משקעי Core חתך וסחיטה הנקבובית ווטרס תחת תנאים אנוקסיים
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
אנו מדגימים שיטת חתך ליבות משקעות לחילוץ נקבובי מים תוך שמירה לתנאי חוץ ללא חמצן. מערכת פשוטה, זולה בנויה והוא יכול להיות מועבר למרחב עבודה זמנית בקרבת אתר דגימת שדה (ים) כדי להקל על ניתוח מהיר. Cores נמתח לתוך שקית כפפה ניידת, שם הם מחולקים וכל קטע עבה 1-3 סנטימטר (תלוי בקוטר ליבה) הוא חתום לתוך 50 מ"ל צינורות צנטריפוגות. מים נקבוביים מופרדים עם צנטריפוגה החיצוני של תיק הכפפה ולאחר מכן חזרו תיק הכפפה להפרדה מן המשקע. דגימות מים הנקבוביות חילוץ אלה ניתן לנתח מיד. ניתוחים מיידיים של מיני חיזור רגישים, כגון גופרי, התפצלות ברזל, התפצלות ארסן עולים כי חמצון של מים נקבוביים הוא מינימאלי; כמה דוגמאות להראות כ 100% מהמינים המופחתים, למשל 100% Fe (II) ללא Fe לגילוי (III). שני דגימות מים משקעים הנקבוביות ניתן לשמר to mainטיין לתרכובות כימיות לניתוח נוסף עם שובו למעבדה.
Introduction
חוקר לעתים קרובות רוצה ללמוד את מדינת חיזור geomicrobiology של מערכת משקעים-מים. זה אידיאלי מנצל נתונים משני משקעים ומים נקבוביים, כמים נקבוביים הם לעתים קרובות צגים רגישים של המערכת הם ממקור משותף, אם כי לא המקור היחיד, של חשיפה אקולוגית למתכות כבדות רגיש חיזור 1 כגון ארסן ואורניום. נתוני מים נקבוביים יכולים להתקבל כתוצאה באתרו באמצעות מסנני שיווי משקל דיפוזיה, הידוע גם בשם "מציצנים," מותקנים לתוך המשקעים 2. המציצן ביותר משמש בדרך כלל הגדרות היכן אתר השדה ידוע לפני עבודת שטח מתחילה והיכן ביקורים מרובים על פני תקופה ארוכה של זמן יכולים להתבצע לאתר השדה, למשל Shotyk 3. לכן בהקשרים רבים אינם מאפשרים את השימוש של מציצנים, כגון אתרים נגישים רק לזמן קצר או איפה דגימות גישוש מרובות מתקבלות כדי לקבוע היכן לחקירה נוספת אמורה להתרחש 4.בנוסף מציצנים לא לטעום משקעים במקביל דגימת מים.
כאשר רצוי לטעום משקעים ומים ביחד, או באתרי שדה שבו התקנת מציצן אינה ריאלית, השיטה הנפוצה ביותר להשיג משקעים ומים הם coring משקע. השיג ליבה צרופה הוא מבשר חיוני ההליך המתואר בעבודה זה 5. פעם ליבה מתקבלת מים נקבוביים ניתן להשיג על ידי כיווץ 6 או צנטריפוגה; לשניהם יש יתרונות וחסרונות. צנטריפוגה נחשבת בדרך כלל הדרך הבדוקה ביותר לחילוץ porewaters מן הליבות משקעות, 7 למרות טיפול יש לנקוט כדי למנוע התחמצנות של משקעים או מים נקבוביים.
בשיטה זו אנו מתארים ליבה שחול צנטריפוגה לחלץ מים נקבוביים עם חמצון מינימאלי. המחברים השתמשו בשיטה המתוארת במסמך זה במגוון בהקשרים כוללים ימי 8 מזוהמת אגם <sup> 9, ובתי גידול לחים 10. הנתונים נציג לראות מוכיחים כי תנאים להפחתה יכולים להישמר. למעט בצנטריפוגה, חומרים המשמשים הם לא יקרים, שיטה זו יכולה להיות מיושמת על מגוון רחב של שאלות מחקר גיאוכימיים geomicrobiological.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטכניקה המתוארת במסמך זה היא אחד גמיש שיכול להיות מותאם למגוון רחב של מקומות, גדל ליבה, עובי סעיף ליבה, וכו 'ישנם שלושה מרכיבים עיקריים למערכת זו.
ראשית, להכין מערכת שחול ליבה של הממדים הנכונים עבור להיות מנותח הליבה. הוראות…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן בחלקו על ידי תוכנית RAPID של הקרן הלאומית למדע (NSF-1,048,925, 1,048,919, 1,048,914 ו) לאליסון Keimowitz, מינג-קואו לי, בנדיקטוס Okeke, וג'יימס סונדרס.
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 |
References
- 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).
