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माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर का उपयोग करके ऑक्सिक-एनोक्सिक मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में घुलित विलेय नमूनाकरण

Published: March 24, 2023 doi: 10.3791/64358
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2, 2, 2
1Department of Geography and Planning, University of Liverpool, 2Department of Health and Environmental Sciences, Xi’an Jiaotong-Liverpool University

Summary

एक माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर को न्यूनतम गड़बड़ी के साथ सीटू में ऑक्सीक-एनोक्सिक मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में घुलित छिद्रजल विलेय का नमूना लेने के लिए वर्णित किया गया है। इस उपकरण को मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस और उससे परे गड़बड़ी से प्रेरित एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल में तेजी से बदलाव को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Abstract

गड़बड़ी के जवाब में ऑक्सीक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस पर स्थानिक (मिलीमीटर स्केल) और टेम्पोरल (घंटे स्केल टू डे स्केल) दोनों आयामों में जैव-रासायनिक प्रक्रियाएं तेजी से स्थानांतरित होती हैं। तेजी से जैव-रासायनिक परिवर्तनों को समझने के लिए उच्च स्थानिक और अस्थायी नमूना संकल्प के साथ सीटू, न्यूनतम इनवेसिव टूल की आवश्यकता होती है। हालांकि, उपलब्ध निष्क्रिय नमूना उपकरण कई मामलों में या तो उनकी डिस्पोजेबल प्रकृति या नमूना तैयारी के लिए जटिलता और व्यापक कार्यभार के कारण बहुत उपयोगी नहीं हैं।

इस समस्या को हल करने के लिए, 33 अलग-अलग पॉलीथेरसल्फोन नैनोमेम्ब्रेन ट्यूबों (अर्धपारगम्य, <20 एनएम छिद्र आकार) के साथ एक माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर को एक-आयामी कंकाल (60 मिमी) में एकीकृत किया गया था, ताकि 1.8 मिमी (बाहरी व्यास प्लस एक रिक्ति, यानी, जांच के बीच 0.1 मिमी) के उच्च रिज़ॉल्यूशन पर मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में छिद्रजल में घुलित यौगिकों का पुन: नमूना लिया जा सके। नमूना तंत्र एकाग्रता ढाल प्रसार के सिद्धांत पर आधारित है। डिगैस्ड पानी की स्वचालित लोडिंग ऑक्सीक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस में रासायनिक प्रजातियों को न्यूनतम गड़बड़ी की अनुमति देती है।

यह पेपर दैनिक आधार पर मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में डिवाइस सेटअप और निरंतर पोरवाटर सैंपलिंग की प्रक्रियाओं का वर्णन करता है। एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल को सिंचाई द्वारा प्रेरित गड़बड़ी से पहले (दिन 6 पर) और बाद में (दिन 7 पर) चुनिंदा रूप से मापा गया था। परिणामों से पता चला कि एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल तेजी से परिवर्तन से गुजर रहे थे, खासकर रेडॉक्स-संवेदनशील तत्वों (यानी, लोहा और आर्सेनिक) के लिए। ये प्रोटोकॉल भौतिक, रासायनिक और जैविक कारकों के कारण होने वाली विभिन्न गड़बड़ियों के तहत मिट्टी-पानी के इंटरफेस में जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाओं की जांच करने में मदद कर सकते हैं। पेपर पर्यावरण विज्ञान में संभावित उपयोग के लिए इस पद्धति के फायदे और नुकसान पर पूरी तरह से चर्चा करता है।

Introduction

एक ऑक्सिक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस जीवमंडल में एक सामान्य विशेषता है जो जैव-रासायनिक चक्र1 के लिए महत्वपूर्ण है। यह इंटरफ़ेस अत्यधिक विषम है, जिसमें स्थानिक सीमा तलछट / मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में मिलीमीटर से लेकरमहासागरीय एनोक्सिक ज़ोन 3,4 में हजारों मीटर तक फैली हुई है। यह इंटरफ़ेस तात्विक बायोजियोकेमिस्ट्री की जटिलता का अध्ययन करने के लिए एक आदर्श निवास स्थान है।

