Summary

Отложения Ядро секционирования и Добыча поровых вод в бескислородных условиях

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

Мы демонстрируем метод секционирования осадочных кернов и извлечения пор воды, сохраняя при этом бескислородные условия. Простая, недорогая система построена и может транспортироваться на временное рабочее место близко к месту (ам) выборки поля для облегчения быстрого анализа. Сердечники выдавливается в портативный перчаточном боксе, где они секционного и каждый толстый раздел 1-3 см (в зависимости от диаметра жилы) запечатывается в 50 мл центрифужные пробирки. Поры воды отделяют центрифугированием вне перчаточного мешка, а затем вернулся к сумке с перчатками для отделения от осадка. Эти образцы экстрагируют поровой воды могут быть проанализированы немедленно. Немедленный анализ окислительно-восстановительных чувствительных видов, таких как сульфид железа, видообразования и мышьяком видообразования показывают, что окисление поровых вод минимальна; некоторые образцы показывают примерно 100% от восстановленного вида, например 100% Fe (II) и не оказывает детектируемого Fe (III). Оба осадка и поры проб воды могут быть сохранены на главнуюTAIN химические вещества для дальнейшего анализа после возвращения в лабораторию.

Introduction

Исследователи часто хотят изучить состояние окислительно-восстановительного и geomicrobiology системы воды и осадков. Это в идеале использует данные из обоих отложений и поровых вод, а поры вод часто являются чувствительными мониторы системы и являются общим источником, хотя и не является единственным источником, экологического воздействия на окислительно – восстановительных чувствительных тяжелых металлов , таких как 1 мышьяка и урана. Данные поровой воды могут быть получены на месте с помощью диффузионного равновесия фильтров, также известный как "гляделки" , установленных в осадок 2. Peepers наиболее часто используются в тех местах , где сайт поле известно до начала полевых работ и где многократные посещения в течение длительного периода времени может быть сделано на месте поля, например , Shotyk 3. Поэтому многие контексты не позволяют использовать каунасца, например, сайтов , доступных только в течение короткого времени , или где несколько разведочных образцов , полученных чтобы определить , где дальнейшее исследование должно произойти 4.Дополнительно гляделки не образец осадка одновременно отбора проб воды.

Когда желательно образец осадка и воды вместе, или в полевых местах, где установка соглядатай не представляется возможным, наиболее распространенный метод для получения осадка и воды осадка отбора керна. Получение замешанный ядро является ключевым предшественником с процедурой , описанной в данной работе 5. После того, как ядро получается поровые воды могут быть получены путем выдавливания 6 или центрифугирование; оба имеют свои преимущества и недостатки. Центрифугирование обычно считается наиболее надежным методом экстракции из поровых водах осадка ядер, 7 , хотя необходимо соблюдать осторожность , чтобы предотвратить окисление отложений или поровых вод.

В этом методе мы опишем основную выдавливание и центрифугирование для извлечения поровых вод с минимальным окислением. Авторы использовали метод , описанный здесь , в различных контекстах , включая морские 8, загрязненный озеро <sup> 9, и водно – болотные угодья 10. Представительные данные, показанные показывает, что восстановительные условия могут быть сохранены. За исключением центрифуги, используемые материалы недороги, и этот метод может быть применен к широкому разнообразию геохимических и geomicrobiological вопросов исследования.

Protocol

1. Подготовка оборудования Подготовка Основных лайнеры Рассчитать толщину основного среза , которые будут получены с помощью Volume = πr 2 х толщина; конечный объем должен быть <50 см 3. С диаметром сердцевины 10 см, толщиной 2 см срезы могут быть получены. Примеч…

Representative Results

Тип полученных результатов зависит от проведенных анализов и на геохимической обстановке, из которого получали ядро. Растворенный кислород может быть измерено в извлеченном поровых водах, но во многих случаях это будет равна нулю ниже первых нескольких сантиметр…

Discussion

Техника , описанная здесь , представляет собой гибкий, который может быть настроен для широкого диапазона мест, основных размеров, основной толщины сечения и т.д. Существуют три основных компонента этой системы.

Во-первых, подготовить ядро ​​экструзионного систему…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Это исследование было частично поддержана RAPID программы Национального научного фонда (NSF-1048925, 1048919, 1048914 и) к Alison Keimowitz, Мин-Куо Ли, Бенедикт Okeke, и Джеймс Сондерс.

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

  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).
check_url/de/53393?article_type=t

Play Video

Diesen Artikel zitieren
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