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BaPS Anleitung - UMS Umweltanalytische Mess

1. eesessssssessessesnsnnnsssnsnnnnennsnnnnssnsnnsnssnsnnnnnsennnns 8l 9 1 2 2 WaSServoOlUMe te iscrio nennen 8l 9 1 2 3 Gesattigter Wasserdampfdruck e eseseseseseseeesseseesersesirrereeninesrererereree 82 9 1 2 4 Geldstes Kohlendioxid AAA 83 K NL 84 9 1 2 6 Gask nzentration urue u suu nennen rennen 85 QA2 7 GassUmsatZraten en denen 85 9 1 3 DO nitrifiKation iecssiscsccsssiiacessescescessesoschsoveavenssetessnsseeobenssascadasstionsnasebestedet sp 85 9 14 EE s ooironcicnisiianrriidrsiirir enirir aniran n Eini 86 9 1 5 Nitrifikationsrate AAA 87 9 1 6 In den Formeln verwendete Abk rzungen uesessssnnsnnnsnnnnnnnsnnnnn 88 9 1 6 1 Martablenverzeichnis EN 88 9 1 6 2 Messwerte nn 89 9 1 6 3 Konst nten n uu0s2n0n00 anne 90 9 1 7 Fehlerrechnuing is ccccccscctescccscessssevssessconsvesrevasescsovesssstonssasecensonsstenssasesonsasse 90 K ei WE E 90 IATA el 91 KO EG MT 91 K ET E 91 9 1 7 5 K hlendi s d 2 40 u2 28er 91 9 1 8 Weitere Fehlerquellen 350 5 885528882988 080 92 NRS Messtechnik u eege 92 9 1 8 2 Systematische Fehler 92 9 1 9 Zur Feblerrechnune neeereseroreranerena seen nsnesnenndhen sressen tes 93 9 1 10 Headspacemessung e0u000000s0nsesonsennenonnesnenensennennnnssnsnnnsssnsnennnsennenn 93 LLII CN 93 9 1 12 EE 94 AILT dE EE 94 9 1 12 2 Gel stes Kohlendioxid AAA 94 9 1 12 3 Gel ster Sauerstoff nesensesnesensnesnensnenensnsnnes
2. s i Der Dichtring besteht aus NBR mit einer Shore H rte von 50 NBR ist gasdicht abriebfest und best ndig gegen die meisten Chemikalien Sollte der Dichtring trotzdem besch digt sein muss er in jedem Fall ausgewechselt werden TOP Zur Verbesserung der Dichteigenschaften k nnen de TIP Dichtfl chen und der Dichtring d nn mit Vakuum Dichtfett bestrichen werden Dieses Fett erschwert jedoch die Reinigung weshalb in diesem Fall besonders auf Vermeidung von Verschmutzungen geachtet werden muss Der Transportdeckel und der Messkopf werden mit 6 Fl gelmuttern angepresst F r den Transport reicht ein leichtes Anziehen der Muttern aus F r die Messung werden die Muttern gleichm ig ber Kreuz angezogen bis der Deckel formschl ssig auf der Kammer aufsitzt Ziehen Sie dazu die Muttern nur handfest an wenden Sie keine Gewalt an Beschreibung der Hardware INFO Die Lebensdauer des Dichtringes wird durch UV INFO Strahlung Sonneneinstrahlung stark reduziert 4 2 Der Messkopf Im Messkopf sind die Sensoren das Septum und der Ventilator integriert Die Sensoren werden auf der Unterseite des Messkopfes durch das Lochblech vor mechanischer Besch digung gesch tzt Um kondensierende Feuchte an den Sensoren zu vermeiden muss der Messkopf immer vor dem Temperieren an die Versorgung angeschlossen und eingeschaltet werden Schalten Sie dazu das BaPS Sensorinterface am Netzschalter an nachdem Sie die Kabel am
3. Zeit keine v Die in diesem Dialogfeld eingegebenen Werte definieren wann die Messung starten soll Im Headspace und im Boden muss eine ausreichende Temperaturstabilit t herrschen bevor die Messung startet Dazu werden jede Minute die Al Temperaturen gemessen Die Temperaturen der letzten 10 Messungen d rfen nicht weiter als die angegebene Temperaturdifferenz auseinander liegen Eine BaPS Messung startet entsprechend fr hestens nach 10 min au er sie wird von Hand gestartet Wird eine Zeit angegeben startet die Messung immer sp testens zum angegebenen Zeitpunkt Die Messung kann jederzeit von Hand gestartet werden Bei der Auswertung der Messdaten ist der Startwert auch nachtr glich noch w hlbar Deshalb sollte grunds tzlich eher eine zu gro e Temperaturschwankungsbreite gew hlt werden Der Startwert kann im Nachhinein nach hinten verschoben werden INFO Die Temperaturschwankungen werden auch w hrend INFO der Messung laufend berpr ft Bei Schwankungen ber den angegebenen Bereich hinaus erfolgt eine Warnmeldung durch das Programm 6 5 1 3 Bodenwasserbestimmung Bodenwasserbestimmung Wassergehalt 15V0 3 0Vol Fehler Anfangsgewicht m Fehler Trockengewicht EN leese Fehler An dieser Stelle m ssen vor der Messung der Wassergehalt und das Anfangsgewicht der Bodenproben eingegeben werden Gewicht ohne Stechzylinder Das Trockengewicht wird aus diesen Werten aut
4. 2000mV f r den Bereich 800 1200hPa Die optimale Konfiguration ist im Bild dargestellt Je nach Drucksensor k nnen diese Daten etwas variieren Ki Kalibrationsdaten X Analoge Kan le Digitale Kan le Druck v Polynom a bx cx2 d 3 La Unipolar a 700 IV Buffer 250 Filter 10 0 Gain fi e J0 Versorgung J0 Strom 56 p v Dk Abbrechen Hilfe JL ve 7 4 1 5 Kohlendioxid Der CO Sensor liefert ein 0 2 5 V Signal f r den Bereich 0 3 Vol Die optimale Konfiguration ist im Bild dargestellt Kalibrationsdaten Analoge Kan le Digitale Kan le Kohlendioxid v Polynom a bx cx2 d 2 0 0 4924 IV Unipolar Buffer Filter 10 Gain 1 v Versorgung Strom 56 p x Ok Abbrechen Hilfe 7 4 1 6 Sauerstoff Der O Sensor liefert ein 4 20 mA Signal Dieses ist nichtlinear und f r jeden Sensor spezifisch Deshalb wird hier eine typische Konfiguration angegeben die sich von der in Ihrem Programm geringf gig unterscheiden kann Kalibrationsdaten Analoge Kan le Digitale Kan le Sauerstoff v Polynom a bx cx2 d 2 7 04 heem 1 5852 J0 0825389 Kn m on H D 72 Iw Unipolar IT Buffer Filter bn rr Gain fi v Versorgung Strom 56 pA e Dk Abbrechen Hilfe Wartung und Service 7 4 1 7 User Kan le Kalibrationsdaten Analoge Kan le Digitale
5. BaPS Barometrische Prozess Separation System zur Bestimmung von mikrobiellen Stickstoff und Kohlenstoff Umsatzraten in B den Benutzerhandbuch UMS GmbH M nchen Stand Oktober 2002 Rechtliche Hinweise Die Barometrische Prozess Separation ist vom IFU als Patent angemeldet Die Firma UMS GmbH ist alleiniger Lizenznehmer UMS hat dieses Benutzerhandbuch und die BaPS Software mit gr ter Sorgfalt und nach bestem Wissen erstellt F r die Vollst ndigkeit und Richtigkeit der Angaben kann die UMS GmbH trotzdem keine Gew hr bernehmen F r eventuelle Sch den wird nicht gehaftet Dieses Handbuch darf ohne schriftliche Genehmigung der UMS GmbH weder ganz noch in Teilen mechanisch oder elektronisch vervielf ltigt werden Wir freuen uns ber Ihre Anregungen oder Korrekturen 2000 2002 UMS GmbH M nchen Alle Rechte vorbehalten Windows 95 98 ME Windows NT 4 0 Windows 2000 Windows XP und Excel sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation Pentium ist eingetragenes Warenzeichen der Intel Corporation 3 Auflage Oktober 2002 UMS GmbH Gmunderstr 37 D 81379 M nchen Internet www ums muc de eMail BaPS ums muc de 2 Symbole Beschreibung der verwendeten Symbole Achtung wichtiger Hinweis Nichtbeachtung kann zur Besch digung des System oder zu Fehlmessungen f hren T 0 P An dieser Stelle finden Sie n tzliche Hinweise ANFO An dieser Stelle finden Sie zus tzliche Inf
6. CO bzw des Druck deutlicher dargestellt Messung BaPS Beispiel1 dat Jo Werte User Kan le berechnete werte Tabelle 3 50 N 0 00 hPa 3 00 2 50 hPa 2 50 5 00 hPa 2 00 7 50 hPa yong p 1 50 d Kohlendioxid d Sauerstoff 10 00 hPa ER 12 50 hPa 0 50 15 00 hPa 0 00 17 50 hPa 0 20 C o S 2 ooe 8 Headspace Mon 14 May 2001 Zeit Stop Hilfe Das Register freier Sensor wird normalerweise nicht ben tigt Es ist f r einen eventuellen zus tzlichen Sensor vorgesehen Im Register berechnete Werte werden die laufend berechneten Umsatzraten graphisch dargestellt Bitte beachten Sie da diese Raten auf den zum Teil noch 55 vorl ufigen Angaben beruhen z B Wassergehalt der Bodenproben Diese Raten schwanken am Anfang stark und werden mit der Zeit immer stabiler TIP Auch die Stabilit t der Ratenberechnung kann als TOP Information herangezogen werden wann es sinnvoll ist eine Messung zu beenden 6 6 2 1 Tabellarische Darstellung Im letzten Register werden alle Werte in tabellarischer Form dargestellt Sie k nnen sich in der Tabelle mit Hilfe der horizontalen und vertikalen Bildlaufleisten bewegen G ltige Werte werden w hrend der Messung gr n ung ltige rot dargestellt Ki Messung BaPS Bei
7. deltaC02 _ delta P 0 34 DEZENT Drucken Im Fenster Messung Register Absolut Werte Delta Werte oder Roh Werte kann der Messbereich durch Anklicken der Fenster mit der rechten Maustaste bzw mit der rechten Maustaste in Kombination mit der Alt Taste Zuvor muss jedoch die Zoom Funktion Abgeschalten und die Auswahl Funktion Eingeschalten werden Dazu klicken Sie auf a Button im unteren Teil des Fensters Nun kann der Anfang des Messbereiches durch Anklicken eines Messpunktes im Fenster mit der rechten Maustaste erfolgen Das Ende des Messbereiches wird Uber das Anklicken eines Messpunktes mit der rechten Maustaste in Kombination mit der Alt Taste erm glicht 60 Eine BaPS Messung e Messung BaPS bker3x10 dat JE Absolut Werte Delta Werte Roh Werte User Kan le berechnete Werte Tabelle 26 3 2002 04 10 4 023 DEENEN 9 50 Vol 21 00 Vol 4 00 Vol 20 00 Vol 895 00 hPa 3 50 Vol 3 00 Vol 19 00 Vol 892 60 hPa yan q 2 50 Vol Kohlendioxid Sauerstoff 13 00 Vol 2 00 Vol E 990 00 hPa 150 Vol 17 00 Vol 4 00 vo E 887 50 hPa 16 00 Vol 0 60 vok E 21 006 4 21 00 C uapog 1 8 3 3 sore T Headspace Mon 25 Mar 2002 Zeit a faz Hilfe Der ausgew hlte Messbereich wird grau hinterlegt Um die Berechnung der Umsatzraten durchzuf hren klicken sie den Berechnen But
8. Bestimmung der Stofflasten und Frachten v a Nitrat ist jedoch problembehaftet Dieser Bestimmung kommt jedoch in der t glichen Praxis eine Schl sselrolle zu um ber richtige D ngung und Bew sserung zeitnah zu entscheiden Mit dem am Fraunhofer Institut f r Atmosph rische Umweltforschung IFU entwickelten patentierten Verfahren ING 1999 das eine einfache und zuverl ssige Bestimmung der Brutto Umsatzraten erm glicht ist eine Untersuchung und berwachung der Stickstoffums tze im Boden durchf hrbar Da die Messung vergleichsweise schnelle Ergebnisse liefern kann innerhalb von 5 bis I2h sind z B D ngeempfehlungen erarbeitbar Damit ist es m glich den Stickstoff D ngemitteleinsatz zu optimieren und das Grundwasser zu schonen Zus tzlich kann mit der Kenntnis der Stickstoffumsatzraten im Boden ein tieferes Verst ndnis f r die mikrobiologischen Abl ufe im Boden gewonnen werden Daher ist dieses System sehr gut f r wissenschaftliche Studien in diesen Bereichen geeignet Messablauf Eine BaPS Analyse beginnt im Gel nde mit der Entnahme der Bodenproben Dazu werden Stechzylinder eingesetzt womit die Untersuchung von m glichst wenig gest rten Proben m glich ist Im BaPS werden 7 Proben gleichzeitig untersucht Durch geeignete Probenauswahl vor Ort ist damit eine der Realit t von heterogenen B den m glichst nahe kommende Analyse m glich Anschlie end werden die Proben ins Labor gebracht Dazu kan
9. Die im Boden gel sten Gase sind ebenfalls ber cksichtigt Damit ist eine tats chliche Bewertung der Ums tze m glich auch wenn z B die Temperatur nicht ganz konstant ist Graphische Darstellung Beamten de Menara internat Some Pamete Elze Tee Anangeen ganz Meteo Lect Cth mere hal HEN Fenteng 2 Eege Feeneergeregrbat g BT Hf Fomine om inne taran urn eneen Sec hr wor pot MACHT 54 Eine BaPS Messung Die Achsabschnitte der Ordinaten und das Zeitfenster k nnen in den graphischen Darstellungen frei gew hlt werden Nach Anklicken der Einheitenachsen mit der linken Maustaste kann eine Autoskalierung oder eine Formatierung durchgef hrt werden Die Zeitachse kann durch ziehen ber den gew nschten Ausschnitt mit gedr ckter linker Maustaste gezoomt werden Durch Anklicken der Fensters mit der rechten Maustaste kann ber undo zoom der Zoomvorgang wieder r ckg ngig gemacht werden Die absoluten und die delta Werte also die nderungen der Werte seit Messbeginn werden in zwei getrennten Registern dargestellt In diesen Fenstern k nnen die laufenden nderungen am besten nachvollzogen werden Durch die graphische Darstellung werden Ausrei er leicht erkannt Bei der Darstellung der absoluten und delta Messwerte werden nicht dir Sensorrohdaten verwendet sondern es wird auch das gel ste O und CO im Bodenwasser eingerechnet Dadurch wird die tats chliche nderung des O
10. ber den Stop Button beenden Das Format der Logg Datei ist so gew hlt dass die Daten problemlos in andere Anwendungen bernommen werden k nnen 7 4 Kalibration der Sensoren Si Eine Sensorkalibration sollte grunds tzlich nur von Q einem Fachmann ausgef hrt werden UMS bietet hierzu e einen Komplett Service an der j hrlich durchgef hrt werden sollte Dabei werden der Druck der O und der CO Sensor sowie die interne Elektronik nachkalibriert und berpr ft siehe Kapitel Ersatzteile und Zubeh r 7 4 1 Kalibrationsdaten Mit den Kalibrationsparametern werden die digitalen Sensordaten des BaPS Interface auf die physikalischen Einheiten abgeglichen Bitte ndern Sie diese Parameter nur bei genauer Kenntnis der Zusammenh nge Die Kalibrationsdaten f r Ihr BaPS sind in einer speziellen txt Datei hinterlegt Bei der Installation werden diese Daten bernommen Sie k nnen die Sensordaten ber das Men Kalibrieren Sensordaten aufrufen Umweltanalytische Mess Systeme BaPS Datei Kalibrieren Optionen Fenster D E Sensorendaten Kalibration 68 Wartung und Service 7 4 1 1 Polynome Die Sensorsignale werden durch Polynome maximal bis zum Grad 4 in die physikalischen Werte umgerechnet Die Faktoren des Polynoms werden in der vorderen Spalte eingetragen Kalibrationsdaten Analoge Kan le Digitale Kan le Sauerstoff v Polynom a bx cx2 dx3 jo Unipolar a 704
11. r einen Messbereich von 0 3 Vol eingesetzt Infrarot CO Sensoren nutzen die Absorption von IR Licht bei bestimmten Wellenl ngen aus CO Molek lschwingungen Sie arbeiten dadurch sehr stabil und selektiv Jl ce Der CO Sensor wird ebenfalls ber eine eigene Steckverbindung an die Elektronik angeschlossen Der CO Sensor muss vor dem Einschalten der Elektronik unbedingt eingesteckt sein Der CO Sensor sollte j hrlich nachkalibriert werden siehe Kapitel 2 Ersatzteile und Zubeh r 4 2 1 4 Sauerstoff Zur Messung des Sauerstoffs wird ein ZrO Sensor mit einem Messbereich von 0 25 Vol eingesetzt Bei diesem Sensor wird ausgenutzt dass ZrO bei ca 350 bis 500 C Sauerstoff transportieren kann Der Sensor muss entsprechend beheizt werden und ben tigt etwa 10 min Anlaufzeit bis er seine volle Spezifikation erreicht Als Messwert dient der Sensorstrom der sich bei konstanter angelegter Spannung mit dem Volumenanteil des Sauerstoffs im Messgas ndert Der Sauerstoffsensor hat eine typ Lebensdauer von gt 5 Jahren und muss nicht nachkalibriert werden Eine Funktionspr fung kann an Luft durchgef hrt werden Dabei muss der Sensor ca 20 8 bis 20 9 Vol anzeigen Si ndern Sie niemals die L nge des Kabels vom Si Sensorkopf zur Elektronik Dadurch w rde sich die Heizspannung am O Sensor ndern die Kalibrationsdaten stimmen in solch einem Fall nicht mehr 4 2 1 5 Septum Das Septum ist in
12. 2 8 Buffer b ers Fite Ip oo c 1 58252 Gain NO 9m d 0 0825389 Versorgung u Stom56yA Ok Abbrechen Hilfe 7 4 1 2 Weitere Optionen Unipolar Unipolar bezeichnet die Art der Messwertaufnahme Bei der Einstellung Unipolar betr gt der analoge Eingangsbereich bis zu 0 2 5 V Wird diese Einstellung zur ckgesetzt H kchen entfernt so erfolgt die Messwertaufnahme bipolar mit einem Eingangsbereich von bis zu 2 5 2 5 V Buffer Buffer bezeichnet einen analogen Zwischenverst rker Wird dieser zugeschaltet erh ht sich die analoge Eingangsimpedanz Dies dient f r den Anschlu von Sensoren mit hochohmigem Signal Wird diese Option gewahlt so andert sich der Common Mode Bereich von normal ohne Buffer 30 3000mV auf 50 3000mV Damit kann der negative Eingang nicht direkt auf GND gelegt werden Bei der Messung von 69 Widerst nden z B PT100 mu dann ein zus tzlicher interner Widerstand zwischen Ain und GND in Reihe geschaltet werden Filter Filter bezeichnet die Gl ttung bei der Messwertaufnahme Wird dieser Wert gr er so erfolgt die Messung in k rzerer Zeit Dadurch werden jedoch die Messwertschwankungen gr er Dieser Wert sollte maximal auf 50 gesetzt werden womit ein digitales FIR Filter eingestellt wird Dieses bezeichnet den first notch in Hz Gain Gain bezeichnet die interne Verst rkung des Sensorinterface f r das anliegende S
13. 3 Vol Genauigkeit 2 MeBprinzip IR Absorption Lanzeitstabilitat 3 la Temperaturbereich 0 40 C Geh use Material Edelstahl Durchmesser 22 mm L nge 100 mm Anschluss 8 pol Steckverbinder Gewinde PG II Einstellzeit 2 min Kalibrationsintervall I Jahr 103 v 5 Sauerstoff Technische Daten Messbereich Vol 0 25 Genauigkeit 1 Messprinzip Zirkonoxid Strombegrenzung Temperaturbereich 0 50 C Geh use Im BaPS Me kpf integriert Einstellzeit 10 min Die Kabell nge des Sauerstoffsensors zum o Messverst rker in der BaPS Elektronik darf niemals ge ndert werden 11 6 Druck Technische Daten Messbereich 800 1200 hPa Genauigkeit 0 1 Langzeitstabilit t 05 a Messprinzip Piezoresitive Druckmesszelle Temperaturbereich 0 50 C Geh use Durchmesser ca 35 mm L nge ca 105 mm Material Edelstahl Einstellzeit 5s Kalibrationsintervall Jahr 104 Technische Daten Der Messverst rker ist in den Druckmesskopf integriert 11 7 Temperatur Zur Temperaturmessung werden zwei PT 1000 und ein PT 100 mit Genauigkeitsgrad 1 3 DIN B eingesetzt Ein F hler wird zur Messung der Headspacetemperatur eingesetzt Dieser ist am Ventilator montiert um eine m glichst genaue Temperaturmessung zu erm glichen Die anderen beiden F hler sind in ein Edelstahlr hrchen mit Spitze integriert Diese werden in den Boden eingestochen Der eine F hler dient dem BaPS als Bodenf hler der andere steht einem