मिट्टी-पानी इंटरफेस में सेंटीमीटर के भीतर एक विशिष्ट ऑक्सिक-एनोक्सिक ढाल विशेषता होती है और मेसोकोस्म प्रयोगों में आसानी से स्थापित होती है। सतह के पानी से आणविक ऑक्सीजन की खपत से शुरू होकर, स्तरीकृत कार्यात्मक माइक्रोबियल समुदाय मिलीमीटर स्केल1 पर ओ2, पीएच और ईएच ग्रेडिएंट जैसे विभिन्न ग्रेडिएंट्स के विकास को चलाते हैं। ऑक्सिक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस पर जैव-रासायनिक साइक्लिंग प्रकृति 5,6 में विभिन्न गड़बड़ी के प्रति संवेदनशील है। तलछट और धान के खेतों के मामले में, कूड़े और पुआल, आवधिक बाढ़ और जल निकासी, तापमान में उतार-चढ़ाव और चरम सीमा, और बायोटर्बेशन जैसे ताजे कार्बनिक पदार्थों के इनपुट से ऑक्सिक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस पर जैव-रासायनिक चक्र में परिवर्तन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप स्थायी प्रभाव हो सकते हैं, जैसे कि ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, यूट्रोफिकेशन और किसी दिए गए स्थान पर संदूषण। इसलिए, मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस पर ऑक्सिक-एनोक्सिक ढाल वैश्विक, बड़े पैमाने पर, जैव-रासायनिक चक्रों के अध्ययन के लिए एक खिड़की प्रदान करता है। उच्च रिज़ॉल्यूशन में मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस के साथ घुलित पदार्थों का स्थानिक नमूना करण और विश्लेषण हमेशा रुचि का रहा है; हालांकि, कार्यप्रणाली में सीमित प्रगति हुई है।

विनाशकारी छिद्रजल निष्कर्षण की कमियों को दरकिनार करते हुए, गैर-विनाशकारी निष्क्रिय नमूनाकरण का उपयोग पोरवाटर रसायन विज्ञान में परिवर्तन से बचने औरनमूना तैयारी की जटिलता को संबोधित करने के लिए तेजी से किया जाता है। कई उपकरण जो उच्च-परिशुद्धता, सीटू नमूनाकरण (माइक्रोमीटर से सेंटीमीटर स्केल तक) का प्रदर्शन कर सकते हैं, का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, जिसमें सीटू डायलिसिस सैंपलर (पीपर्स के रूप में जाना जाता है) 8, पतली फिल्मों (डीईटी) 9 में रासायनिक संतुलन, और पतली फिल्मों (डीजीटी) 10 में विकिरण ढाल शामिल हैं। विघटित पदार्थों को प्रसार और सोखना प्रक्रियाओं के तंत्र के माध्यम से निष्क्रिय रूप से नमूना लिया जाता है। यद्यपि वे ऑक्सिक-एनोक्सिक रासायनिक प्रोफाइल का वर्णन करने में उपयोगी साबित हुए हैं, फिर भी वे एकल-उपयोग हैं, जो उनके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करता है।

हाल ही में, माइक्रोडायलिसिस तकनीक एक संवेदनशील उपकरण के रूप में उभरी है जिसका उपयोग मिनटों से दिन11,12,13,14 के अस्थायी पैमाने पर मिट्टी में घुलनशील यौगिक गतिशीलता की निगरानी के लिए किया जा सकता है। चिकित्सा और पर्यावरण विज्ञान में माइक्रोडायलिसिस का उपयोग करके एक विशिष्ट परिदृश्य के लिए, एक अर्धपारगम्य ट्यूबलर झिल्ली (यानी, एक माइक्रोडायलाइज़र) से युक्त एक लघु, संकेंद्रित-प्रकार की जांच का उपयोग अंतरालीय द्रव या मिट्टी के समाधान की जांच करने के लिए किया जाता है ताकि चयापचय प्रक्रियाओं और रासायनिक प्रजाति15,16 पर महत्वपूर्ण गड़बड़ी को रोका जा सके। माइक्रोडायलिसिस के सबसे बड़े अंतर्निहित लाभों में से एक मिट्टी या जैविक ऊतकों में समय-निर्भर एकाग्रता परिवर्तनों का सीटू कैप्चर है।

