 TLL, #81020) с иглой со стандартным концом 25G или 23G
— Негерметичные шприцы ^∗ , например, наконечник BD luer-lock 1 мл (#309628), 3 мл (#309657), 5 мл (#309646), 10 мл (#309604) и 50 мл (#309653)
— Иглы различных размеров ^∗ : Иглы BD PrecisionGlide с обычным скосом, например, 25G × 5/8″ (#305122) или 23G × 3/4″ (BD №305143) и 25G × 1 1/2″ (#305127) ) или 23G × 1 1/4″ (BD № 305120) для введения изотопных индикаторов и HgCl ₂
— 18G, 6-дюймовая игла из нержавеющей стали ^∗ (доходит до дна бутыли) для продувки жидкой фазы (например,g. , Cadence science #9860) или 21G × 4 3/4″ (B Braun #4665643) (в зависимости от размера бутылки)
— Штатив для продувки с трубкой из витона ^∗ (например, внутренний диаметр 1/16″ × внешний диаметр 1/8″, Fisher Scientific, #NC0511742) и штуцерами Swagelok для продувки жидкой фазы
— Двухступенчатые регуляторы, трубки из нержавеющей стали или латуни, фитинги Swagelok и механический регулятор расхода (например, Porter, VCD-1000) для продувки и перекачки газа
— Газонепроницаемые стеклянные шприцы с фиксированной иглой для введения газов ^∗ : i.e., Hamilton, пробоотборник: 1 мл (#81356), 500 мкл (#81256), 250 мкл (#81156) и 100 мкл (#81056)
— Инкубатор (или помещение или контейнер с регулируемой температурой), охватывающий температурный диапазон образцов in situ
— O ₂ зонд/измеритель и датчики кислорода (Oxysense, Pyroscience или специальные сенсорные пятна, как описано в Larsen et al., 2016) для O ₂ мониторинг во время инкубации
— поликарбонат 25 мм (нуклеопорный ватман, 0,45 мкм) или GF/F (ватман, 0. 7 мкм) фильтры ^∗ (например, Fisher Scientific № 09-874-64)
— Промытый кислотой держатель фильтра шприца для фильтрации ^∗ (например, держатель фильтра шприца под давлением Pall: # 246800, Hach)
— Промытые кислотой конические пробирки Falcon объемом 15–50 мл или бутыли из полиэтилена высокой плотности (HDPE) для хранения отфильтрованных аликвот для анализа питательных веществ и изотопов
— IRMS адаптирована для измерений изотопов O N ₂ (см. McIlvin and Casciotti, 2010)
— цветная лента и маркеры для маркировки образцов
— Блокнот, журналы и ручки
Подготовка к экспедиции по отбору проб
Кислотное мытье всей стеклянной посуды
Приготовьте ¹⁵ N Индикатор и немаркированные соли. Предварительно взвесить ¹⁵ Индикатор N и немаркированные соли и хранить в промытых кислотой небольших стеклянных флаконах с завинчивающимися крышками. Маркируйте правильно. Свежий раствор будет приготовлен в полевых условиях.
Сборка стойки для очистки. Мы рекомендуем изготовить продувочную стойку с использованием трубок из витона и соединений Swagelok, аналогичную стойкам, показанным в части B, метод № 2 ниже.
Дегазация бутиловых пробок и колпачков. Пробки дегазируют путем кипячения их в очищенной воде в течение 5 минут и хранят в вакууме или He (см. De Brabandere et al., 2012).
Передача природного изобилия N ₂ O и O ₂ Газы. Настоятельно рекомендуется перекачивать газы N ₂ O и O ₂ в несколько стеклянных флаконов емкостью 20 мл, закрытых бутиловыми септами и алюминиевыми обжимными крышками, чтобы избежать ненужной транспортировки газовых баллонов на исследовательские суда. Это должно быть сделано непосредственно перед отправкой материалов на корабль.
Коллекция образцов
Стеклянные флаконы с сывороткой
Wheaton должны быть промыты кислотой, ополоснуты водой MilliQ и прогреты не менее 4 часов при 500 °C перед отбором проб для удаления любого органического материала. Обратите внимание, что размер бутылки варьируется в зависимости от протокола: от 60 мл (Ji et al., 2015) до 160 мл (Frame et al., 2017; рисунок 4A). Идеальный размер бутылки следует выбирать на основе предела обнаружения N ₂ O IRMS, который будет использоваться для анализа.
Рис. 4. Стеклянные флаконы с сывороткой объемом 160 и 60 мл, заполненные без свободного свободного пространства (A) , создающие свободное пространство с низким потоком гелия (до 10 мл/мин) (B) , и 20 мл свободного пространства в Флаконы с сывороткой 160 мл (12,5% свободного пространства) и 5 мл во флаконах с сывороткой 60 мл (8% свободного пространства) (C) .
Сбор проб осуществляется с использованием той же процедуры, что и для N ₂ O (более подробно см. Wilson et al. (2018)). Вкратце, каждый стеклянный флакон с сывороткой объемом 160 мл наполняется из флакона Нискина или системы профилирования насоса с использованием трубки Tygon, которая вставляется до самого дна флакона и позволяет несколько раз переполнять объем флакона. Поток из бутыли Нискина должен быть уменьшен при заполнении бутылок, чтобы избежать разбрызгивания. После наполнения бутылка закрывается крышкой без пузырьков, серой бутиловой пробкой и алюминиевым уплотнением.
При инкубации без свободного пространства перед отбором проб в стеклянные флаконы с сывороткой добавляют небольшие стеклянные шарики (диаметром 1 мм), поскольку это облегчает смешивание индикатора в начале и консерванта в конце инкубации.
Для измерения производства N ₂ O посредством аэробной нитрификации некоторые протоколы требуют отбора проб воды из бутылок Niskin непосредственно в большие емкости, если загрязнение O ₂ не является проблемой (например, 3–10 л LDPE или HDPE). контейнеры; Frame и др., 2017). Затем после добавления ¹⁵ N-трассера отбирают пробы в стеклянные флаконы для сыворотки. Преимущество этого метода заключается в гомогенизации морской воды, а также добавлении индикатора ¹⁵ N для каждой обработки, что снижает стандартное отклонение повторных измерений. Недостаток заключается в том, что эта процедура вводит O ₂ в образцы и не должна использоваться в средах с низким содержанием O ₂.
Поскольку пробы морской воды не фильтруются, некоторые частицы могут содержаться в инкубационных бутылях.Однако из исследований, проведенных на сегодняшний день, неясно, адекватно ли учитывается связанная с частицами активность во время инкубации (Ganesh et al., 2014; Fuchsman et al., 2017).
На каждой станции и на каждой глубине должно быть заполнено достаточное количество бутылей, чтобы можно было проводить как минимум дублирующие измерения для каждой обработки и каждой временной точки (см. раздел «Инкубация» ниже).
Запись метаданных, таких как взятая бутылка Нискина, глубина, местоположение, а также несколько основных данных (соленость, температура, время закрытия бутыли), чтобы можно было напрямую связать эти пробы с базами данных гидрографических данных экспедиции по отбору проб в репозитории, такие как BCO-DMO (Бюро управления биологическими и химическими океанографическими данными). В дополнение к метаданным должны быть отобраны пробы со всех инкубационных глубин для измерения соответствующих геохимических (и микробиологических) параметров отобранной воды (см. раздел «Отчетность и архивирование данных»).
Введение в свободное пространство
Если концентрации O ₂ необходимо контролировать во время лечения, создается свободное пространство He или N ₂ (5–25% объема флакона) (рис. 4B, C), например, 3–10 мл на 60 мл флаконы (Ji et al., 2015) или 10–40 мл для флаконов емкостью 160 мл (Frame et al., 2017). Однако в полностью насыщенных кислородом водах свободное пространство He может привести к уменьшению O ₂ из-за диффузии из жидкости в свободное пространство. Следовательно, в насыщенных кислородом водах предпочтительнее воздушное свободное пространство. Свободное пространство добавляют путем промывания шприца на 5 мл или 60 мл несколько раз гелия перед введением желаемого количества гелия или N ₂ во флаконы с помощью иглы 23G × 1 1/2″ и вентиляционной иглы (23G × 3/4″) или путем прямого добавления газа He или N ₂ с низким расходом (до 10 мл/мин) с помощью длинной иглы (23G × 1 1/2″), прикрепленной к шприцу на 10 или 50 мл, как выход (рис. 4B).
Продувка жидкой фазы He или N
₂ Газ
Для инкубации бескислородной воды или O ₂ манипуляционных экспериментов настоятельно рекомендуется продувать жидкую фазу газом He или N ₂ перед инкубацией. In situ N ₂ O также полностью удаляется в ходе этого процесса, если объем флаконов с сывороткой или экстейнеров заменяется 100 раз (Frey et al., 2020). В большинстве систем скорость образования N ₂ O недостаточно высока, чтобы произвести достаточное количество N ₂ O в течение 24-часовой инкубации, чтобы превысить предел обнаружения анализа GC-IRMS (обычно 1–5 нмоль).Потребление N ₂ O может дополнительно снизить концентрацию N ₂ O при инкубации бескислородных вод. Если образцы очищены, немеченый (т. е. при естественном содержании) газ-носитель N ₂ O следует добавить обратно во флаконы с сывороткой, чтобы (1) снизить обогащение ¹⁵ N, чтобы оно находилось в диапазоне, который может быть измерено масс-спектрометром и (2) обеспечить достаточное количество N ₂ O для анализа на IRMS.
Для инкубации бескислородной воды или O ₂ манипулятивных экспериментов весьма предпочтительно очистить жидкую фазу, чтобы удалить O ₂, попавший во время отбора проб.Для бескислородной инкубации бутылки объемом 60 мл продувают потоком гелия 0,4 л/мин в течение 15 мин, меняя объем 100 раз. Флаконы с сывороткой объемом 160 мл следует продувать в течение 30 мин при потоке гелия 0,6 л/мин. Если используется другой поток или размер бутыли, продолжительность продувки жидкой фазы следует проверить с помощью оптода O ₂ и соответствующим образом скорректировать. Для бескислородной инкубации следует удалить O ₂, поскольку было показано, что O ₂ в наномолярном диапазоне влияет на скорость производства и потребления N ₂ O (Dalsgaard et al., 2014). Приточная игла должна достигать дна флакона с сывороткой, а вентиляционная игла должна доставать только до свободного пространства. Хотя это и не всегда возможно, все же предпочтительнее проводить все эти манипуляции в условиях in situ , т. е. при температуре in situ и при красном свете (если пробы отбирались ниже эвфотической зоны).
Добавьте естественное изобилие N ₂ O к образцам. Количество добавляемого естественного содержания N ₂ O следует рассчитывать на основе предела обнаружения IRMS.Таким образом, количество N ₂ O необходимо будет скорректировать для больших бутылок (или меньших экстейнеров), а также оно зависит от объема свободного пространства. Например, 100 мкл 1000 ppm N ₂ O (в He) для конечной концентрации 20 нмоль/л N ₂ O в жидкой фазе добавляют во флаконы с сывороткой на 60 мл [57 мл жидкости и 3 мл свободного пространства, на основе равновесной концентрации, рассчитанной с использованием уравнения растворимости Weiss and Price (1980)]. Стеклянный шприц с фиксированной иглой объемом 0,5 мл и иглой со стандартным срезом 23G дважды промывают 1000 ppm N ₂ O (в He), а затем в жидкую фазу образца добавляют 100 мкл газа. Подтверждение того, что газ введен успешно и игла не засорена, можно получить путем визуального наблюдения за появлением пузырьков. Встряхните бутылку для достижения гомогенизации.
¹⁵ Дополнение N-Tracer
Индикатор ¹⁵ N следует дегазировать с помощью газа He или N ₂ перед добавлением непосредственно в стеклянные флаконы с сывороткой. В каждую бутылку для инкубации добавляют трассер с помощью стеклянного газонепроницаемого шприца (от 50 мкл до 1 мл), несколько раз промывают He. Маленькая игла (т.g., 25G или 23G × 1 1/2″) предпочтительнее для сохранения целостности септы. Вентиляционная игла (23 G × 3/4″), прикрепленная к шприцу объемом 5 мл (поршень снят), заполненному морской водой, используется во время добавления индикатора, если инкубируется без свободного пространства над головой. Предпочтительно использовать вентиляционную иглу даже для добавления небольшого объема индикатора (<100 мкл), чтобы обеспечить воспроизводимость добавления индикатора. Игла, используемая для добавления N-трассера ¹⁵, должна быть длиннее вентиляционной иглы, чтобы добавленный индикатор не терялся через вентиляционное отверстие.Встряхните бутылку для достижения гомогенизации.
По крайней мере, одна бутылка на обработку должна быть немедленно уничтожена после добавления трассера для каждой обработки, чтобы скорректировать производство абиотика, помеченного N ₂ O ( T = 0), если таковое имеется, из-за добавления консерванта и хранения (например, см. Ostrom et al., 2016). Этот образец также важен для определения доли ¹⁵ N-меченого субстрата в начале эксперимента.
Инкубатор
Повторные (предпочтительно троекратные) образцы для каждой временной точки, измененные для каждого ¹⁵ N-трассера, следует инкубировать при температуре in situ и уровне освещенности с использованием не менее трех временных точек в течение периода до 48 часов.Инкубация в течение более 48 часов, как правило, не рекомендуется, так как это может привести к значительным изменениям в микробном сообществе и активности, известным как «эффект бутылки» (Garcia-Robledo et al. , 2016).
В идеале концентрацию O ₂ в бутылке отслеживают во время инкубации с использованием неинвазивной технологии измерения O ₂, такой как Oxysense, Pyroscience или изготовленные на заказ датчики (например, см. Larsen et al., 2016). Перед розливом внутрь бутылки прикрепляют сенсорную точку, чтобы убедиться, что сенсорная точка находится в жидкой фазе.После введения индикатора концентрацию O ₂ непрерывно измеряют с помощью оптоволоконного маркера. Этот шаг особенно важен во время лечения, чувствительного к O ₂. Для мониторинга O ₂ следует использовать отдельные флаконы (не менее одного на процедуру). Нижний предел обнаружения обычно составляет > 60 нмоль л ^–1 O ₂ для датчиков Oxysense и Pyroscience, но изготовленный на заказ датчик следов, описанный в Larsen et al. (2016) измеряют концентрации O ₂ на уровне ∼5 нмоль L ^–1 .Более низкий предел обнаружения (диапазон нмоль) предпочтительнее, поскольку было показано, что кислород на наномолярных уровнях влияет на скорость денитрификации (Dalsgaard et al. , 2014).
Прекращение действия и хранение
Для анализа производительности других растворенных соединений азота из той же инкубационной бутылки (т. е. в ¹⁵ NH ₄ ⁺ обработок, ¹⁵ NO ₂ ^– производительность может быть определена в бутылок с тем же временем, что и производительность N ₂ O), можно применять две стратегии.Первый заключается в том, что перед сохранением образца следует отбирать 10–40 мл (в зависимости от размера флакона) по крайней мере из одного флакона в каждый момент времени для каждой обработки с помощью шприца на 10 или 50 мл с иглой 25G, отфильтрованного с использованием поликарбоната. мембранные или фильтры GF/F и хранят при температуре -20°C. Удаленный объем следует заменить He или N ₂ . Второй вариант заключается в том, что перед фиксацией пробы не берутся, а растворенные фракции анализируются после измерения газообразных компонентов.Фиксирующие агенты (HgCl ₂ , ZnCl ₂ ) не мешают измерениям NOx box (см. Braman and Hendrix, 1989), а также методам денитрификации и азида (Sigman et al., 2001; McIlvin and Altabet, 2005; Weigand et al. др., 2016). Измерения концентрации и изотопного состава растворенного неорганического азота ( ¹⁵ N-меченый NH ₄ ⁺ , NO ₂ ^– и NO ₃ ^– ) 15 N-трассирующих субстратов, используемых при расчете производительности N ₂ O из каждого субстрата (см. шаблоны расчетов в дополнительных материалах), и могут использоваться для параллельной оценки скорости окисления аммония, окисления нитритов или восстановления нитратов.
Образцы консервируют путем добавления 0,1 мл пятикратно разбавленного насыщенного раствора HgCl ₂ или 50% (вес/объем) ZnCl ₂ в каждую бутылку с помощью пластикового шприца на 1 мл для остановки микробной активности. Разбавление насыщенного раствора HgCl ₂ снижает токсичность опасных отходов без какого-либо влияния на сохранность образцов (например, см. Bourbonnais et al., 2017; Casciotti et al., 2018). Важные соображения: ZnCl ₂ не следует использовать для ¹⁵ NO ₂ ^– инкубаций, поскольку он запускает абиотическое образование N ₂ O.Следует также отметить, что HCl не следует использовать для экспериментов по получению N ₂ O, так как N ₂ O образуется в результате абиотического восстановления NO ₂ ^– в кислых и бескислородных условиях (Zhu-Barker et al., 2015).
Консервированные образцы следует хранить в темноте и, вероятно, хранить в течение нескольких месяцев, хотя максимальное время хранения тщательно не проверено. Мы рекомендуем проанализировать эти образцы как можно скорее.
Подготовка внутренних изотопных стандартов для анализа IRMS
Внутренние стандарты изотопов для определения атомной доли ¹⁵ N в NO ₂ ^– или NO ₃ ^– готовят путем смешивания растворов немеченых NO ₂ ₃ ^– соли с ¹⁵ N-меченые Na ¹⁵ NO ₂ или Na ¹⁵ NO ₃ (>98. 5%, Cambridge isotope Laboratories), как описано в Frame et al. (2017). Изотопный состав NO ₂ ^– или NO ₃ ^– измеряется путем преобразования в N ₂ O с использованием денитрифицирующего и азидного методов (Sigman et al., 2001; McIlvin and Altabet, 2005; и др., 2016).
В качестве альтернативы, ⁴⁶ N ₂ Газ O (Cambridge Isotope Laboratories) и природное изобилие N ₂ Газ O можно смешивать с помощью газонепроницаемого шприца в различных соотношениях, чтобы получить ряд маркированных стандартов N ₂ O для калибровка.Стандарты должны охватывать ожидаемый диапазон ¹⁵ обогащения N в пробах. Эти изотопные стандарты используются для проверки и/или корректировки линейности IRMS, а также могут использоваться для калибровки N ₂ измерений изотопов O для инкубационных образцов.
Точность внутренних стандартов можно оценить путем сравнения ожидаемых (теоретических) значений с измеренными [как в Frame et al. (2017)]. Если при приготовлении серии разведений соблюдаются стандартные аналитические меры предосторожности, отклонение от ожидаемого по сравнению сизмеренные значения должны позволять корректировать любые эффекты линейности IRMS. Точность может быть получена путем измерения нескольких повторов для каждого разведения.
Анализ ИСУР
N ₂ O анализируется на концентрацию и изотопный состав (массы 45/44 и 46/44) с использованием системы IRMS с продувочной ловушкой, адаптированной для измерений N ₂ O (McIlvin and Casciotti, 2010; Ji et al. ., 2015; Бурбонне и др., 2017). Вкратце, образцы дегазируют непосредственно из бутыли (т.g., Ji et al., 2015), либо вода перекачивается в онлайновый экстрактор газа, где она полностью дегазируется (McIlvin and Casciotti, 2010) перед анализом IRMS. Нижний предел обнаружения большинства IRMS обычно составляет 1–5 нмоль N ₂ O. Следует отметить, что типичный IRMS может анализировать образцы только в диапазоне примерно 5% ¹⁵ N, в то время как некоторые приборы способны анализировать до до 99% ¹⁵ Н при использовании одинаковых коллекторных резисторов (например, см. Bergsma et al., 2001). Некоторые IRMS имеют возможность переключения между равными и неравными резисторами, чтобы обеспечить анализ как естественного содержания, так и обогащенных образцов.
Расчет скорости
Приведенные ниже уравнения описывают расчеты с использованием калиброванных значений δ ¹⁵ N _{образца} и δ ¹⁸ O _{образца} [относительно воздуха (AIR) и Венского стандартного среднего значения воды океана (VSMOW) соответственно] для получения скорости N циклических процессов. См. Sharp (2017), например, расчеты, которые преобразуют значения δ ¹⁵ N и δ ¹⁸ O исходной пробы, выраженные относительно внутреннего эталонного газа, в значения, выраженные относительно AIR и VSMOW с использованием международных изотопных эталонных материалов.
Включение индикатора во время инкубации ¹⁵ N приводит к избытку m/z 45 и 46 N ₂ O:
(1) Всего ⁴⁵ N ₂ O = ¹⁵ N ¹⁴ N ¹⁶ O + ¹⁴ N ¹⁵ N ¹⁶ O + ¹⁴ N ¹⁴ N ¹⁷ О
(2) Всего ⁴⁶ N ₂ O = ¹⁵ N ¹⁵ N ¹⁶ O + ¹⁴ N ¹⁴ N 90
Чтобы определить количества ⁴⁵ N ₂ O и ⁴⁶ N ₂ O для каждого образца, измеренные отношения 45/44 и 46/44 сначала нормализуют к AIR для N и VSMOW для O:
(3) δ ¹⁵ N _{образец} = ( ¹⁵ R _{образец} / ¹⁵ R _воздух − 1) × 1000
(4) δ ¹⁸ O _обр. = ( ¹⁸ R _обр.
(5) ¹⁵ Р = [¹⁵ Н]/[¹⁴ Н]
(6) ¹⁸ Р = [¹⁸ О]/[¹⁶ О]
(7) ¹⁷ R = [¹⁷ O]/[ ¹⁶ O] и ¹⁷ R = [( ¹⁸ R/0.0020052) ^0,516 ] × 0,0003799
, где 0,0020052 — значение R для ¹⁸ O в VSMOW, а 0,0003799 — зависимость от массы между ¹⁷ O и ¹⁸ O (Sharp, 2017).
Поскольку в N ₂ O 2 атома N, эти отношения изотопов можно заменить на:
(8) ⁴⁵ Н ₂ О/ ⁴⁴ Н ₂ О = 2 × ¹⁵ Р + ¹⁷ Р
(9) ⁴⁶ N ₂ O / ⁴⁴ N ₂ O = 2 × ¹⁵ R × ¹⁷ R + ¹⁸ R + ¹⁵ R ²