14. Der Koeffizient gibt die mol Menge an und liegt entsprechend zwischen 2 und 2 5 Er wird vom Programm automatisch aus dem eingegebenen Verh ltnis berechnet Ist das Verh ltnis nicht bekannt so sollte der Koeffizient bei 2 3 belassen werden Dieser Wert entspricht typischen Verh ltnissen TIP Das Verh ltnis kann mit beliebigen Zahlenwerten TIP eingegeben werden Z B kann das Verh ltnis 1 2 wie im Bild auch mit 2 4 oder 3 6 angegeben werden Eingaben bei denen zu 100 ein Endprodukt entsteht sollten vermieden werden da dies in der Realit t praktisch nicht erreicht wird Die Genauigkeit mit der dieses Verh ltnisses bekannt sein sollte wird mit steigender Denitrifikationsrate wichtiger 6 5 4 2 aut het Koeffizient autotrophe Nitrifikation 3 rm heterotrophe Nitrifikation 11 aut het Koeffizient 0 750 0 10 Gi Fehler In diesen Feldern wird das Verh ltnis von autotropher zu heterotropher Nitrifikation angegeben Diese Information wird f r die Erstellung der CO Bilanz ben tigt da autotrophe Nitrifizierer im Gegensatz zur heterotrophen CO binden k nnen Heterotrophe Nitrifikation findet eher in sauren B den statt Waldb den autotrophe Nitrifikation berwiegt hingegen z B in Ackerb den 50 Eine BaPS Messung Das Verh ltnis wird wie beim NxOy Koeffizienten eingegeben Der automatisch berechnete aut het Koeffizient liegt zwischen 0 und Dabei bedeutet zu 100 autotrophe Nitrifi
15. Kan le UserKanalA AIN6 Polynom a bx cx2 dx3 jo Unipolar Aktiviert 0 Iw Buffer 1000 Fiter 10 Gain 32 v Versorgung Strom 56 p E Dk Abbrechen Hilfe Es k nnen an das BaPS Sensorinterface noch bis zu drei zus tzliche Sensoren angeschlossen werden siehe auch Kapitel 4 3 BaPS Sensorinterface Die Messwerte dieser Sensoren k nnen ebenfalls mit Hilfe der BaPS Software erfasst werden Hierzu muss die Option Aktiviert ausgew hlt und die Kalibrationsparametern auf die physikalischen Einheiten abgeglichen werden Um eine einwandfreie Funktion der Sensoren sicherzustellen sollten sie sich hief r direkt an die Firma UMS wenden Si Ein unsachgem es anschlie en von Sensoren kann zu Vv einer Besch digung des BaPS Sensorinterface f hren S Dies sollte grunds tzlich nur von einem Fachmann ausgef hrt werden UMS bietet ihnen einen Komplett Service an 7 4 2 Digitale Kan le Die digitalen Kan le werden vom BaPS momentan nicht genutzt Deshalb wird auf eine Beschreibung an dieser Stelle verzichtet n3 8 Theorie zu BaPS 8 1 Nitrifikation und Denitrifikation im Boden Pflanzen gebundener N o Stickstoff pflanzliche N Aufnahme Nitrifikation Denitrifikation mikrobielle N Immobili sierung Mikrobiele Biomasse Bodenatmung Mikrobielle Aktivit t Bild Der Kreislauf von Stickstoff in terrestrischen kosystemen und Definitionen der im Zusammenh
16. Kapitel wird eine BaPS Messung dargestellt Dabei werden alle m glichen Optionen beschrieben so dass Sie nach dem Lesen dieses Kapitels in der Lage sind eine Messung durchzuf hren 6 1 Voraussetzungen f r eine zuverl ssige Messung Ill Ausreichende Temperaturstabilit t im Headspace und im Boden Bi Gas und wasserdichtes System EH Ausreichend durchl fteter Boden BU Bestimmung des Gewichtes der leeren Stechzylinder vor der Probenahme Dies wird ben tigt um das Gewicht der Bodenproben in den Stechzylindern zu bestimmen 6 2 Entnahme der Bodenprobe und Transport Zur Probenahme und zum Transport sollte wenn m glich die BaPS Inkubationskammer mit dem mitgelieferten Transportdeckel eingesetzt werden Die Bodenproben sind dann bereits von Anfang an im richtigen Geh use Eine Probenahm ohne BaPS Kammer ist nat rlich auch m glich Hierf r k nnen die beigelegten Schutzkappen f r die Stechzylinder verwendet werden In diesem Fall m ssen die Proben im Labor in die BaPS Inkubationskammer gestellt werden 6 2 1 Entnahme Ein Vorteil von BaPS ist die M glichkeit fast ungest rte Bodenproben zu untersuchen Um diesen Vorteil bestm glich nutzen zu k nnen sollte zur Bodenprobenahme auf jeden Fall geeignetes Ger t eingesetzt werden HAR 1992 Gerne beraten wir Sie welche Ger te dazu eingesetzt werden k nnen siehe Kapitel I2 Ersatzteile und Zubeh r FOP Ist der Boden locker so kann der BaPS Beh lter schr g TOP aufge
17. Konfiguration aus einer alten Messung TIP ben tigen k nnen Sie die alte Messung ffnen und die Konfiguration nachtr glich abspeichern 39 Wurde eine alte Messung nicht ordnungsgem abgeschlossen kann diese mit Datei gt Messung ffnen wieder gestartet werden Die BaPS Software erkennt selbst ndig dass diese Messung noch nicht beendet wurde F r einige Konfigurationseinstellungen werden Fehlerangaben erwartet Plausible Fehlerabsch tzungen sind bereits als Vorgaben eingetragen siehe dazu Kapitel Fehlerrechnung Fehler die sich empfindlich auf die Genauigkeit des Messergebnisses auswirken k nnen werden als kritische Fehler bezeichnet Bitte ndern Sie diese Fehler nur bei genauer Kenntnis der Zusammenh nge um keine falsche Fehlerabsch tzung zu erhalten Das Fenster Konfiguration Baba ist unterteilt in vier verschiedene Register Grunds tzlich k nnen in alle Felder auch von Hand Zahlenwerte eingetragen werden ohne einen der vorgegebenen Werte aus der Auswahl zu bernehmen Die richtige Einheit tr gt die Software selbst ein Liegen die Werte au erhalb des zul ssigen Bereichs so lehnt das Programm diese ab 6 5 1 Register Konfiguration Konfiguration BaPS Beenden der Messung Information Spezielle Parameter Bodens ulen Volumen x Stechzylinder a 100 ml E 2 0 aa Fehler Temperaturschwankung Headspace Boden K 05K a pen
18. Undichtigkeit des Systems herangezogen werden Es sollte alle 3 bis 6 Monate ein separater Dichtigkeitstest durchgef hrt werden siehe Kapitel 7 2 Dichtigkeitstest um eine einwandfreie Funktion des Messsystems sicher zu stellen Geben Sie nach der Aufforderung durch das Programm mit der Spritze wieder 10 ml Gas in den Beh lter zur ck und dr cken Sie anschlie end auf OK Das Fenster Messung BaPS ffnet sich Sie werden aufgefordert einen Namen f r die Messdatei zu vergeben Bitte speichern Sie die Messdatei unter einem geeigneten Namen in einem Verzeichnis Ihrer Wahl ab Die Dateinamen Endung dat sollte nie ver ndert werden da sonst das Programm nicht mehr in der Lage ist nachtr glich die Messdatei zu ffnen 3 Die Messung wird gestartet wenn die vorgegebenen Konfigurations Parameter erreicht sind Der erste g ltige Wert wird in der Tabelle gr n markiert die ung ltigen rot Der erste Messwert ist immer ung ltig 6 6 2 Automatische Messung Um festzustellen ob die Temperatur ausreichend stabil ist werden am Anfang im Minutentakt 10 Messwerte genommen die nicht dargestellt werden Der zweite Messwert erscheint also immer nach fr hestens 10 Minuten W hrend der Messung werden die Werte graphisch und tabellarisch dargestellt Die hierbei dargestellten Werte entsprechen nicht den Sensorwerten sondern stellen die bereits temperaturkompensierten Werte dar Beim Druck wird der Wasserdampfdruck abgezogen
19. dabei darauf den Temperaturf hler der sich auf der gegen berliegenden Seite befindet nicht zu besch digen Stellen Sie das BaPS Sensorinterface auf und schlie en Sie die drei Verbindungskabel am Sensorkopf an Stecken Sie nun das Netzkabel ein Verbinden Sie Ihren Computer mit dem Interface mit Hilfe des mitgelieferten Schnittstellenkabels 3 2 COM Port ermitteln Schalten Sie das BaPS Sensorinterface ein gr nes LED muss leuchten und starten Sie die BaPS Software W hlen Sie aus der Men leiste der Software die Funktion Datei gt Eigenschaften aus Umweltanalytische Mess Systeme BaPS Datei Kalibrieren Optionen Fenster D Der Dichtigkeitstest aktuelle Messwerte Es ffnet sich nun das Eigenschaftsfenster Sie k nnen entweder den COM Port selbst ausw hlen oder Sie Starten die automatische Suchen nach dem COM Port ber den Button Suchen im Register Verbindung Bitte best tigen Sie Ihre Auswahl ber den Button bernehmen Eigenschaften Verbindung Anpassen Verbinden ber BaPS SI Firmware Ver 1 20 Serien Nr 10 n chstes Service Datum 09 10 2002 OK bernehmen Abbrechen Hilfe Falls das Herstellen eine Verbindung zum Sensorinterface nicht funktioniert sollten Sie folgende Punkte beachten gt gt gt gt gt Ist das Sensorinterface Uber das Schnittstellenkabel mit dem PC verbunden Wiirde das richtige Schnittstellenkabel
20. der Henrykonstanten f r O HKo 6 9509 107 T 273 15 4 3304 10 T 273 15 6 8576 10 erh lt man f r das gel ste O 84 Buet Vag HKoo D Pco t HK co D Pco D Die Menge an gel stem O ist deutlich geringer als die an CO Da der Sauerstoffpartialdruck bei einer BaPS Messung blicherweise abnimmt ist der Zahlenwert f r O im Allgemeinen negativ 9 1 2 6 Gaskonzentration F r die Berechnung der Umsatzraten werden die Gaskonzentrationen ben tigt die sich f r O aus dem Vol Me wert und dem Druck berechnen lassen Konz PR R T 273 15 Der CO Sensor misst direkt die Konzentration 9 1 2 7 Gas Umsatzraten Die CO Umsatzrate berechnet sich aus den Konzentrationen am Anfang und am Ende der Messung und aus dem Anteil an zus tzlich gel stem CO im Bodenwasser dCO Vpesu Konzco t Konzco D He CO 2 gel Die O Umsatzrate berechnet sich analog aus dO Vheas Konzo t KonZo t O 2 gel Die gesamte Gasumsatzrate die sich in der Druck nderung des Systems widerspiegelt erh lt man durch an 100 Man T Pts Pt N co R T t 273 15 pk 273 15 2 gel F O3 get wobei an dieser Stelle f r den Druck der Gesamtdruck minus dem Wasserdampfdruck eingesetzt wird 9 1 3 Denitrifikation Im ersten Schritt wird die Denitrifikation berechnet Hierbei wird ausgenutzt dass der berschuss der gesamten Gasumsatzrate allein auf die aus der Denitrifikat
21. externen Thermostaten zur Verf gung Technische Daten Messbereich 30 70 C Genauigkeit 0 1 K bei 0 C Messprinzip Widerstandsanderung von Platin Geh use Bodenf hler Material Edelstahl Durchmesser 5 mm L nge 40 mm Schutzgrad Bodenf hler IP 68 Einstellzeit T 90 30s 105 11 8 Systemvoraussetzungen El Pentium 166 oder h her empfohlen EU 8 MB Arbeitsspeicher empfohlen El 10 MB freier Speicher auf der Festplatte notwendig Bi Freie RS232 Schnittstelle notwendig ES Graphik 800 x 600 65 536 Farben empfohlen BU Maus notwendig 106 Ersatzteile und Zubeh r 12 Ersatzteile und Zubeh r 12 1 Ersatzteile 12 1 1 BaPS Kalibrierservice Um eine einwandfreie Funktion des BaPS Prozessanalysesystem sicherstellen zu k nne sollten die Sensoren einmal j hrliche berpr ft und gegebenenfalls nachkalibriert werden UMS bietet hierzu einen Komplett Service an Art Nr BaPS Kali 12 1 2 Ersatzteilliste Artikel Bemerkung Art Nr CO Sensor incl Einschraubgeh use und BaPS CO2 3 Signalwandler O Sensor incl Signalwandler BaPS O2 25 Druck Sensor BaPS P 800 1200 Schnellkupplung Schnellkupplung f r die BaPS SCH W weiblich mit 6 4mm externe Temperierung Schlauchanschluss Reduziernippel f r VA BaPS RED Septum Silikonseptum 3mm 20 St ck BaPS SEP Durchmesser 12mm Gabelschl ssel 13 17 zum Austausch des Septums BaPS GAB 13 17 BaPS Geh use Unterteil Siehe Zubeh r BaPS Se
22. 1993 Mosier A R Schimel D S 1993 Emission of N Oxides from Acid Irrigated and Limed Soils of a Coniferous Forest in Bavaria R S Oremland ed Biogeochemistry of Global Change Radiativly Active Trace Gases S 245 260 ROW 1997 Rowell D L 1997 Bodenkunde Springer Verlag SCHE 1998 Scheffer F Schachtschabel P et al 1998 Lehrbuch der Bodenkunde 1998 Enke Verlag SCHL 1992 Schlegel H G 1992 Allgemeine Mikrobiologie Thieme Verlag SMI 1990 Smith K A Arah J R M 1990 Losses of Nitrogen by Denitrification and Emissions of Nitrogen Oxides from Soils The Fertiliser Society Proceedings No 299 S 1 34 115 14 Index I5N pool dilution Technik 9 4 4 Leiter MeBprinzip 16 A Abbruch der Messung 45 Abgebrochene Messung 30 Alte Messung 39 Anpassen der Daten 55 Anschlu Me kopf 25 Anschlu belegung PT 100 16 ASCII 59 autotrophe Nitrifikation 48 Azetylen 71 Azetylenblockierungsmethode 72 B Beenden der Messung 55 Benutzerhandbuch 29 Bipolar 64 Bodenatmung 73 Bodenatmungs Rate 72 Bodengase 87 Bodenprobe 73 116 Bodens ulenvolumen 40 Bodenspezifische Parameter 47 Bodentemperaturf hler Einbau 36 Bodenwasser 41 Buffer 64 C CO2 Bilanz 72 Common Mode Bereich 64 D Darstellung der Me werte 52 Datenkabel 25 Datensicherheit 30 Denitrifikation 73 Dichtfett 18 Dichtigkeitstest 50 Dichtigkeitstest s
23. 34 Me wertdarstellung 30 Me werte aktuelle 15 Mikrobiologische Prozesse 73 N Nadel 26 Netzanschlu 24 Netzschalter 19 Nitrat Grenzwert 9 Nitrifikation 9 73 Notch 65 O O2 Bilanz 72 P Parameter 60 Partialdruck 78 Probenahme 34 Probenahmestandort 35 PT 100 20 PT 100 Me prinzipskizze 16 118 Rauschen 84 Reinigung 61 Respiratorischer Koeffizient 86 RS232 Schnittstelle 25 S Sauerstoffsensor 22 Saure B den 48 Schlauchdurchmesser 15 Schnellkupplungen 15 17 Schwellwerte 44 Sensoren 20 Sensorinterface 23 Septum 22 Shore H rte 18 Shuntwiderstand 66 Sicherung 24 Sicherungskopien 31 Signalgl ttung 65 Signalstabilit t 84 Software 27 Software Fehler 31 Sonneneinstrahlung 35 Speichern 51 Spritzenvolumen 42 Standardisierte Messungen 30 Start der Messung 41 49 Start der Programmes 38 Stechzylinder 17 Systemdruck 73 T Tabellarische Darstellung 54 Temperatursensor 20 Externer 16 Temperaturstabilitat 40 85 Temperieren 37 Thermostat Anschlu 15 Eigenschaften 37 Transport 17 34 35 Trinkwasser 9 Trockengewicht 41 U Umsatzraten 79 Umweltrelevanz 9 Unipolar 64 V Ventile 16 Verl ngerung der Me zeit 44 Verschrauben des Me kopfes 36 Verst rkung 65 W Wasserbad 37 Wasserdampfdruck 77 Wassergehaltsbestimmung 57 x 119 15
24. Ansprechpartner Allgemeine Produktinformationen Hr Dipl Ing Thomas Pertassek Tel 49 0 89 12 66 52 17 Fax 20 eMail tP ums muc de UMS GmbH Gmunderstr 37 e D 81379 M nchen Hardware Hr Dipl Ing Andreas Steins Tel 49 0 89 12 66 52 18 Fax 20 eMail as ums muc de UMS GmbH e Gmunderstr 37 e D 81379 M nchen Software Hr Dipl Ing Thomas Pertassek Tel 49 0 89 12 66 52 17 Fax 20 eMail tpP ums muc de UMS GmbH Gmunderstr 37 D 81379 M nchen Wissenschaftliche Fragestellungen Hr Dr Klaus Butterbach Bahl Tel 49 0 8821 183 136 eMail klaus butterbach imk fzk de Institut fuer Meteorologie und Klimaforschung Bereich Atmosphaerische Umweltforschung Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Kreuzeckbahnstr 19 D 82467 Garmisch Partenkirchen 120 Ansprechpartner Institut f r Meteorologie und Klimaforschung Bereich Atmosphaerische Umweltforschung Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Kreuzeckbahnstr 19 D 82467 Garmisch Partenkirchen 121 16 Notizen 122 2000 2002 UMS GmbH M nchen Gmunder Str 37 D 81379 M nchen Tel 49 0 89 12 66 52 0 Fax 49 0 89 12 66 52 20 www ums muc de BaPS ums muc de Die Barometrische Prozess Separation ist vom IFU als Patent angemeldet die Firma UMS GmbH ist alleiniger Lizenznehmer 125
25. Headspace K 05K m Zeit keine ei Bodenwasserbestimmung Wassergehalt 15Vol v 3 0Vol Fehler Anfangsgewicht Fehler Trockengewicht Fehler Spritzenvolumen 10m x 0 Fehler pH Wert 5 pH ei 05pH ai Intervall der Messung 10 min sl Start Hilfe 40 Eine BaPS Messung In diesem Register werden die zur Messung und Berechnung ben tigten Angaben gemacht Zur korrekten Fehlerrechnung m ssen immer realistische Fehler angegeben werden F r alle Angaben sind bereits Standard Werte eingetragen 6 5 1 1 Bodens ulen Bodens ulen Volumen 7 x Stechzylinder a 100 ml EI 2 0 Fehler In diesem Dialogfeld wird das Volumen der Bodens ulen eingegeben Dieser Wert wird bei der sp teren Berechnung der Raten ben tigt Die Angabe erfolgt entweder in ml oder durch Auswahl vorgegebener Stechzylindergr en Wird das Volumen explizit als Zahlenwert eingetragen so muss das Volumen aller Stechzylinder in Summe angegeben werden Sind die Stechzylinder nicht ganz gef llt so wird ebenfalls das gesch tzte Volumen von Hand eingetragen Zus tzlich wird eine Fehlerangabe zum eingetragenen Wert erwartet damit eine korrekte Fehlerrechnung vom Programm durchgef hrt werden kann Der Fehler wird in angegeben und ist f r die Berechnung unkritisch solange er kleiner als 2 ist 6 5 1 2 Temperaturschwankung Temperaturschwankung Headspace Boden K 05K Headspace K 05K
26. Henry Summenfehler bei der Berechnung des gel sten O7 AM Bod f Fehler im Anfangsgewichtes des feuchten Bodens AM Bod t Fehler im Trockengewichtes des Bodens 9 10 Fehlersuche Problem Der Unterschied Headsapce zu Bodentemperatur ist wesentlich gr er als sonst Behebung Kontrollieren Sie ob der Ventilator noch arbeitet Schalten Sie dazu bei abgeschraubtem Messkopf die BaPS Elektronik ein Das Anlaufen des Ventilators kann nun visuell berpr ft werden 24 pol Stecker muss eingesteckt sein Die Verbindung vom Computer zur BaPS Elektronik l sst sich nicht herstellen Ist das Schnittstellenkable angeschlossen Ist der richtige COM Port eingestellt Wird die Elektronik mit Strom versorgt Belegt ein anderes Programm den COM Port Der Co Sensor zeigt immer 3 Vol an Ist das Sensorkabel angeschlossen War der Sensor vor dem Anschalten der BaPS Elektronik angeschlossen Wenn nicht schalten Sie die Elektronik nochmals aus und wieder ein Die BaPS Messung startet nicht Sind die Konfigurationseinstellungen vern nftig gew hlt Temperaturstabilit t Funktioniert der Thermostat Die BaPS Elektronik l sst sich nicht einschalten Ist das Netzkabel eingesteckt Ist die Sicherung in Ordnung Die Sensordaten sind unsinnig 100 Sind der Kohlendioxidsensor und der Sauerstoffsensor mit Strom versorgt Stimmen die Kalibrationsdaten Technische Daten Il Techn