माइक्रोडायलिसिस अवधारणा के आधार पर, हमने एक अधिक आसान-से-उपयोग माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर विकसित किया, जिसे पहले एकीकृत पोरवाटर इंजेक्शन (आईपीआई) प्रोफाइलर कहा जाता था, जो एकाग्रता ढाल प्रसार2 के सिद्धांत के आधार पर पोरवाटर विलेय का निरंतर संतुलन डायलिसिस कर सकता है। माइक्रोडायलिसिस डिवाइस खोखले नैनोमेम्ब्रेन ट्यूबों का उपयोग करता है जो पेर्फ्यूसेट के सक्रिय प्रीलोडिंग और घुलित विलेय के निष्क्रिय प्रसार के लिए होता है, जो पीपर्स में उपयोग किए जाने वाले थोक पोरवाटर प्रसार, दबाव फिल्टर जैसे राइज़ोन सैंपलर और संचय-आधारित डीजीटी से अलग है। इस उपकरण का परीक्षण और सत्यापन हाइलैंड और बाढ़ वाली मिट्टी दोनों में धनिक और आयनिक तत्वों के अस्थायी और स्थानिक नमूने में किया गया है (चित्र 1 ए -1) 13,15,16। सरल पंप इन-एंड-आउट माइक्रोडायलिसिस नमूना तैयारी में चरणों की संख्या को कम करता है 2,15.

हमने एक आयामी समर्थन कंकाल पर नमूने के एक सेट को एकीकृत करके एक माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर बनाया, और इस प्रोफाइलर ने मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस और राइजोस्फीयर 2,15,17 पर उच्च-रिज़ॉल्यूशन नमूनाकरण प्राप्त किया। इस अध्ययन में, नमूना उपकरण और नमूना विधि के काफी संशोधन किए गए थे ताकि डाउनस्ट्रीम मौलिक विश्लेषण के लिए न्यूनतम गड़बड़ी के साथ मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस (60 मिमी ऊर्ध्वाधर गहराई) पर 33 छिद्र पानी के नमूनों के संग्रह की अनुमति मिल सके। पूरी नमूना प्रक्रिया में ~ 15 मिनट लगते हैं। चूंकि माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर पर्यावरण विज्ञान के समुदाय के लिए नया है, इसलिए हम मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस पर रासायनिक संकेतों में परिवर्तन की निगरानी में माइक्रोडायलिसिस की क्षमता को इंगित करने के लिए डिवाइस घटकों और नमूना प्रक्रियाओं का विवरण प्रस्तुत करते हैं।

माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर का विवरण
माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर डिवाइस, पिछले डिजाइन2 के उचित संशोधनों के साथ, चित्रा 1 में दिखाया गया है। नैनोमेम्ब्रेन (चित्रा 1 सी -1) का प्रभावी छिद्र आकार बड़े अणुओं और माइक्रोबियल कोशिकाओं के प्रसार को रोकने के लिए केवल कई नैनोमीटर होने का अनुमान है। एक पिछले परीक्षण ने सुझाव दिया कि 6 महीने की बाढ़ वाली इनक्यूबेशन के परिणामस्वरूप ट्यूब की सतह15 के अंदर या बाहर कोई लोहे का भंडार नहीं था। एक घुमावदार, खोखले कंकाल को डिजाइन किया गया था (चित्रा 1 सी -2) और एक स्थिर नायलॉन सामग्री का उपयोग करके 3 डी-मुद्रित। कुल 33 नैनोमेम्ब्रेन ट्यूब (पॉलीथेरसल्फोन; सतह छिद्र आकार: 0-20 एनएम; आंतरिक व्यास x बाहरी व्यास x प्रभावी नमूना लंबाई: 1.0 मिमी x 1.7 मिमी x 54 मिमी; सैद्धांतिक मात्रा: 42.4 μL) मिलान किए गए पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) पाइप (लंबाई: 18 सेमी x 2 सेमी व्यास चित्रा 1 सी -1) से जुड़े कंकाल पर और पीवीसी कंटेनर के एक तरफ स्थापित किए गए थे (चित्रा 1 बी)। इस उपकरण के लिए, नमूना घटक (चित्रा 1 बी -1) पीवीसी कंटेनर की साइड दीवार से 2 सेमी दूर है। इंजेक्शन साइड (चित्रा 1 बी -4) के लिए, सभी ट्यूबों को एक-से-कई कनेक्टर से जोड़ा गया था, जिसे एयरटाइट तरीके से एक बफरिंग कंटेनर में तय किया गया था (चित्रा 1 बी -7)। तीन-तरफा वाल्व द्वारा बफरिंग कंटेनर से जुड़ने के लिए एक मेडिकल इन्फ्यूजन बैग (चित्रा 1 बी -11) का उपयोग किया गया था। आगे के प्रयोगात्मक संचालन से पहले पानी में सिस्टम की एयरटाइटनेस की सावधानीपूर्वक जांच की गई थी। मेडिकल इन्फ्यूजन बैग में प्रीलोडेड पानी (18.2 एमएल, 500 एमएल) हमेशा ऑक्सीजन मुक्त होता है (चित्रा 1 सी -8)। विस्तृत डिवाइस सेटअप और पोरवाटर सैंपलिंग निम्नानुसार वर्णित हैं।

