Summary

Anoksik Koşullarında Tortu Çekirdek Kesit ve Gözenek Waters Ekstraksiyon

Published: March 07, 2016
doi:

Summary

A protocol for sectioning sediment cores and extracting pore waters under anoxic conditions in order to permit analysis of redox sensitive species in both solids and fluids is presented.

Abstract

Bu tortu çekirdek kesit ve oksijensiz koşullar muhafaza ederken, gözenek suları ayıklanması için bir yöntem ortaya koymaktadır. Basit, ucuz sistem inşa edilmiştir ve hızlı analizi kolaylaştırmak için alan örnekleme site (ler) yakın bir geçici çalışma alanı için taşınabilir. Çekirdekler onlar kesitli taşınabilir eldiven torbası içine sıkılır ve her 1-3 cm kalınlığında bölüm (çekirdek çapına bağlı olarak) 50 ml santrifüj tüpleri içine kapatılır. Gözenek suları eldiven torbası dışındaki santrifüj ile ayrılır ve daha sonra tortu ayrılma eldiven torbası geri döndürülür. Çıkartılan bu gözenek suyu numuneleri hemen analiz edilebilir. örneğin sülfür, demir türlemesi ve arsenik türleşmenin redoks hassas türlerin, derhal analiz gözenek suların oksidasyon az olduğunu gösterir; bazı örnekler hiçbir saptanabilir Fe (III), örneğin% 100 Fe (II), indirgenmiş türlerin yaklaşık% 100, göstermektedir. Hem tortu ve gözenek su örnekleri ana kadar korunmuş olabilirlaboratuvara dönüş üzerine daha fazla analiz için kimyasal türler tain.

Introduction

Araştırmacılar genellikle tortu su sisteminin redoks durumunu ve geomicrobiology eğitim almak isteyen. Gözenek suları genellikle sistemin hassas izler ve ortak bir kaynak olarak bu ideal değil tek kaynak olsa da, ekolojik maruz kalma gibi arsenik ve uranyum gibi redoks duyarlı ağır metaller ile 1, sediment ve gözenek suları hem verileri kullanır. Gözenek su verileri de tortu 2 monte "peepers" olarak bilinen difüzyon denge filtreleri kullanılarak yerinde elde edilebilir. Peepers en çok alan yeri başlamasından önce saha çalışması ve burada uzun bir süre içinde birden fazla ziyaret alanı sitesine yapılabilir, örneğin Shotyk 3 bilinen ortamlarda kullanılır. Bu nedenle birçok bağlamlarda böyle sadece kısa bir süre için erişilebilir ya da birden fazla keşif örnekleri daha soruşturma 4 gerçekleşmesi gereken yeri belirlemek için elde edildiği yerler olarak peepers kullanımını izin vermez.Ayrıca peepers su örnekleme aynı anda tortu örnek yoktur.

peeper yerleştirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda bir araya tortu ve su örnek, veya alan siteler arzu olduğunda, en yaygın yöntem çökeltileri elde etmek ve su sediment karot olduğunu. Bir karıştırılmamış nüve elde Bu çalışmada 5'te tarif edilen prosedüre önemli bir öncüsüdür. Bir çekirdek elde edildikten sonra gözenek suları 6 veya santrifüj sıkma yoluyla elde edilebilir; Her iki avantaj ve dezavantajları vardır. Santrifüj genellikle bakım sedimanlar veya gözenek sularının oksidasyonunu önlemek için alınması gereken rağmen tortu çekirdekleri, 7'den gözenek suyunun çıkarılması için en güvenilir yöntem olarak kabul edilir.