27. Ing Andreas Steins gerne per e mail as ums muc de oder telefonisch 49 0 89 12 66 52 18 zur Verf gung Das Sensorinterface ist in einem Ger tetr ger Geh use untergebracht Dies erleichtert die Wartung und den Austausch von Komponenten Der Netzanschluss erfolgt Uber einen Kaltger testecker der Netzschalter befindet sich auf der R ckseite Wird die Elektronik eingeschaltet werden alle angeschlossenen Sensoren im Messkopf mit Strom versorgt Nach dem Einschalten leuchten die Diode am Netzteil und die Powerdiode am BaPS Einschub Im Netz Schalter ist eine Sicherung 230V max IA flink integriert Ersatzsicherung ist im Lieferumfang enthalten Sie finden diese in der Sicherungsschublade Diese kann von au en ausgewechselt werden Ger t vom Netz abstecken Ziehen Sie dazu die Sicherungsschublade heraus indem Sie den Schnappverschluss nach oben dr cken Wechseln Sie die Sicherung aus und schieben Sie die Schublade wieder in Ihre Halterung zur ck Si Das ffnen des Elektronik Geh uses darf nur durch Si einen Fachmann erfolgen Vor dem Offnen ist unbedingt der Netzstecker zu ziehen 24 Beschreibung der Hardware Der Messkopf wird ber drei fest mit dem Interface verbundene Kabel angeschlossen Um einen falschen Anschluss auszuschlie en sind die Stecker am BaPS Messkopf unterschiedlich ausgef hrt Verbinden Sie den Sensorkopf bei einer Messung immer mit dem Interface bevor Sie den Netzschalte
28. Messkopf eingesteckt haben Der Schalter befindet sich auf der R ckseite des Sensorinterface Geh uses Si Bei einer Erw rmung der Kammer durch ein Si Temperierger t ist die Gefahr durch kondensierende bad Feuchtigkeit an den Sensoren besonders hoch Hierbei verdampft Bodenwasser das sich am Sensorkopf niederschlagen kann Eine Erw rmung sollte deshalb immer sehr langsam erfolgen damit der Deckel der Temperatur nderung folgen kann Si Der Sensorkopf darf nur w hrend einer Messung angeschraubt bleiben Nehmen Sie den Sensorkopf sofort nach jeder Messung ab damit sich keine Feuchtigkeit aus den Bodenproben niederschlagen kann s i 4 2 1 Sensorik F r die automatisierte BaPS Messung werden alle ben tigten Parameter mit Sensoren gemessen Die Genauigkeit der Messung h ngt empfindlich von den Sensorgenauigkeiten ab weshalb sehr hochwertige Sensoren eingesetzt werden m ssen Gro er Wert wird dabei vor allem auf die Signalstabilit t gelegt Die Funktionsweise der Sensoren wird im Folgenden beschrieben F r genaue Spezifikationen siehe Abschnitt technische Daten 4 2 1 1 Temperatur Mikrobiologische Prozesse h ngen empfindlich von der Temperatur ab Deshalb ist es notwendig die Prozesse im BaPS bei definierten Temperaturen zu messen Zur Temperatur berwachung und Regelung werden drei Sensoren im System eingesetzt Als Temperatursensoren werden PT 100 1000 mit Genauigkeitsklasse 1 3 DIN B einges
29. Temperaturschwankung von IK hat z B eine Druck nderung von 3 6 hPa im System zu Folge Damit bestimmt die Me genauigkeit der Temperatur entscheidend die Genauigkeit des Gesamtsystem mit Eine nicht ausreichende Temperaturstabilit t im System f hrt zu variierenden Temperaturgradienten Deshalb ist eine hohe Temperaturstabilit t wichtig f r die Messung 9 1 7 4 Sauerstoff Gemessen werden typischerweise Abnahmen um 1 2Vol bei ca 20Vol Die erreichbare Genauigkeit ber IOh betr gt ca 0 03 Vol die Stabilit t ber 3a ca 1 v M die relative Genauigkeit w hrend der Messung betr gt ca 2 9 1 7 5 Kohlendioxid Gemessen wird im Bereich 0 2Vol eine nderung von typ Vol Als Sensoren werden Infra Rot Absorptionsmessger te eingesetzt Hl ve Die erreichbare Genauigkeit ber IOh betr gt ca 0 02 Vol die Langzeitstabilit t ber 2a ca 3 v M 9 1 8 Weitere Fehlerquellen Fehler in der Zeitmessung werden vernachl ssigt da sie nur linear in die Ratenberechnung eingehen Dieser Fehler ist dementsprechend extrem klein 9 1 8 1 Messtechnik Bei der Bestimmung des Headspace geht als Fehler die Genauigkeit der entzogenen Gasmenge ein Mit Pr zisionsspritzen k nnen Fehler von lt 1 erreicht werden 2 Bei der Druckmessung Gesamtgasmenge gehen Temperaturschwankungen ein Eine Temperaturschwankung von 0 IK erzeugt eine Druck nderung von 0 36hPa beil000 hPa und 20 C Relative Temperaturschwanku
30. al ob die Dichtung und die Dichtfl chen sauber und in Ordnung sind 6 3 1 Einbau des Bodentemperaturf hlers Stecken Sie den Temperaturf hler leicht schr g in die mittlere Bodens ule Der Sensor sollte so tief eingebaut werden dass die gr ne Umh llung mit der Stechzylinderoberfl che abschlie t Si Keinesfalls darf der Bodentemperaturf hler den Si Aluminiumboden des BaPS ber hren da in diesem Fall teilweise die Temperatur der Temperierfl ssigkeit mitgemessen w rde Legen Sie das Kabel in einer Schleife ber die Stechzylinder Bitte achten Sie darauf dass das Kabel nicht mit dem Ventilator in Ber hrung kommt 6 3 2 Verschrauben Der Messkopf wird mit den Fl gelmuttern verschraubt Bitte ziehen Sie die Muttern ber Kreuz und in etwa 4 Schritten gleichm ig so weit an dass der Deckel kraftschl ssig auf der BaPS Kammer aufsitzt Damit ist eine gute W rme bertragung vom Geh use auf den Deckel gew hrleistet Zus tzlich 37 k nnen interne oder externe Druck nderungen nicht zu einer Volumen nderung im BaPS hervorgerufen durch Zusammenpressen des Dichtringes f hren 6 3 3 Elektronischer Anschluss Der Messkopf wird ber drei Kabelverbindungen an das Sensorinterface angeschlossen Ein Verpolen der Stecker ist ausgeschlossen Bitte beachten Sie dass die Sensor Steckverbinder nur im gesteckten Zustand wasserdicht IP66 sind Der 24 pol Steckverbinder der mit dem Messkopfdeckel abschl
31. ang mit N Umsetzungen verwandten Begriffe Unter Nitrifikation versteht man die Oxidation von Ammoniak NH das im Boden im Gleichgewicht mit Ammonium NH steht zu Nitrat NO Bei diesem Prozess wird im ersten Schritt unter Bildung von Hydroxylamin H NOH molekularer Sauerstoff durch das Enzym Ammoniak Monooxygenase auf Ammoniak bertragen Ein weiterer Zwischenschritt der Nitrifikation ist die Oxidation von Hydroxylamin zu Nitrit NO das dann in einem weiteren Schritt zum Endprodukt der Nitrifikation dem Nitrat oxidiert wird Unter Denitrifikation wird die Reduktion von NO unter anaeroben Bedingungen verstanden wobei 74 Theorie zu BaPS nacheinander zunehmend reduziertere N Verbindungen bis hin zum molekularen Distickstoff N entstehen k nnen Nitrat gt Nitrit gt NO gt N O N 8 1 1 Bisher angewandte Me methoden Nitrifikation und Denitrifikation sind von zentraler Bedeutung f r den N Kreislauf in B den siehe auch Abb 1 Der Nitrifikation kommt insofern eine zentrale Rolle zu weil sie der einzig quantitativ bedeutsame Proze der Nitrat Produktion im Boden ist Obwohl die Nitrifikation der wichtigste Regelfaktor der Nitrat Nachlieferung im Boden ist steht bisher nur eine apparativ und personell sehr aufwendige Methode zur Bestimmung von Brutto Nitrifikationsraten im Boden zur Verf gung die unten beschriebene N pool dilution Technik Die Kenntnis der Brutto Raten ist zwingend notwendig wenn Aussa
32. aten Graphil Abbrechen IV Konfigurationsdaten TC IV Berechnung delta delta Messwerte IV Berechnung Regression roh Messwerte Messwerte berechnetet Werte Die in diesem Fenster ausgew hlten Optionen definieren welche Daten und Graphiken ausgedruckt werden 62 Eine BaPS Messung Folgende Optionen stehen ihnen zur Verf gung Konfigurationsdaten Druckt die aktuellen Konfigurationsdaten Berechnung delta Druckt die Ergebnisse der Berechung mittels delta Werten Berechnung Regression Druckt die Ergebnisse der Berechung mittels Regression Messwerte Druckt alle Messwert mit Zeitstempel absolute delta berechnete Messwerte Druckt die jeweils ausgew hlten Graphiken 6 8 3 Importieren in andere Anwendungen Die BaPS Software erstellt bei jeder Messung eine Me Datei Diese wird unter einem von Ihnen vorgegebenen Namen abgespeichert Si Bitte ndern Sie in dieser Original Datei niemals Daten Si ab da sie sonst nicht mehr von der BaPS Software aus bearbeitet werden kann In dieser Datei sind alle Vorgaben Messdaten und Ergebnisse gespeichert Das Format der Datenablage ist so gew hlt dass die Daten problemlos in andere Anwendungen bernommen werden k nnen 63 EU ASCII Zeichensatz Eil Trennzeichen Semikolon Bodens ulen Volumen Fehler Fl che Fehler Temperaturschwankung Boden Headspace Zeit Bodenwasserbestimmung Wassergehalt Fehler Bo
33. beitung k nnen diese ausgedruckt oder in andere Windows Anwendungen importiert werden 10 Eine genaue Beschreibung des BaPS Messablaufs finden Sie im Kapitel Eine BaPS Messung Wi Die BaPS Methode ist nur in B den anwendbar die nicht staunass sind In staunassen B den laufen Prozesse ab die von BaPS nicht gemessen und damit nicht ber cksichtigt werden k nnen 2 Lieferumfang Folgende Komponenten m ssen bei der Auslieferung des BaPS enthalten sein Vv Y Vv v Vv v Vv Y Vv v Vv Y Vv v Vv v Vv Y Vv Y Vv Dieses Benutzerhandbuch CD ROM mit BaPS Software BaPS Beh lter BaPS Sensorkopf BaPS Transportdeckel BaPS Thermobox 7 Fl gelmuttern ein Ersatz CO Sensor Drucksensor 7 Stechzylinder 14 Deckel f r Stechzylinder BaPS Sensorinterface mit drei fest angeschlossenen Kabeln Vakuumdichte Spritze 10 ml mit einer Ersatznadel Zwei Schnellkupplungen f r die Temperierfl ssigkeit 4 pol selbstkonfektionierbarer Steckverbinder f r externen Temperaturf hler Drei Dichtringe 20 Septen aus Silikon 12 mm Schnittstellenkabel Netzkabel Dichtfett Gabelschl ssel 13 17er Inbetriebnahme 3 Inbetriebnahme Zur Installation der Software siehe Kapitel 5 2 Installation Seite 27 3 1 Sensorkopf Schrauben Sie den CO und den Druck Sensor von Hand in den Sensordeckel ein dazu m ssen die Steckverbinder gel st sein Ziehen Sie beide Sensoren fest an Bitte achten Sie
34. ch Kapitel 3 2 COM Port ermitteln 25 ve 4 4 Spritze Mit der Spritze wird ein definiertes Volumen aus dem Headspace entnommen Damit kann das f r die Berechnung der Umsatzraten ben tigte Headspacevolumen ber die Druck nderung bestimmt werden Verwenden Sie immer kalibrierte Spritzen um die Abweichung vom spezifizierten Volumen klein zu halten Fehler 1 Bitte setzen Sie immer geeignete Nadeln ein um das Septum nicht zu besch digen Luer Lock Anschluss rostfreier Stahl Au en 0 5 mm Lange mind 20 mm Zus tzlich wird die Spritze am Ende der Messung ben tigt Da w hrend des Messprozesses im Allgemeinen ein Unterdruck in der Kammer entsteht muss mit der Spritze Luft nachgef llt werden Erst dann kann der Sensorkopf abgehoben werden 26 Beschreibung der Software 5 Beschreibung der Software ber die mitgelieferte Software werden alle Einstellungen und alle Servicema nahmen durch den Kunden gesteuert INFO Zur Software ist eine online Hilfe hinterlegt ber das INFO Hilfe Men erreichen siehe auch Kapitel 5 8 Online Hilfe Sollten Sie Fragen zur Software haben steht Ihnen Herr Dipl Ing Thomas Pertassek gerne per e mail tp ums muc de oder telefonisch 49 0 89 12 66 52 17 zur Verf gung Die BaPS Software ist lauff hig unter Windows 95 98 ME Windows NT 4 0 Windows 2000 und Windows XP 5 1 Systemvoraussetzungen BU Pentium 166 oder h her empfohlen Bi 32 MB Arbeitsspei
35. cher empfohlen Ei 10 MB freier Speicher auf der Festplatte notwendig El Freie RS232 Schnittstelle notwendig El Graphik 800 x 600 65 536 Farben empfohlen BU Maus notwendig 5 2 Installation Die Installation starten Sie am einfachsten indem Sie die Datei BaPS msi auf der CD direkt aufrufen Dies kann vom Explorer oder vom Arbeitsplatz aus erfolgen Doppelklicken Sie dazu mit der Maus auf Arbeitsplatz und anschlie end auf Ihr CD Laufwerk Starten Sie die BaPS msi Datei ebenfalls durch einen Doppelklick Folgen Sie nun den Anweisungen auf dem Bildschirm Falls Sie die BaPS msi Datei nicht ausf hren k nnen ben tigen Sie eine aktuelle Version des Windows Installer von Microsoft Das Programm befindet Sie auf 27 der BaPS CD im Verzeichnis Windows Installer Bitte w hlen Sie Ihr Betriebssystem aus und f hren die dazugeh rige Installationsdatei aus Folgen Sie nun den Anweisungen am Bildschirm Nach erfolgreicher Installation k nnen Sie wie oben beschreiben die BaPS Software installieren Baps SAX Willkommen beim Installations T Assistenten yon BaPS Bs Der Installer wird Sie durch die zur Installation von BaPS notwendingen Schritte f hren Klicken Sie auf Weiter um fortzufahren ACHTUNG Dieses Programm ist durch US amerikanische Urheberrechtsgesetze und internationale Urheberrechtsvertrage gesch tzt Unbefugte Vervielf ltigung oder unbefugter Vertrieb dieses Programms ode
36. d die Spritze in das Septum eingestochen und sorgf ltig aufgezogen Warten Sie nun mind eine Minute um Druckgleichgewicht zwischen BaPS und Spritze sicherzustellen der aktuelle Druckwert wird dabei online angezeigt Dr cken Sie erneut auf OK wenn der Druck stabil ist der zweite Druckwert wird genommen Aus dem Differenz und dem Anfangsdruck wird automatisch der Headspace berechnet Entnehmen Sie nun die Spritze 52 Eine BaPS Messung TOP Liegt der erste Druckwert des Dichtigkeitstests TIP aktueller Druckwert weiter als 0 1 hPa vom zweiten Wert der Headspacebestimmung entfernt war die Wartezeit zwischen erstem und zweitem Druckwert bei der Headspacebestimmung zu kurz Der Druckwert war noch nicht stabil und die Headspacebestimmung ist eventuell fehlerhaft Im Anschluss daran wird ein automatischer Dichtigkeitstest durchgef hrt Dauer 10 min den Sie durch Mausklick auf Abbrechen auch bergehen k nnen Das System gilt als dicht wenn sich der Druck in den 10 min um nicht mehr als 0 2 hPa erh ht Es wird dabei nur ein Druckanstieg ber cksichtigt da die im System ablaufenden Prozesse blicherweise zu einer Druckabnahme f hren Damit dieser Drucktest funktioniert muss im System Unterdruck gegen ber Atmosph re herrschen Das ist eventuell nicht der Fall wenn das System erw rmt wurde ANFO Der Dichtigkeitstest nach der Headspacebestimmung INFO dient als Anhaltspunkt und kann nur zur Feststellung einer groben
37. dauer Offsetdrift Dieser Fehler geht absolut in das Messergebnis ein El Rauschen Die kurzzeitigen Schwankungen der Sensoren und der Elektronik bestimmen die Aufl sung also die maximal erreichbare Genauigkeit Rauschfehler k nnen durch entsprechende elektronische oder digitale Filter reduziert werden El Zus tzlich gehen in die Messungen immer auch die Absolutwerte der Parameter ein da hiermit die Gesamtzahl der Molek le bestimmt wird Fehler bei diesen Parametern gehen linear als Fehler in die Berechnungen ein Die 90 Langzeitdrift dieser Werte ist deshalb ebenfalls relevant Die hierbei ben tigte Genauigkeit bestimmt die Kalibrationsintervalle 9 1 7 2 Druck Gemessen werden typischerweise Druckdifferenzen von 3 10hPa Die maximal erreichbare relative Genauigkeit liegt bei 0 05 bis 0 1 hPa Der relative Fehler liegt dann typischerweise bei ca 2 von der Me wert nderung Bei der Bestimmung des Headspace treten Druckdifferenzen von ca OhPa auf Die dabei erreichbare Genauigkeit betr gt ca 0 3 0 5 Die typische Langzeitdrift ber ein Jahr Absolutgenauigkeit ist besser als 0 5 Die Sensoren werden mit einer Kalibration auf absolut 2 hPa genau ausgeliefert 9 1 7 3 Temperatur Die absolute Temperatur kann auf ca 0 15 bis 0 2K bestimmt werden Temperatur nderungen sind auf 0 03 C me bar Dieser Parameter hat besondere Bedeutung da mit der Temperatur die anderen Me werte kompensiert werden Eine
38. den Messkopf integriert Es besteht aus einer Silikonscheibe einem Anpressring und einem Gewindestopfen mit einer Bohrung ber das Septum kann definiert Gas entnommen und zugegeben werden Dies ist f r die Headspacebestimmung notwendig 22 Beschreibung der Hardware INFO Zus tzlich k nnen ber das Septum Gasproben INFO entnommen werden Diese k nnen z B auf weitere Parameter oder zur Kalibration der Sensoren in einem Gaschromatographen analysiert werden Bitte beachten Sie dass Sie bei der Entnahme von Gas aus dem System immer den Systemdruck ndern Bitte wechseln Sie das Septum regelm ig aus um die Gasdichtigkeit der Kammer nicht zu gef hrden nach ca 20 Einstichen durchstechen Sie das Septum immer an unterschiedlichen Stellen Gewindestopfen Em Anpre ring Silikonscheibe Schrauben Sie zum Wechsel des Septums den Gewindestopfen ab ier Gabelschliissel und driicken Sie die Silikonscheibe von der Innenseite aus der Gewindebohrung heraus Driicken Sie nun eine neue Silikonscheibe in die Bohrung hinein und legen Sie den Anpressring dar ber siehe Bild Schrauben Sie anschlie end den Gewindestopfen wieder fest 4 3 BaPS Sensorinterface Das Sensorinterface ist f r die Wandlung der analogen Sensor Signale in digitale Signale und f r die Kommunikation mit dem Computer zust ndig 23 Sollten Sie Fragen zur Elektronik des Sensorinterface as haben steht Ihnen Herr Dipl
39. dengewicht feucht Fehler Bodengewicht trocken Fehler sonstige Parameter pH Wert Fehler Spritzenvolumen Fehler Messintervall Schwellwerte eine Bedingung 02 CO2 P Zwei Bedingungen 02 CO2 P Standardabweichung Nitrifikation Denitrifikation Bodenatmung Zeit Abbruchzeit Spezielle Parameter Ha N NxOy Koeffizient Fehler NxOy Koeff autotrophe Nitrifikation heterotrophe Nitrifikation aut het Koeffizient Fehler aut het Koeffizient Respirationskoeffizient Fehler Respirationskoeffizient Fehler DCO Henry Fehler DO Henry Die Konfigurationsdaten werden nur in numerischer Form wiedergegeben Die einzelnen Werte repr sentieren dabei jeweils folgenden Parameter F r nicht eingetragene oder nicht vorhandene Werte steht eine Null Im Anschluss werden die Messdaten aufgelistet und darunter die Ergebnisse 6 8 4 Berechnung mit Hilfe der Excel Datei Um eine einfache Nachvollziehbarkeit der BaPS Berechnungen zu erm glichen wird eine Excel Tabelle zur Verf gungen gestellt Anhand einer Excel Tabelle k nne die einzelnen Rechenschritte und die gesamte Berechnung nachvollzogen und gegebenenfalls angepasst werden Die Excel Datei finden sie auf der BaPS Software im Verzeichnis Excel 64 7 Wartung und Service 7 1 Reinigung der Kammer Reinigen Sie die Messkammer nur mit Wasser oder bei st rkeren Verschmutzungen mit einem mit Ethanol getr nkten Tuch g Die Sensoren im Sensor