Protocol

1. व्यक्तिगत माइक्रोडायलिसिस नमूना तैयार करना

  1. प्राचीन नैनोमेम्ब्रेन ट्यूबों (आंतरिक व्यास x बाहरी व्यास x लंबाई: 1.0 मिमी x 1.7 मिमी) को कुल 33 छोटे ट्यूबों (लंबाई में 58 मिमी) में सटीक रूप से काटें।
  2. सिरेमिक चाकू के साथ पीटीएफई पाइप को 66 पाइप (लंबाई में 180 मिमी) में सटीक रूप से काटें।
    नोट: किसी भी संदूषण से बचने के लिए किसी भी धातु आधारित चाकू का उपयोग न करें।
  3. किसी भी साफ प्लास्टिक प्लेट पर दो-भाग (एबी) एपॉक्सी चिपकने वाला पूरी तरह से मिलाएं, और इसे 30 मिनट तक चिपचिपा होने दें। एबी एपॉक्सी चिपकने वाला पदार्थ को पीटीएफई पाइप के शीर्ष की बाहरी सतह पर सावधानी से लागू करें। सुनिश्चित करें कि एबी एपॉक्सी चिपकने वाला केवल ट्यूब की 4 मिमी लंबाई को कवर करता है और कोई अतिरिक्त चिपकने वाला अवरोधक ट्यूब नहीं हैं।
  4. चरण 1.2-1.4 में तैयार किए गए दो पीटीएफई पाइपों को चरण 1.1 में तैयार प्रत्येक नैनोमेम्ब्रेन ट्यूब के साथ पीटीएफई पाइप को नैनोमेम्ब्रेन ट्यूब में धीरे से पेंच करके कनेक्ट करें।
    नोट: जोड़ पर अतिरिक्त चिपकने वाला जमा न होने दें। सुनिश्चित करें कि कोई चिपकने वाला नैनोमेम्ब्रेन ट्यूब को दूषित नहीं करता है।
  5. सभी 33 प्राचीन माइक्रोडायलिसिस नमूने को पूरी तरह से इकट्ठा करने के लिए चरण 1.4 दोहराएं।
  6. चिपकने वाले के पूर्ण इलाज और स्थिरीकरण को सुनिश्चित करने के लिए चरण 1.6 में इकट्ठा किए गए नमूने को रात भर खड़े रहने दें।
  7. हाइड्रोफिलिसिटी को बढ़ाएं और माइक्रोडायलिसिस सैंपलर्स को 1 घंटे के लिए इथेनॉल (99.5% शुद्धता) में भिगोकर साफ करें, इसके बाद अल्ट्रासोनिक सफाई (कमरे का तापमान) 2% पतला एचएनओ3 और अल्ट्राप्योर पानी के साथ 15 मिनट के लिए करें।
  8. 5 एमएल सिरिंज का उपयोग करके पानी में बुदबुदाकर माइक्रोडायलिसिस सैंपलर की पैटेंसी और एयरटाइटनेस की जांच करें।

2. माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर की असेंबली

  1. नायलॉन सामग्री (चित्रा 1 सी -2) का उपयोग करके पूर्वनिर्धारित कंकाल को प्रिंट करने के लिए संलग्न सीएडी फ़ाइल (पूरक फ़ाइल 1) का उपयोग करें।
  2. कंकाल के आकार से मेल खाने के लिए दो समानांतर स्लॉट (5 सेमी अंतराल) के साथ एक पीवीसी कंटेनर (एसिड-धोया हुआ) को खोखला करें। थक्के के लिए 3 डी प्रिंटर में उत्कीर्णन मॉड्यूल का उपयोग करें।
  3. 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब की टोपी के आकार में एपॉक्सी चिपकने वाला स्थिर करके एक-से-कई कनेक्टर का निर्माण करें। ठीक होने से पहले एपॉक्सी चिपकने वाले पदार्थ में 33 सिलिकॉन कैप (लंबाई में 1 सेमी) डालें, और रात भर खड़े रहने दें।
  4. ट्यूब कैप से एक-से-कई कनेक्टर निकालें।
  5. ठीक किए गए एपॉक्सी चिपकने वाले को काटने के लिए एक सिरेमिक चाकू का उपयोग करें ताकि सभी सिलिकॉन कैप छोर अबाधित हों।
  6. एक-से-कई कनेक्टर को 2% पतला HNO3 और 15 मिनट के लिए अल्ट्राप्योर पानी के साथ अच्छी तरह से धो लें। परिवेश की परिस्थितियों में एक-से-कई कनेक्टर को सुखाएं।
  7. बफरिंग कंटेनर के रूप में सेवा करने के लिए ट्यूब के नीचे तीन-तरफा वाल्व कनेक्ट करें।
  8. एबी एपॉक्सी चिपकने वाला का उपयोग करके 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में एक-से-कई कनेक्टर स्थापित करके बफरिंग कंटेनर को इकट्ठा करें।
  9. कंकाल पर खंड 1 में तैयार किए गए व्यक्तिगत माइक्रोडायलिसिस नमूने को इकट्ठा करें (चरण 2.1)। इस चरण में, फिक्सिंग में सहायता के लिए गर्म पिघल चिपकने वाला का उपयोग करें ताकि प्रत्येक नमूना कंकाल के शीर्ष / निचले किनारे के समानांतर हो।
  10. चरण 2.9 को तब तक दोहराएं जब तक कि कंकाल पर सभी माइक्रोडायलिसिस सैंपलर (एन = 33) स्थापित न हो जाएं।
  11. सुनिश्चित करें कि कंकाल के दोनों किनारों पर 33 नमूने पीवीसी स्लॉट से गुजरते हैं। कंकाल के जोड़ों पर अंतराल और एबी एपॉक्सी चिपकने वाले स्लॉट को सील करें।
  12. कंकाल के एक तरफ के 33 सैंपलर्स को 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब (चरण 2.8) में पूर्वस्थापित एक-से-कई कनेक्शन वाल्व के माध्यम से एक एयरटाइट तरीके से एक बफरिंग कंटेनर से कनेक्ट करें।
  13. तीन-तरफा वाल्व के माध्यम से बफर कंटेनर में पानी (18.3 एम) से भरे एक मेडिकल इन्फ्यूजन बैग को कनेक्ट करें।
  14. नमूना पक्ष पर 33 नमूने को बंद करने के लिए सिलिकॉन कैप का उपयोग करें। तीन-तरफा वाल्व को चालू करके प्रत्येक माइक्रोडायलिसिस सैंपलर की पैटेंसी और एयरटाइटनेस को फिर से जांचें, जिससे पानी को मेडिकल इन्फ्यूजन बैग से सैंपलर तक प्रवाहित किया जा सके। सभी जांच पूरी करने के बाद, बफरिंग कंटेनर पर सभी नमूने और वाल्व को बंद और बंद करें।