⁴⁵ N ₂ O и ⁴⁶ N ⁴⁶ N ₂ O наконец-то рассчитывается путем преобразования калиброванных молекулярных соотношений, R, (⁴⁵ N ₂ O / ⁴⁴ N ₂ O и ⁴⁶ N ₂ O/ ⁴⁴ N ₂ O) в моли ⁴⁵ N ₂ O и ⁴⁶ N ₂1 O:

(10) [⁴⁵ N ₂ O] = [N ₂ O] × [⁴⁵ N ₂ O]/[ ⁴⁴ N _{2 _{2 _{(_{2 _{) 45 N ₂ O]/ [ ⁴⁴ N ₂ O] + [ ⁴⁶ N ₂ O]/[ ⁴⁴ N _{2 ] 0 O}}}}}}

(11) [⁴⁶ N ₂ O] = [N ₂ O] × [⁴⁶ N ₂ O]/[ ⁴⁴ N ₂ O] 45 N ₂ O]/ [ ⁴⁴ N ₂ O] + [ ⁴⁶ N ₂ O]/[ ⁴⁴ N _{2 ] 0 O}

Введение трассера ¹⁵ N в N ₂ O в ходе инкубации дает избыток массы ⁴⁵ N ₂ O и/или ⁴⁶ N ₂ O (рассчитанный для каждой временной точки с уравнениями 10, 11). Производство N ₂ O можно рассчитать на основе уравнений для N ₂ O по Trimmer et al. (2016) (нмоль N ₂ O L ^–1 d ^–1 ) (уравнения 12–16 ниже).

Основные допущения для каждого лечения (таблица 1 и рисунок 2):

(1) ¹⁵ NH ₄ ⁺ и неразмещенные № ₂ ^— Инкубации: NH ₄ ⁺ Окисление (окисление гидроксиламина) производит ⁴⁶ N ₂ O из двух помеченных NH ₄ ⁺ (уравнение 12) и некоторые ⁴⁵ N ₂ O-меченные N ₂ O на основе биномиального распределения (уравнение 13).Образование избытка ⁴⁵ N ₂ O указывает на гибридное образование N ₂ O (см. рисунок 2 и уравнение 14).

(2) ¹⁵ NO ₂ ^– и немаркированные NH ₄ ⁺ инкубации: Нитрификатор-денитрификация и денитрификация в основном производят ⁴⁶ N 905 Избыток ⁴⁵ N ₂ O указывает на продукцию гибрида N ₂ O архейными нитрификаторами (уравнение 15) или грибами (Shoun et al. , 2012).

(3) ¹⁵ НЕТ ₃ ^– инкубаций: Только денитрификация дает ⁴⁶ N ₂ O (уравнение 12).

(12) Скорость _{экзогенная} = склон ⁴⁶ N ₂ O × (F) ^–2

(13) p ⁴⁵ N ₂ O _{ожидается} = уклон ⁴⁶ N ₂ O × 2 × (1-F) × (F) ^–1

(14) p ⁴⁵ N ₂ O _{превышение} = уклон ⁴⁵ N ₂ O − p ⁴⁵ N ₂ O _{ожидается}

(15) Коэффициент _{гибридный} = (F) ^–1 × [уклон ⁴⁵ N ₂ O + 2 × уклон ⁴⁶ N ₂ O × (1-F)]

(16) Норма _всего = Норма _{экзогенная} + Норма _{гибридная}

где F [ ¹⁵ N/( ¹⁵ N + ¹⁴ N)] – доля ¹⁵ N в пуле субстрата (NH ₄ ⁺ , 7 9 – _{2 или NO ₃ ^–), который считается постоянным в течение времени инкубации. Если известно, неопределенности в F должны распространяться на неопределенности в расчетах скорости (дополнительный материал, электронная таблица N ₂ OPR). Экзогенный относится к преобразованию поступающего извне N в N ₂ O. Концентрации до и после добавления индикатора следует измерять, чтобы определить точное добавление. ⁴⁵ N ₂ O, который производится по биномиальному распределению, и дополнительный ⁴⁵ N ₂ O, который производится через гибридный путь производства N ₂ O, можно распутать, используя приведенные выше уравнения (триммер). и другие., 2016). Читатель может обратиться к шаблону расчета в дополнительных материалах (электронная таблица N ₂ OPR) для примеров расчетов. Следует отметить, что «общая скорость продукции N ₂ O» и «% гибрида», рассчитанные здесь, относятся к скорости продукции N ₂ O и % гибрида из конкретного меченого субстрата. Следует с осторожностью интерпретировать это как гибридный % от общей продукции N ₂ O, если имеется значительная продукция экзогенного N ₂ O из других субстратов, таких как NO ₃ ^–, в параллельных инкубациях.}

Обращение с отходами

HgCl ₂ и ZnCl ₂ являются очень опасными химическими веществами, и отходы следует утилизировать соответствующим образом.

Часть B: Инкубация трассера для N

₂ Потребление O

Для проведения экспериментов по инкубации ¹⁵ N-N ₂ O для измерения скорости восстановления N ₂ O во время денитрификации используются два основных метода (рис. 5). Ниже эти методы называются методом №1 (Babbin et al., 2015; Sun et al., 2020) и метод № 2 (Holtappels et al., 2011). Если не указано иное, приведенные ниже шаги применимы к обоим методам.

