Um processo de extrusão utilizando uma haste roscada-calibrado é apresentado, o qual permite a subamostragem escala mm de núcleos de sedimentos aquáticos. amostragem milímetro escala é necessário caracterizar plenamente estratigrafia evento recente em registros de sedimentos.
Aquatic subsampling núcleo do sedimento é comumente realizada em resolução cm ou meio-cm. Dependendo da taxa de sedimentação e ambiente de deposição, esta resolução fornece registros no anual a decadal escala, na melhor das hipóteses. Um método de extrusão, utilizando uma, haste roscada-calibrado é apresentado aqui, o que permite a subamostragem-escala milimétrica de núcleos de sedimentos aquáticos de diâmetros variados. Milímetro subsampling escala permite a sub-anual para análise mensal do registro sedimentar, uma ordem de magnitude maior do que esquemas de amostragem típicos. A extrusora consiste de um quadro de 2 m de alumínio e uma base, dois grampos de tubo de núcleo, um-haste roscada, e um pistão 1 m. O núcleo do sedimento é colocado por cima do êmbolo e fixada ao quadro. Um colar de amostragem acrílico é aposta para as superiores a 5 cm do tubo de núcleo e fornece uma plataforma a partir da qual extrair sub-amostras. O pistão é rodado em torno do varão roscado em intervalos calibrados e empurra suavemente o sedimento a ap do tubo de núcleo. O sedimento é então isolado na gola de amostragem e colocado em um recipiente de amostragem apropriado (por exemplo, frasco ou saco). Este método também preserva as amostras não consolidadas (isto é, conteúdo de água de alta poros) na superfície, proporcionando um volume de amostragem coerente. Este método de extrusão escala mm foi aplicado em núcleos recolhidos no Golfo norte do México após o lançamento de petróleo submarino Deepwater Horizon. A evidência sugere que é necessário para provar na escala mm para caracterizar plenamente eventos que ocorrem na escala de tempo mensal de sedimentos talude continental.
Amostras do núcleo de sedimentos de lacustres, estuarinas e ambientes marinhos (plataforma e talude continental) apresentaram registros de salinidade, temperatura, poluentes orgânicos e inorgânicos e muitos outros parâmetros ambientais sobre decenal para milenares escalas de tempo 1-3,6,8,13 , 17. Na maioria dos casos, as práticas padrão são a seção esses núcleos em intervalos de meio centímetro ou centímetros 5,15. Esta resolução é apropriada para multi-ano, decadal ou resolução maior escala na maioria dos casos. A necessidade de uma maior resolução de extrusão foi recentemente demonstrada em alguns relatórios que detectaram variabilidade dos biomarcadores sedimentares / proxies em uma escala muito bem ao longo do perfil vertical do núcleo do sedimento 11,16. No caso de sedimentação recente que ocorre em escalas de tempo de meses a um ano, é então necessário utilizar métodos de resolução de subamostragem mais finas (por exemplo, escala em mm). Isso é muitas vezes um desafio com sedimentos aquáticos devido à tele não consolidada natureza dos sedimentos superficiais.
Nós apresentamos um método de extrusão núcleo do sedimento que fornece escala mm de sedimentos sub-amostras. Em seguida, aplicar este método de extrusão para os sedimentos do norte do Golfo do México após o evento Deepwater Horizon (DWH). Esta aplicação demonstra a eficácia da subsampling escala milimétrica na caracterização estratigrafia evento sub-anual relativa aos sistemas de deposição antropogenicamente influenciaram.
Resolução mensal ou sub-anual escala nos registros sedimentares é particularmente vantajosa quando caracterizando estratigrafia evento de curto prazo. avaliações ambientais usando resolução sub-anual são capazes de caracterizar completamente eventos de sedimentação por factores antropogénicos.
Sedimentos no norte do Golfo do México que foram afetados pelo evento de petróleo Deepwater Horizon fornecer um exemplo de estratigrafia evento caracterizado inteiramente usando milímetro (sub-anual) samostragem resolução cale. Após o evento Deepwater Horizon (DWH) em 2010, sedimentos talude continental do Golfo do nordeste do México (Ngom) entrou em contato com hidrocarbonetos através de uma ordem de magnitude aumento na deposição de hidrocarbonetos flocculent 4,9,10,12,14,18. O aumento da sedimentação foi causada por um evento de neve óleo marinho sedimentação e de floculação Acumulação (MOSSFA) 4,9,10,12,14,18. Isto resultou em cerca de 6-10 mm de acumulação de sedimentos em um período de 6-12 meses de meados de 2010 a início de 2011 4. Foi necessário sub-amostra desses núcleos de sedimentos em milímetros de escala para caracterizar completamente as entradas, as taxas de sedimentação e processos pós-deposicionais.
A extrusora pode ser modificado para acomodar múltiplos diâmetros de tubo de núcleo. Se o diâmetro do núcleo é alterado, em seguida, o pistão, disco, e diâmetros de fixação devem ser ajustados em conformidade. Esta modificação permite amplas aplicações em lacustre e coleta de sedimentos marinhos. Os núcleos de sedimentos também pode ser extrudido no campo ou no laboratório. Uma modificação comum para facilitar a expedição deste sistema de extrusão é construí-lo em duas seções; uma secção inferior (base e pistão) pode, então, ser acoplada à secção superior (braçadeiras).
