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.
Vi viser en metode for seksjonering sedimentkjerner og trekke pore farvann og samtidig opprettholde oksygenfrie forhold. En enkel, billig system er bygget og kan transporteres til et midlertidig arbeidsrom i nærheten av feltprøvetakingsstedet (e) for å lette hurtig analyse. Kjernene er ekstrudert inn i et bærbart hanskepose, hvor de er seksjonert og hver 1-3 cm tykk seksjon (avhengig av kjernediameter) er forseglet i 50 ml sentrifugerør. Pore farvann er adskilt med sentrifugering utsiden av hansken posen og deretter returnert til hanskepose for separasjon fra sedimentet. Disse ekstrahert pore vannprøver kan analyseres straks. Umiddelbare analyser av redoks sensitive arter, for eksempel sulfid, jern arts, og arsen arts indikerer at oksidasjon av pore vann er minimal; noen eksempler viser omtrent 100% av den reduserte arter, for eksempel 100% Fe (II) uten påvisbare Fe (III). Både sediment og porevann prøver kan bevares til hovedholde kjemiske stoffer for videre analyse ved retur til laboratoriet.
Forskere ønsker ofte å studere redoks staten og geomicrobiology av et sediment-vannsystem. Dette ideell anvender data fra både sedimenter og pore farvann, som pore- vannet er ofte følsomme skjermer av systemet og er en vanlig kilde, men ikke den eneste kilde, for økologisk eksponering for redox-sensitive tungmetaller 1 som arsen og uran. Porevannet data kan oppnås in situ ved hjelp av diffusjon likevekts filtre, også kjent som "peepers", installert i sedimentet to. Peepers er mest brukt i miljøer hvor feltet området er kjent før begynnelsen feltarbeid og der flere besøk over en lengre periode kan gjøres til feltet området, f.eks Shotyk tre. Derfor er mange sammenhenger ikke tillater bruk av peepers, for eksempel områder som er tilgjengelige bare for en kort tid, eller der flere utforskningsprøver oppnås for å bestemme hvor ytterligere undersøkelser skulle oppstå 4.I tillegg peepers ikke prøve sediment samtidig til vannprøver.
Når det er ønskelig å sample sediment og vann sammen, eller i felten hvor peeper installasjon er ikke mulig, å den vanligste metoden oppnå sediment og vann er sediment kjerneboring. Opparbeidelse av en ublandet kjerne er en avgjørende forløper til den prosedyre som er beskrevet i dette arbeidet 5. Når en kjerne er oppnådd pore- vannet kan oppnås ved å klemme 6 eller sentrifugering; både har fordeler og ulemper. Sentrifugering er generelt ansett som den mest pålitelige metoden for å utvinne porewaters fra sedimentkjerner, 7 Selv om vi gjør må tas for å hindre oksidasjon av sedimenter eller pore farvann.
I denne fremgangsmåten vil vi beskrive kjerne ekstrudering og sentrifugering for å ekstrahere pore farvann med minimal oksydasjon. Forfatterne har brukt den metode som her er beskrevet i en rekke sammenhenger, inkludert marin 8, forurenset innsjø <sup> 9, og våtmarker 10. De representative data som er vist demonstrerer at reduserende betingelser kan bli bevart. Med unntak av sentrifugen, materialet som brukes er billig, og denne fremgangsmåte kan anvendes på en lang rekke geokjemiske og geomicrobiological problemstillinger.
Den teknikk som er beskrevet heri er en fleksibel en som kan tilpasses for et bredt spekter av steder, kjernestørrelser, kjerneseksjonen tykkelse, etc. Det er tre grunnleggende komponenter i dette systemet.
Først fremstille en kjerne ekstrudering system av riktige dimensjoner for kjernen som skal analyseres. Instruksjoner her er gitt med forutsetning om en ca 30 "core, mye lengre kjerner kan kreve mer PVC extender stykker og PVC fittings å ekstrudere fullt Planlegg ekstruder…
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen ble delvis støttet av National Science Foundation RAPID program (NSF-1048925, 1048919 og 1048914) til Alison Keimowitz, Ming-Kuo Lee, Benedict Okeke og James Saunders.
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 |