Bohrkern Sectioning und Gewinnung von Porenwasser unter anoxischen Bedingungen
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
Wir zeigen ein Verfahren zur Sedimentkernen sectioning und Extrahieren von Porenwasser, während sauerstofffreien Bedingungen aufrechterhalten wird. Ein einfaches, preiswertes System ist aufgebaut und können in der Nähe Feldprobenahmestelle (n) in einen temporären Arbeitsraum transportiert werden, eine schnelle Analyse zu erleichtern. Kerne werden in einem tragbaren Handschuhbeutel extrudiert, wo sie geschnitten sind und jeweils 1-3 cm dicken Abschnitt (je nach Kerndurchmesser) wird in 50 ml Zentrifugenröhrchen verschlossen. Porenwasser außerhalb des Handschuhbeutel mit Zentrifugation getrennt und dann wieder in den Handschuhbeutel zur Trennung von Sediment. Diese extrahierten Porenwasserproben können sofort analysiert werden. Immediate Analysen redox sensible Arten, wie beispielsweise Sulfid, Eisen Speziation und Arsen speciation zeigen, dass die Oxidation von Porenwasser ist minimal; Einige Proben zeigen etwa 100% der reduzierten Spezies, zB 100% Fe (II) ohne nachweisbares Fe (III). Beide Sediment und Porenwasserproben können zur Haupt konserviert werdenTain chemischen Spezies zur weiteren Analyse bei der Rückkehr in das Labor.
Introduction
Forscher oft wünschen den Redoxzustand und Geomikrobiologie eines Sediment-Wasser-System zu studieren. Dies nutzt idealerweise Daten aus beiden Sedimenten und Porenwasser, als Porenwasser sind oft empfindlich Monitore des Systems und sind eine gemeinsame Quelle, wenn auch nicht die einzige Quelle, der ökologischen Belastung durch redoxsensitiven Schwermetalle wie Arsen 1 und Uran. Porenwasserdaten können in situ unter Verwendung von Diffusionsgleichgewicht Filter, auch bekannt als "peepers" erhalten werden , in die 2 Sediment installiert. Peepers werden am häufigsten in den Einstellungen verwendet , wo das Feld Standort vor dem Beginn der Feldarbeit bekannt ist und wo mehrere Besuche über einen längeren Zeitraum kann auf dem Feld vor Ort erstellt werden, zB Shotyk 3. Daher sind viele Kontexte erlauben nicht die Verwendung von peepers wie Websites nur zugänglich für eine kurze Zeit oder bei denen mehrere Sondierungsproben erhalten werden, um zu bestimmen , wo weitere Untersuchungen 4 auftreten sollte.Zusätzlich peepers Sediment nicht gleichzeitig Wasserproben kosten.
Wenn es wünschenswert ist, zusammen Sediment und Wasser zu probieren, oder in Feld Websites, auf denen peeper Installation nicht möglich ist, erhalten die am häufigsten verwendete Methode, um Sediment und Wasser ist Sediment Entkernung. Einem ungemischten Kern zu erhalten , ist ein wichtiger Vorläufer für das Verfahren in dieser Arbeit 5 beschrieben. Sobald ein Kernporenwasser erhalten wird , kann durch Quetschen 6 oder Zentrifugation erhalten werden; beide haben Vor- und Nachteile. Die Zentrifugation wird in der Regel die zuverlässigste Methode zur Gewinnung von Porenwässern aus Sedimentkernen betrachtet, 7 Allerdings muss darauf geachtet werden muss , Oxidation von Sedimenten oder Porenwasser zu verhindern.
Bei diesem Verfahren beschreiben wir Kern Extrusion und Zentrifugation Porenwasser mit minimaler Oxidation zu extrahieren. Die Autoren haben die hier beschriebenen Verfahren in einer Vielzahl von Zusammenhängen einschließlich Meeres 8, kontaminierte See verwendet <sup> 9 und Feuchtgebiete 10. Die repräsentativen Daten gezeigt, zeigt, dass die reduzierenden Bedingungen erhalten werden kann. Mit Ausnahme der Zentrifuge verwendeten Materialien billig sind, und dieses Verfahren kann auf eine Vielzahl von geochemischen und geomicrobiological Forschungsfragen angewendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die hier beschriebene Technik ist eine flexible eine , die für eine Vielzahl von Standorten, Kerngrößen eingestellt werden kann, Kernschnittdicke, etc. Es gibt drei wesentliche Komponenten dieses Systems.
Zunächst ein Kernextrusionssystem der richtigen Dimensionen bereiten sich auf den Kern zu analysieren. Anleitung hier gegeben sind eine etwa 30 "Kern unter der Annahme, viel mehr Kerne können mehr PVC-Extender Stücke und PVC-Fittings erfordern voll zu extrudieren Planen …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde zum Teil durch die National Science Foundation RAPID-Programm (NSF-1.048.925, 1.048.919 und 1.048.914) an Alison Keimowitz, Ming-Kuo Lee, Benedict Okeke und James Saunders unterstützt.
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
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