Журнал микробных и биохимических технологий

Абстрактный

Оценка скорости активности ферментов денитрификации в почвах водно-болотных угодий с помощью прямого одновременного количественного определения азота и закиси азота методом масс-спектрометрии с мембранным вводом

Фред Дж. Гентнер, Драгослав Т. Маркович и Джон К. Лертер

Микробный процесс денитрификации является основным путем удаления реактивного азота, загрязняющего вещества в природных средах и на очистных сооружениях. Потенциал денитрификации, измеряемый как активность фермента денитрификации (DEA), был количественно определен в новых краткосрочных (4 ч) анаэробных анализах с использованием более чувствительной и точной методики, масс-спектрометрии с мембранным вводом (MIMS), а не традиционного метода газовой хроматографии с захватом электронов в свободном пространстве (GC-ECD). Использование MIMS-модификаций, внесенных в прибор и обработку образцов, позволило проводить одновременное и прямое измерение продуктов реакции закиси азота (N2O), сильного парникового газа, и химически нереактивного диазота (N2). Определения скорости производились по наклону линейной кривой, полученной путем построения графика возрастающих концентраций продуктов реакции с течением времени. Убедительное доказательство достоверности измеренных MIMS скоростей DEA было получено путем демонстрации последовательных линейных накоплений N2O или N2 и близкого соответствия скоростей от повторных реакций. Реакции проводились с использованием почв водно-болотных угодий и культур Pseudomonas aeruginosa и P. chloroaphis, которые генерировали конечные продукты денитрификации N2 и N2O соответственно. При ингибировании ацетиленом P. aeruginosa производила конечный продукт N2O со скоростью, эквивалентной скорости, полученной в неингибированной реакции, которая производила N2. Не наблюдалось существенной (p>0,05) разницы между MIMS или парофазным анализом с ГХ-ЭЗД, определенным DEA в реакциях почв водно-болотных угодий при ингибировании ацетиленом. Из-за бескислородных условий в реакционных сосудах, используемых с MIMS, обнаруживаемые скорости накопления N2O наблюдались только в реакциях с блокировкой ацетилена или в культурах P. chloroaphis. Этот метод имеет потенциальные применения, начиная от измерений процесса очистки сточных вод в режиме, близком к реальному времени, до полевых исследований азотного цикла. Необходимо продолжать разработку и применение этих типов методов для улучшения нашего понимания механизмов, регулирующих денитрификацию и ее безвредные, N2, и вредные, N2O, конечные продукты.