40. dens ulenvolumen berechnet werden 8l oder mit Hilfe der Masse des enthaltenen Wassers aus Mag Maar Mboat wobei gilt Vaa Mag mit V in ml und M ing 9 1 2 3 Ges ttigter Wasserdampfdruck Im abgeschlossenen BaPS herrschen durch das Wasserreservoir im Boden immer praktisch 100 relative Luftfeuchte Dieser Partialdruck ndert sich mit der Temperatur da der ges ttigte Dampfdruck stark temperaturabh ngig ist Bei Temperaturdifferenzen zwischen Start und Ende der Messung muss diese Druckdifferenz zus tzlich zu der nderung durch das ideale Gasgesetz ber cksichtigt werden Tabelle des S ttigungspartialdruckes aus LIL 1984 Roe 10 0 0 20 30 40 50 P hPa 2 85 6 11 12 3 23 4 42 4 73 7 23 ag deleng WE S ttigungspartialdruck Wasserdampf ep Ei gt Ei N Ei Wasserdampfdruc ER o Ei ny w Ei gt Ei a Ei Temp C 82 Der S ttigungsdruck von Wasserdampf ist im Bild dargestellt Diese Kurve wird durch folgendes Polynom angen hert Pag 5 295 10 T4 2 003 10 T 1444 10 T 0 4536 T 6 093 F r die Berechnung wird dieser Anteil vom Gesamtdruck subtrahiert und es wird mit mit dem Anteil trockener Luft weitergerechnet 9 1 2 4 Gel stes Kohlendioxid Zur Erstellung der Gesamtbilanz f r CO wird der im Bodenwasser gel ste Anteil ben tigt Dabei wird der zu Beginn der Messung vo
41. e Messwerte aktuelle Messwerte Digitale Kanal Messwerte Sauerstoff 20 9 Kohlendioxid 0 03 pmol mi Druck 950 08 hPa Temp Headspace 15 01 C Temp Boden 15 02 C IV iv iv iv Iw ja fe ja kontinuierliche Messung Loggen Schlie en Hilfe Es ffnet sich das Messwertefenster Aktualisieren Sie die Messdaten durch anklicken von Start Das Sensorinterface muss dazu eingeschaltet und mit dem Messkopf und dem Computer verbunden sein Bitte warten Sie die Aktualisierung der Messwerte immer ab bevor Sie erneut Start anklicken Die Messwerte k nne auch kontinuierliche automatisch aktualisiert werden Hief r w hlen Sie im Register aktuelle Messwerte die Option kontinuierliche Messung aus und klicken auf den Start Button Die kontinuierliche Messung kann ber den Stop Button wieder beendet werden Die anzuzeigenden Sensoren k nnen ber Kontrollk stchen ausgew hlt werden Die Messdaten k nnen dar ber hinaus kontinuierlich in eine ASCII Datei geschrieben werden Dazu w hlen Sie die Option Loggen aus 67 Iw Loggen Messintervall 10 min X hums serverkums F E Bodenchemie Baf Im nun erscheinendem Pull Up Men kann der Messintervall vorgeben werden Uber dem Button k nnen sie den Dateiname und das Verzeichnis der Logg Datei ausw hlen Die Messung wird ber den Start Button gestartet und
42. e Adjustment X User adjustable correction factor to meet ISO 9004 X Alarm indication by FIS Fault Identification System X The reason for any malfunction is dearly displayed X Built in ETC External Temperature Control with a connection for an external Pt 100 sensor Os Product Dipl Ing Thomas Pertassek Info Tel 49 0 89 1266 52 17 Fax 20 eMail tp ums muc de Specification changes reserved Version November 2001 2001 by UMS Gendt UMS GmbH D 81379 M nchen Gmunder Strate 37 109 Specification changes reserved Version April 2002 7007 by UMS GmbH This refrigerated open bath circulator is equipped with a big sized bath opening for direct temperature controlling samples The built in CFC free cooling circuit enables efficient heat removal N Features X Robust design using high grade stainless steel and temperature resistant polymer X Bath is equipped with handles and drain opening X 2 speed power pump to reduce turbulences in open baths wear free X Integrated overload protection X User resettable adjustable overtemperature cut out and low liquid level protection X Easy to operate by only 4 navigation keys X Electronic PID control using a highly sensitive Pr 1000 sensor for excellent temperature accuracy X RS 232C interface as standard X User defined fixed temperatures with separate RTA for each temperature X Display resolution selectable betw
43. e abi 66 7 3 Online Abfrage der Sensoren ENEE 67 7 4 Kalibration der Sensoren uussesnerseenersnsnnesennnenesnennennnsnenonsnennnsonnennnnn 68 TAAN Kalibrationsd ten uu n sen en ern nce 68 LAM Wer s2ecescsesecceacs nies cavcteonactaxcensveteesnadbexvenapesvesnactencessyedees dedeentesageceass 69 7 4 1 2 Weitere Optionen sersem a 69 TA Temperatur iiiestens itisnsiensserisesstes 70 E WE de HI TAALS gt Kohlendioxid ana 72 LE AR E E 72 7 4 1 7 User EE 73 LAL Digitale Kandle cccsssscecsessscesstessvesneonssccnsontensndensendcencvecseoncsvensvssencnavs 73 B Theorie z BaPs ii scicceceiesscesticsesacssesieasssesosbasesuscasssieusesbesescocossavensdecershessesbiouss 74 8 1 Nitrifikation und Denitrifikation im Boden 74 8 1 1 Bisher angewandte MeBmethoden AEN 75 8 1 2 SN pool dilution Technik 75 8 1 3 Bestimmung der Heto Rate EEN 76 8 1 4 Inhibiti nstechniken u sun nee ee 76 82 EE 77 8 3 Bestimmbare Parameter AE 77 8 4 Beschreibung der Messmethode A1 78 8 5 Einzelprozesse u u uu 0 nsnensnsn ensure 78 8 6 Relevante Gleichungen u0002000000000enonsennssonsennennnsennessnsennessnsennennnsen 78 9 TEE 8 9 1 Beschreibung der verwendeten Algorithmen uses 8l 6 Inhaltsverzeichnis 9 1 1 Grundlegende Gleichungen esesessesesensssnennnnssnnnnnnnsnnnnnnnsnnnnnnnsnnnnnn 8l 9 1 2 Berechnung der Gas Umsatzraten aus den Hefiwerten eee 8l 9 1 2 1 Headspacevolumen
44. e der Messung Gesamte CO Umsatzrate co Umsatz der Denitrifikation CO Umsatz der Nitrifikation CO Umsatz der Bodenatmung Gesamte Gasumsatzrate Umsatzrate der gasf rmigen Stickstoffverbindungen bei der Denitrifikation N N20 NO CO Umsatz der Nitrifikation CO Umsatz der Bodenatmung Gesamte Gasumsatzrate Umsatzrate der gasf rmigen Stickstoffverbindungen bei der Denitrifikation Np N20 NO Gesamte Sauerstoffumsatzrate Sauerstoffumsatzrate bei der Nitrifikation Sauerstoffumsatzrate bei der Bodenatmung Druck nderung am Anfang der Headspacemessung Druck nderung am Ende der Headspacemessung Henrykonstante f r CO Henrykonstante f r O7 Denitrifikationsrate Nitrifikationsrate Bodenatmungsrate CO Konzentration O Konzentration Eingabe der Anwenders wieviel N im Verh ltnis zu N20 entsteht Eingabe des Anwenders wieviel N20 im Verh ltnis NITzut NITpet O2 gel H mol RK Vaq ml Vbs ml Vhead ml Vsp ml WG X Y 9 1 6 2 Messwerte Vol co2 Vol Vol o2 Vol p hPa PAh hPa PEh hPa t H T t oc T ty C MBod g zu N3 entsteht Eingabe des Anwenders wieviel autotrophe Nitrifikation im Vergleich zur heterotrophen stattfindet Eingabe des Anwenders wieviel heterotrophe Nitrifikation im Vergleich zur autotrophen stattfindet im Wasser gel stes O zwischen Anfang und Ende der Messung Partialdruck CO Partialdruck O3 respiratorischer Koeffizient O CO bei der Bodena
45. e nicht mehr angewandt werden kann 82 BaPS Bei dem am IFU entwickelten Verfahren der barometrischen Proze separation wird ein v llig anderer L sungsweg zur Bestimmung der Brutto Nitrifikation im Boden beschritten das den enormen Vorteil bietet da weder H Verbindungen appliziert noch gasf rmige Inhibitoren eingesetzt werden m ssen 8 3 Bestimmbare Parameter Die barometrische Proze Separation ING 1999 erlaubt es aus der beobachteten Druck nderung sowie der Erstellung einer O und CO Bilanz an einer intakten isothermal inkubierten oxischen Bodens ule die gegen ber der Umgebung gas und druckdicht abgeschlossen ist folgende Parameter zu bestimmen Ill Die aktuellen Denitrifikations Nitrifikations und Bodenatmungs Raten Ell Den dominierenden mikrobiellen Proze Denitrifikation bzw Nitrifikation in einem Boden zu einem bestimmten Zeitpunkt JI El Unter Ber cksichtigung erg nzender Untersuchungen den Anteil zu welchem diese Prozesse an der beobachteten N O Emission aus einem oxischen Boden beteiligt sind 8 4 Beschreibung der Messmethode In einem gas und druckdichten System in dem sich die Bodens ule Bodenprobe befindet sind die folgenden mikrobiologischen Prozesse f r eine Ver nderung des Systemdruckes verantwortlich Bodenatmung Nitrifikation und Denitrifikation und das dynamische Gleichgewicht ACO At zwischen der CO Konzentration im Gasraum CO g und der CO Konzen
46. een 0 1 and 0 01 C X Umikation of the usable temperature range by high and low temperature setting A RTA Real X User adjustable correction factor to meet ISO 9004 X Alarm indication by FIS Fault Identification System X The reason for any malfunction is clearly displayed H Product Dipl Ing Thomas Pertassek Info Tel 449 0 89 126652 17 Fax 20 eMail tp ums muc de UMS GmbH D 81379 Munchen Gmunder Stra e 37 110 Ersatzteile und Zubeh r 12 2 2 Inkubationsbeh lter BaPS Incubator Container Specification changes reserved Version November 2001 2004 by LR Cnet UMS GmbH D 81379 M nchen Gmunder Stra e 37 iv SS Dipl Ing Thomas Pertassek Tel 49 0 89 126652 I7 Fax 20 Mail gem mme de Ill 12 2 3 Stechzylinder Set zur ungest rten Bodenprobennahme Sampling Ring Set fing kit tor of Soil sample rings is ploced in o closed solls to 0 depth of up ung noiger to2m oi ampie fing s 33 399293 af i gt i i 4 fe enon EES eMail ar ums muc de Bue lee e e UMS GmbH D 81379 M nchen Gmunder Stra e 37 112 Ersatzteile und Zubeh r The soll sampling ring is Open ring holder hammered into the soll hom the surface using on in case of on open tng holder Ine impact absorbing hammer ng is locked in the holder by and guide cylinder meara of a ever Over he fing about 4 cm heask
47. ehler bei der Ratenberechnung keine keine keine leila Zus tzlich zum Abbruch bei den oben beschriebenen Schwellenwerten ist auch ein Abbruch bei Erreichen bestimmter Genauigkeiten in der Berechnung der Raten m glich siehe Fehlerrechnung Diese Angaben werden in diesem Fenster gemacht Die Messung wird bei Erreichen einer der Anforderungen beendet Die mit dem System erreichbaren Genauigkeiten bei den entsprechenden B den sollten bekannt sein damit vern nftige Werte eingetragen werden k nnen Die Genauigkeiten werden in vom berechneten Ratenwert angegeben Wi In die Berechnung der Genauigkeiten gehen alle Si gemachten Fehlerangaben mit ein Pr fen Sie diese vor der Messung auf ihre Plausibilit t 47 6 5 3 Register Information Im Informationsfenster k nnen die Messung betreffende Angaben gemacht werden Diese werden mit der Messdatei abgelegt und sind nachtr glich wieder abrufbar Hier sollten zumindest die vorgegebenen Felder ausgef llt werden Unter Ki Konfiguration BaPS Konfiguration Beenden der Messung Information Spezielle Parameter Datum Analyse 20 10 2000 Datum Probennahme 19 10 2000 Bodentyp Braunerde Ort der Probennahme P 7 50 Bemerkung Sehr trocken bei Probenahme Temu bei Probenahme 23 C Start Hilfe Bemerkungen sind beliebig viele weitere Informationen ablegbar 48 Eine BaPS Messun
48. ementsprechend entgegen ihrem Namen von der Temperatur abh ngig Diese Funktion wird f r die BaPS Berechnung durch ein Polynom angen hert Zus tzlich wird bei der Fehlerbetrachtung noch die pH Wert abh ngige L slichkeit des CO im Bodenwasser ber cksichtigt Eine weitere Fehlerquelle ist der nicht berall im Boden exakt gleiche Partialdruck wie im Headspace Diese Fehler werden in folgender Formel wiedergegeben 2 At 0 04 2 2 303 AnpH aq ACO ss CH gel 2 gel Der zweite Term 4 relativer Fehler beinhaltet als Absch tzung den MeBfehler der CO Sonde den Fehler bei der Berechnung der Henrykonstanten ca 1 und die Unsicherheit ber die Partialdruckkonstanz ber die gesamte Bodenprobe Dieser kann vom Anwender im Register Spezielle Parameter Fehler gel ste Gase eingestellt werden 9 1 12 3 Gel ster Sauerstoff Die Rechnung erfolgt analog zu der des gel sten CO wobei keine Abh ngigkeit vom pH Wert ber cksichtigt wird und der abgesch tzte Fehler durch die gr ere Sensorungenauigkeit bei Sauerstoff gr er wird 2 Cl 0 07 aq AO get O3 get Da die L slichkeit von CO wesentlich gr er ist als die von O ist der Fehler bei der Berechnung des gel sten Sauerstoff deutlich unkritischer als der des gel sten CO 95 9 1 13 Gaskonzentrationen Zur Berechnung der Gasmenge an O muss der Messwert des Sensors in Vol in die K
49. enau bestimmt werden kann ist die zweite Methode deutlich genauer Es sollte daher immer nach der Messung das Bodentrockengewicht bestimmt werden zumal sich die Me ergebnisse auf dieses Gewicht beziehen Zur Bestimmung des Bodentrockengewichtes wird die Probe mind 24h bei 105 C im Ofen getrocknet Siehe beispielsweise HAR 1992 Fehlerberechnung zu 2 2 NN Ns Ane V WG Fehlerberechnung zu 2 2 2 AM AM AMpoa t aq 9 1 12 Gel ste Gase 9 1 12 1 Gaspartialdruck Dieser wird zur Berechnung der L sung der Gase im Bodenwasser ben tigt Hier exemplarisch der Fehler f r den Partialdruck des CO die Rechnung f r Sauerstoff erfolgt analog APco Pco AV0l co Der Fehler in Vol kann nicht vom Anwender angepa t werden Er betr gt f r CO 0 02 Vol und f r Sauerstoff 0 03 Vol Diese Fehler sind bedingt durch die Stabilit t der Sensoren ber eine typische Me zeit von 5 bis 10 h Sie werden in den nachfolgenden Rechnungen f r die L sung der Gase im Bodenwasser in die Absch tzung f r den zweiten Term unter der Wurzel mit aufgenommen 9 1 12 2 Gel stes Kohlendioxid Die Menge an gel stem Gas in Wasser h ngt linear von der Menge an Wasser und vom Partialdruck des entsprechenden Gases ab Zus tzlich abh ngig ist sie in komplizierterer Form von der Temperatur Die Abh ngigkeit von der Temperatur wird experimentell bestimmt und in Form der Henrykonstanten 94 wiedergegeben Diese Konstante ist d
50. enen Bedingungen Die manuelle Beendigung erfolgt entweder vom Men Messen Beenden aus oder vom Fenster Konfiguration aus mit dem Beenden Button Stop oder von der Symbolleiste mit dem Beenden Symbol D Sind Abbruchbedingungen aktiviert worden fragt das Programm bei deren Erreichen automatisch nach ob die Messung beendet werden soll Grunds tzlich muss das Beenden in einem Dialogfeld best tigt werden Diese Sicherheitsabfrage soll die Gefahr ungew nschten Beendens minimieren Bei Erreichen von Schwellenwerten soll dem Anwender dadurch die M glichkeit gegeben werden die Daten vor dem Beenden zu berpr fen Nach Ende der Messung ffnet sich selbst ndig das Auswertefenster Grunds tzlich k nnen alle Daten der Messung und der Konfiguration noch im Nachhinein angepasst werden Dazu muss nur die Messdatei aufgerufen werden wobei sich automatisch die zugeh rigen Konfigurations und Messfenster ffnen Si Nach der Messung ist unbedingt der Sensorkopf Si abzunehmen um Kondensation an den Sensoren zu vermeiden Der Sensorkopf und die Inkubationskammer sollten trocken ohne Bodenproben gelagert werden 57 6 6 4 Auswertefenster Im Auswertefenster kann die Berechnung der Umsatzraten nachvollzogen und die f r die Messung herangezogenen Messwerte ausgew hlt werden Hierf r stehen zwei Verfahren zur Verf gungen siehe auch Kapitel 5 4 3 Das Auswertefenster Die Auswertung mittels de
51. eparater 61 Dichtring 18 Differenzengleichungssystem 74 Disketten zur Installation 28 Dokumentation 58 Druckabnahme 73 Druck nderung 72 74 Druckschwankungen durch Temperatur nderung 86 Druckzunahme 73 D ngung 9 E Einsch be 25 Erw rmung der Kammer 19 Excel Programm 29 Externe Temperaturregelung 21 Externer Temperaturf hler Anschlu 16 F Fehlerangaben 39 Fehlermeldung 32 Fehlerrechnung 87 Fenster 29 Filter 65 Fl gelmuttern 18 Fotos BaPS 29 Funktionspr fung 15 G Gain 65 Gasbilanz 74 Gaskonzentration 79 Gasproben 23 Genauigkeit der Sensoren 20 Gleichungen Bodenatmung 73 Denitrifikation 74 Nitrifikation 73 Zentrale 75 Graphische Darstellung 53 Grenzwert Nitrat 9 H Headspacebestimmung 50 Henrykonstante 78 heterotrophe Nitrifikation 48 Hochohmige Signale 64 Importieren in andere windows Anwendungen 59 Informationen 46 Inkubation 71 Inkubationskammer 7 Intervall der Messung 42 K Kalibration 63 CO2 Sensor 22 Drucksensor 21 Sauerstoffsensor 22 Kalibrationsparameter 63 Kondensierende Feuchte 19 Konfiguration 29 Konfigurationsdatei 38 K hlkreislauf externer 15 K hlschlange 17 Kupplungen f r K hlfl ssigkeit 15 L Lochblech 19 17 M Massenspektrometer 70 Messablauf bersicht 10 Messdauer 9 Me kopf 19 Me kopfanschlu 37 Messung
52. er angeschraubten m nnlichen Adapter aufgesteckt und rasten selbst ndig IB ve ein Sind die Schnellkupplungen gel st so verhindern integrierte Ventile ein Auslaufen der K hlfl ssigkeit Zum L sen der Schnellkupplungen m ssen die Metall Clips gedr ckt werden Si Je nach Thermostattyp muss der externe Kreislauf beim Wi Betrieb geschlossen sein Schlie en Sie in diesem Fall immer zuerst das BaPS ber die Schnellkupplungen an den Thermostaten an bevor Sie den Thermostaten anschalten Bitte beachten Sie die Hinweise in der Bedienungsanleitung des Herstellers des Thermostaten 3 4 2 Externer Temperaturf hler Wenn Ihr Thermostat in der Lage ist einen externen PT100 Temperatursensor als Regelf hler einzusetzen k nnen Sie dazu den im BaPS Bodentemperaturf hler integrierten PT 100 nutzen Der Anschlu erfolgt ber die 4 pol Buchse auf der R ckseite des BaPS Sensorinterface Bitte schlie en Sie den mitgelieferten 4 pol Stecker nach folgendem Anschlu bild an 4 Leiter Me prinzip Pin I Vers Pin3 Signal Pn2 Signal Pin4 Vers S Oe IN Steckerbelegung Messprinzipskizze PT 100 4 Leiter Lotseite Signal Versorgung Konstantstrom Beschreibung der Hardware 4 Beschreibung der Hardware 4 1 Inkubationskammer Die Inkubationskammer besteht aus eloxiertem Aluminium Dadurch wird eine gute thermische Leitf higkeit und eine hohe mechanische Stabilit t bei geringem Gewicht erreic