3. मृदा इनक्यूबेशन

  1. बाढ़ वाली मिट्टी के इनक्यूबेशन से पहले, ऑक्सीजन को हटाने के लिए मेडिकल इन्फ्यूजन बैग में पानी को हटा दें। उच्च शुद्धता वाली नाइट्रोजन गैस की लाइन के मार्ग में रात भर बुलबुला नाइट्रोजन गैस को चिकित्सा जलसेक बैग (चित्रा 1-सी 8)।
  2. प्रोफाइलर और डिगैस्ड बैग के बीच कनेक्शन बंद करने के लिए तीन-तरफ़ा वाल्व का उपयोग करें।
  3. सावधानी पूर्वक एक पीवीसी कंटेनर में 450 ग्राम छलनी, हवा < सूखी मिट्टी (कण आकार 2 मिमी) जोड़ें, जिससे पांच माइक्रोडायलिसिस नमूने मिट्टी की सतह से ऊपर रह सकें।
  4. मिट्टी की सतह को कवर करने के लिए एक ऊतक का उपयोग करें, और फिर इसे बाढ़ लाने के लिए मिट्टी पर अल्ट्राप्योर पानी (18.3 एम) डालें। ऊतक को हटा दें जब मिट्टी की सतह से 5 सेमी ऊपर मिट्टी पूरी तरह से भर जाती है।
  5. मिट्टी की इनक्यूबेशन शुरू होने के तुरंत बाद सिस्टम को प्रीलोडेड समाधान के साथ शुद्ध करें। नमूना प्रणाली को फ्लश करने के लिए एनारोबिक बैग और डायलिसिस सैंपलर के बीच कनेक्शन चालू करें। प्रत्येक नमूने को पानी से शुद्ध करते समय नमूने की कुल मात्रा का 10 गुना उपयोग करें।
  6. एक नमूने के शुद्धिकरण को समाप्त करते समय, इसे एक साफ सिलिकॉन कैप का उपयोग करके कैप करें।
  7. चरण 3.6 को तब तक दोहराएं जब तक कि सभी नमूने हटा नहीं दिए जाते। इस समय, एक बाढ़ वाली मिट्टी इनक्यूबेशन और नमूना प्रणाली स्थापित की जाती है।
  8. एनारोबिक बैग को पानी की सतह की ऊंचाई पर समायोजित करें।
  9. सुनिश्चित करें कि सभी ट्यूब पानी से भरे हुए हैं। यदि नहीं, तो टोपी को हटा दें, और ट्यूब टॉप को नीचे करें, जिससे पानी एनारोबिक बैग से बाहर निकल सके।
  10. सभी कैप और वाल्व बंद करें।
  11. 7 दिनों के लिए इनक्यूबेशन के दौरान एनारोबिक बैग और डायलिसिस सैंपलर के बीच कनेक्शन बंद कर दें।

4. माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर नमूनाकरण

  1. नमूना लेने से पहले, मिट्टी के कंटेनर में पानी के स्तर, नमूना शीर्ष, और एनारोबिक बैग को स्पष्ट रूप से अलग-अलग पानी की क्षमता से बचने के लिए एक समान ऊंचाई पर समायोजित करें। मिट्टी के इनक्यूबेशन की अवधि में हमेशा इस अभ्यास को बनाए रखें।
  2. एनारोबिक बैग और बफर कंटेनर के बीच कनेक्शन चालू करें।
  3. पहले नमूने की टोपी को ऊपर से नीचे तक हटा दें।
  4. नमूने से 133 μL को एक शीशी (0.6 एमएल) में सटीक रूप से एस्पिरेट करने के लिए एक पिपेट का उपयोग करें जो संरक्षण के लिए 2% HNO3 के 133 μL के साथ प्रीलोडेड है।
  5. नमूना प्रक्रिया के दौरान, एनारोबिक बैग के अवलोकन कक्ष (चित्रा 1 ए -9) में माइक्रोडायलिसिस सैंपलर की ओर पानी की बूंदों के धीमी लेकिन समान प्रवाह का निरीक्षण करें।
  6. सिलिकॉन कैप के साथ ट्यूब टॉप बंद करें। अगले नमूना ट्यूब पर जाएं।
    नोट: फेरस फे जैसे रेडॉक्स-संवेदनशील तत्वों के विश्लेषण के लिए, एक अलग संरक्षण विधि जैसे डिगैस्ड (10 एमएम) ईडीटीए समाधान का उपयोग किया जाना चाहिए, और नमूना करण नाइट्रोजन शुद्ध स्थितियों के तहत किया जाना चाहिए।
  7. चरण 4.6 को तब तक दोहराएं जब तक कि सभी 33 नमूने एकत्र नहीं किए गए हैं। एनारोबिक बैग और बफर कंटेनर के बीच कनेक्शन बंद करें।
    नोट: नमूना आम तौर पर 15 मिनट में समाप्त किया जा सकता है। वर्तमान डिजाइन के साथ, ट्यूबों के बीच क्रॉस-संदूषण से बचने के लिए नमूना दैनिक आधार पर किया जाता है। यद्यपि ट्यूब के साथ विलेय प्रसार धीमा है, यह बफर कंटेनर में फैल जाएगा और अन्य ट्यूबों को दूषित कर देगा।
  8. दिन 6 पर नमूने के तुरंत बाद, बाढ़ के पानी को फिर से भर दें, जिससे मिट्टी की सतह पर गड़बड़ी होगी।
  9. छिद्रजल के नमूने को स्थानांतरित करने से पहले और बाद में नमूना शीशी का वजन करके नमूना मात्रा वसूली की गणना करें।
  10. छिद्रजल में तत्वों की कुल घुलित सांद्रता को मापने के लिए अपरिवर्तनीय रूप से युग्मित प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (आईसीपी-एमएस) का उपयोग करें।
    नोट: एकाग्रता परिमाणीकरण के लिए एक बाहरी मानक वक्र का उपयोग किया गया था, जबकि आईसीपी-एमएस परिचालन स्थिरता की निगरानी के लिए आंतरिक मानक आरएच का उपयोग किया गया था।

Representative Results

इस प्रोटोकॉल के बाद, एक माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर सिस्टम स्थापित किया गया था, जैसा कि चित्रा 1 में वर्णित है। मिट्टी की इनक्यूबेशन बाढ़ की स्थिति (24 डिग्री सेल्सियस, प्रकाश से खुला) के तहत की गई थी। बाढ़ के पानी को फिर से भरने के अभ्यास के कारण मिट्टी की सतह पर संभावित गड़बड़ी को इंगित करने के लिए दिन 6 और दिन 7 के नमूने चुनिंदा रूप से मापा गया था।

प्रत्येक नमूने के दौरान, माइक्रोडायलिसिस सैंपलर की ओर बहने वाले अवलोकन कक्ष में पानी की बूंदों की एक सुसंगत संख्या देखी गई, यह दर्शाता है कि स्थानांतरित नमूना समाधान लगातार एनारोबिक बैग में समाधान द्वारा फिर से भर दिया गया था। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, नमूना मात्रा का वसूली प्रतिशत औसतन 101.4% ± 0.9% था और 100.2% से 103.6% तक था। नमूना मात्रा की थोड़ी अधिक वसूली यह संकेत दे सकती है कि एनारोबिक बैग और नमूना ट्यूब के शीर्ष के बीच पानी के स्तर का अंतर था।

दिन 6 और दिन 7 पर एकत्र किए गए मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में नमूनों का उपयोग करते हुए, पोरवाटर में लोहे (Fe), मैंगनीज (Mn), आर्सेनिक (As), कैडमियम (सीडी), तांबा (Cu), सीसा (Pb), निकल (Ni), और जस्ता (Zn) की कुल घुलित सांद्रता निर्धारित की गई (चित्र 3)। बाढ़ के पानी को फिर से भरने के अभ्यास से पहले और बाद में मौलिक प्रकार के आधार पर एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल बहुत भिन्न होते हैं। यद्यपि हमने यहां प्रतिकृतियां नहीं कीं क्योंकि इस अध्ययन में ढाल-आधारित प्रयोगात्मक डिजाइन का उपयोग किया गया था, हमारे पिछले अध्ययन ने गहराई पर निर्भररासायनिक संकेतों में परिवर्तन की अच्छी प्रतिकृति का प्रदर्शन किया।