Расходные материалы для инкубации трассеров для N

₂ O Потребление

Общие принадлежности (для обоих методов)

Химикаты/газы

— Насыщенный раствор KCl

— Стеклянные бутылки с индикатором ¹⁵ N-N ₂ O (Cambridge Isotope Laboratories Inc. , часть № NLM-1046-PK, чистота > 98%)

— Насыщенный раствор HgCl ₂ или 50% (масса/объем) ZnCl ₂

— He и N _{2 газгольдера} для продувки (UHP 5.от 0 до 4,6 класса)

Другие расходные материалы

— Водоснабжение MilliQ

— Одноразовые перчатки

— Удлинители Labco на 12 мл (удлинители Labco на 12 мл, плоское дно, с маркировкой, крышка DW, #739W) в штативах для пробирок, с маркировкой, со снятыми крышками

— Эксетейнеры, деоксигенированные в анаэробной камере или хранящиеся в атмосфере гелия до отбора проб

— Трубка Tygon (длиной примерно 1 м) с адаптерами для отверстия бутылки Niskin

— Газонепроницаемые стеклянные шприцы с замком Люэра [2.5 мл (Hamilton #81420) или 5 мл (Hamilton #81501)] и несколько игл (26G × 3/8″) для инъекций KCl

— Газонепроницаемые стеклянные шприцы с фиксированной иглой для ¹⁵ NN ₂ O добавление: например, Hamilton, фиксатор образца: 1 мл (#81356), 500 мкл (#81256), 250 мкл (#81156) и 100 мкл (#81056) (объем основан на желаемом добавлении индикатора ¹⁵ NN ₂ O) и иглы 26G × 3/8″

— Коллектор для одновременной продувки 10–15 экстайнеров (12 мл). Продувочную стойку желательно изготавливать из витоновых трубок ^∗ (например,g., внутренний диаметр 1/16″ × внешний диаметр 1/8″, Fisher Scientific, #NC0511742) (см. рис. 6A)

Рисунок 6. Пример штативов для продувки, используемых для метода 1 (B) и метода 2 (A) . На панели (B) 8 мл морской воды в 12-мл экстайнерах продували He в течение 5 минут перед добавлением индикатора ¹⁵ N-N ₂ O. Каждый продувочный коллектор, показанный здесь, удобно позволяет пропускать жидкую фазу от 10 до 12 экстайнеров одновременно. Экстейнеры на 12 мл с образцами морской воды в штативах для пробирок, организованные по временным точкам (C) .

— 18G, 6-дюймовая игла из нержавеющей стали ^∗ (которая достигает дна бутыли) для продувки жидкой фазы (например, Cadence science #9860) или 21G × 4 3/4″ (B Braun #4665643) (в зависимости от от размера бутылки)

— более короткая выходная игла для выравнивания давления во время продувки ^∗ [например, иглы BD PrecisionGlide с обычным скосом, например, 25G × 5/8″ (#305122)]

— Двухступенчатые регуляторы, трубки из нержавеющей стали или латуни и фитинги Swagelok, а также механические регуляторы расхода (например,г. , Porter, VCD-1000) для продувки

— Инкубатор (или помещение или контейнер с регулируемой температурой), охватывающий температурный диапазон образцов in situ

— O ₂ зонд/измеритель и датчики кислорода (Oxysense, Pyroscience или специальные сенсорные пятна, как описано в Larsen et al., 2016) для O ₂ мониторинг во время инкубации

— Бумажные полотенца

— Цветная лента и маркеры для маркировки образцов

— Блокнот, журнальные листы и ручки

— IRMS адаптирована для измерений N ₂ /Ar (например,g., см. Charoenpong et al., 2014) и для измерений изотопов N ₂ O [см. McIlvin and Casciotti (2010)] либо вручную (Dalsgaard et al., 2012), либо с помощью автоматического пробоотборника

Дополнительные расходные материалы, необходимые для метода № 1

— Сумка для перчаток (Sigma Aldrich, AtmosBag)

— стеклянные бутылки 320 мл (Wheaton, бутылка для БПК, 300 мл, 227497-00G)

— Пипетка повторителя и адаптер для наконечников пипетки повторителя 50 мл

— Тонкая трубка, которую можно прикрепить к наконечнику пипетки и которой достаточно для того, чтобы достать до дна стеклянной бутыли объемом 320 мл

— Анаэробная камера (GasPak, 150 Large Anaerobic Systems) с катализатором (BD BBL ^TM GasPak ^TM анаэробные и индикаторы CO ₂)

— Стакан для избыточной морской воды

Дополнительные расходные материалы, необходимые для метода № 2

— Флаконы из боросиликатного стекла для сыворотки (200 мл; примечание: общий объем 250 мл) с диаметром отверстия 20 мм (Ochs #102041; Kimble #61000G-200) или

— Флаконы из боросиликатного стекла для сыворотки (500 мл, Wheaton № 223952) с горлышком 30 мм, наружным диаметром 30 мм, серой бромбутиловой септой (Wheaton, № 224100-331), алюминиевыми обжимными крышками диаметром 30 мм (Wheaton, № 224197). -01 и 30-мм устройство для обжима уплотнений (Wheaton, № 224357) и устройство для снятия крышек (Wheaton, № 224307)

— Серые бутиловые септы (20 мм) (Wheaton # 20-0025) (эти септы необходимо деоксигенировать в анаэробной камере или кипятить в течение 5 минут и хранить в атмосфере гелия перед экспедицией по отбору проб)

— Алюминиевые обжимные уплотнения (20 мм) (Wheaton № 224178-01)

— Кримпер и декримпер для крышек 20 мм

— шприц с люэровским наконечником на 1 мл (BD № 309628), соединенный с иглой 16G × 1″ (BD № 305197), с отрезанным концом фланца и снятым поршнем (см. рис. 5, установка № 2)

Примечание: Holtappels et al.(2011), пластиковый шприц используется для подачи морской воды в экстейнеры. Чтобы ограничить использование пластиковых компонентов (возможность загрязнения кислородом), мы рекомендуем присоединить люэровский фитинг из нержавеющей стали к выходной игле (16G), которая соединяется с коротким отрезком газонепроницаемой витоновой трубки со стеклянной трубкой на конце. конец (достаточно длинный, чтобы достать до дна экстейнера). Этот подход также упрощает дозирование морской воды в экстейнеры.

— Иглы разных размеров 21G × 4 3/4″ (B Braun № 4665643) и 23G × 1″ (BD № 305145)

— Шприцы с люэр-локом: наконечник BD с люэр-локом, 3 мл (#309657)

Подготовка к экспедиции по отбору проб

Дегазация крышек

Дегазируйте крышки как минимум за 1 месяц до начала отбора проб (см. De Brabandere et al., 2012), и храните пустые незакрытые, промаркированные экзетайнеры, покрытые пластиковой пленкой, в их оригинальных коробках. Крышки деоксигенируют, храня их в пластиковых пакетах Ziploc (24 крышки в пакете) в анаэробных камерах с каталитическим поглотителем O ₂ и промывая He (или вакуумируя и заполняя He несколько раз). В качестве альтернативы пробки хранятся в атмосфере гелия в газонепроницаемой бутылке (регулярно промываемой гелем).

Подготовка экстейнеров и крышек перед отбором проб

Поместите пустые экстайнеры в штативы для пробирок в наборах по 12 пробирок на обработку на глубину (12 флаконов для стандарта ¹⁵ N-N ₂ O обработка: четыре точки времени в трех экземплярах или используйте 15 пробирок, если желательны пять точек времени).

Подготовка ¹⁵ N-N ₂ O Индикатор перед экспедицией по отбору проб

Разбавьте индикатор ¹⁵ N-N ₂ O в гелии, чтобы получить желаемую концентрацию индикатора. Во-первых, не менее двух 250-мл стеклянных флаконов с сывороткой, закрытых серыми бутиловыми пробками и алюминиевыми крышками, продувают гелием в течение 5 мин при давлении 5 фунтов на квадратный дюйм (∼500 мл мин. что происходит отток He из флаконов с сывороткой). Во-вторых, добавьте необходимое количество индикатора ¹⁵ N-N ₂ O (например,g., 5 мл (50-кратное разведение 99% ¹⁵ N-N ₂ O индикаторный газ, Cambridge Isotope Laboratories, чистота ≥ 98%) с помощью газонепроницаемого шприца в один флакон с сывороткой, который будет использоваться в качестве стандартного флакона. В-третьих, исходя из желаемой конечной концентрации индикатора ¹⁵ NN ₂ O, используйте газонепроницаемый стеклянный шприц с фиксированной иглой для переноса ¹⁵ NN ₂ газовой смеси O и He из стандартной бутыли в небольшую сыворотку, очищенную от He. флаконов/флаконов для изготовления нескольких рабочих флаконов с индикаторами (в зависимости от количества образцов, которые будут собраны, например,g., используйте один рабочий флакон с индикатором на станцию). Мы рекомендуем подготовить флаконы с индикаторами как можно ближе к дате отбора проб, чтобы свести к минимуму любую утечку или загрязнение. Концентрация трассера должна определяться на основе (1) ожидаемой конечной концентрации трассера в инкубационных контейнерах, которая должна находиться в диапазоне концентраций N ₂ O в месте отбора проб, и (2) объема трассера, введенного в каждый экстейнер, который должен составлять около 50 мкл. Большие объемы инъекций вызовут положительное давление в экстейнерах, а меньшие объемы инъекций могут привести к ошибкам измерения объема.

Чтобы убедиться, что концентрация запаса трассеров соответствует желаемой концентрации, концентрацию трассеров следует измерить до начала экспедиции по отбору проб. Если концентрация трассера слишком высока для чашек Фарадея IRMS, запас трассеров следует отобрать и разбавить He до уровня, который не будет насыщать чашки Фарадея IRMS (обычно 5% ¹⁵ N). Определите концентрацию индикатора ¹⁵ N-N ₂ O на основе площади пика, измеренной с помощью IRMS, и любого разбавления перед экспедицией по отбору проб.

Отбор проб: только метод №1

Перед отбором проб поместите все необходимое, КРОМЕ бутылей на 320 мл, в перчаточный мешок. Пока не промывайте мешок и держите мешок сжатым. Поместите один пакет крышек из анаэробной камеры с достаточным количеством крышек для задуманного эксперимента в мешок для перчаток непосредственно перед тем, как CTD-Rosette вернется на палубу.

Предметы для перчаточного мешка:

— Пробы воды в бутылях по 320 мл

— Пипетка 50 мл (или многоразовая пипетка) и наконечники

Примечание. Если вы также проводите эксперименты по денитрификации и анаммоксу с использованием того же метода, обязательно пометьте пипетку и наконечники четкой цветовой маркировкой; е.г., по одному цвету для каждого добавления индикатора или носителя.

— Тонкая трубка, которую можно прикрепить к наконечникам пипеток и которая имеет достаточную длину, чтобы достать до дна стеклянной бутыли объемом 320 мл

— Эксетейнеры в штативах для пробирок, маркированные, со снятыми колпачками

— Эксетейнеры из анаэробной камеры

— Перчатки

— Бумажные полотенца или губки для удаления пролитой жидкости

— Стакан для избыточной морской воды

Эти корабельные операции лучше всего выполнять командой из трех человек. Один человек выполняет манипуляции с перчаточным мешком, другой выполняет промывку He и отмечает время добавления индикатора и удаления жидкой фазы, а третий вводит индикатор ¹⁵ N-N ₂ O в каждый экстейнер. Задача введения трассера может быть разделена между первыми двумя людьми, если доступна только команда из двух человек.

Для каждой глубины заполнения круглых стеклянных бутылок объемом 320 мл с пробками

Четко маркируйте бутылки объемом 320 мл (например, используя цветовой код), если вы проводите эксперименты по денитрификации и анаммоксу с использованием одного и того же метода.

Получите пробу воды, наполнив каждую стеклянную бутыль емкостью 320 мл из бутылок Нискина с помощью трубки Tygon, которая вставляется до дна бутыли, переливается в три раза больше объема бутылки и закрывается стеклянной пробкой (убедитесь, что нет пузырьков). настоящее время).

Поместите бутылки с пробами морской воды в перчаточный мешок. Храните бутылки, если инкубационный эксперимент не может быть выполнен немедленно из-за других задач по отбору проб. Храните бутылки в условиях, аналогичных условиям in situ (например, при температуре ∼10°C в темной комнате при отборе проб из темных холодных глубин), рекомендуется начать экспериментальную установку как можно скорее.

Запишите местоположение станции, дату, номер заброса, глубину, условия инкубации и обработку (в данном случае ¹⁵ N-N ₂ O) в блокноте.

Аликвота морской воды в эксетайнеры внутри перчаточного мешка

Поместите все 320 мл флаконы с образцами в подготовленный перчаточный мешок, сожмите, чтобы удалить весь воздух (или откачать), затем трижды заполните и вакуумируйте перчаточный мешок N ₂, выдавливая из него газ и снова заполняя. Используйте трубку N ₂, входящую в перчаточный мешок, и промойте каждый открытый расширитель газом, прежде чем открывать стеклянные бутылки емкостью 320 мл.

Используйте повторную пипетку и наконечники для пипеток на 50 мл с тонкой трубкой, прикрепленной к аликвоту 8 мл морской воды, к экзетайнерам с соответствующей маркировкой (15 экзетайнеров для каждой обработки на глубину: пять временных точек в трех экземплярах).

Закройте флаконы дезоксигенированными экстайнерными крышками. Когда все экстейнеры заполнены и закрыты, выньте их из перчаточного мешка для барботирования гелия.

Отбор проб: только метод № 2

Четко маркируйте флаконы объемом 250 или 500 мл (например, используя цветовой код), если вы проводите эксперименты по денитрификации и анаммоксу с использованием одного и того же метода.Размер используемой бутылки зависит от количества повторов и временных точек.

Заполните каждый флакон с сывороткой объемом 250 или 500 мл из флаконов Нискина с помощью трубки Tygon, которая вставляется до дна флакона и переполняется в три раза больше объема флакона. Крышка без пузырьков, с серой бутиловой пробкой из дезоксигенированного алюминиевого сплава.

Храните бутылки в условиях, аналогичных условиям in situ (например, темная комната при ~10°C при отборе проб из темных холодных глубин), если инкубационный эксперимент не может быть проведен немедленно из-за других задач по отбору проб.Рекомендуется как можно скорее начать экспериментальную установку. Отметьте местоположение станции, дату, номер заброса, глубину, условия инкубации и обработку (в данном случае ¹⁵ N-N ₂ O) в блокноте.