53. es eingeht Hier wird nochmals deutlich warum auf eine direkte Messung dieses Parameters nicht verzichtet werden sollte 9 1 16 Bodenatmung Fehler in der CO2 Bilanz der Denitrifikation 2 2 Hm am RR An dieser Stelle wird der vom Anwender einzustellende Parameter X ben tigt siehe Kapitel Rechnung Bodenatmung Fehler in der CO2 Bilanz der Nitrifikation 2 Adn AdCO gen AdNO 2 AY AdCO nit dCO ni E Y dn dCO dNO 2 den Hier wird der vom Anwender einzustellende Parameter Y ben tigt siehe Kapitel Rechnung Bodenatmung 97 Damit kann der Fehler im CO2 Umsatz der Bodenatmung berechnet werden AdCO es ADCO AdCO a AdCO aen Der Fehler bei der Berechnung der Bodenatmungsrate betr gt damit 2 2 AM AK gen Kaen Kc Bodt dNO Maa 9 1 17 Nitrifikationsrate Fehler bei der Berechnung des Sauerstoff Umsatzes bei durch die Nitrifikation 2 dCO AdCO ARK RK ACO gt e RK Damit erhalt man schlieBlich den Fehler der berechneten Nitrifikationsrate 2 2 AdO AM ah Kop ze f ei du Mooa t 9 1 18 Eingaben vor der Messung AdO an AdO AV sp ml Spritzenvolumen AWG Sch tzung des Wassergehaltfehlers Aaut het Fehler im Verh ltnis zwischen autotropher und heterotropher Nitrifikation ANJ NJO Fehler im Verh ltnis NJ NJO bei der Denitrifikation AVbs MI Volumen der Bodens ulen ACO2Henry Summenfehler bei der Berechnung des gel sten CO 98 AO2
54. etzt Abweichung lt 0 1K bei 0 C 20 Beschreibung der Hardware Es wird sowohl im Boden als auch im Headspace die Temperatur gemessen Erst wenn sich eine ausreichende Temperaturstabilit t eingestellt hat beginnt die Messung Der Bodenf hler ist mit zwei unabh ngigen Temperatursensoren ausgestattet Einer der Sensoren steht zur externen Regelung z B mit einem Thermostaten zur Verf gung Dieser kann ber die vierpolige Steckverbindung an der R ckseite des BaPS Sensorinterface abgegriffen werden siehe externer Temperaturf hler Die Messung erfolgt im Vierleiter Prinzip Der Bodenf hler kann mit einem feuchten Tuch gereinigt werden ANFO Die aufgrund der mikrobiologischen Prozesse INFO geforderte Temperaturstabilit t erleichtert zudem die Messung da Temperaturdrifts von Sensoren und temperaturbedingte Druck nderungen klein sind 4 2 1 2 Druck In der Inkubationskammer wird der Absolutdruck gemessen Als Sensor wird eine edelstahlgekapselte piezoresistive Druckmesszelle mit einem Messbereich von 800 1200 hPa eingesetzt Dieser Sensor verf gt ber einen integrierten Messverst rker und ist im Bereich 0 50 C temperaturkompensiert Der Drucksensor wird ber eine eigene Steckverbindung an die Elektronik angeschlossen Der Drucksensor sollte mindestens alle zwei Jahre nachkalibriert werden siehe Kapitel I2 Ersatzteile und Zubeh r 4 2 1 3 Kohlendioxid Als CO Messger t wird ein Einstrahl IR Sensor f
55. g 6 5 4 Register Spezielle Parameter Ki Konfiguration BaPS Konfiguration Beenden der Messung Information Spezielle Parameter bodenspeziifische Parameter N30 1 SS No 2 lead NxOy Koeffizent 2 333 0 05 Fehler autotrophe Nitrifik ation 3 heterotrophe Nitrifikation 11 m aut het Koeffizient 0 750 0 10 E Fehler Respirationskoeffizient 1 00 0 05 Fehler Fehler gel ste Gase ACO Henry 40 AO Hem 0 7 Start Hilfe In diesem Fenster werden Bodenspezifische Parameter und die Fehler in der Berechnung des gel sten O und CO angegeben Wie kritisch die Eingaben bei bodenspezifische Parameter sind h ngt von dem relativen Anteil der jeweiligen Rate an den Gasums tzen ab Die Angaben bei den jeweiligen Fehlern sollten in jedem Fall vern nftig gew hlt werden um den Gesamtfehler nicht zu untersch tzen Die Fehler werden absolut eingegeben und beziehen sich auf den jeweiligen Koeffizienten 6 5 4 1 NxOy Koeffizient 5 a ND 1 No 2 NxOy Koeffizent 2 333 0 05 m Fehler 49 In diesen Dialogfeldern wird das Verh ltnis der beiden Endsubstanzen N und N O bei der Denitrifikation festgelegt Diese Information wird ben tigt da pro 5 mol CO entweder 2 mol N oder 2 5 mol N O entstehen k nnen siehe Kapitel 9 1 3 Denitrifikation Diese Information wird also f r die Erstellung der gesamten Gasbilanz ben tigt
56. gen ber tats chliche Umsetzungsprozesse gemacht werden sollen Bei der Messung der Netto Rate ist keine Aussage ber die einzelnen Prozesse m glich 8 1 2 N pool dilution Technik Diese Methode beruht auf der Einbringung von IN markiertem Nitrat in den Boden und dem anschlie enden Nachweis der zeitabh ngigen graduellen Verd nnung des Nitrat Pools aufgrund der Nachlieferung von Nitrat ber Nitrifikation ON pool dilution technique MOS 1993 DAV 1992 Aufgrund des Einsatzes von 5N und des erforderlichen Nachweises von 5N mit einem Massenspektrometer ist dieses Verfahren sehr teuer Ger tekosten Kauf der markierten Substanzen erforderliche Replikation der Versuche Aufarbeiten der Proben Zudem sind im Zusammenhang mit der N Technik folgende Probleme zu bedenken Eine Homogenisierung des Bodens ist zur Erreichung einer gleichm igen Substanzverteilung des gelabelten Nitrats im Boden anzustreben wodurch das nat rliche Bodenaggregatgef ge zerst rt wird 2 Zugabe von Nitrat kann zu einer Stimulierung der mikrobiellen N Umsetzungsprozesse f hren Zur Vermeidung dieses Problems wird empfohlen die N Versuche innerhalb von zwei Tagen abzuschlie en 75 8 1 3 Bestimmung der Netto Rate Aufgrund des hohen Aufwandes wird in vielen Untersuchungen die sich mit dem N Kreislauf in B den besch ftigen nicht die eigentlich relevante Brutto Nitrifikationsrate sondern die einfacher zu bestimmende Netto Nitrifikat
57. gen die Sie eventuell mit Fortsetzen mit n chstem Befehl erhalten sind i allg nicht aussagekr ftig 33 Dipl Ing Thomas Pertassek gerne per e mail tp ums muc de oder telefonisch 49 0 89 12 66 52 17 zur Verf gung Sollten Programmfehler auftreten steht Ihnen Herr as 5 8 Online Hilfe Als Online Hilfe steht ihnen eine Datei im PDF Format zur Verf gung Zur Betrachtung ben tigen sie den Adobe Acrobat Reader Diese Hilfsdatei k nnen sie ber das Hilfe Men in der BaPS Software erreichen Falls sie keinen Adobe Acrobat Reader auf ihrem System installiert haben finden Sie die notwendigen Installationsdateien auf der BaPS Software CD ROM im Verzeichnis Acrobat Reader ffnen sie hierzu den Acrobat Reader Ordner auf der CD ROM und lesen sie die LiesMich Datei f r Ihr Betriebssystem Diese Datei enth lt die kompletten Installationsanweisungen und Systemvoraussetzungen 5 9 Info Uber die Men leiste gt Info erreichen sie das Informationsfenster Hier k nnen sie die Versionsnummer der Software und weitere Systeminformationen abrufen Info zu BaPS Warnung UMS GmbH hat diese Software mit gr ter Sorgfalt und nach bestem Wissen erstellt F r die richtige Funktion der Anwendung kann UMS GmbH trotzdem keine Gew hr bernehmen Copyright 2000 UMS GmbH M nchen Systeminfo 34 Eine BaPS Messung 6 Eine BaPS Messung In diesem
58. ht Die Bodenproben werden mit den mitgelieferten 7 Stechzylindern H he 40 5 mm 60 56 mm genommen und in die Inkubationskammer in die daf r vorgesehenen Aussparungen gestellt Zum Transport der Inkubationskammer mit den Bodenproben wird als Verschluss der Transportdeckel verwendet Zur Messung wird dieser im Labor gegen den Messkopf ausgetauscht Bitte nehmen Sie den Messkopf nicht mit ins Gel nde um Verschmutzung oder Besch digungen zu vermeiden Im Boden der Kammer ist eine K hlschlange integriert ber diese kann das BaPS temperiert werden Der Anschluss der Temperierfl ssigkeit erfolgt ber die beiden Schnellkupplungen aus Kunststoff Falls Ihnen kein Thermostat mit externer K hlung zur Verf gung steht kann die richtig verschlossenen BaPS Inkubationskammer bis zur ersten Rille des 24 pol Steckers problemlos in ein Wasserbad eingetaucht werden Vor dem eintauchen der BaPS Inkubationskammer in ein Wasserbad muss darauf geachtet werde dass die Inkubationskammer richtige verschlossen wurde um das eindringen von Wasser und somit das besch digen der Sensoren zu vermeiden 4 We Bitte achten Sie darauf dass die Dichtfl che f r den O Ring des Sensorkopfes nicht besch digt wird 4 1 1 Dichtung Wi Je Vor dem Verschlie en der Kammer muss darauf geachtet werden dass die Dichtfl chen und der Dichtring sauber und in Ordnung sind Nur so kann die n tige Gasdichtigkeit erreicht werden
59. ich ein PT 100 der dem Thermostaten zur Temperaturmessung im Boden zur Verf gung steht Der Anschluss des Thermostaten an diesen Sensor erfolgt auf der R ckseite des Interface Der Thermostat sollte ber folgende Eigenschaften verf gen El Externen Temperierkreislauf BU Anschlussm glichkeit eines externen Temperatursensors PT 100 Vierleiter Messprinzip EU Pl oder besser noch PID Regler BU Temperaturbereich 0 50 C Typische Zeiten bis sich eine Temperaturstabilitat besser 0 2 C eingestellt hat betragen mit aktiver Thermostatregelung ein bis zwei Stunden Erst wenn die Temperatur stabil ist kann mit der Messung incl dem Dichtigkeitstest begonnen werden 6 5 Einstellungen vor der Messung Starten Sie das BaPS Programm indem Sie der Reihe nach auf Start gt Programme BaPS gt Baba klicken Das BaPS Programm startet und Sie k nnen eine neue Messung mit Datei Neue Messung beginnen Bevor die eigentliche BaPS Messung gestartet werden kann m ssen einige Einstellungen vorgenommen werden Diese erfolgen ber das Fenster Konfiguration BaPS das sich automatisch bei einer neuen Messung ffnet Alternativ kann statt einer neuen Messung auch eine alte Konfigurationsdatei mit vorgegebenen Werten ge ffnet werden W hrend der Bearbeitung kann dazu jede Konfiguration unter einem eigenen Namen abgespeichert werden Damit steht die Konfiguration in Zukunft immer zu Ihrer Verf gung TIP Wenn Sie eine
60. ichnis cccccccccceessescccececeessssscessceceessesscscececeessssseseeceseesees 115 WAY NAG E 116 15 Ansprechpartner saccsesssnsvanss seoteess casvenss chskdedssnsvenss sasven sense 120 l6 Notizen E 122 I Einf hrung Die Barometrische Prozess Separation BaPS ist eine neue Methode mit der mikrobielle Kohlenstoff und vor allem Stickstoff Umsatzraten in organischen und mineralischen B den bestimmt werden k nnen Insbesondere sind dies die Brutto Nitrifikation und die Brutto Denitrifikation Die Nitrifikation SCHL 1992 ist der entscheidende Prozess der Nitrat Nachlieferung im Boden Bisher steht zu seiner Erfassung nur ein sehr aufwendiges Verfahren die IS Gool dilution Technik zur Verf gung MOS 1993 Nitrat ist von hoher Umweltrelevanz da BI der darin enthaltene Stickstoff ein Makron hrelement f r Pflanzen ist BU und Nitrat andererseits als Schadstoff das Grund und Trinkwasser belastet Nitrat und seine im menschlichen K rper umgesetzten Folgeprodukte sind gesundheitssch dlich Eine zu hohe Nitratbelastung vor allem von Trinkwasser mu deshalb vermieden werden Als Grenzwert gilt dabei 50 mg l bei Kleinkindern ist dieser Grenzwert jedoch schon als bedenklich einzustufen Es ist bekannt dass Nitratfl sse unter landwirtschaftlichen Nutzfl chen als Folge der D ngung heute die wichtigste Quelle der Nitratbelastung des Grundwassers und damit unserer Trinkwasserversorgung darstellen Die messtechnische
61. ie t erf llt im gesteckten Zustand Schutzgrad IP68 g Bitte stecken Sie vor dem Einschalten des Interface Wi immer den CO Sensor an Nur so kann die Elektronik bd den Sensor initialisieren Wird der Sensor nachtr glich eingesteckt zeigt die Elektronik den Maximalwert von 3 Vol an wie ohne Sensor und eine Messung ist unm glich 6 4 Temperieren des Systems Si Schalten Sie vor der Temperierung des BaPS immer das Sensorinterface ein Damit ist die Gefahr von sich bildendem Kondenswasser an den Gassensoren durch deren Eigenerw rmung auf ein Minimum reduziert Zus tzlich sorgt der laufende Ventilator f r eine Umw lzung im Headspace wodurch sich die Temperaturstabilit t schneller einstellt We Prinzipiell kann zur Temperierung jedes Wasserbad eingesetzt werden Dabei sollte der Wasserpegel des Bades unterhalb der Sensoren liegen Wesentlich genauer erfolgt die Temperierung jedoch mit einem Thermostaten siehe Kapitel 12 Ersatzteile und Zubeh r der ber einen externen Kreislauf und eine aktive Regelung verf gt Dazu befindet sich im Boden des BaPS Beh lters eine K hlschlange An diese kann ber die beiden Schnellkupplungen der Thermostatkreislauf angeschlossen werden siehe Kapitel 3 Inbetriebnahme 38 Eine BaPS Messung Bitte achten Sie bei einer Erw rmung des BaPS auf einen langsamen Temperaturanstieg um Kondenswasserbildung am Sensorkopf zu vermeiden siehe Kapitel 3 1 Sensorkopf Im BaPS befindet s
62. ie Nitrifikation Wird an Bodenproben vor Inhibierung und nach Inhibierung die N O bzw NO Emission bestimmt so l t sich ber Differenzbildung herausfinden zu welchem Anteil Nitrifikation bzw Denitrifikation zur aktuellen Emission beigetragen haben Diese Methode ist insgesamt jedoch kritisch zu beurteilen da Einzelne Gruppen von Nitrifizierern eventuell unempfindlich gegen ber dem Inhibitor sind 76 Theorie zu BaPS 2 Die Verteilung von Azetylen in der Bodenprobe ein Problem darstellen kann unvollst ndige Inhibierung 3 Andere nicht identifizierte Prozesse zus tzlich zur N O und NO Bildung beitragen k nnen die bei der beschriebenen Vorgehensweise der Denitrifikation zugeschrieben werden Zur Quantifizierung der Denitrifikation in B den wird neben der N Technik auch die Azetylenblockierungsmethode eingesetzt Dieses Verfahren beruht darauf da das letzte Enzym innerhalb der Denitrifikationskette von Nitrat zum molekularen Stickstoff durch 10 Vol Azetylen gehemmt wird Wie neuere Untersuchungen jedoch gezeigt haben setzt sich in Gegenwart von Luftsauerstoff bei solch hohen Konzentrationen von Azetylen NO mit O zu NO um das anschlie end zu Nitrat und Nitrit disproportioniert Dieser Schritt ist nicht quantifizierbar Dies bedeutet da nach Aufdeckung dieses Prozesses durch Bollmann amp Conrad BOL 1997 sowie McKenney amp Drury 1997 dieses Standardverfahren zur Bestimmung der Denitrifikationsverlust
63. ignal Dieses muss f r die Standardsensoren vom Anwender niemals ge ndert werden Eine Gain nderung ver ndert das Signal nicht da sie von der internen Software r ckgerechnet wird Ein zu gro es Gain hat jedoch ein berschreiten des analogen Messbereichs zur Folge Ein zu kleines Gain verringert die maximale Aufl sung ANFO Durch das Zuschalten des Buffers oder durch die INFO Erh hung des Gains k nnen sich die elektronischen Spezifikationen verschlechtern 7 4 1 3 Temperatur Als Temperatursensoren werden PT1000 eingesetzt Diese haben bei 0 C einen Widerstand von 1000 Ohm Dieser erh ht sich pro C Zunahme um ca 3 8 Ohm Um dieses Signal auszuwerten wird der Sensor mit einem konstanten Strom von ca 56 A versorgt Die abfallende Spannung ca 215 6 V C wird abgegriffen siehe Anschlu belegung Temperatursensor Die optimalen Kalibrationsdaten werden im Bild dargestellt 70 Wartung und Service Kalibrationsdaten X Analoge Kan le Digitale Kan le Temperatur Headspacd v Polynom a bx ox2 dx3 4 Unipolar amp 20454 Buffer b ES Filter bk c me Gain 32 z d 738693 Versorgung amp 2998440 Stom56pA Ok Abbrechen Hilfe Bedingt durch das kleine Signal wird hier ein gr eres Gain eingestellt 7 4 1 4 Druck Der Drucksensor liefert ein 4 20mA Signal das ber einen 100Ohm Shuntwiderstand abgegriffen wird Das Signal betr gt dementsprechend 400
64. immung eseeeeseseseeesrrsesieesrsesrrreriererrsereererrereeesesrere 42 6 5 1 4 Weitere Angaben esssesnesennnesnensesnensnsnnesnnnennnnnnenonsnnnansnnnesnnnenn 44 6 5 2 Register Beenden der Hessung AE 45 6 5 2 Schwellenwert ged SEENEN irisi 46 6 5 2 2 Genauigkeit der Ratenberechnung EEN 47 6 5 3 Register Information een 48 6 5 4 Register Spezielle Parameter ue 49 65AT NxOy Koeffizient erugeet nn ke 6 5 4 2 aut het Koeffizient AAA 50 6 5 4 3 Fehler gel ste Gase csiciscscsscssssssscssescsscosssssessessosesnsssoscsseseosconssssiesveseose 5I 6 6 Die Messung season 5I 6 6 1 Headspacebestimmung und Dichtigkeitstest ee 52 6 6 2 Automatische Messung ANNER 54 6 6 2 1 Tabellarische Darstellung ANEN 56 6 6 3 Ende der Messung sense nnshinl 57 6 6 4 Auswertefenster u sr0scuesnniememesennsenbenmsssalah 58 6 7 Bestimmung des Wassergehaltes der Bodenproben neeneene 6l 6 8 Dokumentation Weiterverarbeitung der Daten cecceeceereeeeeeeeeees 62 6 8 1 Messprotokolll icccscisicsessossecessosiessssossovsssostevensosievss sesiendssesseves sesteneavestenes sss 62 6 8 2 Drucken der Ergebnisse uesuenussesnsnnsnesnennsnssnennsnnsnsnnsunsnnnnnansnnn 62 6 8 3 Importieren in andere Anwendungen EE 63 6 84 Berechnung mit Hilfe der Excel Datei AAA 64 7 Wartung und Service nn 66 7 1 Reinigung der Karmmer csssscssesscssesscsesesessecesesecssesecsesseesasenesaeceseseesees 66 L