Bu yöntemde biz az oksidasyon ile gözenek suları çıkarmak için çekirdek ekstrüzyon ve santrifüj açıklar. Yazarlar, deniz 8 de dahil olmak üzere çeşitli bağlamlarda, burada tarif edilen yöntem kullanılır lake bulaşmış <sup> 9 ve sulak 10. gösterilen temsili veriler indirgeme koşulları muhafaza edilebileceğini göstermektedir. santrifüj hariç olmak üzere, kullanılan malzemeler ucuzdur ve bu yöntem jeokimyasal ve geomicrobiological araştırma soruları çeşitli uygulanabilir.

Protocol

Ekipman 1. Hazırlık Çekirdek Gömlekleri Hazırlanması Volume kullanılarak elde edilecek çekirdek dilim = πr 2 x kalınlık kalınlığını hesaplamak; Nihai hacim <50 cm3 olmalıdır. 10 cm'lik bir göbek çapı ile, 2 cm kalınlıkta dilimler elde edilebilir. NOT: Bu birim tam 50 ml olması gerekli değildir, ancak gözenek suyu hacmi orantısal olarak daha az olacaktır elde edilmiştir. (Farklı çap göbeği kullanılarak ve…

Representative Results

elde edilen sonuçlar tip yapılan analizlere ve çekirdek elde edildiği jeokimyasal ayarına bağlıdır. Çözünmüş oksijen ekstre gözenek suyunun ölçülebilir, ancak bir çok durumda, bu nüvenin ilk birkaç cm altına sıfır olacaktır. Genellikle daha anlamlı bilgi vermek Analizler demir türleşme (Fe II / Fe III) 12, arsenik türleşmeye dahil 13 ve sülfit 14 (V gibi III / As). Böyle sülfit gibi indirgenmiş türlerin varlığı b…

Discussion

Burada tarif edilen teknik, bu sistem üç önemli bileşeni vardır vb yerle çekirdek boyutları, iç kısmı kalınlığı, geniş bir aralığı için ayarlanabilir esnek bir tanesidir.

çekirdek analiz edilecek Birincisi, doğru boyutlarda bir çekirdek ekstrüzyon sistemi hazırlamak. Talimatlar burada yaklaşık 30 "çekirdek varsayılarak verilmiştir;. Çok daha uzun çekirdekler tam a'ya daha PVC uzatma parçaları ve PVC parçaları gerektiren alanda düzeltmeler…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu araştırma kısmen Alison Keimowitz, Ming-Kuo Lee, Benedict Okeke, ve James Saunders Ulusal Bilim Vakfı HIZLI programı (NSF-1048925, 1048919, 1048914 ve) tarafından desteklenmiştir.

Materials

 Disposable glove bag(s).  Sigma-Aldrich Z106089-1EA  One per two cores to be processed is usually sufficient.
 N2 tank Praxair Often gas supply companies can deliver these directly to the field laboratory.
Nitrogen gas regulator VWR 55850-478 Or similar
Several feet of tubing that fits the regulator VWR 89403-862 Or similar
Safety equipment to secure the tank VWR 60142-006
Adjustable tubing clamp VWR 62849-112
Waterproof, good sealing electrical tape Scotch Super 33+ Widely available
 2-4 short bungee cords Widely available
Squirt bottles of nanopure water VWR 16650-082 Any similar bottle is fine; pack an additional supply of nanopure water to refill these.
Large supply of paper towels and kimwipes. Widely available
50 mL centrifuge tubes VWR 21008-951 Acid cleaned as described in protocol.  At least 2/core section needed.
Several permanent in markers. Widely available
 Several straight razor blades and box cutters. Widely available
Centrifuge Beckman-Coulter Allegra X-22 Faster rotor allows greater separation.
Rotor to accommodate 50 mL tubes Beckman-Coulter SX-4250
]50 mL plastic syringes without black rubber tip on the barrel VWR 66064-764  Acid cleaned as described in protocol.  At least 1/core section needed, plus 1 for overlying water.
Syringe filters compatible with aqueous solutions. VWR 28143-310  Either 0.45 μm or 0.20 μm poresizes may be used.  Plan on five filters per core section processed.
Plastic (disposable) spoons. Widely available; Acid cleaned as described in protocol.
Several boxes of disposable gloves. Widely available
Large plastic beakers or other waste containers to place in the glove bag. VWR 13890-148
Laboratory balance VWR 10205-008 An available balance will be fine; high precision not required
Dry shipper, pre-charged with liquid nitrogen VWR 82005-416 Needed only if samples are being returned to the home laboratory for sensitive analyses.
Laboratory notebooks Water repellent can be useful
Core liners Watermark 77280 Available from Forrestry Suppliers
Core caps Ben Meadows 218105
Core slicers McMaster Carr 8707K111 Cut this into 9 3×3 squares
PVC spacers McMaster Carr 48925K96 Cut this into short lengths
PVC couplings McMaster Carr 4880K76 Approximately 12 needed
Dowel Widely available
Lab stopper VWR 59580-400 Check to ensure the correct size to fit snugly within the core liners
Plywood for core guidance plate and top of lab jack Widely available
Lab jack VWR 89260-826
Clamps Widely available
Portable oxygen monitor RKI instruments OX-07