Сначала продуйте He (0,4 л/мин) в течение не менее 15 минут, чтобы снизить фоновую концентрацию N ₂ и удалить любое загрязнение O ₂, появившееся во время отбора проб. Впускная игла должна доходить до дна флакона с сывороткой (21G), в то время как вентиляционная игла (16G, большой размер отверстия, необходимый для дозирования) должна доставать только до верха флакона примерно на 1 см (поток гелия будет проталкивать сыворотку). из некоторого образца, создающего небольшое свободное пространство в бутылке). Вентиляционная игла соединена со шприцем объемом 1 мл с отрезанным фланцевым концом (поршень снят). Для одновременной очистки нескольких флаконов с сывороткой используйте газонепроницаемую трубку с несколькими последовательно соединенными стеклянными (или Swagelok) t частями для разделения потока гелия.

Перелейте морскую воду в экстайнеры на 12 мл с помощью шприца на 1 мл с отрезанным фланцевым концом (рис. 5, установка № 2). Вставьте шприц с отрезанным фланцевым концом в нижнюю часть экстейнера, пока газ He все еще течет (поток должен быть уменьшен, чтобы контролировать скорость потока во время дозирования примерно до 0.15 л/мин) в стеклянный флакон с сывороткой объемом 250 мл. Дайте воде вылиться, по крайней мере, в два раза больше, чем объем экстайнера, и закройте экстейнер (без пузырей) дезоксигенированной крышкой. Повторите (например, используйте 15 пробирок, если требуется пять временных точек).

Продувочные экзетайнеры He

Метод №1: (см. продувочный коллектор, рис. 6B). Включите поток газа в коллекторе и пузырьковые экстейнеры на 5 мин при 5 фунтов на квадратный дюйм (скорость потока = от 0,5 до 1 л/мин) с He.

(i) Проколоть бутиловую перегородку иглой 23G × 1″ (вентиляционная игла).Иглу нужно только проткнуть до свободного места, а не полностью протолкнуть.

(ii) Подсоедините флакон к 4-дюймовой игле канюли (приток He) и полностью надавите на дно флакона.

— В экзетайнерах должен быть постоянный поток пузырей.

(iii) Через 5 минут увеличьте давление примерно до 5 фунтов на квадратный дюйм и вытащите флаконы из коллектора, предварительно удалив выходную иглу, чтобы создать положительное давление и предотвратить попадание воздуха во флакон.

Метод № 2: При использовании метода № 2 создается свободное пространство He на 2 мл.Мы рекомендуем вводить свободное пространство над продуктом, так как любые следовые количества O ₂, введенные во время дозирования, будут концентрироваться в свободном пространстве (De Brabandere et al. , 2012).

(i) Чтобы создать свободное пространство, удалите 2 мл воды через септу с помощью шприца с люэровским наконечником на 3 мл и иглы (23G × 1″), одновременно добавляя гелий через вторую иглу (23G × 1″). Экстейнеры следует энергично встряхнуть после введения хедспейса.

(ii) Свободное пространство экстейнеров затем дважды промывают гелия в течение 15 с (приблизительно 0.5 л/мин, используя иглы 23G × 1″ в качестве приточной и вентиляционной игл), энергично встряхивая между ними (De Brabandere et al., 2012). Коллекторы можно приобрести (например, Ochs # 1

) или изготовить самостоятельно, желательно из металла или стекла, что позволяет одновременно промывать несколько экзетайнеров.

Хотя это и не всегда возможно, все же предпочтительнее проводить все эти манипуляции в условиях in situ , т. е. при температуре in situ и при красном свете (если пробы отбирались ниже эвфотической зоны).

Трейсер Дополнение

Добавьте ∼50 мкл индикатора ¹⁵ N-N ₂ O в жидкую фазу в каждом экстайнере, чтобы визуально убедиться, что газ введен и игла не засорена. Отметьте время введения индикатора, осторожно встряхните и переверните флаконы, чтобы начать инкубацию при температуре in situ и уровне освещенности.

Во флаконе с индикатором замените извлеченный индикатор таким же объемом насыщенного раствора KCl (продутного He), чтобы уравновесить давление с помощью шприца с люэровским замком, соединенного с иглой.

Другие газы (H ₂ S, CH ₄ , CO ₂ ), потерянные на этапе продувки гелия, также могут быть добавлены обратно (либо в виде газа, либо в растворенном виде) для максимально точного воспроизведения условий in situ перед инкубацией.

Инкубатор

Повторные (предпочтительно троекратные) пробы на момент времени с поправкой на ¹⁵ N-трассер, а также повторные t = 0 контроли сразу умерщвлены после ^{15 не менее трех моментов времени в течение периода до 48 часов.}

В идеале концентрацию O ₂ в экстайнере контролируют во время инкубации с использованием неинвазивной технологии измерения O ₂, такой как Oxysense (см. сноску 1 к тексту) или Pyroscience (см. сноску 2 к тексту). Сенсорная точка прикрепляется к нижней части комплекта экстейнеров перед отбором проб. После введения трассера концентрацию O ₂ измеряют непрерывно или в дискретные моменты времени с помощью оптоволоконного маркера, чтобы обеспечить поддержание условий с низким содержанием O ₂ во время инкубации.

Прекращение

Добавьте 50 мкл пятикратно разбавленного насыщенного раствора HgCl ₂ или 50% (вес/объем) ZnCl ₂ в каждый флакон с помощью пластикового шприца на 1 мл, чтобы остановить микробную активность. Разбавление насыщенного раствора HgCl ₂ снижает токсичность опасных отходов без какого-либо влияния на сохранность образцов (например, см. Bourbonnais et al., 2017; Casciotti et al., 2018). Встряхните флакон в течение 3 с, чтобы закрепитель перемешался. Повторные контрольные экстейнеры (T ₀ ), сразу умерщвляемые после добавления индикатора для каждой обработки, используются для количественного определения абиотического образования N ₂, если таковое имеется, вследствие добавления консерванта и во время хранения. Обратите внимание на время, когда T ₀ , T ₁ , T ₂ , T ₃ , экстейнеры приносятся в жертву. Сохранять в другие временные интервалы, регулируя время в зависимости от активности, ожидаемой для выбранной среды (более короткие интервалы времени предпочтительнее в условиях более высокой активности): T ₁ = 7–9 ч, T ₂ = 15–15–9 ч. 17 ч, а Т ₃ = 23–25 ч.

Консервированные образцы N ₂ можно хранить в темноте и, вероятно, хранить в течение нескольких месяцев, но настоятельно рекомендуется проводить измерения образцов как можно скорее.Поместите флаконы вверх дном в темноте, чтобы уменьшить диффузию через перегородки. Осадки, вызванные ZnCl ₂, действуют как барьер.

Анализ ИСУР

Перед анализом образцов на IRMS в домашней лаборатории поместите образцы на поршневой шейкер (∼150 об/мин) на ночь, чтобы уравновесить N ₂ с свободным пространством. Встряхивание также облегчает удаление из перегородки нерастворимых солей, которые могут засорить иглу автосемплера. При анализе образцов из инкубаций ¹⁵ NN ₂ O следует использовать жидкую криоловушку N ₂ для удаления ¹⁵ NN ₂ O, чтобы свести к минимуму помехи от преобразования в ³⁰ 1 N 2 _{3 _{3 _{3 _{3 _{3 _{3 колонка (Dalsgaard et al., 2012).}}}}}}

N ₂ эталоны должны быть подготовлены в экстайнерах в день измерения. Стандартные экстейнеры должны быть приготовлены так же, как экстейнеры для образцов: в каждый экстейнер необходимо добавить 8 (или 10) мл раствора NaCl с соленостью, соответствующей солености пробы воды. Очистите стандартные экстейнеры He в течение 5 мин, а затем введите разные объемы немеченого N ₂. Различные количества введенного N ₂ должны ограничивать количество N ₂ в экстейнерах для образцов.Стандарты будут использоваться для расчета количества N ₂ в каждом образце экстейнера. Если возможно, следует использовать стандарты с различными соотношениями от ³⁰ N ₂ до ²⁸ N ₂, чтобы охватить диапазон сигналов m/z 30 в образцах и проверить точность измеренных значений ³⁰ N. ₂ / ²⁸ Н ₂ .

Изотопный состав и количество N ₂ определяются с использованием системы непрерывного потока, сопряженной с IRMS [Bulow et al., 2010; Баббин и др., 2015; см. также Charoenpong et al. (2014) для получения дополнительной информации о IRMS, настроенной для этих анализов] или мембранном входе, соединенном с квадрупольным масс-спектрометром (Kana et al., 1994). Во всех случаях O ₂ должен быть удален из образцов с использованием печи, содержащей медный проток, поскольку было показано, что присутствие O ₂ вызывает изобарические помехи в источнике масс-спектрометра в результате реакции с N ₂ до создать NO _x (Bender et al. , 1994; Эмерсон и др., 1999).

При необходимости, немеченый (т. е. при естественном содержании) N ₂ газ-носитель может быть добавлен обратно в экстайнеры перед анализом, чтобы (1) снизить обогащение ¹⁵ N до диапазона, который может быть измерен с помощью масс-спектрометра и (2) обеспечить достаточное количество N ₂ для анализа на IRMS.

Расчет скорости

N ₂ Коэффициенты потребления O в результате денитрификации рассчитываются на основе избытка ³⁰ N ₂, произведенного во время ¹⁵ N-N ₂ O инкубации индикатора согласно Babbin et al.(2015). Предполагая, что любой ранее существовавший немеченый N ₂ O был удален во время экспериментальной установки (этапы очистки), метка фракции составляет 100%, таким образом:

(17) Скорость _{потребление} = наклон ³⁰ N ₂ , т. е. ³⁰ N ₂ (nM-N ₂ ), изменяющийся во времени (час или сутки).

Концентрация ³⁰ N ₂ в каждом образце экстайнера рассчитывается на основе площади ³⁰ N ₂ относительно площадей стандартных экстайнеров, измеренных во время анализа IRMS.

Читатель отсылается к шаблону расчета в дополнительных материалах (электронная таблица N ₂ OCON) для лучшего понимания и прослеживаемости данных уравнений.

Обращение с отходами

HgCl ₂ или ZnCl ₂ являются очень опасными отходами и должны утилизироваться соответствующим образом.

Результаты

Рисунок 7 и Дополнительный материал (Таблица N ₂ OPR) показывают пример увеличения масс ⁴⁴ N ₂ O, ⁴⁵ N ₂ O и ^{3 O 2 1 2 2 0 460 Инкубационный период после добавления ¹⁵ N-NH ₄ ⁺, ¹⁵ N-NO ₂ ^— и ¹⁵ N-NO ₃ ^—. Во всех обработках массы 45 и 46 значительно увеличиваются со временем, тогда как увеличение ⁴⁴ N ₂ O не всегда значимо и зависит от общей скорости. Крутизна наклона линейной регрессии представляет производительность во времени. Обогащение ⁴⁵ N ₂ O или ⁴⁶ N ₂ O также зависит от доли меченого субстрата, которую необходимо учитывать при расчете общей производительности по одному индикатору.}

Рисунок 7. ^{44 ⁴⁴ N ₂ O (A) O (A) , ⁴⁵ N ₂ o (b) o (b) 9053 и ⁴⁶ N ₂ O (C) Масса время для N ₂ O производства ¹⁵ N-меченых инкубаций, проведенных в ETSP на НИС «Метеор» в июне 2017 г. (Frey et al., 2020). Пробы были отобраны на глубине 220 м над границей кислородно-бескислородной среды у побережья Перу (проба S4, станция 882).}

В инкубациях с относительно небольшими нормами (N ₂ O из NH ₄ ⁺ = 0. 047 ± 0,007 нМ-N ₂ O/d) масса ⁴⁴ N ₂ O существенно не изменяется, в то время как при обработках более высокими дозами масса 44 также увеличивается со временем [например, N ₂ O от NO ₃ ^– = 2,56 ± 0,44 нМ/сутки, см. расчетную таблицу N ₂ OPR (дополнительный материал) для производительности N ₂ O]. Непарный двусторонний t -критерий выполняется для того, чтобы увидеть, значительно ли наклон во времени отличается от нуля.Если значение t -test p выше 0,05 (для уровня значимости 95%), скорость производства не является значимой. Увеличение количества повторов или временных точек снижает неопределенность таких измерений и уменьшает стандартную ошибку линейной регрессии.

Возможно, что пулы продуктов изменяются экспоненциально с течением времени и отклоняются от линейности, на что указывает низкий R-квадрат для линейной регрессии. При более длительных инкубациях кривизна обычно указывает на артефакт из-за «эффекта бутылки», когда размер бутылки (отношение поверхности к объему) или изменение концентрации O ₂ искусственно стимулируют рост бактерий (Garcia-Robledo et al. , 2016). Мы рекомендуем использовать только линейную часть кривой для расчета ставки и указывать наиболее консервативную ставку.

N ₂ Расход O рассчитывается аналогичным образом (рис. 8). Пример из Sun et al. (2020) приведен в электронной таблице N ₂ OCON (дополнительный материал).

. Март и апрель 2018 г. (Sun et al., 2020). Пробы отбирали над оксиклином на глубине 60 м (ст. 2, отлив 34).

Обсуждение

Ниже мы обсуждаем важные соображения и рекомендации по N ₂ измерениям скорости O с использованием инкубаций ¹⁵ N-меток, включая отчетность и архивирование данных.

Поддержание бескислородных условий до и во время инкубации

Меры предосторожности необходимы во время ¹⁵ N инкубации бескислородных вод для определения производства или потребления N ₂ O до N ₂ .Одной из проблемных областей является загрязнение O ₂ из воздуха во время отбора проб из бутылок Нискина, что, как сообщается, приводит к увеличению растворенного O ₂ на целых 1 мкМ (De Brabandere et al. , 2012). Если возможно, предпочтительно заменить свободное пространство, созданное в бутылке Нискина, на CO ₂ или N ₂, пока удаляется вода, а не просто допускать проникновение воздуха. Также рекомендуется по возможности избегать пластиковых и резиновых компонентов, так как O ₂ может диффундировать через эти материалы (например, из них).g., De Brabandere et al., 2012) и пробки перед инкубацией следует деоксигенировать и хранить в анаэробной камере или в атмосфере гелия (см. раздел «Пробки»).