Existem algumas limitações para este método de extrusão. O primeiro deles é que cada núcleo, ou da secção do núcleo, deve ser cortada com o comprimento de um metro ou menos. Como com qualquer método de extrusão, há também inevitavelmente alguma compactação. No entanto, a compactação provocada por este método é mínima. A reprodutibilidade dos vários registros extrudados desta forma está dentro de 2-4 mm. Esta reprodutibilidade é estimado em comparações entre diferentesregistros (traço de metal, geoquímica orgânica, foraminíferos bentônicos, sedimentology) coletados na mesma implantação de um sistema multicore de oito núcleos. Este método de extrusão também é mais adequado para sedimentos que são principalmente (> 50%) silte e argila partículas de tamanho. Sedimentos predominantemente (> 50%) que consiste em partículas de tamanho de areia tende a ligar-se, causando a compactação adicional, devido a um coeficiente de atrito mais elevado. A última limitação associada com este método é a quantidade de sedimento disponível a partir de cada incremento na resolução em escala milimétrica. Este método fornece cerca de 15-20 g de massa húmida e 3-10 g de massa seca de uma resolução de 2 mm, o que pode ser limitativo para algumas protocolos analíticos.
Os registros sedimentares do evento Deepwater Horizon no norte do Golfo do México demonstrar a eficácia de subsampling escala milimétrica. Primeiro de tudo, 234 Th namoro não teria sido possível sem subsampling escala milimétrica. Esta datação método só pode ser aplicada em determinadas circunstâncias, que são posteriormente discutidos 4. O pulso de material floculante oleada após o evento Deepwater Horizon satisfeitas estas condições, depositando até 8 mm de material em determinados locais no norte do Golfo do México dentro de 6-12 meses. Sem a amostragem de escala mm, a geocronologia deste evento não teria sido resolvido em escala sub-anual (Tabelas 2 e 3). Além dos 234 registros Th, metais redox-sensíveis de rastreamento, a densidade de foraminíferos bentônicos, e os registros geoquímicos orgânicos deste evento teria sido limitado a um ponto de dados no centímetro de superfície (Tabela 3). Em vez disso, a utilização de sub amostragem em escala milimétrica forneceu um registro detalhado e robusto (5-10 ponto de dados) do evento MOSSFA. Especificamente, um aumento de 4 vezes (n = 18) acima dos níveis pré Deepwater Horizon valores em alifáticos totais usando subsampling escala mm teria sido reduzido a um de 2 vezesaumentar, utilizando subamostragem escala cm (n = 6). Por conseguinte, uma diminuição na densidade foraminiferal bêntico de 90% usando subamostragem escala mm teria sido reduzida para uma diminuição de 60% usando subamostragem escala cm. Sem esta amostragem de alta resolução, picos duplos discretos de óxido de manganês, bem como alterações nas concentrações de Re sedimentares associados às alterações redox não steady-state não seria resolvido. Em geral, este sistema de extrusão fornece a capacidade de subamostra sedimentos na escala mm, mantendo a totalidade do volume da amostra e pode ser modificada para vastas aplicações em amostragem de sedimento aquático. futuras aplicações deste método pode incluir a avaliação de derrames de petróleo passado, devido à estratigrafia evento escala mm associada com lançamentos de petróleo subsuperficial. Outras aplicações podem incluir registros lacustres da variabilidade climática escala mm. Milímetro escala sub-amostragem tem se mostrado eficaz na caracterização estratigrafia evento no contexto do antropogenicamente influenciadosistemas.
The authors have nothing to disclose.
Esta pesquisa foi possível, em parte por uma doação da BP / O Golfo do México Research Initiative, C-IMAGE, deep-C e em parte pela British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf Oil Spill Prevenção, resposta e Programa de Subsídios de recuperação. Os autores agradecem Nico Zenzola por sua contribuição no desenvolvimento deste processo. Os autores também agradecer à tripulação do R / V Weatherbird II por sua ajuda durante o programa de campo.
Os dados podem ser acessados no site da GRIIDC: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (data / R1.x135.119: 0004 /), (data / Y1.x031.000: 0003 /), (data / Y1. x031.000: 0006 /), (R1.x135.120: 0004).
Extruder | Custom Fabrication | Aluminum base and clamps, steel threaded rod | |
Piston | Custom Fabrication | PVC tubing with acrylic cap | |
Polycarbonate Core Tube | SABIC Poymershapes | 68374192 | |
Acrylic puck/Rubber Gasket | Custom Fabrication | ||
Acrylic sampling collar | Custom Fabrication | ||
Acrylic plate | Custom Fabrication | One edge bevelled at 45 degree angle | |
Putty knife | Fisher Scientific | 19-166-432 | |
Steel/Acrylic Plates | Custom Fabrication | ||
Electrical tape | McMaster Carr | 76455A28 | |
Siphon or Syringe | Fisher Scientific | 14-176-227, 14-823-2A | |
Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | |
Drill | Ryobi | P-882 | |
Thick rubber band | Staples | 831636 | 2-3 cm in width, larger diameter than piston |
Personal protection equipment | Fisher Scientific | Gloves-19-058-801C, lab coat- 17-100-850, Goggles-19-181-501 |
e.g. gloves, lab coat, goggles |
Sample labels | Fisher Scientific | 15920 | |
Sample vessels | Fisher Scientific | Whirlpak- 01-812-3, Jar- 02-911-791 |
e.g.whirlpak bags, jars, etc. |
Laboratory wipes | Fisher Scientific | 06-666-11 | e.g. kim wipes |
Methanol | Fisher Scientific | BP1105-1 | |
Deionized water |