Riferimenti

  1. Chapman, P. M., Wang, F., Germano, J. D., Batley, G. Pore water testing and analysis: the good, the bad, and the ugly. Mar Poll Bull. 44, 359-366 (2002).
  2. Teasdale, P. R., Batley, G. E., Apte, S. C., Webster, I. T. Pore water sampling with sediment peepers. TrAC. 14, 250-256 (1995).
  3. Steinmann, P., Shotyk, W. Chemical composition, pH, and redox state of sulfur and iron in complete vertical porewater profiles from two Sphagnum peat bogs, Jura Mountains, Switzerland. Geochim Cosmochim Acta. 61, 1143-1163 (1997).
  4. Bufflap, S. E., Allen, H. E. Sediment pore water collection methods for trace metal analysis: A review. Wat Res. 29, 165-177 (1995).
  5. Glew, J., Smol, J., Last, W., Last, W., Smol, J. Chapter 5, Sediment Core Collection and Extrusion. Developments in Paleoenvironmental Research. , 73-105 (2001).
  6. Jahnke, R. A. A simple, reliable, and inexpensive pore-water sampler. L&O. 33, 483-487 (1988).
  7. Bufflap, S. E., Allen, H. E. Comparison of pore water sampling techniques for trace metals. Wat Res. 29, 2051-2054 (1995).
  8. Zheng, Y., Anderson, R. F., van Geen, A., Kuwabara, J. Authigenic molybdenum formation in marine sediments: a link to pore water sulfide in the Santa Barbara Basin. Geochim Cosmochim Acta. 64, 4165-4178 (2000).
  9. Keimowitz, A. R., et al. Arsenic redistribution between sediments and water near a highly contaminated source. Env Sci & Tech. 39, 8606-8613 (2005).
  10. Natter, M., et al. Level and Degradation of Deepwater Horizon Spilled Oil in Coastal Marsh Sediments and Pore-Water. Env Sci & Tech. 46, 5744-5755 (2012).
  11. Jackson, P. E. . Ion chromatography. , (1990).
  12. Stookey, L. L. Ferrozine – A New Spectrophotometric Reagent For Iron. Anal. Chem. 42, 779-781 (1970).
  13. He, Y., Zheng, Y., Ramnaraine, M., Locke, D. C. Differential pulse cathodic stripping voltammetric speciation of trace level inorganic arsenic compounds in natural water samples. Anal. Chim. Acta. 511, 55-61 (2004).
  14. Cline, J. D. Spectrophotometric Determination of Hydrogen Sulfide in Natural Waters. L&O. 14, 454-458 (1969).

Play Video

Citazione di questo articolo
Keimowitz, A. R., Zheng, Y., Lee, M., Natter, M., Keevan, J. Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions. J. Vis. Exp. (109), e53393, doi:10.3791/53393 (2016).

View Video