Системы сбора воды различаются по степени загрязнения кислородом. Система профилирования насоса (PPS) позволяет брать пробы непосредственно из водной толщи, что сводит к минимуму загрязнение O ₂ во время отбора проб (например, Padilla et al., 2016). Отбор проб из бутылок Нискина приводит к загрязнению пробы кислородом (De Brabandere et al., 2012), поэтому большинство исследовательских групп обычно проводят очистку гелия для удаления O ₂ в инкубационных бутылях (например, Holtappels et al. , 2011; Kalvelage et al., 2013; Frey et al., 2020; Sun et al., 2020). Продувка жидкой фазы He перед инкубацией изменяет условия окружающей среды и удаляет газы, такие как N ₂ O, CH ₄ и H ₂ S, которые неразрывно связаны с N-циклом. Следовательно, потенциальные показатели получаются, как это обычно бывает для инкубаций такого типа, из-за изменений в экспериментальных условиях.При желании эти субстраты следует добавить обратно после продувки. Создание свободного пространства также может помочь привлечь растворенный O ₂ в свободное пространство, в то время как более растворимый N ₂ O остается растворенным в образце воды. Настоятельно рекомендуется неинвазивный мониторинг концентрации O ₂ внутри инкубационной бутылки (см. раздел «Инкубация»).

Типы бутылей

Для денитрифицирующих инкубаций ¹⁵ N использовались бутыли различных типов и размеров, включая, например, 1 или 0.5-литровые бутылки из темного стекла с тефлоновыми пробками, содержащие два отрезка 1/8-дюймовой трубки из тигона с клапанами (Devol et al. , 2006; Bourbonnais et al., 2012), пакеты по 500 мл (Ward et al., 2009; Bourbonnais et al. ., 2012), или экстайнеры по 12 мл (Holtappels et al., 2011; Bourbonnais et al., 2012). Мешки Tedlar ^® обычно трудно заполнить без образования пузырьков, а клапаны обычно не полностью герметичны. Таким образом, инкубация в мешках не рекомендуется. Бутыли с сывороткой большего размера (не менее 60 мл) с пробками из бутилкаучука рекомендуются для измерения производительности N ₂ O, так как N ₂ O, произведенной в экстайнерах малого объема, может быть недостаточно для обнаружения с помощью IRMS, если производительность низкая.

Пробки

Ниманн и др. (2015) обнаружили, что толстые черные пробки из негалогенированного бутилкаучука выщелачивают большое количество различных органических соединений, оказывающих токсическое воздействие, во время инкубации аэробного окисления метана. Испытанные серые бром- и хлорбутиловые пробки, по-видимому, не выщелачивали какие-либо органические вещества. Таким образом, мы рекомендуем использовать эти типы пробок, но необходимы дальнейшие испытания для изучения потенциального токсического воздействия этих пробок при производстве и потреблении N ₂ O ¹⁵ N-меченых инкубаций.Перед инкубацией в бескислородной среде или с низким содержанием O ₂ колпачки экстайнера следует хранить в атмосфере гелия для удаления O ₂ . Пробки из серого бутилкаучука для стеклянных флаконов с сывороткой следует кипятить в течение примерно 5 минут в очищенной (например, Milli-Q) воде и хранить в атмосфере гелия для удаления O ₂ (De Brabandere et al., 2012).