65. ion 85 hervorgegangenen Stickstoffverbindungen zur ckzuf hren ist Dazu werden von der Gesamtrate der CO und der O Anteil abgezogen dNO dn dCO dO Aus dieser Rate erh lt man direkt die Denitrifikationsrate ber dNO M t t Mood Koen 2 Den 9 1 4 Bodenatmung Die Berechnung der Bodenatmungsrate ist jetzt ber die CO Bilanz m glich Dabei muss beachtet werden dass bei der Denitrifikation CO entsteht und von der autotrophen Nitrifikation CO verbraucht wird Bei der Denitrifikation h ngt die Zahl der entstandenen CO Molek le vom Endprodukt ab EU F r N als Endprodukt entstehen 2 5 CO Molek le EU F r N O als Endprodukt entstehen 2 CO Molek le Die CO Bilanz der Denitrifikation berechnet sich zu dCO gon X JNO dabei erhalt man den Faktor X aus N O N den X 25 2 No den NO No gen N O den den Bei der autotrophen Nitrifikation wird auBer dem O auch CO gebunden Das st chiometrische Verh ltnis wird dabei durch folgende Gleichung wiedergegeben NH 1 680 0 23CO 0 05C H O N 0 86H 0 0 95HNO Das Verh ltnis von O zu CO bei der Nitrifikation betr gt im rein autotrophen Fall damit WO 9 nit 7 3dCO 9 nit Damit kann der CO Verbrauch aus der autotrophen Nitrifikation berechnet werden Grundlage hierf r ist 86 Die Bodenatmung tr gt nicht zur Gesamtgasbilanz bei da hierbei gleich viel O verbraucht wie CO erzeug
66. ionsrate gemessen ROW 1997 Die Netto Nitrifikation beschreibt die Dynamik der nderung des Nitrat Pools im Boden Die Netto Nitrifikation l sst daher keinen R ckschlu auf die Brutto Nitrifikation d h quantitative Umsetzung von NH ber Nitrifikation zu NO zu und stellt daher im Grunde nur eine Notl sung dar Bei der Bestimmung von Netto Nitrifikationsraten wird typischerweise wurzelfreier Boden einem Uhntersuchungsstandort entnommen d h u a Ausschlu der Ammonium und Nitrat Aufnahme ber die Pflanzenwurzeln aber unter Verbleib der Aktivit ten der Denitrifikation und mikrobiellen N Immobilisierung und der Boden im Freiland in einem Beutel vergraben und inkubiert blicherweise f r mehr als einen Monat Aus der Pool Gr e von NO am Anfang der Inkubation und am Ende der Inkubation wird die Netto Nitrifikation errechnet au Puos Netto Nitrifikation bezogen auf das Trockengewicht des Bodens 8 1 4 Inhibitionstechniken Im Zusammenhang mit der Bildung und Emission von prim r N O und sekund r NO klimarelevanten N Spurengasen in B den die beide sowohl bei der Nitrifikation wie auch bei der Denitrifikation gebildet werden werden Inhibitionstechniken angewandt Damit wird der Proze der f r die Bildung dieser Spurengase verantwortlich ist d h Nitrifikation oder Denitrifikation identifiziert Der am h ufigsten angewandte Inhibitor ist Azetylen Azetylen hemmt in geringer Konzentration 10 Pa d
67. ische Daten 11 1 Elektronik Analoge Eing nge Digitale I O Ports A D Wandlung Genauigkeit Schnittstelle Kabell nge Versorgung Sicherung Stromaufnahme Geh usegr e Breite H he Tiefe Schutzart Temperatur Einsatz Lagerung 8 differentiell 0 2 5 VDC 8 TTL 24 bit 0 05 RS232 2m 115 230 V A flink max 500 mA 255 mm 160 mm 260 mm IP 20 5 35 C 20 70 C 1017 11 2 Mechanik Technische Daten Anschluss CO2 Sensor Anschluss Drucksensor Anschluss Septum Anschluss K hlfl ssigkeit Stechzylindergr e H he Durchmesser Volumen Geh usegr e Durchmesser H he mit Sensorkopf Sensoren mit Transportdeckel Material Gewicht ohne Stechzylinder mit Sensorkopf mit Transportdeckel Schutzart 102 PG II G 1 4 G 1 4 Schnellkupplung 6 4 mm Schlauch Innendurchmesser Standard 40 5 mm innen 56 mm au en 60 mm 100 ml ca 234 mm ohne Schlauchkupplung ca 280 mm 97 mm Aluminium eloxiert ca 6 5 kg ca 5 0 kg IP 68 mit geschl Transportdeckel IP 66 mit geschlossenem Sensorkopf Technische Daten 11 3 Sensorik 11 4 Kohlendioxid Als CO Sensor wird ein Infrarot Absorptionsme ger t eingesetzt Dieses arbeitet nach dem Einstrahl Verfahren In den Sensorkopf ist eine elektronische Schaltung integriert die die bertragung des Signals ber das Kabel zur BaPS Elektronik erm glicht technische Daten Messbereich 0
68. kation 0 entsprechen 100 heterotropher Nitrifikation 6 5 4 3 Fehler gel ste Gase Fehler gel ste Gase ACO Henry 40 ms AD Hem 80 H An dieser Stelle k nnen die Fehler bei der Berechnung der gel sten Gase angepasst werden Diese Fehler stellen bereits einen Summenfehler dar und sollten nur ver ndert werden wenn dazu Anlass besteht siehe auch Kapitel 9 1 12 Gel ste Gase 6 6 Die Messung Nachdem alle Angaben im Konfigurationsfenster gemacht wurden wird die Messung gestartet Dies kann entweder vom Men Messen gt Start aus erfolgen oder vom Fenster Konfiguration aus mit dem Start Button s oder von der Symbolleiste mit dem Start Symbol CH Die Messung beginnt mit der Bestimmung des Headspace 51 6 6 1 Headspacebestimmung und Dichtigkeitstest Headspacebestimmung Volumenbestimmung Druck vor der Wolumenreduzierung 700 1 hPa Druck nach der Yolumenreduzierung Berechnetes Headspacevolumen Dichtigkeitstest Zeit mm ss aktueller Druck wert delta Druck Bitte haben Sie 10 Minuten Geduld Abbrechen EE ULE UL Hilfe Als erstes werden Sie aufgefordert den Headspace im BaPS zu bestimmen Legen Sie sich dazu die gasdichte Spritze Standard 10 ml bereit Driicken Sie anschlie en auf OK Die Software holt sich den ersten Druckwert Ziehen Sie nun exakt IOml oder die in der Konfiguration angegebene Menge Gas aus dem BaPS Dazu wir
69. kopf d rfen nicht nass werden Reinigen Sie den ge ffneten Sensordeckel auf der s Sensorseite nur mit einem feuchten Tuch 7 2 Dichtigkeitstest Zus tzlich zu dem bei jeder BaPS Messung durchgef hrten 10 min dauernden Dichtigkeitstest kann ein sorgf ltiger Test durchgef hrt werden Dieser kann auch kleine Lecks erkennen z B an den Sensordichtungen Dabei wird dem BaPS ohne Bodenproben Gas entzogen und ber einen m glichst langen Zeitraum der Druck gemessen Dieser darf sich nach Temperaturkompensation des Druckmesswertes nicht ndern Das BaPS sollte dazu ebenfalls temperiert werden um Temperaturschwankungen klein zu halten Durchgef hrt werden sollte dieser Test etwa alle 3 bis 6 Monate oder bei einem Verdacht auf defekte Dichtungen Hierf r k nnen sie die Funktion die Loggfunktion im Fenster aktuelle Messwerte verwenden siehe Kapitel 7 3 Online Abfrage der Sensoren Bei kleinen Temperaturschwankungen lt 0 1 C k nnen die beiden ermittelten Druckwerte direkt miteinander verglichen werden Die Zunahme des Druckwertes sollte nicht gr er als 0 1 hPa pro Stunde betragen Ansonsten sollte das Septum und alle Dichtungen ausgetauscht werden siehe Kapitel Ersatzteile und Zubeh r 66 Wartung und Service 7 3 Online Abfrage der Sensoren Zur berpr fung der Sensoren k nnen auch ohne BaPS Messung die Sensorwerte abgefragt werden Klicken Sie dazu in der Men leiste auf Optionen aktuelle Messwert
70. lta Werte bildet die Differenz zwei Messwerte f r die Bestimmung der nderung des Drucks der Kohlendioxid und Sauerstoffkonzentration Bei der Auswertung mittels Regression erfolgt die Bestimmung der nderung ber die Bestimmung der Steigung von Regressionsgeraden der Messwerte 6 6 4 1 Auswertung mittels delta Werte Auswertung BaPS Beispiel1 dat Me ergebnisse MeBwerte Berchnung der Denitrifikation CO2 gel st in Bodenwasser umol 250 02 11 2 Fehler 02 gel st in Bodenwasser umol EE 0 2 Fehler Gesamt CO2 Bilanz umol 1630 94 42 9 Fehler Geamt 02 Bilanz umol 2312 01 74 3 Fehler Gesamt Gasbilanz umol 916 07 33 2 Fehler Den Bildungsrate gasformige N Verbindungen umol 235 00 92 1 Fehler Denitrifikationsrate ug N kg BTG h 678 39 265 9 Fehler Berechnung der Bodenatmung CO2 Bildungsrate durch Denitrifikation umol 548 32 215 1 Fehler CO2 Verbrauch durch Nitrifikation mol 12 00 21 4 Fehler CO2 Bildungsrate durch Bodenatmung mol 2191 26 220 4 Fehler Bodenrespirationsrate ug C kg BTG h 2713 47 275 3 Fehler Berechnung der Brutto Nitrifikationsrate 02 Verbrauch durch Nitrifikation umol 120 75 257 1 Fehler Brutto Nitiikationsratlag N kg BTG hi 87 15 185 5 Fehler Drucken Als Defaultmesswerte werden die ersten g ltigen und die let
71. n 29 5 4 Aufbau der Software u nesensessonsesnnesnsneennssnenonsnsnnesnsnnennnnenonsnennnsonnennnnn 29 5 4 1 Das Konfigurationsfenster esnsenesnenesnnsnensennennnnennennnnennennn nennen 29 K le E 30 5 4 3 Das Auswertefenster neseesessssnesnnenesnensnenonsnsnnesnnnennensneonsnennn sonen 30 5 5 Datensicherheit isai ai al 32 4 Inhaltsverzeichnis 5 6 COM Port Einstell ng u u 0esetaisneissinnsensielasmesshinl 32 5 7 Fehlermeldungen 24 20424422420 snorsnennesnnanennnnnenensnennnnensnenansnsnnesnnannnn 32 5 8 Online Hilfe een 34 I ul E T E psnevies sosnsntssasnsuts saansuts spskevts E sasneves spanehs 34 6 Eine BaPS MESSUNME eeik kees aneren Re niea EENE EEEE ENNEA eeik 35 6 1 Voraussetzungen f r eine zuverl ssige Hessung EEN 35 6 2 Entnahme der Bodenprobe und Transport EEN 35 6 2 li Ep rluug ireen nE E e E NES 35 62 2 Tra E 36 6 3 Montagedes Messkopfes iissiisissirssissirisrssirssrnssirisrrssirisisiirisrassirieassas 37 6 3 1 Einbau des Bodentemperaturf hlers ssnssssesesessssseseseseseseseseseseseseseses 37 6 3 2 Verschra ben EE 37 6 3 3 Elektronischer Anschluss 38 6 4 Temperieren des SystemsS sesesssesssessesssssssssssorssosssorosonosonosoroseseseseseseses 38 6 5 Einstellungen vor der Heseung ue 39 6 5 1 Register Konfteuratdon EEN 40 6 5 1 ll Bodens ulen ur2 srnenesenssn sera 4l 6 5 1 2 Temperaturschwankung ENEE 4l 6 5 1 3 Bodenwasserbest
72. n der BaPS Beh lter mit dem speziell daf r mitgelieferten Transportdeckel eingesetzt werden Im Labor wird der Messkopf aufgesetzt und an das BaPS Sensorinterface angeschlossen Damit sind die BaPS Proben luftdicht verschlossen Die Proben werden auf die gew nschte Temperatur gebracht wozu am besten ein Thermostat mit externem Temperierkreislauf eingesetzt wird Vor der Messung ben tigt die Software einige Eingaben Um trotzdem schnell und unproblematisch mit einer Messung beginnen zu k nnen sind an allen notwendigen Stellen plausible Vorgabewerte eingetragen Hat das System die gew nschte Temperatur bei entsprechender Temperaturstabilit t erreicht wird die Messung ber die mitgelieferte Windows Software gestartet Um eine ausreichende Messgenauigkeit zu erreichen m ssen Mindest nderungsraten bei den verschiedenen Messparametern erreicht werden Die Messgenauigkeit kann dementsprechend durch Verl ngerung der Messzeit gesteigert werden W hrend der Messung werden die Messdaten und die berechneten Raten online angezeigt Damit ist es m glich die laufende Messung und Ihre Genauigkeit und Zuverl ssigkeit zu bewerten Die Messung wird beendet wenn die gew nschte Messgenauigkeit erreicht ist Dies kann entweder manuell erfolgen oder automatisiert Bei einem automatisierten Beenden berwacht das System vorgegebene Mindest nderungsraten oder Genauigkeitsvorgaben Die Auswertung der Daten erfolgt automatisch Zur Weiterverar
73. ngen m ssen deshalb gemessen und kompensiert werden Das ist auf ca 0 1 hPa genau m glich 3 Bestimmung des absoluten Bodenwassergehaltes Gesch tzte Werte weisen typ einen Fehler von ca 3 5 WG auf Die Messung mit gravimetrischen Methoden ist auf mind 0 1 genau Dabei ist jedoch zu beachten dass je nach Boden nicht unbedingt alles Wasser an den chemischen Prozessen also am z B CO Austausch teilnimmt Feinporen Zus tzlich kann der Partialdruck im Boden gr er sein als der Partialdruck im Headspace 9 Bodenproben sind nie zu 100 repr sentativ Die Genauigkeit kann hier nur 8 2 Systematische Fehler ber sorgf ltige Auswahl und eine Vielzahl von Proben gesteigert werden 2 Es werden alle zus tzlich ablaufenden Prozesse vernachl ssigt Achtung in staunassen B den 3 Bei der Bodenatmung geht das Verh ltnis N N O ein In Folge pflanzt sich dieser Fehler auch bei der Berechnung der Nitrifikationsrate fort Dieser Fehler wird klein wenn die Denitrifikationsrate klein ist 4 Bei der Berechnung der Nitrifikation wird von einem respiratorischen Koeffizienten von ausgegangen Da die Bodenatmungsrate meist 92 verh ltnism ig gro ist k nnen kleine Abweichungen davon bereits zu einem relativ gro en Fehler in der Nitrifikationsrate f hren 5 Das Verh ltnis autotrophe heterotrophe Nitrifikation ist nicht messbar und muss dementsprechend angenommen werden 6 Der Austausch der Bodengase mi
74. ngen des BaPS werden ebenfalls direkt auf der Festplatte abgelegt Damit gehen auch bei einem versehentlichen Ausschalten oder einem Absturz des Computers keine Messdaten verloren TOP Bitte machen Sie von wichtigen Messdateien immer TIP eine Sicherungskopie auf einem weiteren Datentr ger Damit schlie en Sie Datenverlust durch eine defekte Festplatte aus 5 6 COM Port Einstellung Um mit der BaPS Elektronik kommunizieren zu k nnen muss der richtige COM Port eingestellt werden Klicken Sie dazu auf Datei gt Eigenschaften und w hlen Sie den Port aus an den die Elektronik angeschlossen ist Sie k nnen den COM Port auch automatisch mit Hilfe der Funktion Suchen ausw hlen lassen siehe dazu auch Kapitel 3 2 COM Port ermitteln 5 7 Fehlermeldungen In die BaPS Software ist ein Fehlerroutineprogramm integriert Dieses verhindert ein Abst rzen des gesamten Programms und bietet gleichzeitig die M glichkeit zu einer schnellen Fehleranalyse Tritt ein Softwarefehler auf erscheint folgendes Fenster TEST VBPartner V6 x SerNr 12345 Fehlermeldung Es liegt ein Problem vor mit dem Sie sich an den technischen Support der UMS GmbH wenden sollten Bitte drucken Sie den Fehlerreport und faxen ihn an 49 0 89 126652 20 oder benutzen Sie die EMail Funktion Weitere Hinweise snwie IIndates finden Sie im Internet www ums mur de Fehlerbeschreibung Fehler Nr 11 Division by Zero H Modul EnPtnrT est Prozed
75. nnanesnnnsnenonsnennnsonnennnnn 95 9 1 13 Gask nzernittrationen unse 0n n nen nenn 96 SU Gas msatzr ten u u eeneinnineseeknehneh ih 96 SE Dentptkagton souge EES EEN SEENEN 97 9 1 16 B denatmung ui anna 97 9 1 17 Nitrifikationsrate 0 0 0 0 cccccccsescsceseceessssscesecececsessesesesceesesssessseseeceesees 98 9 1 18 Eingaben vor der Messung ue 98 IO Fehlersuche uussensisesunssensenitessnnnanersee anna heran nennen 100 Il Technische Daten EE 101 PLD Elektrontk AER 101 11 2 Mechanik aan 102 HS Sensorik Brain Se ee 103 11 4 Kohlendioxid aan 103 HS Sauerstoff asec icavcccachsciasiassvsacascacdonsasevcastanaenersacesssssapasecetassvaeesdmtenant seas 104 11 6 Druckereien a a EE 104 11 7 Temperatur serrana E 105 11 8 Systemvoraussetzungen NEEN 106 12 Ersatzteile und Zubeh r 107 12 1 Ersatzteile sinises a EEE EE 107 12 1 1 BaPS Kalbrierservice 107 2 2 Ersatzteilliste sccccccssssssssonccscessavossacesdescsssacsescendesvessseod seceadeovtsbacesioasvassvas 107 K De dt TEE 109 12 2 1 Kaltethermostat ccccccccccsscescccccecsessssscessceceessseescececeessessseseeseesnes 109 12 2 2 Inkubationsbeh lter eeeeeeeeeeeeeeeseereeeesssererreesssereerrsseerserresreserereereesee 110 12 2 3 Stechzylinder Set zur ungest rten Bodenprobennahme 112 12 2 4 Weiteres Zubeh r cc eccccecesccccceceesssescsscceceesseececceeceeseseseeeeseceeses 114 13 LiteraturverZe
76. nsorkopf BaPS SEN BaPS Transportdeckel BaPS TRA 107 Bemerkung BaPS SPR 10 f r die Versorgung des Spritze 10 ml Sensorinterface Ersatznadel f r BaPS SPR ERS Vakuumdichte Spritze Kaltgeratestecker HH BaPS KAL RS 232 3 St ck BaPS RS232 Schnittstellenkabel Ersatzdichtungen f r BaPS SEN DICH den Sensorkopf 108 Ersatzteile und Zubeh r 12 2 Zubeh r 12 2 1 K ltethermostat DC50 KIO Haake Refrigerated Circulator This refrigerated circulator is equipped with a bath opening for direct temperature controlling samples The built in CFC free cooling circuit enables efficient heat removal This unit is often used to replace expensive tap water cooling Features X Robust design using high grade stainless steel and temperature resistant polymer with sealed bath cover X Removable fan grid allows easy cleaning X Bath is equipped with handles and drain opening X 2 speed power pump to reduce turbulences in open baths wear free X Integrated overload protection X User resettable adjustable overtemperature cut out and low liquid level protection X Easy to operate by only 4 navigation keys X Bectronic PID control using a highly sensitive Pr 1000 X User defined fixed temperatures with separate RTA for each temperature X Display resolution selectable between 0 1 and 0 01 C X Limitation of the usable temperature range by high and low temperature setting X RTA Real Temperatur
77. o ffnet sich das Auswertefenster 5 4 3 Das Auswertefenster Ist die BaPS Messung abgeschlossen ffnet sich das Auswertefenster mit den berechneten Werten In diesem Fenster k nnen die verwendeten Messpunkte nochmals angepasst werden Eine nachtr gliche Anpassung der Parameter ist ebenfalls m glich Die BaPS Software erkennt automatisch wenn eine abgeschlossene Messdatei ge ffnet wird und startet in diesem Fall gleich das Auswertefenster Dadurch kann eine Messung zu einem sp teren Zeitpunkt angepasst werden z B neuer Wassergehalt Eingabe des Trockengewichtes etc Wird ein eine nicht beendete Messung ge ffnet bei der noch keine Auswertung erfolgt ist so fragt das Programm ob die Messung fortgesetzt werden soll In jedem Fall ist eine Auswertung der Messdaten m glich F r die Auswertung einer BaPS Messung stehen zwei verschiedene Verfahren zur Verf gung Beim Verfahren Auswertung mittels delta Werte wird f r die Ermittlung der Ver nderung des Drucks der Kohlendioxid und Sauerstoffkonzentration in der Inkubationskammer die Differenz der absoluten Messwerte an zwei unterschiedliche Zeitpunkte berechnet Der Anwender legt hierf r die beiden Zeitpunkte f r die Berechung fest F r die Ermittlung der Ver nderung des Drucks der Kohlendioxid und Sauerstoffkonzentration in der Inkubationskammer beim Verfahren Auswertung mittels Regression werden die Steigungen der Regressionsgeraden f r die Berechnung de
