Sediment Core Sectioning en extractie van Pore Waters onder anoxische omstandigheden
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
We tonen een werkwijze voor het snijden sediment kernen en extraheren poriewater behoud zuurstofvrije omstandigheden. Een eenvoudige, goedkope systeem is gebouwd en kan worden getransporteerd naar een tijdelijke werkruimte nabij sampling terreinsite (en) om een snelle analyse te vergemakkelijken. Kernen worden geëxtrudeerd in een draagbare handschoenenzak, waar ze worden doorgesneden en elk 1-3 cm dikke gedeelte (afhankelijk kerndiameter) afgedicht in 50 ml centrifugebuizen. Poriewater worden gescheiden door centrifugatie buiten de handschoenentas en terugkeren naar de handschoen zak voor scheiding van het sediment. Deze monsters onttrokken porie water kan direct worden geanalyseerd. Directe analyse van redox- gevoelige soorten, zoals sulfide, ijzer speciatie en arseen speciatie geven dat oxidatie van poriewater minimaal; enkele voorbeelden blijkt ongeveer 100% van het gereduceerde species, bijvoorbeeld 100% Fe (II) zonder detecteerbare Fe (III). Zowel sediment en porie monsters water kan worden bewaard tot de belangrijkstetain chemische stof voor verdere analyse bij terugkomst naar het laboratorium.
Introduction
Onderzoekers willen vaak de redox-staat en geomicrobiologie van een sediment-water-systeem te bestuderen. Deze maakt gebruik van gegevens van zowel ideaal sedimenten en poriewater, zoals poriewater zijn dikwijls gevoelig monitoren van het systeem en een gemeenschappelijke bron, maar niet de enige bron van ecologische blootstelling aan redox-gevoelige zware metalen 1 zoals arsenicum en uranium. Poriewater gegevens kunnen worden verkregen in situ door middel van diffusie evenwicht filters, ook bekend als "Peepers," in het sediment 2 geïnstalleerd. Kuikens worden meestal gebruikt in omgevingen waar het veld site bekend voor het begin veldwerk en waarbij meerdere bezoeken over een langere periode kan worden verwezen naar de terreinsite, bijv Shotyk 3. Daarom vele contexten niet toe het gebruik van kuikens, zoals sites alleen toegankelijk is voor een korte tijd of wanneer meerdere experimentele monsters worden verkregen om te bepalen waar verdere onderzoek 4 optreedt.Daarnaast kuikens niet sediment tegelijk proeven aan water bemonstering.
Wanneer het wenselijk is om sediment en water samen te proeven, of in het veld plaatsen waar Peeper installatie niet haalbaar is, de meest voorkomende methode voor het sediment te krijgen en het water is sediment uitboren. Het verkrijgen van een ongemengde kern is een belangrijke voorloper van de in dit werk 5 beschreven procedure. Zodra een kern wordt verkregen poriewater kunnen worden verkregen door persen of centrifugeren 6; beide hebben voor- en nadelen. Centrifugeren wordt algemeen beschouwd als de meest betrouwbare methode voor het extraheren van porewaters sediment kernen, 7 maar voorzichtigheid geboden om oxidatie van sedimenten of poriewater voorkomen.
In deze werkwijze beschrijven we kern extrusie en centrifugatie poriewater extraheer met minimale oxidatie. De auteurs hebben de hierin beschreven werkwijze in verschillende contexten met inbegrip van mariene 8 gebruikt, vervuild meer <sup> 9 en wetlands 10. De representatieve gegevens getoond toont aan dat het verminderen van omstandigheden kunnen worden bewaard. Met uitzondering van de centrifuge, materialen zijn goedkoop en deze werkwijze kan worden toegepast op diverse geochemische en geomicrobiological onderzoeksvragen.
Protocol
Representative Results
Discussion
De hierin beschreven techniek is ook flexibel kan worden aangepast voor een groot aantal locaties, kerngrootte, kerngedeelte dikte, etc. Er zijn drie essentiële componenten aan het systeem.
Maak eerst een kern extrusiesysteem van de juiste afmetingen van de kern te analyseren. Instructies krijgen uitgaande van een ongeveer 30 "kern; veel langer kernen vereisen meer PVC extender en stukken van PVC volledig extruderen Plan het extrusiesysteem en de pakking voorzichtig zoals corr…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd mede ondersteund door RAPID-programma van de National Science Foundation (NSF-1.048.925, 1.048.919 en 1.048.914) naar Alison Keimowitz, Ming-Kuo Lee, Benedict Okeke en James Saunders.
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 |
Referenzen
- 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).
- Teasdale, P. R., Batley, G. E., Apte, S. C., Webster, I. T. Pore water sampling with sediment peepers. TrAC. 14, 250-256 (1995).
- 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).
- Bufflap, S. E., Allen, H. E. Sediment pore water collection methods for trace metal analysis: A review. Wat Res. 29, 165-177 (1995).
- Glew, J., Smol, J., Last, W., Last, W., Smol, J. Chapter 5, Sediment Core Collection and Extrusion. Developments in Paleoenvironmental Research. , 73-105 (2001).
- Jahnke, R. A. A simple, reliable, and inexpensive pore-water sampler. L&O. 33, 483-487 (1988).
- Bufflap, S. E., Allen, H. E. Comparison of pore water sampling techniques for trace metals. Wat Res. 29, 2051-2054 (1995).
- 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).
- Keimowitz, A. R., et al. Arsenic redistribution between sediments and water near a highly contaminated source. Env Sci & Tech. 39, 8606-8613 (2005).
- 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).
- Jackson, P. E. . Ion chromatography. , (1990).
- Stookey, L. L. Ferrozine – A New Spectrophotometric Reagent For Iron. Anal. Chem. 42, 779-781 (1970).
- 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).
- Cline, J. D. Spectrophotometric Determination of Hydrogen Sulfide in Natural Waters. L&O. 14, 454-458 (1969).