¹⁵ Дополнение N-Tracer
В идеале конечная концентрация добавленного индикатора должна быть как можно ближе к концентрациям в окружающей среде.Однако этого трудно достичь для проб кислородной толщи воды, где растворенные NH ₄ ⁺ и NO ₂ ^– обычно не накапливаются в значительных количествах. Для денитрификации инкубации использовались добавки не менее 5–20 мкМ ¹⁵ N-NO ₂ ^– или ¹⁵ N-NO ₃ ^– [например, Devol et . (2006 г.); Бурбонне и др. (2012)] для выявления производства продуктов с маркировкой N ₂ O или N ₂ при низких объемах производства.Следовательно, трассеры обычно добавляют в концентрациях 10–100% от концентрации в окружающей среде, поэтому исследуются потенциальные скорости. Конечная концентрация трассера обычно составляет 0,5–5 мкМ ¹⁵ N-NH ₄ ⁺ или ¹⁵ N-NO ₂ ^– для проб водной толщи олиготрофных вод (см. Ji). 2015; Фрейм и др., 2017).
Выбор фиксатора
Хотя всестороннего сравнения различных фиксаторов по-прежнему нет, рекомендуется использовать HgCl ₂.Остром и др. (2016) показали, что ZnCl ₂ или HgCl ₂ действует как катализатор абиотического образования N ₂ O из окисления Fe ²⁺ в сочетании с восстановлением NO ₂ ^– в бескислородных средах, где 9 Fe 90 концентрации относительно высоки (Антарктическое озеро, поровые воды отложений). Это не должно беспокоить пробы водной толщи, поскольку концентрации Fe ²⁺ и NO ₂ ^– обычно слишком низки, чтобы этот абиотический процесс мог быть значительным.Однако в то же время растет понимание того, как антропогенная деятельность влияет на круговорот ртути, и предпринимаются усилия по сокращению этих выбросов. В 2017 году во время Минаматской конвенции Европа согласилась сократить использование ртути, включая HgCl ₂ . С тех пор Швеция запретила использование HgCl ₂ на исследовательских судах, и другие европейские страны следуют этому примеру. Необходимо срочно найти хорошие альтернативы.
Отчетность и архивирование данных
Мы рекомендуем отправлять все соответствующие метаданные и данные в общедоступный репозиторий данных с открытым исходным кодом, такой как Pangaea, Управление по управлению биологическими и химическими океанографическими данными (BCO-DMO) или Панъевропейская инфраструктура управления океаническими и морскими данными (SeaDataNet). Метаданные должны включать дату отбора проб, местоположение станции и места GPS, глубину (м), обработку ¹⁵ N, количество добавленного индикатора ¹⁵ N, объем бутыли и свободного пространства (если применимо), была ли проба очищена или нет, и газ используется для очистки жидкой фазы, времени инкубации, используемого консерванта, а также температуры in situ , кислорода и питательных веществ (NO ₃ ^–, NO ₂ ^– и NH ₄ ^{90). ) концентрации.и [ ⁴⁶ N ₂ O] (в нмоль N ₂ OL ^–1 или нмоль NL ^–1 ) (см. раздел «Расчет скорости») также следует сообщать для каждой временной точки. N ₂ Объем производства и потребления O можно указать в нмоль-N ₂ O (или N) L ^–1 d ^–1 или нмоль N ₂ O (или N) кг ^–1 d ^–1 до тех пор, пока единицы непротиворечивы и четко указаны. Общие словари должны использоваться во всех базах метаданных и форматах данных в соответствии с рекомендациями, установленными Британским центром океанографических данных (BODC) с помощью сервера словарей Национального совета по исследованиям окружающей среды (NERC) (NVS2.0). Например, следующие термины были отправлены на сервер словарей NERC (NVS2.0) для облегчения архивирования и поиска данных в будущем.}
N ₂ OPR = Производство закиси азота [N ₂ O CAS 10024-97-2] в сутки на единицу объема экспериментальной пробы воды по ¹⁵ N [¹⁵ N CAS 14390-96- 6, CAS 68378-96-1 и CAS 31432-46-9] добавление меченого изотопом индикатора, инкубация, очистка и измерение ловушки в GC-IRMS.
N ₂ OCON = Расход закиси азота [N ₂ O CAS 10024-97-2] в сутки на единицу объема экспериментальной пробы воды по ¹⁵ N [¹⁵ N CAS 10024-97- 2] добавление изотопно-меченого индикатора, инкубация, очистка и измерение ловушки в GC-IRMS.
Любой доступный вспомогательный набор данных (например, микробиологические последовательности) также должен быть упомянут в метаданных.
Заключительные замечания
Мы представляем протоколы для измерения производства и потребления закиси азота.В этом подходе используется тот факт, что ¹⁵ N существует в низкой концентрации в естественной среде. Благодаря недавним достижениям в масс-спектрометрии соотношения изотопов теперь можно измерять изотопы N ₂ O вплоть до наномолярных концентраций и обнаруживать скорость образования N ₂ O всего 0,001 нМ / сут. Измерение фактической скорости процесса необходимо для понимания факторов окружающей среды, контролирующих производство и потребление N ₂ O в морской и пресноводной среде.
Хотя мы представляем различные подходы, используемые в настоящее время экспертами в этой области для измерения скорости преобразования N ₂ O, тщательное взаимное сравнение этих протоколов между лабораториями, а также в более крупных пространственных и временных масштабах, несомненно, является следующим шагом вперед. вперед. Это потребует усилий сообщества, которые выходят за рамки этой рукописи.
Заявление о доступности данных
В этом исследовании были проанализированы общедоступные наборы данных. Данные производительности N ₂ O от Frey et al.(2020). (2020).
Вклад авторов
AB и CF взяли на себя инициативу в написании рукописи. XS, AJ и LAB существенно помогли написать раздел 2, часть B: Инкубация трассеров для потребления N ₂ O. CF и XS предоставили данные, представленные в разделе результатов. Все авторы предоставили критические отзывы и помогли написать рукопись.
Финансирование
Семинар на озере Эрроухед был организован офисом проекта Ocean Carbon and Biogeochemistry при поддержке Национального научного фонда США (NSF, грант № 1558412) и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (грант № NNX17AB17G). Эта работа частично финансировалась при поддержке Центра исследований биоэнергетики Великих озер Министерства энергетики (DOE BER Office of Science DE-SC0018409) для NO, гранта NSF № 1657663 для CF, AJ и BW и гранта NSF № 1
5 для AB.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Эта рукопись является результатом семинара «Океанский метан и закись азота: текущая ситуация и сценарии будущего!» на озере Эрроухед в октябре 2018 года. Мы хотели бы поблагодарить всех участников за плодотворное и конструктивное обсуждение во время семинара. Мы также хотели бы поблагодарить Колетт Келли, двух рецензентов и приглашенного младшего редактора Йоханнеса Карстенсена за их конструктивные комментарии.
Дополнительный материал
Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2021.611937/full#supplementary-material
Сноски
Ссылки
Бендер М.Л., Танс П.П., Эллис Дж.Т., Орчардо Дж. и Хабфаст К. (1994). Высокоточный метод масс-спектрометрии соотношения изотопов для измерения соотношения O ₂ /N ₂ в воздухе. Геохим. Космохим. Acta 58, 4751–4758.
Академия Google
Бергсма, Т. Т., Остром, Н. Э., Эммонс, М., и Робертсон, Г. П. (2001). Измерение одновременных потоков из почвы N ₂ O и N ₂ в полевых условиях с использованием «неравновесного» метода ¹⁵ N-газа. Окружающая среда. науч. Технол. 35, 4307–4312. дои: 10.1021/es010885u
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бурбонне, А., Джунипер, С.К., Баттерфилд, Д.А., Девол, А.Х., Кайперс, М.М.М., Лавик, Г., и соавт. (2012). Активность и численность денитрифицирующих бактерий в подповерхностной биосфере диффузных гидротермальных источников хребта Хуан де Фука. Биогеология. Дис. 9, 4661–4678. doi: 10.5194/bg-9-4661-2012
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Бурбонне, А. , Летчер, Р.Т., Банге, Х.В., Ечевин, В., Ларкум, Дж., Мон, Дж., и соавт. (2017). N ₂ Производство и потребление O по данным о стабильных изотопах и концентрации в перуанской прибрежной системе апвеллинга. Глобальный биогеохим. Циклы 31, 678–698. дои: 10.1002/2016gb005567
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Браман, Р.С. и Хендрикс С.А. (1989). Определение нанограмм нитритов и нитратов в экологических и биологических материалах восстановлением ванадием (III) с детектированием хемилюминесценции. Анал. хим. 61, 2715–2718. дои: 10.1021/ac00199a007
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Бюлов, С.Э., Рич, Дж.Дж., Найк, Х.С., Пратихари, А.К., и Уорд, Б.Б. (2010). Денитрификация превышает анаммокс как путь потери азота в зоне минимума кислорода Аравийского моря. Deep Sea Res. Часть I 57, 384–393. doi: 10.1016/j.dsr.2009.10.014
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Casciotti, K. L., Forbes, M., Vedamati, J., Peters, B.D., Martin, T.S., and Mordy, C.W. (2018). Цикл закиси азота в восточной части тропиков южной части Тихого океана, как следует из изотопных и изотопомерных данных. Deep Sea Res. Часть II: Верх. Стад. Океанография 156, 155–167. doi: 10.1016/j.dsr2.2018.07.014
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Чароенпонг, К.Н., Бристоу, Л. А., и Алтабет, Массачусетс (2014). Метод масс-спектрометрии соотношения изотопов с непрерывным потоком для высокоточного определения соотношения растворенных газов и изотопного состава. Лимнол. Океанография: методы 12, 323–337. doi: 10.4319/лом.2014.12.323
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Dalsgaard, T., Stewart, F.J., Thamdrup, B., De Brabandere, L., Revsbech, N.P., Ulloa, O., et al. (2014). Кислород на наномолярных уровнях обратимо подавляет скорость процесса и экспрессию генов в анаммоксе и денитрификацию в зоне минимума кислорода у северного Чили. мБио 5:e01966.
Академия Google
Далсгаард, Т., Тамдруп, Б., Фариас, Л., и Ревсбеч, Н.П. (2012). Анаммокс и денитрификация в зоне кислородного минимума восточной части южной части Тихого океана. Лимнол. океаногр. 57, 1331–1346. doi: 10.4319/lo.2012.57.5.1331
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Де Брабандере, Л., Тамдруп, Б., Ревсбеч, Н.П., и Фоади, Р. (2012). Критическая оценка возникновения и степени загрязнения кислородом во время анаэробной инкубации с использованием коммерчески доступных флаконов. J. Microbiol. Методы 88, 147–154. doi: 10.1016/j.mimet.2011.11.001
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Девол, А. Х., Уленхопп, А. Г., Накви, С. В. А., Брандес, Дж. А., Джаякумар, Д. А., Найк, Х., и соавт. (2006). Скорость денитрификации и избыточные концентрации газообразного азота в зоне дефицита кислорода в Аравийском море. Deep Sea Res. Часть I: Океанограф. Рез. Документы 53, 1533–1547. doi: 10.1016/j.dsr.2006.07.005
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Эмерсон, С., Стамп, К., Уилбур, Д., и Куэй, П. (1999). Точное измерение газов O ₂ , N ₂ и Ar в воде и растворимости N ₂ . Мар. Хим. 64, 337–347. doi: 10.1016/s0304-4203(98)00090-5
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Фрейм, Ч. Х., Лау, Э., Нолан, Э. Дж. И. В., Гепферт, Т. Дж., и Леманн, М. Ф. (2017). Подкисление увеличивает продукцию гибридов N ₂ O, связанных с водными аммиакокисляющими микроорганизмами. Фронт. микробиол. 7:2104. doi: 10.3389/fmicb.2016.02104
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Фрей, К., Банге, Х.В., Ахтерберг, Э.П., Джаякумар, А., Лешер, К.Р., Аревало-Мартинес, Д.Л., и соавт. (2020). Регулирование образования закиси азота в водах с низким содержанием кислорода у побережья Перу. Биогеонауки 17, 2263–2287. doi: 10.5194/bg-17-2263-2020
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Фуксман, К.А., Девол, А. Х., Сондерс, Дж. К., Маккей, К., и Рокап, Г. (2017). Разделение ниши N-циклирующего микробного сообщества морской зоны с дефицитом кислорода. Фронт. микробиол. 8:2384. doi: 10.3389/fmicb.2017.02384
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ганеш С., Пэррис Д. Дж., Делонг Э. Ф. и Стюарт Ф. Дж. (2014). Метагеномный анализ фракционированного по размеру пикопланктона в зоне морского минимума кислорода. ISME J. 8, 187–211.doi: 10.1038/ismej.2013.144
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Гарсия-Робледо, Э., Борисов, С., Климант, И., и Ревсбеч, Н. П. (2016). Определение скорости дыхания в воде с субмикромолярной концентрацией кислорода. Фронт. мар. 3:244. doi: 10.3389/fmars.2016.00244
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Холтаппельс, М. , Лавик, Г., Дженсен, М.М., и Кайперс, М.М. (2011). ¹⁵ Эксперименты по N-мечению для анализа вклада гетеротрофной денитрификации и анаммокса в удаление азота в водах ОМЗ океана. Методы Фермент. 486, 223–251. doi: 10.1016/b978-0-12-381294-0.00010-9
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Хуанг, Ю., Сяо, X., и Лонг, X. (2017). Денитрификация грибов вносит значительный вклад в образование N ₂ O в очень кислой чайной почве. J. Почвы Отложения 17, 1599–1606. doi: 10.1007/s11368-017-1655-y
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Джи, К., Баббин, А. Р., Джаякумар, А., Олейник С. и Уорд Б. Б. (2015). Производство закиси азота путем нитрификации и денитрификации в восточной тропической зоне южной части Тихого океана с кислородным минимумом. Геофиз. Рез. лат. 42, 10–755.
Академия Google
Kalvelage, T., Lavik, G., Lam, P., Contreras, S., Arteaga, L. , Löscher, C.R., et al. (2013). Круговорот азота, обусловленный экспортом органического вещества в зоне минимума кислорода в южной части Тихого океана. Нац. Geosci. 6, 228–234. дои: 10.1038/ngeo1739
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Кана, Т.М., Дарканджело, К., Хант, М.Д., Олдхэм, Дж.Б., Беннетт, Г.Е., и Корнуэлл, Дж.К. (1994). Масс-спектрометр с мембранным входом для быстрого высокоточного определения N ₂ , O ₂ и Ar в пробах воды окружающей среды. Анал. хим. 66, 4166–4170. DOI: 10.1021/ac00095a009
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Козловски, Дж. А., Китс, К. Д., и Штейн, Л. Ю. (2016). Сравнение метаболизма оксида азота у различных аммиакокисляющих бактерий. Фронт. микробиол. 7:1090. doi: 10.3389/fmicb.2016.01090
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ларсен М., Ленер П., Борисов С. М., Климант И., Фишер Дж. П., Стюарт Ф. Дж. и соавт. (2016). In situ количественная оценка сверхнизких концентраций O ₂ в зонах минимума кислорода: применение новых оптодов. Лимнол. Океанография: методы 14, 784–800. doi: 10.1002/lom3.10126
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Макилвин, М.Р. и Алтабет, Массачусетс (2005). Химическая конверсия нитратов и нитритов в закись азота для изотопного анализа азота и кислорода в пресной и морской воде. Анал. хим. 77, 5589–5595. дои: 10.1021/ac050528s
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Макилвин, М. Р., и Каскиотти, К. Л. (2010). Полностью автоматизированная система для анализа стабильных изотопов растворенной закиси азота в естественных условиях. Лимнол. Океанография: методы 8, 54–66.doi: 10.4319/лом.2010.8.0054
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Myhre, G., Shindell, D., Breìon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J. , Huang, J., et al. (2013). «Антропогенное и естественное радиационное воздействие», в Изменение климата, 2013 г.: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. Т. Ф. Стокер, Д. Цинь, Г.-К. Платтнер, М. Тигнор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг и др.(Кембридж: Издательство Кембриджского университета).
Академия Google
Невисон, К., и Холланд, Э. (1997). Повторное исследование влияния антропогенно фиксированного азота на атмосферный слой N ₂ O и стратосферный слой O ₃. Ж. Геофиз. Рез.: Атмосферы 102, 25519–25536. дои: 10.1029/97jd02391
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Невисон, К.Д., Люкер, Т.Дж., и Вайс, Р.Ф. (2004). Количественная оценка источника закиси азота от прибрежного апвеллинга. Глобальный биогеохим. Циклы 18:GB1018 1-17.
Академия Google
Niemann, H., Steinle, L., Blees, J. , Bussmann, I., Treude, T., Krause, S., et al. (2015). Токсическое воздействие пробок из бутилкаучука лабораторного качества на аэробное окисление метана. Лимнол. Океанография: методы 13, 40–52. doi: 10.1002/lom3.10005
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Остром, Н. Э., Ганди, Х., Трубл, Г., и Мюррей, А. Э. (2016). Хемоденитрификация в криоэкосистеме озера Вида, долина Виктория, Антарктида. Геобиология 14, 575–587. doi: 10.1111/gbi.12190
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Padilla, C.C., Bristow, L.A., Sarode, N., Garcia-Robledo, E., Ramirez, E.G., Benson, C.R., et al. (2016). Бактерии NC10 в морских зонах минимума кислорода. ISME J. 10, 2067–2071. doi: 10.1038/ismej.2015.262
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Пина-Очоа, Э., Хёгслунд, С., Геслин, Э., Седхаген, Т., Revsbech, N.P., Nielsen, L.P., et al. (2010). Широкое распространение накопления и денитрификации нитратов среди фораминифер и громиид. Проц. Натл. акад. науч. США 107, 1148–1153. doi: 10.1073/pnas.0⁰¹⁰⁷
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Проссер, Дж. И., Хинк, Л., Губри-Рангин, К., и Никол, Г. В. (2020). Производство закиси азота окислителями аммиака: физиологическое разнообразие, дифференциация ниш и потенциальные стратегии смягчения последствий. Глобальные изменения биол. 26, 103–118. doi: 10.1111/gcb.14877
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Равишанкара, А. Р., Дэниел, Дж. С., и Портманн, Р. В. (2009). Закись азота (N ₂ O): основное озоноразрушающее вещество, выбрасываемое в 21 веке. Наука 326, 123–125. doi: 10.1126/science.1176985
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Шарп, З. (2017). Принципы геохимии стабильных изотопов , 2-е изд.Альбукерке: открытые образовательные ресурсы, Университет Нью-Мексико.
Академия Google
Шоун, Х. , Фушинобу, С., Цзян, Л., Ким, С.В., и Вакаги, Т. (2012). Грибковая денитрификация и редуктаза оксида азота цитохром P450nor. Филос. Транс. Р. Соц. Б: биол. науч. 367, 1186–1194. doi: 10.1098/rstb.2011.0335