78. omatisch berechnet Aufgrund der h heren Genauigkeit sollte das Trockengewicht nach Ende der Messung gravimetrisch bestimmt werden Wird dieses nachtr glich eingetragen berechnet sich automatisch der Wassergehalt neu Alle Berechnungen Raten Fehler etc erfolgen nun mit dem neu eingetragenen Wert Zum nachtr glichen ndern von Werten muss die Messdatei ge ffnet werden 42 Eine BaPS Messung Alternativ zur Eingabe des Wassergehaltes in Volumenprozent VOL k nne Sie den Wassergehalt auch in Gewichtsprozent GEW eingegeben Dies kann ber das Fenster Eigenschaften ausgew hlt werden Klicken Sie dazu auf Datei gt Eigenschaften und w hlen Sie das Register Berechnung aus Im Register Berechnung k nnen Sie die Art der Wassergehaltsbestimmung ausw hlen Eigenschaften Verbindung Anpassen Berechnung Art der Berechnung Regressionsgerade v Art der Wasser S gehaltsbestimmung Gewichtsprozent GEW e Volumenprozent VOL Gewichtsprozent GEW Abbrechen Hilfe Vd Die Parameter Wassergehalt und Trockengewicht sind v voneinander abh ngig Wird einer der beiden Werte von Hand eingegeben so ndert sich automatisch der andere inklusive des zugeh rigen Fehlers Zur Berechnung wird immer der zuletzt eingegebene Wert herangezogen 43 vn 6 5 1 4 Weitere Angaben Spritzenvolumen 10m 41 0 E Fehler pH Wert 5 pH cl n Intervall der Me
79. onzentration umgerechnet werden Der Fehler dabei ergibt sich folgenderma en ou 2 2 2 AKonz Konz AVO Ap al Vol p T 273 15 Die Fehler in den Konzentrations nderungen die f r die Umsatzraten ben tigt werden betragen All f r CO ca 2 El f r O ca 4 9 1 14 Gas Umsatzraten co 2 AN S AKonz o 2 Et head 2 Konzco te we 6 Vhead ee t KonZco o e O 2 AV A AKonz S AdO V t K t higad AO 2 head Konzo onzo D H RE d t Konzo o 2 gel Gesamtes Gas Druckmessung 2 2 2 Adn Ea pl pt Cay Apt T ACO 2 AO 2 R T t 427315 T t 273 15 J Von plt T pft T 2ga Die Umsatzraten werden mit gr er werdenden Messwert nderungen immer genauer Der Faktor Ap t T bei der Fehlerrechnung zur gesamten Gasmenge stellt die Genauigkeit dar mit der der temperaturkompensierte Druck gemessen werden kann F r das BaPS betr gt der Wert daf r 0 IhPa Um die angestrebte 96 Genauigkeit von 2 bei der Messung der Druck nderung zu erreichen muss dementsprechend eine Druck nderung von 5hPa gemessen werden 9 1 15 Denitrifikation Die Genauigkeit mit der die entstehenden Stickstoffverbindungen N und N O gemessen werden k nnen betr gt AdNO Adn AdCO AdO Damit wird der Fehler bei der Berechnung der Denitrifikationsrate 2 2 AM AK gen K gen a Soni dNO Meoat wobei hier noch der Fehler bei der Bestimmung des Bodentrockengewicht
80. oomn fa left allowing for an ovenize sam lo be token Advantages of the fing holier cre 7 The so aroi fing a very only replaced 79 The fing ac is nel insansa to Gust and art 7 Umo resistance to penetration Drsadvantages of the rng hokser ow 7 The sorngie it not ovenieed at the bottom end of ine ring 7 In very wack soit or below the water table there 3 a great risk Of he sarge faling out of the mo a Serge fingi may be Kat through being ovesooded ien being incostectiy ciampea 7 Becca tho sompe mga not protected it con be damaged The sample is him med using o weg frame saw Info Specification chonges reserved Version November 2001 200 by Ned Grist a Product Wiviw Closed ring holder With thes type of ing hoide the sot Sampie ting amp placed in a cutting shoe The mg 8 camped inde ne cutting Nee and no woter or sol can Come nto the fing from the foo w30 Agvontoges of the fing hader ore 7 The sornpie i oversited on both on 7 No nk of losing a warn 7 The sameie ring in o protected ponton nude tne cutting ge Toro 18 ro m Of owing or darnaging the fing Hammering head with The hammenng hood with gucie Cher I usad for fling soll sampio fingi in nac sol layers bath on the sufoca and In profile pits The sam pie ting s clamped to the hamme ting Read by means of a rett fing The Quiche cylinder ensures that he omoia i token In o tue sag tow The som warnen Ang Con simo
81. ormationen as An dieser Stelle finden Sie einen Ansprechpartner Si Bitte lesen Sie vor der Inbetriebnahme des BaPS dieses Si Benutzerhandbuch sorgf ltig durch Inhaltsverzeichnis ll Einf hr ng u s u 0s0n ea eege 9 2 Dieterumtane eege eko eege en erinnere erneuten 12 3 Inbetriebnahme sssrinin eege Eegeregie deeg teeny 13 Sill Sensorkopi csiis rininis NENES En EENAA ENESES SS 13 3 2 COMiPort ermitteln deeg NENNEN EEN de EEN 13 3 3 Funktionspr fung sssrinin inisiasi ini EEEE Ea 15 3 4 Anschluss eines Thermostaten ccssccsssecssesecseeseeseseecsaecesesesseesesseseeesaees 15 34 1 KUDIKFEISIAUE siestan enoa eni eene e a el Seier deen 15 3 4 2 Externer Temperaturf hler usesesensesenennesesnennesnenennesnenennennenennennnn 16 4 Beschreibung der Hardware ue 17 Al Inkubationskammmer EE 17 El DiGhtungsisscsscsssscossstsscsssssseesssstsscstesssscossstsscssessssesssscsseassssosesesscssenseseeseaseats 18 4 2 Derhieeekont deed 19 AXN Seeerei EEN 20 ALANT KT 20 SN A We 21 4 2 1 3 Kohlendioxid sale 21 4 2 1 4 Sauerstoff nn engen 22 ADAMS SEptum use E E A 22 4 3 B PS Sensorintertace sisien sinsin anisina naani rikodi iadan 23 ABAM Schnittstelle sisese eine inean o deeg 25 WA Spritze ari E E NAE EE 26 5 Beschreibung der Software eeesssessensssesnennsnssnennsnesnennsnesnsnnsunsnsnnsnnsnnnenn 27 5 1 Systemvoraussetzungen ENEE 27 KENE EE 27 5 3 Inhalt der BaPS CB 0n00n ee
82. r nderung pro Zeit herangezogen Hierf r legt der Anwender den Bereich der Regressionsgeraden fest Dieses Verfahren ist zu bevorzugen da 30 Beschreibung der Software hierbei Messwertrauschen und Messwertausrei er weniger ins Gewicht fallen Welches Verfahren von der BaPS Software f r die Berechung der Umsatzraten verwendet wird kann ber Fenster Eigenschaften vor dem ffnen einer Messdatei oder vor dem Start einer Messung ausgew hlt werden Klicken Sie dazu auf Datei gt Eigenschaften und w hlen Sie das Register Berechnung aus Im Register Berechnung k nnen Sie die Art der Berechung ausw hlen be Eigenschaften Verbindung Anpassen Berechnung Art der Berechnung beide v Abbrechen Hilfe beide Regressionsgerade delta Messwerte Art der Wasser gehaltsbestimmung Gewichtsprozent GEW e Hierf r stehen Ihnen folgende M glichkeiten zur Verf gung Art der Berechung beide Bemerkung Beide Verfahren werden f r die Berechung herangezogen Regressionsgerade F r die Berechung der nderungen wird die Steigung von Regressionsgeraden herangezogen Delta Messwerte Die nderung wird durch Differenzbildung zweier Wertepaare ermittelt 3 ve 5 5 Datensicherheit Wenn eine Messung gestartet wird werden alle Konfigurationsdaten sofort in die von Ihnen angegebene Datei geschrieben Alle laufenden Messu
83. r Messung erh ht sich die Genauigkeit wenn das Trockengewicht gravimetrisch bestimmt wird 6 5 2 1 Schwellenwerte Schwellenwerte eine Bedingunge erf llt zwei Bedingungen erf llt A0 2 0Voi gt Ap 15Vol gt ACOs 1 5Vol ei M ACOs 1 0Vol si AP 10 0 hPa si AP 15 0 hPa si Als Schwellenwerte dienen die Gasmesswerte CO O und Druck Erst wenn eine ausreichende Anderung gemessen wurde wird die Messung beendet Das Programm fragt grundsatzlich nach bevor eine Messung beendet wird Die Schwellenwerte m ssen ausreichend gro gew hlt werden damit die gew nschte Messgenauigkeit erreicht werden kann siehe Fehlerrechnung Es wird unterschieden zwischen Schwellenwerten von denen nur einer berschritten werden muss und Schwellenwerten bei denen zwei berschritten 46 Eine BaPS Messung werden m ssen Die Schwellenwerte bei denen zwei berschritten werden m ssen sollten entsprechend kleiner sein Je nach Bedarf k nnen bestimmte Werte mit Mausklick aktiviert werden Haken im K stchen vor dem jeweiligen Wert Die nicht mit Haken versehenen Werte sind deaktiviert TIP Folgende Schwellenwerte sollten nicht unterschritten TIP werden um eine ausreichende Genauigkeit zu erreichen Eine Bedingung Vol Zwei Bedingungen 0 7 Vol 6 5 2 2 Genauigkeit der Ratenberechnung 5 hPa Nitrifikation Denitrifikation Bodenatmung F
84. r bet tigen Initialisierung des CO Sensors Im Geh use befinden sich drei Einsch be PU Das Netzteil zur Versorgung PU Ein Einschub mit den Messverst rkern f r CO und O EU Ein Einschub mit der BaPS Elektronik Die RS232 Schnittstelle befindet sich auf der Vorderseite des BaPS Einschubs Bitte schlie en Sie das mitgelieferte Schnittstellenkabel hier an Sollte Ihr Computer nur ber eine 25 pol RS232 Schnittstellenbuchse verf gen ben tigen Sie einen Adapter Diesen k nnen Sie bei Bedarf ber UMS beziehen Das BaPS Interface darf nur in trockenen R umen verwendet werden Halten Sie das Interface von starken W rmequellen fern und setzen Sie das Geh use w hrend des Betriebs nicht der direkten Sonneneinstrahlung aus eine starke Erw rmung f hrt dazu dass die Elektronik ihre Genauigkeits Spezifikationen nicht mehr erf llen kann Dar ber hinaus k nnen noch bis zu 3 weitere Sensoren angeschlossen werden Hief r wenden sie sich direkt an die UMS GmbH 4 3 1 Schnittstelle Zur Kommunikation der PC Software mit dem BaPS Interface wird die serielle RS232 Schnittstelle eingesetzt Damit ist das System an jeden beliebigen IBM kompatiblen Rechner anschlie bar Die Verbindung wird ber das mitgelieferte Datenkabel Nullmodemkabel hergestellt Dieses kann in beiden Richtungen eingesteckt werden TIP Bitte beachten Sie dass in der Software der richtige TIP COM Port ausgew hlt wird i allg COMI oder COM2 siehe au
85. r eines Teils davon sind strafbar Dies wird sowohl straf als auch ziyilrechtlich verfolgt und kann schwere Strafen zur Folge haben Abbrechen INFO Sollten in Ihrem System sehr viele DLLs Dynamic Link NFO Libraries fehlen so kann es vorkommen da das Setup Programm zuerst einige DLLs installiert und einen Neustart des Computers verlangt Erst nach dem Neustart erfolgt dann die Installation der Software TOP Bei der Installation auf Windows NT Windows TOP 2000 oder WindowsXP Systemen kann es notwendig sein zur Installation Administratorrechte zu besitzen Bitte wenden Sie sich bei einer entsprechenden Fehlermeldung an Ihren jeweiligen Systembetreuer Wenn Sie ber kein CD Laufwerk verf gen k nnen Sie bei uns Installationsdisketten anfordern Auf diesen Disketten sind die unten aufgef hrten zus tzlichen Dateien aus Platzgr nden leider nicht enthalten 28 Beschreibung der Software 5 3 Inhalt der BaPS CD Zus tzlich zu der BaPS Software enth lt die CD folgende Dateien 77 Das Benutzerhandbuch im Acrobat Reader Format pdf Datei 77 Ein excel Programm mit der Berechnung wie sie auch von der BaPS Software ausgef hrt wird Damit sind die einzelnen Rechenschritte nachvollziehbar oder k nnen ge ndert werden 77 Bilder vom BaPS im jpg und tif Format f r Ihre Ver ffentlichungen 77 Den aktuellen Acrobat Reader zum Anzeigen von pdf Dateien 77 Windows Installer f r die
86. rate durch Denitrifikation umol 354 88 58 5 Fehler CO2 Verbrauch durch Nitrifikation umol 74 78 11 6 Fehler C02 Bildungsrate durch Bodenatmung mol 538 41 61 3 Fehler Bodenrespirationsrate ug C kg BTG h 1217 56 89 9 Fehler r Berechnung der Brutto Nitrifikationsrate 02 Verbrauch durch Nitrfikation umol IT 75 2 Fehler Brutto Nitrifikationsrate ug N kg BTG ht 637 11 64 5 Fehler Drucken Berechnen Zur cksetzen 59 Als Defaultmesswertebereich werden die ersten g ltigen und die letzten Messwert herangezogen Im Fenster Auswertung mittels Regression Register Messwerte und im Fenster Messung Register Absolut Werte Delta Werte oder Roh Werte die zur Berechnung verwendeten Messwerte ausgew hlt werden Im Fenster Auswertung mittels Regression Register Messwerte k nne die zur Berechnung verwendeten Messwerte ber eine Bildlaufleiste ausgew hlt werden Auswertung mittels Regression BaPS bker3x10 dat Messergebnisse Messergebnisse Nr Zeit 02 co2 P 2 a 25 03 2002 17 07 21 20 J 895 03 hPa 4 25 03 2002 17 17 24 20 80 0 71 894 26 hPa 88 26 03 2002 07 21 36 15 88 886 20 hPa 26 03 2002 07 31 39 15 8 nderung pro Stunde Lineare Regression delta 02
87. rhandene Anteil von dem am Ende abgezogen Entscheidend f r die Menge an gel stem Gas in Wasser sind immer der Partialdruck der pH Wert des Bodenwassers und die Temperatur Da die L slichkeit des CO u a vom pH Wert abh ngt ben tigt man die Wasserstoffionenkonzentration Die H Konzentration erh lt man aus dem pH Wert des Bodenwassers npH 10 1000 Um die L sung vom CO im Wasser zu berechnet wird zun chst der Partialdruck aus der Konzentration bestimmt Poo CO konz R T 273 15 100 Die Temperaturabh ngigkeit wird ber die empirisch ermittelte Henrykonstante berechnet Im BaPS wird dazu folgendes N herungspolynom verwendet HKoo 3 09905 10 T 273 15 0 01931 T 273 15 3 03553 Der Anteil an zus tzlich gel stem CO durch die L sung von CO im Wasser berechnet sich damit zu Teilreaktion I CO rri gei Vaq AK o t Pco GI HE co HE 11 3 Im Bodenwasser reagiert das gel ste CO zri za zur Kohlens ure e CO ei gel 660 7 H CO mp2 Die Kohlens ure dissoziiert in zwei Schritten Konvention H CO 7p H CO rra CO rei gel Schritt 6 35 HCO rr3 ACO A0 s Schritt 2 10 33 CO ze HCO rr 10 7 Berechung des Anteil an zus tzlichen CO berechnet sich damit zu CO e HCO zen HCO zen CO ass 2 gel 9 1 2 5 Gel ster Sauerstoff Den Partialdruck von O erh lt man aus den Vol durch Po Vol o p 100 mit
88. spiel1 dat Jog Absolut Werte delta Werte User Kan le Zeit 02 c02 P THeadspace T Boden dest da 1 4 05 2001 10 58 02 2087 023 942 83 33 08 32 35 0 00 2 4 05 2001 11 07 18 20 83 0 30 942 84 3315 32 29 0 00 3 4 05 2001 11 17 03 20 78 0 34 943 41 33 06 3 21 2 04 4 4 05 2001 11 27 03 2074 0 36 943 50 304 32 20 2 08 5 4 05 2001 11 37 03 20 70 0 38 943 43 304 3 20 213 6 4 05 2001 11 47 03 20 85 O41 943 28 33 05 3 21 2 18 7 4 05 2001 11 57 03 20 50 0 44 343 19 33 06 3 22 022 8 4 05 2001 12 07 03 2057 047 942 91 33 09 32 23 025 9 4 05 2001 12 17 03 2053 050 942 97 33 07 3 20 230 10 4 05 2001 12 27 03 20 49 053 942 89 33 06 3219 034 11 4 05 2001 12 37 03 20 45 055 942 75 307 3219 038 12 4 05 2001 12 47 03 20 40 058 942 49 310 32 20 042 13 4 05 2001 12 57 03 20 37 0 60 342 26 3312 32 24 2 45 14 4 05 2001 13 07 03 20 33 0 82 342 48 33 05 3219 050 15 4 05 2001 13 17 03 20 23 054 942 30 33 07 32 20 054 16 4 05 2001 13 27 03 20 28 087 941 97 31 32 23 0 57 17 4 05 2001 13 37 03 20 21 0 89 942 46 32 98 3 22 261 18 4 05 2001 13 47 03 20 18 0 71 942 18 33 01 3 17 0 64 r m A NR INMI 12457 0731 2014 N FR 94 M ANAI 32171 A S Stop Hilfe Alle in der Tabelle dargestellten Werte werden in das Me protokoll bernommen 56 Eine BaPS Messung 6 6 3 Ende der Messung Die Messung kann von Hand beendet werden wenn die Daten ausreichend sind oder automatisch bei Erreichen der vor der Messung eingegeb
89. ssung 10 min vi Das Spritzenvolumen wird f r die Headspacemessung ben tigt Als Standardvolumen wird eine 10 ml Spritze mitgeliefert Es sollte eine kalibrierte Spritze mit einem m glichst kleinen Fehler typ 1 verwendet werden Dieser Fehler geht ber die Headspacemessung direkt in alle Berechnungen ein Der pH Wert der Bodenprobe wird f r die Berechnung des gel sten CO im Bodenwasser ben tigt Das Intervall bestimmt die H ufigkeit mit der Messwerte w hrend der Messung genommen werden In diesem Intervall erfolgt die berpr fung der Abbruchbedingungen F r eine korrekte Messung werden nur die Anfangs und Enddaten ben tigt Um jedoch die Signalstabilit t und die Qualit t der Messung berpr fen zu k nnen sollten mind 10 Messzeitpunkte zwischen den Anfangs und Enddaten vorhanden sein Als Vorgabe sind 10 min eingetragen 44 Eine BaPS Messung 6 5 2 Register Beenden der Messung Konfiguration BaPS Konfiguration Schwellenwerte eine Bedingunge erf llt AD 2 0Vol sl AO J15Vol x ACO 15Vol d ACD flavor x I AP 10 0 hPa si rT AP 15 0 hPa si Fehler bei der Ratenberechnung Nitrifikation keine v Denitrifikation keine X Bodenatmung keine v Zeit keine Start Hilfe In diesem Register werden die Schwellenwerte oder Genauigkeitsanforderungen eingegeben die zu einem automatischen Beenden der Messung f hren Als Defa
90. stellt werden Das erleichtert das Einstellen der Stechzylinder ohne Verlust von Bodenmaterial 35 Bitte achten Sie immer darauf den Dichtring und die Dichtfl chen vor Verschmutzung zu bewahren W hlen Sie den Probenahmestandort sorgf ltig aus damit das Messergebnis repr sentativ ist Notieren Sie Probenahmeort Datum und wenn m glich die Bodentemperatur und die Bodenfeuchte Alle dokumentierten Angaben erleichtern die Auswertung der Daten Wiegen Sie die Bodenprobe wenn m glich bevor Sie sie in die Kammer stellen Als Tara wird dabei das Gewicht der leeren Stechzylinder genommen Auf jeden Fall muss die Probe vor der Messung gewogen werden 6 2 2 Transport Um im Labor m glichst z gig mit der Messung beginnen zu k nnen sollte der BaPS Beh lter mit den Proben bereits in etwa auf die bei der Messung einzustellende Temperatur gebracht werden Dazu kann z B eine Thermobox eingesetzt werden Diese sch tzt die Proben und die BaPS Kammer vor zu starker Erw rmung bei Sonneneinstrahlung Zus tzlich kann das BaPS z B mit K hlelementen vorgek hlt werden F r den Transport wird der Transportdeckel auf das BaPS aufgesetzt und mit den Fl gelmuttern verschraubt Bitte ziehen Sie die Fl gelmuttern dazu nur leicht an 36 Eine BaPS Messung 6 3 Montage des Messkopfes Zur Messung wird der Transportdeckel gegen den Messkopf ausgetauscht Vor dem Aufsetzen des Messkopfes berpr fen Sie bitte noch einm
