Elektrostatische Methode zur Entfernung organischer Partikel aus dem Boden

Zusammenfassung

Die Entfernung von kürzlich abgelagertem und unvollständig zersetztem Pflanzenmaterial aus Bodenproben reduziert den Einfluss temporärer saisonaler Inputs auf die Messungen des organischen Kohlenstoffs im Boden. Die Anziehung zu einer elektrostatisch geladenen Oberfläche kann genutzt werden, um schnell eine beträchtliche Menge an organischem Feinstaub zu entfernen.

Zusammenfassung

Schätzungen des organischen Kohlenstoffs im Boden hängen von Bodenverarbeitungsmethoden ab, einschließlich der Entfernung von unabgebautem Pflanzenmaterial. Eine unzureichende Trennung von Wurzeln und Pflanzenmaterial vom Boden kann zu sehr variablen Kohlenstoffmessungen führen. Methoden zur Entfernung des Pflanzenmaterials beschränken sich oft auf die größten und sichtbarsten Pflanzenmaterialien. In diesem Manuskript beschreiben wir, wie elektrostatische Anziehung genutzt werden kann, um Pflanzenmaterial aus einer Bodenprobe zu entfernen. Eine elektrostatisch geladene Oberfläche, die in der Nähe von trockenem Boden passiert wird, zieht auf natürliche Weise sowohl unzersetzende als auch teilweise zersetzte Pflanzenpartikel sowie eine kleine Menge mineralischen und aggregierten Bodens an. Die Bodenprobe wird in einer dünnen Schicht auf einer ebenen Oberfläche oder einem Bodensieb verteilt. Eine Petrischale aus Kunststoff oder Glas wird elektrostatisch durch Reiben mit Polystyrolschaum oder Nylon- oder Baumwolltuch aufgeladen. Die geladene Schale wird wiederholt über den Boden geleitet. Das Gericht wird dann sauber gebürstet und wieder aufgeladen. Die erneute Ausbreitung des Bodens und die Wiederholung des Verfahrens führt schließlich zu einer abnehmenden Partikelausbeute. Der Prozess entfernt etwa 1 bis 5% der Bodenprobe und etwa das 2- bis 3-fache dieses Anteils an organischem Kohlenstoff. Wie bei anderen Partikelentfernungsmethoden ist der Endpunkt willkürlich und nicht alle freien Partikel werden entfernt. Der Prozess dauert ca. 5 minuten und erfordert keinen chemischen Prozess wie Dichteflotationsmethoden. Die elektrostatische Anziehung entfernt konsequent Material mit überdurchschnittlicher C-Konzentration und C: N-Verhältnis, und ein Großteil des Materials kann unter einem Mikroskop visuell als Pflanzen- oder Faunenmaterial identifiziert werden.

Einleitung

Genaue Schätzungen des organischen Kohlenstoffs (SOC) im Boden sind wichtig für die Bewertung von Veränderungen, die sich aus der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung oder der Umwelt ergeben. Partikuläre organische Substanz (POM) hat wichtige Funktionen in der Ökologie und Physik eines Bodens, aber es ist oft kurzlebig und variiert basierend auf mehreren Faktoren, einschließlich Jahreszeit, Feuchtigkeitsbedingungen, Belüftung, Probenentnahmetechniken, jüngste Bodenmanagement, Vegetationslebenszyklus und andere¹. Diese zeitlich instabilen Quellen können Schätzungen langfristiger Trends in stabilem und wirklich sequestriertem organischem Kohlenst....

Protokoll

1. Bodenvorbereitung

1. Sammeln Sie Bodenproben in der gewünschten Tiefe. Trocknen Sie den Boden gründlich bei 40 °C oder nach laborspezifischen Standardprotokollen.
2. Sieben Sie den Boden durch bodensebgemischte Siebe, um ca. 10-25 g gesiebten Boden zu erhalten. Viele Studien verwenden ein 1- oder 2-mm-Sieb. Die Bodenmenge basiert auf der Masse, die für die nachgelagerten Analysen erforderlich ist, und beeinflusst die Häufigkeit, mit der der elektrostatische Entfernungsschritt wiederholt werden muss.
3. Legen Sie den Boden in eine saubere, trockene Pfanne mit flachem Metall- oder Glasboden, die groß genug ist, um den Boden dünn auszubreiten (min....

Ergebnisse

Die hier vorgestellten Ergebnisse basieren auf der Analyse von Schlufflehmböden aus landwirtschaftlichen Standorten im pazifischen Nordwesten (Tabelle 1). Die Böden wurden bis zu einer Tiefe von 0-20 cm oder 0-30 cm gesammelt, bei 40 °C getrocknet, durch ein 2 mm-Sieb geleitet und mit einer mit einem Nylontuch aufgeladenen Polystyroloberfläche behandelt.

Die Menge an Elektrostatisch aus einer Probe entnommenem B.......

Diskussion

Die elektrostatische Anziehungsmethode war wirksam bei der Entfernung von POM aus den Schlammlehmböden. Die hier beschriebene Methode unterscheidet sich geringfügig von Kaiser et al.^10, die eine Kombination aus Glas / Baumwolle verwendeten. Wir behandelten alle bis auf die feinste Bodenfraktion und verwendeten Polystyrol anstelle von Glas aufgrund des triboelektrischen Unterschieds, der für Polystyrol / Nylon 100 nC / J im Vergleich zu Glas / Baumwolle bei 20 nC / J^{12 beträgt.}

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
aus Kamelhaar
aus Glas oder Kunststoff
Bodensiebe
aus Baumwolle oder Nylongewebe