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Сигман, Д. М., Каскиотти, К. Л., Андреани, М., Барфорд, К., Галантер, М.Б. Дж. К. и Бёльке Дж. К. (2001). Бактериальный метод азотного изотопного анализа нитратов в морской и пресной воде. Анал. хим. 73, 4145–4153. дои: 10.1021/ac010088e
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Sun, X., Jayakumar, A., Tracey, J.C., Wallace, E., Kelly, C.L., Casciotti, K.L., et al. (2020). Микробиологический N ₂ Потребление O в морских зонах и над ними N ₂ O в горячих точках производства. ISME J. doi: 10.1038/s41396-020-00861-2 [Epub перед печатью].
Полнотекстовая перекрестная ссылка | PubMed Резюме | Академия Google
Триммер М. , Хронопулу П. М., Мааноя С. Т., Апстилл-Годдард Р. К., Китидис В. и Парди К. Дж. (2016). Закись азота в зависимости от количества кислорода и генов архей в северной части Тихого океана. Нац. коммун. 7:13451.
Академия Google
Ward, B.B., Devol, A.H., Rich, J.J., Chang, B.X., Bulow, S.E., Naik, H., et al. (2009).Денитрификация как доминирующий процесс потери азота в Аравийском море. Природа 461:78. doi: 10.1038/nature08276
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Вейганд, М. А., Фориэль, Дж., Барнетт, Б., Олейник, С., и Сигман, Д. М. (2016). Обновление приборов и протоколов изотопного анализа нитратов методом денитрификации. Быстрая коммун. Масс-спектрометрия 30, 1365–1383. doi: 10.1002/rcm.7570
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Вайс, Р.Ф. и Прайс Б.А. (1980). Растворимость закиси азота в воде и морской воде. Мар. Хим. 8, 347–359. дои: 10.1016/0304-4203(80)-9
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Wilson, S.T., Al-Haj, A.N., Bourbonnais, A., Frey, C., Fulweiler, R.W., Kessler, J.D., et al. (2020). Идеи и перспективы: стратегическая оценка измерений метана и закиси азота в морской среде. Биогеонауки 17, 5809–5828.
Академия Google
Уилсон, С.T., Bange, H.W., Arévalo-Martínez, D.L., Barnes, J., Borges, A.V., Brown, I., et al. (2018). Взаимное сравнение измерений океанического метана и закиси азота. Биогеонауки 15, 5891–5907.
Академия Google
Чжу-Баркер, X., Кавазос, А. Р., Остром, Н. Э., Хорват, В. Р., и Гласс, Дж. Б. (2015). Значение абиотических реакций в образовании закиси азота. Биогеохимия 126, 251–267. doi: 10.1007/s10533-015-0166-4
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Процесс дегидратации гликоля – обзор
Система гликоля
Газовый теплообменник гликоля
Сухой концентрированный гликоль нагнетается до давления контактора с помощью гликолевого насоса, а затем проходит через теплообменник газа гликоля перед входом в градирню подрядчика.
Теплообменник с гликолевым газом охлаждает гликоль до температуры, близкой к температуре газа, прежде чем гликоль поступает в контактор.
Важно, чтобы гликоль был близок к температуре газа:
Предотвращает превышение температуры газа
Предотвращает вспенивание башня контактора и течет через верхний лоток.
Это первый контакт между гликолем и газом.
Гликоль течет вниз через сливные трубы в градирне, поглощая больше воды по мере прохождения через каждую тарелку.
Сливной стакан перекрывает проход гликоля в расположенную ниже тарелку, предотвращая, таким образом, короткое замыкание газа через барботажные колпачки.
По мере того, как гликоль течет вниз через каждую последующую тарелку, он становится более влажным из-за воды, поглощенной им из газа, и собирается на дне контактора, насыщенного водой.
По мере продвижения вверх через каждую последующую тарелку газ становится суше.
Влажный газ, скопившийся в нижней части контактора, проходит через сетчатый фильтр (фильтр), удаляющий абразивные частицы, перед тем как пройти через силовую часть гликолевого насоса (энергообменные насосы), где он обеспечивает питание насоса сухой гликоль в контактор.
Мощность достигается за счет увеличения напора, вызванного поглощенным газом, содержащимся в насыщенном гликоле.
Конденсатор флегмы
Из контактора газа гликоля холодный влажный гликоль проходит через змеевик (конденсатор флегмы) в верхней части дистилляционной колонны ребойлера.
Змеевик охлаждает пары, выходящие из дистилляционной колонны, и конденсирует пары гликоля в жидкость.
Капли гликолевой жидкости стекают обратно по дистилляционной колонне в реконцентратор.
Вода остается в виде пара и выходит из верхней части неподвижной колонны.
Охлаждающий змеевик обычно называют обратным холодильником.
Подогреватель гликоля-гликоля
Слегка подогретый влажный гликоль, выходящий из обратного холодильника, проходит через подогреватель гликоля-гликоля.
Горячий сухой гликоль из реконцентратора гликоля дополнительно нагревает влажный гликоль и, в свою очередь, дополнительно охлаждает сухой гликоль перед тем, как он попадет в гликолевые насосы.
Сепаратор газогликоль-конденсата
После выхода из подогревателя гликоля-гликоля нагретый влажный гликоль направляется в сепаратор газогликоля-конденсата низкого давления, где большая часть уносимого газа и жидких углеводородов, улавливаемых гликоль на его пути через контактор удаляются.
Тепло, выделяемое подогревателем гликоля-гликоля, способствует отделению углеводородов от влажного гликоля.
Углеводородный конденсат отделяется от гликоля с помощью трехфазного сепаратора газа-гликоля-конденсата (Рисунок 2-19).
Рис. 2-19. Газогликоль-конденсатный сепаратор.
Фильтр из микроволокна
После разделения газа и конденсата в сепараторе газа-гликоля-конденсата влажный гликоль проходит через фильтр из микроволокна (Рисунок 2-20).
Рис. 2-20. Фильтры из микрофибры.
Эти фильтры используются для удаления твердых частиц, смолистых углеводородов или других примесей.
Угольный (угольный) фильтр
Из микрофибрового фильтра влажный гликоль поступает в угольный или угольный фильтр.
Гранулы активированного угля в этом фильтре поглощают захваченные жидкостью углеводороды, химикаты для обработки скважин, компрессорные масла и другие примеси, которые могут вызывать пенообразование.
Гликоль-гликолевый теплообменник
Из угольного фильтра влажный гликоль проходит через сухой гликоль во влажный гликолевый теплообменник.
Этот теплообменник максимально нагревает влажный гликоль перед подачей в реконцентратор гликоля, тем самым снижая тепловую нагрузку реконцентратора гликоля.
Испарительная колонна
Из теплообменника гликоль/гликоль влажный гликоль поступает в дистилляционную колонну, которая расположена вертикально над реконцентратором гликоля (Рисунок 2-21).
Рис. 2-21. Успокоительная колонна в верхней части реконцентратора гликоля.
Внутренняя часть дистилляционной колонны заполнена либо керамическими седлами, либо кольцами из нержавеющей стали, которые используются для увеличения площади поверхности и распределения тепла к поступающему гликолю.
Поступающий влажный гликоль равномерно распределяется и стекает через набивочную секцию.
Пары, поднимающиеся вверх от реконцентратора гликоля, нагревают набивку.
По мере прохождения гликоля через нагретую набивку вода начинает отводиться в виде пара.
Установки, использующие эффективные теплообменники, могут удалять от 75 до 80% воды, содержащейся в гликоле, в дистилляционной колонне до того, как гликоль достигнет реконцентратора.
По мере того, как водяной пар проходит вверх через дистилляционную колонну и выходит из верхней части, он уносит с собой захваченный пар гликоля.
Для предотвращения потери паров гликоля в дистилляционной колонне используется «обратный холодильник», расположенный в верхней части насадочной дистилляционной колонны.
Пары гликоля, выходящие из дистилляционного столба вместе с паром, притягиваются к пленке конденсированной жидкости (прежде всего воды), покрывающей площадь поверхности змеевика, где они также конденсируются.
Капли жидкости стекают вниз по дистилляционной колонне в реконцентратор для дальнейшей обработки, что предотвращает чрезмерную потерю гликоля из-за испарения.
В некоторых установках гликоль поступает в дистилляционную колонну ниже насадочной части колонны.
Испарение происходит в реконцентраторе.
Обратный холодильник работает одинаково в обоих типах дистилляционных колонн.
Уплотнительная секция больше не используется для распределения тепла при испарении.
Сконденсированная жидкость из обратного холодильника падает обратно в насадочную секцию, образуя жидкую пленку над верхней частью набивки.
Пары гликоля, выходящие с паром из реконцентратора, должны проходить через насадочную секцию.
Водянистая пленка, покрывающая упаковку, улавливает пары гликоля, конденсируя их в капли, которые смываются обратно в реконцентратор.
Таким образом, в этой конфигурации можно извлечь больше паров гликоля, чем в ранее описанной дистилляционной колонне.
Поскольку испарение происходит в основном в реконцентраторе, рабочая температура в этом типе дистилляционной колонны ниже.Это означает:
Более высокая конденсация флегмы
Требуется более высокая тепловая нагрузка
Реконцентратор
Из насадочной дистилляционной колонны влажный гликоль падает вниз в реконцентратор.
Гликоль нагревают до температуры, при которой большая часть оставшейся воды и часть гликоля испаряются.
Источник тепла нагревает гликоль до температуры от 350° до 400°F.
Удаляет оставшуюся воду
Температура ниже точки разложения ТЭГ.
Температура гликоля в реконцентраторе является критической и должна контролироваться в этот момент.
Источники тепла включают:
Прямое уволенное (натуральная тяга / принудительная тяга)
Отходы отходов (выхлопные газы из компрессоров или генераторов)
Электрические нагреватели
Нагретый пар (оба гликоля и вода) поднимается вверх по неподвижному столбу.
Когда смесь проходит через холодные змеевики обратного холодильника, пары гликоля конденсируются и падают обратно вниз.
Водяной пар выходит из верхней части дистиллятора в виде пара.
Часть пара будет конденсироваться, поэтому для слива воды предусмотрен водосточный желоб.
Водослив поддерживает уровень гликоля над источником тепла, который:
Предотвращает перегрев труб
Предотвращает преждевременный выход из строя труб
По мере очистки гликоля, он отдельное купе.
Из реконцентратора сухой (тощий) гликоль поступает в уравнительный бак накопителя, где гликолевый насос поднимает его до давления контактора для запуска следующего цикла.
Отпарный газ
Чистота 98% или более обычно достигается в системе ТЭГ, работающей при атмосферном давлении.
Если требуется очень чистый гликоль (до 99,9 % ТЭГ), которого нельзя достичь с помощью стандартной системы регенерации, можно использовать отпарной газ.
Небольшое количество сухого природного газа, обычно отбираемого из потока топлива, впрыскивается в реконцентратор.
Поскольку горячий газ имеет сродство к воде, отпарной газ барботируется через горячий гликоль, который отделяет оставшуюся воду от гликоля.
Этот газ можно подавать непосредственно в реконцентратор или добавлять в резервуар для хранения, где он может просачиваться через насадочную колонку между двумя сосудами (колонка Шталя).
Колонна Stahl также служит водосливом, где сухой гликоль стекает вниз под действием силы тяжести через насадку, а газ поднимается вверх, удаляя еще больше воды.
Этот метод предотвращает контакт воздуха с сухим гликолем в резервуаре для хранения, тем самым предотвращая окисление гликоля.
Попадание кислорода в гликолевую систему:
В некоторой степени разлагает гликоль
Вызывает коррозию в системе.
Зачистка газа CAN:
Увеличение температуры, при которой реконцентратор должен работать
Уменьшить скорость циркуляции гликоля, необходимая для обезвоживания газа адекватно
Влияние рабочих переменных
Несколько рабочих и конструктивных переменных оказывают важное влияние на успешную работу системы осушки гликоля.
Выбор гликоля
Гликоли являются наиболее часто используемыми жидкими осушителями в процессе абсорбции, поскольку они:
Высокая гигроскопичность (легко поглощают и удерживают воду)
Устойчивы к тепловому и химическому разложению при температуре и давлении необходимо в процессе
Низкое давление паров, которое сводит к минимуму равновесные потери гликоля в потоке остаточного природного газа и в системе регенерации
Легко регенерируется (удаляется вода) для повторного использования нормальные условия; примеси в газовом потоке могут это изменить, но даже в этом случае ингибиторы могут помочь свести эти проблемы к минимуму
Легко доступны по умеренной цене
На гигроскопичность гликолей влияет концентрация (отношение гликоля к воде), которая т. е. увеличивается с увеличением концентрации.
Снижение точки росы, достигаемое в газовом потоке, увеличивается по мере увеличения концентрации гликоля.
Этиленгликоль (ЭГ)
Этиленгликоль имеет тенденцию к высоким потерям паров в газ при использовании в контакторе.
Он используется в качестве ингибитора гидратообразования, где его можно извлечь из газа путем разделения при температуре ниже 50°F.
Диэтиленгликоль (ДЭГ)
Диэтиленгликоль повторно концентрируется при температуре от 315° до 325°F, что дает чистоту 97.0%.
Разлагается при 328°F.
Концентрация, необходимая для большинства применений, не достигается.
Триэтиленгликоль (ТЭГ)
Триэтиленгликоль чаще всего используется для дегидратации гликоля.
Реконцентрируется при температуре от 350° до 400°F с чистотой 98,8%.
Разлагается при 404°F.
Имеет тенденцию к большим потерям паров в газ при температурах выше 120°F.
С отпарным газом возможны понижения точки росы до 150°F.
Тетраэтиленгликоль (TTEG)
Тетраэтиленгликоль стоит дорого.
Реконцентрируется при температуре от 400° до 430°F.
Обеспечивает меньшие потери пара в газ при высоких температурах газового контактора.
Разлагается при 460°F.
Температура газа на входе
При постоянном давлении содержание воды на входе газа увеличивается по мере повышения температуры. Например, при 1000 фунтов на квадратный дюйм и
80°F газ содержит 34 фунта воды/тыс. ст. куб. фут. более высокая температура, гликоль должен будет удалить примерно в три раза больше воды, чтобы соответствовать спецификациям.
Температура выше 115°F приводит к большим потерям гликоля, поэтому требуется тетраэтиленгликоль.
Температура не должна опускаться ниже диапазона температур образования гидратов (от 65° до 70°F) и всегда выше 50°F.
Температуры ниже 50°F вызывают проблемы из-за увеличения вязкости гликоля.
Температуры ниже 60–70°F могут привести к образованию стабильной эмульсии с жидкими углеводородами в газе и пенообразованию в контакторе.
Повышение температуры газа увеличивает объем газа, что, в свою очередь, увеличивает диаметр гликолевого контактора.
Температура обедненного гликоля
Температура сухого гликоля на входе в верхний лоток контактора (температура подвода) должна поддерживаться на низком уровне (от 10° до 15°F) выше температуры газа на входе.
На условия равновесия между гликолем и водяным паром в газе влияет температура.
Гликоль, поступающий в верхнюю тарелку контактора, может повышать температуру окружающего его газа и препятствовать выделению из газа оставшихся водяных паров.
Температура гликоля на входе более чем на 15°F выше температуры газа приводит к большим потерям гликоля с газом.
Резкий перепад температур также приводит к эмульгированию гликоля с любыми загрязняющими веществами, что приводит к потере гликоля.
Температура реконцентратора гликоля
Температура реконцентратора определяет концентрацию воды в гликоле.
При постоянном давлении концентрация гликоля увеличивается с повышением температуры реконцентратора.
Температура реконцентратора должна быть ограничена между 350° и 400°F.
Минимизирует деградацию ТЭГ, который начинает разлагаться при 404°F
Концентрация бедного гликоля составляет от 98,5 до 98,9%
На рис. .
Рис. 2-22. Чистота гликоля в зависимости от температуры реконцентратора при различных уровнях вакуума.
Если требуются более высокие концентрации обедненного гликоля:
Добавьте отпарный газ в реконцентратор или
Запустите реконцентратор и успокойте колонку в вакууме.
Температура в верхней части дистилляционной колонны
Высокая температура в верхней части дистилляционной колонны может увеличить потери гликоля из-за чрезмерного испарения.
Температура ребойлера в диапазоне от 350° до 400°F обеспечивает достаточную теплопередачу на керамическую набивку в успокоительной колонне.
Перегонная колонна работает лучше всего (позволяет выходить пару), когда температура пара на выходе составляет от 215° до 225°F.
Когда температура достигает 250°F и выше, увеличиваются потери гликоля при испарении.
Верхнюю температуру дистиллятора можно снизить за счет увеличения количества гликоля, проходящего через змеевик обратного холодильника.
Если температура в верхней части дистилляционной колонны падает слишком низко (ниже 220°F), слишком много воды может сконденсироваться и смыться обратно в реконцентратор, что увеличивает тепловую нагрузку реконцентратора.
Чрезмерная циркуляция холодного гликоля в змеевике дефлегматора может привести к снижению температуры верхней части дистиллятора ниже 220°F, что может привести к конденсации избыточной воды.
Таким образом, большинство змеевиков дефлегматора имеют перепускной клапан, который позволяет вручную или автоматически регулировать температуру десорбционного дистиллятора.
Давление контактора
При постоянной температуре содержание воды во входящем газе уменьшается с увеличением давления.
Чем ниже давление, тем больше требуется диаметр контактора.
Хорошее обезвоживание может быть достигнуто при любом давлении ниже 3000 psig, если давление остается постоянным.
Оптимальное давление обезвоживания часто находится в диапазоне от 550 до 1200 psig.
Расчеты размеров всегда должны основываться на минимальном ожидаемом рабочем давлении газа.