91. sung der Druck nderung im System l sst sich barometrisch f r die 4 Prozesse Bodenatmung Nitrifikation Denitrifikation und CO Gleichgewichtskonzentration zwischen Gasphase und w ssriger Phase eine resultierende Gasbilanz An At umol h berechnen Durch eine Kombination dieser Gasbilanz mit der O Bilanz AO At umolh und der CO Bilanz ACO At umol h des Systems l sst sich auf die Rate umol h der bei der Denitrifikation gebildeten gasf rmigen Stickstoffverbindungen N O N O N N O NO zur ckschlie en Wenn die Gesamtgasbilanz des Systems die sich aus der Druckmessung ergibt nicht aus der Sauerstoffbilanz und der CO Bilanz erkl rbar ist Gesamtgasbilanz Berechnung delta Druckt die Ergebnisse der Berechung mittels delta Werten Berechnung delta Druckt die Ergebnisse der Berechung mittels delta Werten Sauerstoffbilanz plus CO Bilanz so kann diese Bilanzl cke nach den oben aufgef hrten berlegungen nur auf die bei der Denitrifikation gebildeten gasf rmigen Stickstoffverbindungen N O zur ckgef hrt werden Diese Zusammenh nge k nnen ber das folgende Differenzengleichungssystem abgeleitet werden An _ApV _ ACO A0 ACO At RTAL A JL A JL Lal C At Ja ACO E ACO _ ACO ACO Kee A AP AC Ys buch 10 1 KE a JI 719 wobei Vs Gasvolumen der Bodens ule cm R universelle Gaskonstante J K mol R 8 314 J K mol T Temperat
92. t den Headspacegasen wird nie vollst ndig sein 9 1 9 Zur Fehlerrechnung EH Die unsystematischen Fehler Sensorfehler werden als typische Fehler nicht Maximalfehler gewertet Wenn die Absolutwerte nicht exakt bekannt sind werden f r die Rechnung plausible Werte eingesetzt Ill Bei Summen werden die Absolutwerte quadratisch addiert El Bei Multiplikationen werden die relativen Fehler quadratisch addiert Ill Die systematischen Fehler k nnen von der Fehlerrechnung nicht erfasst werden Diese muss der Anwender im jeweiligen Fall selbst absch tzen 9 1 10 Headspacemessung Als Fehler in der Absolutdruckmessung werden 5hPa angenommen Ap Bei der Entnahme von 10 ml Headspace sinkt der Druck um ca 10 bis I2hPa ab Diese Druckdifferenz kann auf ca 0 2hPa genau gemessen werden Ap Der typische Fehler von Spritzen liegt etwa bei 1 Damit liegen alle drei Fehler in der gleichen Gr enordnung Der Headspace ist auf ca 2 genau bestimmbar Die beiden Genauigkeiten Ap und Ap bei der Druckmessung k nnen nicht vom Anwender eingestellt werden 9 1 11 Wassergehalt Der Wassergehalt kann wie bei der BaPS Messung beschrieben auf zweierlei Arten bestimmt werden Durch die Angabe des Wassergehaltes bei bekanntem Bodens ulenvolumen 2 Durch die Angabe des Gewichtes des feuchten und des trockenen Bodens H Da der Wassergehalt selbst bei Messung mit geeigneten Sonden nicht viel besser als auf 2Vol g
93. t wird Dies gilt nur f r einen Respirationskoeffizienten von 1 2 Das Verh ltnis zwischen autotropher und heterotropher Nitrifikation ist bekannt Dann kann der Anteil an verbrauchtem CO bei der Nitrifikation durch Abzug der Anteile der Denitrifikation berechnet werden dCO w Y aa dn dCO sen dNO mit y NIT ut NIT NIT pet Damit wiederum ist die Berechnung des CO Umsatzes bei der Bodenatmung m glich ACOs es Si dco dCO ni 8 ACO aen Die Bodenatmungsrate betragt damit Mco k dCO D E t Mboa t 9 1 5 Nitrifikationsrate Zur Berechnung der Nitrifikationsrate wird der Sauerstoffumsatz der Nitrifikation ben tigt Dazu muss zuerst der Sauerstoffumsatz der Bodenatmung berechnet werden dCO es RK dO 2 res 2 res Den Sauerstoffumsatz der Nitrifikation erh lt man damit durch dco 2 res dO pie dO RK Die Nitrifikationsrate betragt dann 87 nit em t Mecas t J MA 9 1 6 In den Formeln verwendete Abk rzungen 9 1 6 1 Variablenverzeichnis CO gel dco dCO den dCO7 nit dCO res dn dNO ICH nit dCO7 res dn dNO dO dO nit D do res dPAh dPEh HKco2 HKo2 Kden knit res Konzco2 Konzo2 N2 den Haten 88 mol mol mol mol mol mol mol mol mol hPa hPa mg Nitrat N Th mg Ammonium N h mg CO h Hmol ml Hmol ml zus tzlich im Wasser gel stes CO zwischen Anfang und End
94. tmung Wasservolumen Volumen der Bodens ulen Headspacevolumen Spritzenvolumen Wassergehalt Faktor wie viel co bei der Denitrifikation im Verh ltnis zu den NO Gasen entsteht Faktor wie viel co bei der Nitrifikation abgebaut wird im Verh ltnis zu O CO Volumenanteil O2 Volumenanteil Druck hPa Anfangsdruck bei der Headspacemessung hPa Enddruck bei der Headspacemessung Zeit Temperatur am Anfang der Messung Temperatur am Ende der Messung Gewicht der Bodenprobe 89 9 1 6 3 Konstanten Mco2 g Molmasse von CO 44 009g MN g Molmasse von Stickstoff 14g R J K mol molare Gaskonstante 8 3143 J K mol 9 1 7 Fehlerrechnung In die ganzen Berechnungen zu BaPS gehen einige prinzipielle Unsicherheiten ein die nicht vermieden werden k nnen Z B ob der respiratorische Koeffizient ist wie gro das Verh ltnis N zu N O bei der Denitrifikation ist ob zus tzliche Gase entstehen also weitere Prozesse ablaufen usw Deshalb sollte auf jeden Fall gepr ft werden ob die Endergebnisse schl ssig also in sich konsistent sind 9 1 7 1 Sensorfehler Grunds tzlich sind die gemessenen Parameter Sensoren mit Fehlern behaftet Folgende Fehler sind dabei relevant EH Linearit tsfehler da dadurch von der Kalibration abweichende Messwertdifferenzen gemessen werden nderung in der Steigung der Kennlinie DI Langfristige nderung der Sensorkennlinie Stabilit t der Sensoren ber die Mess
95. ton an Nun werden alle Daten aktualisiert ber den Zur cksetzen Button k nnen alle nderungen r ckg ngig gemachten werden 6 7 Bestimmung des Wassergehaltes der Bodenproben Um die Messgenauigkeit zu erh hen sollte der Wassergehalt der Bodenproben nachtr glich gravimetrisch bestimmt werden Das Gewicht des feuchten Bodens wurde bereits am Anfang der Messung eingetragen Trocknen Sie nun den Boden im Trockenschrank 24 Stunden bei 105 C HAR 1992 Den Wert des Trockengewichtes k nnen Sie anschlie end im Fenster BaPS Konfiguration eintragen Die Auswertung wenn Berechnen angeklickt wird erfolgt immer mit den aktuellen Daten 6l 6 8 Dokumentation Weiterverarbeitung der Daten Der Weiterverarbeitung der Daten in anderen Anwendungen und der Messdokumentation kommt beim BaPS eine hohe Bedeutung zu 6 8 1 Messprotokoll Sie k nnen f r jede Messung direkt von der BaPS Software aus ein Messprotokoll drucken Dieses beinhaltet die wichtigsten Daten und alle Ergebnisse Der Druckbefehl wird von der Symbolleiste aus gestartet Klicken Sie dazu das Druck Symbol an 6 8 2 Drucken der Ergebnisse Das Druckermen erreichen sie vom Men Auswerten Drucken aus oder vom Fenster Auswertung aus mit dem Drucken Button __Drucken oder von der Symbolleiste mit dem Drucken Symbol e Drucken E Drucker UMSSERVER HP LaserJet 2100 Series PCL Ex Drucken D
96. tration in der w rigen Phase CO aq 8 5 Einzelprozesse Die Bodenatmung ist ann hernd druckneutral d h die Netto Gasproduktion An At 0 da sich Sauerstoffverbrauch und CO Produktion bei einem f r oxische B den charakteristischen respiratorischen Quotienten von 1 0 die Waage halten Die Nitrifikation f hrt zu einer Druckabnahme im System da 0 5 Mol molekularer Sauerstoff pro Mol Ammonium verbraucht werden aber kein Gas produziert wird Die Denitrifikation hingegen f hrt zu einer Druckzunahme im System da kein Gas verbraucht wohl aber bei vollst ndiger Reduktion von 4 Mol Nitrat zu 2 Mol molekularem Distickstoff neben dem N zus tzlich 2 5 Mol CO freigesetzt werden 8 6 Relevante Gleichungen Wird netto eine Druckabnahme beobachtet so muss Nitrifikation im System berwiegen wird hingegen eine Druckzunahme beobachtet muss die Denitrifikation im System der dominierende Prozess sein Die drei mikrobiologischen Prozesse lassen sich durch folgende Reaktionsgleichungen beschreiben a Bodenatmung CH O O am CO am H O Druckneutral 2 Atm 2 Atm b Nitrifikation 78 Theorie zu BaPS NH 20 NO H O 2H Druckabnahme 2 Nit c Denitrifikation SCHO 4NO 4H gt 5CO pea 7H O 2N Druckzunahme Parallel zur Messung des Druckes im System werden die CO und O 2 Den Konzentrationen optional N O Konzentrationen im Headspace ber der Bodens ule erfasst Durch die Mes
97. ultwert wird vorgegeben dass die Messung von Hand abgebrochen wird FOP Wenn keine Abbruchbedingungen ausgew hlt wurden TIP kann die Messung manuell beendet werden Zuvor k nnen Sie sich mit Hilfe der Onlineanzeige davon berzeugen ob eine ausreichende nderungen der Messwerte stattgefunden hat F r die Berechnung der Umsatzraten k nnen beliebige Messwerte ausgew hlt werden Prinzipiell gilt Je gr er die nderungen zwischen Anfangs und Enddaten in den Messwerten sind desto genauer wird die Messung da dann die Sensorungenauigkeiten weniger ins Gewicht fallen Deshalb sollte ein zu schnelles 45 Beenden vermieden werden Wenn das System nicht ausgelastet ist empfiehlt es sich m glichst lange zu messen und die Messung von Hand zu beenden Werden diese erh ht f hrt das einerseits zu einer Verbesserung der Messergebnisse andererseits zu einer Verl ngerung der Messzeit Wie lange es dauert bis ausreichende nderungen gemessen werden h ngt vom Bodentyp der Temperatur dem Bodenwassergehalt der D ngung und weiteren Faktoren ab ANFO Die Genauigkeitsberechnungen des Programms h ngen INFO von den gemessenen Gas nderungen ab siehe Fehlerrechnung Dementsprechend stellen die Eingabem glichkeiten bei Schwellenwerte und bei Genauigkeit eigentlich zusammenh ngende Bedingungen dar Die Genauigkeitsberechnungen erfolgen w hrend der Messung mit dem vorab eingegebenen Wassergehaltswert Nach de
98. ur K p x Luftdruck zum Zeitpunkt t x Pa Indices Den Denitrifikation Nit Nitrifikation Res Respiration aq w rige Phase Durch sukzessives Aufl sen und Substituieren erh lt man die zentrale Gleichung Be HO umol h ist demnach die Differenz aus Gasbilanz umol h CO Bilanz umol h und O Bilanz umol h ber eine inverse Bilanz k nnen schrittweise die Bodenatmung und die Nitrifikation quantifiziert werden 80 9 Berechnung 9 1 Beschreibung der verwendeten Algorithmen Grunds tzlich werden alle Messwerte temperaturkompensiert 9 1 1 Grundlegende Gleichungen Grundlage f r die Messung der Stickstoff und Kohlenstoffumsatzraten sind folgende drei Gleichungen Dabei werden an dieser Stelle nicht die chemisch vollst ndigen Gleichungen angegeben sondern nur diejenigen Anteile die gasf rmig sind oder N bzw C enthalten Bodenatmung O gt RK CO Nitrifikation Y CO 7 3 0 gt 3 65 NO Denitrifikation 2 NO gt X CO NO oder N O oder N Dabei betr gt der Respiratorische Koeffizient RK in etwa Y liegt zwischen 0 und und X zwischen 2 und 2 5 9 1 2 Berechnung der Gas Umsatzraten aus den Me werten 9 1 2 1 Headspacevolumen Aus der idealen Gasgleichung pV nRT erh lt man bei Volumenvergr erung durch die Spritze das Headspacevolumen Vsp Pen Vhead Pan Pen 9 1 2 2 Wasservolumen Das Wasservolumen kann entweder mit Hilfe des Wassergehaltes und dem Bo
99. ur TestOnError_Click Zeilen Nr 60010 Fehlerprotokoll Drucken Speichern EMail Weiterer Programmablauf Befehl Fortsetzen mit Prozedur Programm wiederholen n chsten Befehl verlassen beenden 32 Beschreibung der Software Sie haben drei M glichkeiten den aufgetretenen Fehler zu dokumentieren und an uns zu bermitteln Diese M glichkeiten k nnen Sie durch Anklicken von einem der folgenden Kn pfe ausw hlen Fehlerprotokoll Drucken Speichern EMail Sie k nnen das Protokoll drucken speichern oder per e mail direkt senden Bitte senden Sie uns beim Auftreten eines Fehlers immer dieses Protokoll damit wir den Fehler leichter lokalisieren k nnen Bitte teilen Sie uns zus tzlich m glichst genau mit was Sie ausgef hrt haben als der Fehler auftrat Weiterer Programmablauf Befehl Fortsetzen mit Prozedur Programm wiederholen n chsten Befehl verlassen beenden Wie das Programm fortfahren soll k nnen Sie mit weiterer Programmablauf bestimmen Bei einer Befehlswiederholung tritt der Fehler im Allgemeinen wieder auf Sie k nnen versuchen das Programm mit dem n chsten Befehl fortzusetzen Treten jedoch Folgefehler auf k nnen Sie nur noch die Prozedur verlassen Bei sehr schweren Fehlern k nnen Sie das komplette BaPS Programm mit dem letzten Button beenden Si Wir ben tigen immer die erste Fehlermeldung Die Si weiteren Fehlermeldun
100. verschiedenen Betriebssysteme 5 4 Aufbau der Software Die Software ist unterteilt in drei verschiedene Fenster Diese Fenster spiegeln die einzelnen Abschnitte einer BaPS Messung wieder Eine genaue Beschreibung der einzelnen Funktionen finden Sie im Kapitel 6 Eine BaPS Messung 5 4 1 Das Konfigurationsfenster Im Konfigurationsfenster werden alle Einstellungen die zu einer Messung n tig sind vorgenommen F r alle Parameter sind Vorgabewerte eingetragen die vom Anwender an die jeweilige Messung angepa t werden k nnen Folgende Parameter k nnen eingestellt werden BU N tige Informationen f r die Messung wie z B der Wassergehalt die Gr e der Proben etc Ill Startbedingungen wann die Messung beginnen soll EU Abbruchbedingungen wann die Messung automatisch beendet werden soll Die Messung wird von diesem Fenster aus gestartet wobei sich automatisch das Messfenster ffnet TIP Um standardisierte Messungen vornehmen zu k nnen TIP kann eine vordefinierte oder eine alte Konfiguration ge ffnet werden siehe auch eine BaPS Messung 29 5 4 2 Das Messfenster In diesem Fenster werden online alle Messwerte und die berechneten Umsatzraten dargestellt Dadurch hat der Anwender die M glichkeit w hrend der Messung die Ergebnisse auf Plausibilit t zu pr fen Die Darstellung erfolgt in tabellarischer und graphischer Form Wird eine der Abbruchbedingungen erreicht oder die Messung von Hand beendet s
101. verwendet Sind die Schnittstellenstecker korrekt mit den Buchsen verbunden Ist das Sensorinterface eingeschalten Wird der COM Port von einer anderen Anwendung belegt siehe auch Kapitel 10 Fehlersuche 14 Inbetriebnahme 3 3 Funktionspr fung Nun kann eine erste Funktionspr fung erfolgen Warten Sie ca zwei Minuten nach dem einschalten des Sensorinterface bis sich der Sauerstoffsensor stabilisiert hat W hlen Sie aus dem Men der Software die Funktion Optionen gt aktuelle Messwerte Das Fenster aktuelle Messwerte ffnet sich und es m ssen plausible Messwerte erscheinen Messwerte aktuelle Messwerte Digitale Kanal Messwerte Sauerstoff 20 9 Kohlendioxid 0 03 pmol ml Druck 350 08 hPa Temp Headspace hsoa Temp Boden 15020 Lidd Ta T kontinuierliche Messung Loggen Start Schlie en Hite Sie k nnen das Fenster wie in Windows Programmen blich durch anklicken des im oberen rechten Eck oder ber den Schlie en Button wieder schlie en 3 4 Anschluss eines Thermostaten 3 4 1 K hlkreislauf Wenn Sie ber einen Thermostaten mit externem K hlkreislauf verf gen schlie en Sie nun die beiden mitgelieferten Schnellkupplungen an die externen Schl uche Ihres Thermostaten an Die Schnellkupplungen sind f r einen Schlauchinnendurchmesser von 6 6 2 mm vorgesehen Die weiblichen Kupplungen an den Schl uchen werden auf die bereits am BaPS Beh lt
102. y be dug out Or extruded using the bent spatula 2o K Tel 49 0 89 Mail UMS GmbH D 81379 M nchen Gmunder Stra e 37 Dipl Ing Axel Rescher 126652 13 ums Fax 20 de 113 12 2 4 Weiteres Zubeh r Artikel Bemerkung Art Nr Blindstopfen f r BaPS BLI 3 Stechzylinder Stechzylinder i nach Anfrage Schutzkappen fiir nach Anfrage Stechzylinder Systemschulung vor Ort FF BaPS SYS 114 Literaturverzeichnis 13 Literaturverzeichnis ALEI99I Alef K 1991 Methodenhandbuch Bodenmikrobiologie Ecomed Verlag BOL1997 Bollmann A Conrad R 1997 Soil Biology amp Biochemistry 29 7 S 1067 1077 BRO 1989 Brooks P D Stark M J Mclnteer B B Preston T 1989 Diffusion Method to Prepare Soil Extracts for Automated Nitrogen 15 Analysis Soil Sci Soc Am J 53 S 1707 1711 DAV 1992 Davidson E A Stephen C H Firestone M K 1992 Internal Cycling of Nitrate in Soils of a Mature Coniferous Forest Ecological Society of America 73 4 S 1148 1155 HAR 1992 Hartge K Horn R 1992 Die physikalische Untersuchung von B den Enke Verlag ING 1999 Ingwersen J Butterbach Bahl K Gasche R Richter O Papen H 1999 Barometric Prozess Separation BaPS New Method for Quantifying Nitrification Denitrification and N O Sources in Soils Soil Sci Soc Am J S 117 128 LIL 1984 Liljequist G 1998 Allgemeine Meteorologie Vieweg Verlag MOS
103. zten Messwert herangezogen Im Register Messwerte k nne die zur Berechnung verwendeten Messwerte ber eine Bildlaufleiste ausgew hlt werden 58 Auswertung BaPS Beispiel1 dat Me ergebnisse MeBergebnisse MeBwerte Nr Zeit o2 co2 14 05 2001 10 58 02 2 14 05 2001 11 0 14 05 2001 11 17 03 4 14 05 2001 11 27 03 20 74 130 15 05 2001 08 27 03 delta Zeit delta 02 delta C02 __ delta P 21 39 4 70 3 32 17 57 Drucken Berechnen Zur cksetzen Um die Berechnung der Umsatzraten durchzuf hren klicken sie den Berechnen Button an Nun werden alle Daten aktualisiert ber den Zur cksetzen Button k nnen alle nderungen r ckg ngig gemachten werden 6 6 4 2 Auswertung mittels Regression Auswertung mittels delta Werte BaPS bker3x10 dat CO2 gel st in Bodenwasser Berechnung der Denitrifikation Lemo 02 gel st in Bodenwasser umol Denitrifikationsrate ug N kg BTG h Gesamt CO2Bilanz umol TI mag 14 2 Fehler Geamt 02 Bilanz umol 1591 17 15 5 Fehler Gesamt Gasbilanz umol 320 56 13 2 Fehler Den Bildungsrate gasformige N Verbindungen umol 152 09 24 8 Fehler 280 98 12 1 Fehler 16 25 1 1 Fehler 51490 843 Fehler Berechnung der Bodenatmung CO2 Bildungs

BaPS Anleitung - UMS Umweltanalytische Mess

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