Быстрые изменения давления приводят к быстрым изменениям скорости в контакторе, который:
Разрывает жидкостные затворы между сливными стаканами и тарелками
Позволяет газу проходить вверх через сливной стакан и барботажные колпачки
6
Позволяет выметать гликоль газом
Давление реконцентратора
Снижение давления в реконцентраторе при постоянной температуре приводит к повышению чистоты гликоля.
Большинство реконцентраторов работают под давлением от 4 до 12 унций.
на стандартных атмосферных реконструкции, давление свыше 1 фунтов на квадратный дюйм Результаты:
гликоль потери от неподвижной колонны
Снижение концентрации ущерба гликоля
Снижение дегидратации
давление больше, чем 1 фунт на квадратный дюйм обычно связан с избытком воды в гликоле и создает скорость пара на выходе из дистиллятора, достаточную для вымывания гликоля.
Загрязнение насадки дистилляционной колонны часто способствует повышению давления в реконцентраторе.
Испарительная колонна должна быть соответствующим образом вентилирована, а набивка должна периодически заменяться, чтобы предотвратить обратное давление на реконцентратор.
Давление ниже атмосферного увеличивает концентрацию обедненного гликоля, так как температура кипения богатой смеси гликоль/вода снижается.
Реконцентраторы редко работают в вакууме из-за дополнительной сложности и того факта, что утечка воздуха приведет к разложению гликоля.
Contractor Pressure
Если требуется концентрация бедного гликоля в диапазоне 99,5%, рассмотрите:
Эксплуатация реконцентратора при давлении 500 мм рт.
Рисунок 2-22 можно использовать для оценки влияния работы в вакууме на концентрацию обедненного гликоля.
Концентрация гликоля
Содержание воды в осушенном газе зависит главным образом от концентрации бедного гликоля.
Чем выше концентрация обедненного гликоля, поступающего в контактор, тем больше снижение точки росы для данной скорости циркуляции и количества лотков.
Увеличение концентрации гликоля выше уровня чистоты 99% может привести к значительным изменениям точки росы на выходе (Рисунок 2-23). Например, при температуре газа на входе 100°F (температура верхнего поддона 110°F) точка росы на выходе
Рис. 2-23. Равновесные точки росы по воде при различных концентрациях ТЭГ.
10°F можно получить с 99.0% ТЭГ
−30°F можно получить с 99,8% ТЭГ
−40°F можно получить с 99,9% ТЭГ
Более высокие концентрации ТЭГ можно получить с помощью: 3
9000 Повышение температуры реконцентрации гликоля
Ввод отпарного газа в реконцентратор
Снижение рабочего давления реконцентратора
от 98% до 99%.На рисунках 2-24 и 2-25 показано влияние отпарного газа.
Рис. 2-24. Влияние отпарного газа на концентрацию ТЭГ.
Рис. 2-25. Влияние отпарного газа на концентрацию с использованием колонки Stahl.
Если газ вводится непосредственно в реконцентратор (через барботерную трубку), концентрация ТЭГ значительно возрастает с 99,1% до почти 99,6% при увеличении расхода газа с 0 до 4 стандартных кубических футов/галлон.
При использовании метода Шталя (противоточная отпарка газа после реконцентратора) концентрации достигают 99.95% TEG может быть достигнуто при температуре реконцентратора 400°F.
Скорость циркуляции гликоля
Когда количество тарелок абсорбера и концентрация обедненного гликоля поддерживаются постоянными, понижение точки росы насыщенного газа увеличивается по мере увеличения скорости циркуляции гликоля.
Чем больше обедненного гликоля контактирует с газом, тем больше водяного пара поглощается из газа.
В то время как концентрация гликоля в основном влияет на точку росы сухого газа, скорость гликоля определяет общее количество воды, которое может быть удалено.
Нормальный рабочий уровень в стандартном дегидраторе составляет 3 галлона гликоля на фунт удаляемой воды (диапазон 2-7).
На рис. 2-26 показано, что большего понижения точки росы легче добиться за счет повышения концентрации гликоля.
Рис. 2-26. Расчетное понижение точки росы в зависимости от скорости циркуляции (1 уравновешивающая тарелка (4 фактических тарелки)).
Чрезмерные расценки циркуляции:
Перегружайте Reconcentrator
Предотвращение хорошего гликоля Regeneration
Предотвращение адекватного Glycol Gale Contact в поглотителей
Увеличение задачи насоса
Увеличение гликоля теряет
Тепло, необходимое ребойлеру, прямо пропорционально скорости циркуляции.Увеличение скорости циркуляции может:
Уменьшить температуру реконцентратора
Уменьшить концентрацию бедного гликоля
Уменьшить количество воды, удаляемой гликолем из газа
температура остается постоянной, если увеличение скорости циркуляции снижает точку росы газа.
Количество абсорбирующих тарелок
Когда скорость циркуляции гликоля и концентрация обедненного гликоля поддерживаются постоянными, понижение точки росы насыщенного газа увеличивается по мере увеличения количества тарелок.
Реальные тарелки не достигают равновесия, и их приближение к нему выражается в долях теоретической тарелки.
Эффективность тарелки 25% обычно используется для проектирования.
Четыре фактических тарелки с эффективностью 25% выполнят работу одной теоретической тарелки.
Фактическое количество тарелок в конструкции колеблется от 4 до 12.
Приблизительное фактическое количество тарелок клапана на фут набивки можно получить из Рис. 2-27.
Рис. 2-27. Лотки с упаковкой, необходимые для гликолевого осушителя.
Для высокопроизводительных агрегатов установка более 4 тарелок в новой конструкции может обеспечить экономию топлива (при том же понижении точки росы) благодаря
Более низкая скорость циркуляции
Более низкая температура реконцентрации
Пониженная скорость отпарного газа
На рис. 2-28 показано, что установка нескольких дополнительных тарелок в контактор намного эффективнее, чем увеличение скорости циркуляции гликоля.Дополнительные инвестиции в более высокий контактор часто оправдываются экономией топлива.
Рис. 2-28. Влияние количества абсорбирующих тарелок на понижение точки росы.
В США отсутствуют данные, необходимые для оценки влияния добычи нефти и газа на западное водоснабжение
В то время, когда политики, землевладельцы и общественность должны взвешивать и тщательно анализировать любые потребности в западной воде, им не хватает важной информации, которая помогла бы определить, следует ли, где и как следует развивать энергетику.У федерального правительства нет стандартных требований к отчетности для энергетических компаний, связанных с водопользованием, и ему не хватает исчерпывающих источников данных о рисках, которые существующие или планируемые нефтяные и газовые скважины на общественных землях представляют для близлежащих источников воды.
По этим причинам влияние развития энергетики на воду — как на ее количество, так и на качество — малоизвестно. Без необходимых данных трудно установить, сколько воды будет использоваться конкретными нефтегазовыми проектами, и еще реже иметь до и после исследований для оценки любого воздействия на качество воды.В этой колонке описываются угрозы и пагубные последствия определенных методов развития энергетики для водоснабжения Запада и обсуждается, как отсутствие доступных данных о качестве и количестве воды увековечивает эти воздействия. Затем в нем представлены четыре рекомендации для политиков, которые следует учитывать при решении усугубляющегося водного кризиса на Западе.
Разработка нефти и газа усугубляет водную проблему Запада
Согласно У.С. Геологическая служба. Но ресурсоемкие операции по бурению и гидроразрыву усугубляют проблемы с водой на Западе, особенно в более засушливых регионах.
Пожалуй, самый яркий пример конфликтов из-за водных ресурсов при развитии энергетики связан с Пермским бассейном. Этот район площадью 86 000 квадратных миль, охватывающий юго-восток Нью-Мексико и западный Техас, является одним из крупнейших регионов мира по добыче нефти и газа, на долю которого в 2017 году приходилось 20 процентов добычи нефти в США и 9 процентов добычи природного газа в США.
Методы, необходимые для добычи нефти и газа в пермском периоде, требуют огромного количества воды. Гидравлический разрыв пласта или фрекинг — это процесс закачки воды, смешанной с промышленными химикатами, под высоким давлением в подземные горные породы для извлечения нефти или газа. В жарком и сухом Пермском бассейне производители используют до 600 000 баррелей воды для гидроразрыва одной скважины. В настоящее время в этом районе работает более 400 буровых установок, каждая из которых бурит несколько скважин с использованием различных технологий.По оценкам Rystad Energy, к 2020 году спрос на воду в Пермском бассейне превысит 2,5 миллиарда баррелей в год, что более чем в два раза превышает количество воды, используемой производителями в регионе в 2016 году.
В условиях дефицита водных ресурсов ведущая консалтинговая компания по исследованиям в области энергетики Wood Mackenzie пишет: «От добычи до утилизации вода становится самой большой проблемой» для развития энергетики в регионе. Далее фирма предполагает, что проблемы с водой, вероятно, увеличат затраты для производителей; что остается невысказанным, так это то, какое влияние повышенный спрос на воду в регионе окажет на владельцев ранчо и фермеров; местные сообщества; диких животных и других водопользователей.В то время как застройщики стремятся получить доступ к скудным водным ресурсам, правительственные учреждения и общественность в значительной степени остаются в неведении, когда дело доходит до отслеживания использования воды и ее утилизации в связи с развитием энергетики из-за отсутствия надежных и непротиворечивых данных.
Доступность данных и оценки воздействия на водоснабжение сильно различаются
Западные заинтересованные стороны заслуживают полной картины при оценке планов землепользования для государственных земель. Но просить общественность рассмотреть предложения по развитию энергетики без информации, чтобы полностью понять воздействие на воду, все равно что просить людей просмотреть книгу, в которой отсутствуют главы.Заинтересованным сторонам необходимы полные и непротиворечивые данные о количестве и качестве воды для эффективного устранения угроз, которые разработка нефти и газа представляет для водных ресурсов.
Количество воды
При гидроразрыве пласта используется значительно больше воды, чем требуется для обычного бурения на нефть. Однако то, сколько именно используется, зависит от факторов, начиная от геологии и оборудования и заканчивая наличием воды и методов ее рециркуляции. Эти различия усложняют оценку водопользования.
Исследование, проведенное для U.S. Министерство энергетики в 2009 г. и обновленная в 2015 г. оценка использования воды для добычи нефти и газа столкнулась с непоследовательной и неполной информацией. В двух предыдущих отчетах оценивалось, что при добыче нефти и газа в Соединенных Штатах ежедневно используется 2,4 миллиарда галлонов воды. Более недавнее исследование объединило информацию из некоторых государственных, федеральных и частных наборов данных и обнаружило 770-процентное увеличение потребления воды на скважину, прошедшую гидроразрыв, за пятилетний период, начиная с 2011 года. Базовые наборы данных часто основаны на добровольных отраслевых отчетах; часто не различают нефтяные и газовые скважины или методы бурения; или не разделяйте данные по источникам воды — например, закачиваемая пресная вода, вода, обнаруженная в нефтяных и газовых пластах, или оборотная вода.Полученные анализы рискуют недооценить количество воды.
В 2018 году Геологическая служба США опубликовала концептуальную модель оценки использования воды при гидроразрыве пласта. Однако агентство предупредило, что первоначальный шаг по сбору подходящих данных затруднен из-за несоответствия между местными, государственными и федеральными данными. Геологическая служба США также продолжает работу над национальной оценкой наличия и использования воды, как того требует закон 2009 года. В случае полной поддержки результаты могут пролить дополнительный свет на использование воды для производства энергии.
Между тем, 90 процентов государственных земель на Западе пригодны для бурения нефтяных и газовых скважин. Документы Бюро по управлению земельными ресурсами (BLM), которые определяют это развитие, называемые планами управления ресурсами (RMP), содержат мало информации с точки зрения подробностей о воздействии на воду разумно предсказуемой добычи нефти и газа. Например, в проекте RMP и заявлении о воздействии на окружающую среду местного отделения BLM Uncompahgre в Колорадо ни один из предложенных BLM вариантов того, как агентство может управлять землей, не содержит информации о том, как предлагаемая добыча нефти и газа повлияет на водоснабжение региона.Это серьезное упущение, учитывая, что развитие энергетики будет окружать долину Норт-Форк штата, где расположены работающие фермы, ранчо и виноградники, которые зависят от чистой и надежной воды. ПУР для земель общего пользования в Пермском бассейне не лучше: документы по планированию не содержат данных о влиянии добычи нефти и газа на качество или количество воды; вместо этого агентство заверяет читателей в приложении, что будут приняты соответствующие меры для ограничения неблагоприятного воздействия на водные ресурсы.
Стратегия программы водных ресурсов BLM на 2015–2020 годы делает важный шаг, признавая, что ее данные дезорганизованы, поскольку у агентства отсутствуют надежные и систематические процессы для «хранения, управления и обмена данными о качестве и количестве воды в BLM и между различными агентствами и группы заинтересованных сторон». Стратегический документ предполагает, что BLM будет работать над повышением эффективности ПРХ за счет привлечения заинтересованных сторон и установления целей в области водных ресурсов, хотя недавние проекты ПРХ, похоже, не показывают значительных улучшений в этом отношении.
Качество воды
Ошибки при добыче могут иметь катастрофические последствия для качества воды, особенно в таких местах, как Нью-Мексико и Техас, где добыча нефти и газа высока, а геология увеличивает риск загрязнения воды и обрушения земель.
Исследование 30 крупнейших публичных производителей нефти и газа в Северной Америке, проведенное с учетом интересов инвесторов, показало, что компании неохотно раскрывают информацию о химической токсичности или методах мониторинга качества воды до и после бурения. Без достаточных исходных данных о качестве подземных вод и постоянного мониторинга загрязнение подземных вод может остаться незамеченным до тех пор, пока не станет слишком поздно для смягчения ущерба питьевому водоснабжению.
Помимо возможности уничтожения чистой питьевой воды для растущего населения, фрекинг может угрожать средствам к существованию фермеров и владельцев ранчо вблизи производственных площадок. На недавних слушаниях Подкомитета по природным ресурсам Палаты представителей по энергетическим и минеральным ресурсам фермер из Северной Дакоты показал, что восстановление почвы от утечек и разливов побочных продуктов добычи нефти и газа может стоить до нескольких миллионов долларов за акр.Фермер рекомендовал Конгрессу потребовать проверки исходной воды перед бурением, в дополнение к более строгим стандартам и контролю за сточными водами, и привлечь к ответственности компании, загрязняющие окружающую среду.
Заключение
Добыча нефти и газа усугубляет водный кризис на Западе, увеличивая спрос на дефицитные ресурсы и вызывая чрезмерный риск для здоровой питьевой воды. Заинтересованные стороны, средства к существованию и повседневная жизнь которых зависят от чистой воды; политики; а управляющие земельными и водными ресурсами выиграют от доступа к точной, подробной и последовательной информации о влиянии развития энергетики на качество и количество воды, чего сегодня крайне не хватает.Чтобы справиться с растущим водным кризисом на Западе, Конгресс, BLM и Геологическая служба США должны предпринять следующие шаги:
Чтобы лучше информировать RMP BLM и управляющих землей, Геологическая служба США должна отслеживать и публиковать информацию об использовании воды для получения энергии с государственных земель. Министр внутренних дел должен использовать полномочия в соответствии с законом 2009 года, чтобы заставить Геологическую службу США оценить влияние добычи энергии на доступность грунтовых вод.
Чтобы предоставить информацию заинтересованным сторонам, таким как фермеры и владельцы ранчо, BLM должен предоставлять четкую и непротиворечивую картину потенциального воздействия предлагаемой разработки месторождений нефти и газа на качество и количество воды в соответствующем водосборном бассейне для всех ПСР.
Чтобы обеспечить максимально надежную национальную оценку наличия и использования воды, Конгресс должен проигнорировать бюджетное предложение президента Дональда Трампа на 2020 финансовый год, в котором содержится призыв к 25-процентному сокращению соответствующей программы Геологической службы США, и вместо этого выделить все необходимые средства. .
Чтобы лучше понять влияние извлечения энергии на качество воды, Конгресс должен выделить финансирование для проведения базовых исследований и периодического мониторинга источников подземных вод для каждого гидроразрыва пласта.Это можно смоделировать на основе аналогичного исследования 2012 года, которое Геологическая служба США провела совместно с Департаментом качества окружающей среды штата Вайоминг.
Конгресс сделал важный шаг в 2009 году, когда потребовал от Геологической службы США оценить использование воды. Он должен продолжать финансировать исследования, а агентства по управлению земельными ресурсами должны работать над интеграцией существующей и будущей информации о воде, чтобы общественность могла должным образом участвовать в управлении государственными землями.