दिन 6 पर, मिट्टी की गहराई के साथ एमएन, एफई और एएस की घुलित सांद्रता में वृद्धि हुई, जबकि क्यू और पीबी की मिट्टी की गहराई बढ़ने के साथ कमी आई। परिणाम मिट्टी-पानी इंटरफेस में सामान्य सिद्धांतों और टिप्पणियों के अनुरूप हैं; विशेष रूप से, गहरी मिट्टी में अधिक कम वातावरण कम घुलनशील खनिजों के गठन के कारण धनिक धातुओं की रिहाई को रोकते हुए एमएन15, एफई और एएस की बढ़ी हुई रिडक्टिव रिलीज का कारण होगा। हालांकि, सीडी, नी और जेडएन के लिए, एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल ने एक अलग पैटर्न का संकेत दिया, क्योंकि विघटित सांद्रता में लगभग -20 मिमी की गहराई से गहरे स्थानों तक बढ़ती प्रवृत्ति थी।

Fe (4.95 mg) की एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल की तुलना में · L-1) और As (3.3 μg· एल -1) दिन 6 पर -12 मिमी की गहराई पर, Fe की सांद्रता (1.46 मिलीग्राम) · L-1) और As (0.8 μg· एल -1) दिन 7 पर काफी कम थे; हालांकि, एफई और एएस सांद्रता -18 मिमी से -50 मिमी की गहराई से काफी अधिक (गहराई-निर्भर ढलान, पी < 0.001) थी। एमएन को छोड़कर, निर्धारित अधिकांश तत्वों के लिए, एरोबिक पानी की भरपाई के बाद, सतह के पानी और यहां तक कि -15 मिमी की गहराई पर सतह की मिट्टी में घुलित सांद्रता काफी कम थी। यह नोट किया गया था कि 7 वें दिन लगभग -10 मिमी की गहराई पर पीबी के लिए एक एकाग्रता शिखर था, जो दिन 6 पर देखे गए विपरीत पैटर्न को दर्शाता है। ये असंगत परिणाम संभवतः पानी की पुनःपूर्ति की गड़बड़ी और मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में बायोजियोकेमिस्ट्री के अस्थायी विकास के कारण होते हैं। किसी भी मामले में, माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर ने मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में रासायनिक प्रोफाइल में टेम्पोरोस्पेटियल परिवर्तनों की निगरानी करने की अपनी बड़ी क्षमता का संकेत दिया।

Figure 1
चित्र 1: 50 मिमी की मिट्टी की गहराई के लिए मिट्टी-पानी इंटरफेस पर रासायनिक गतिशीलता की निगरानी के लिए माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर सेटअप। मुख्य घटकों में (बी 1, सी 1) 33 माइक्रोडायलिसिस सैंपलर्स (बी 2, सी 2) शामिल हैं, जो 3 डी-मुद्रित कंकाल पर स्थापित हैं, जिसे आगे (बी 3) इनक्यूबेशन कंटेनर (50 एमएल नमूना ट्यूब), (बी 4, बी 7, सी 4) एक-से-कई बफरिंग कंटेनर, (बी 9-बी 12) डिगैस्ड पानी के आपूर्तिकर्ता के रूप में उपयोग किया जाने वाला एक मेडिकल इन्फ्यूजन बैग, और एक (सी 5) पर स्थापित किया गया है।) ऑफ़लाइन नमूना पिपेट। (B5) सभी 33 नमूने के नमूने स्थानों को एक प्लास्टिक पट्टी (बी 6) के साथ एक ही ऊंचाई पर संरेखित किया गया है। डीऑक्सीजनेटेड पानी पानी की आपूर्ति के विपरीत दिशा में (सी 8) नाइट्रोजन बुदबुदाकर तैयार किया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: एच2ओ का उपयोग करके नमूना मात्रा वसूली को परफ्यूसेट के रूप में उपयोग करना। त्रुटि पट्टियाँ दो स्वतंत्र प्रोफाइलर नमूनाकरण के मानक विचलन को दर्शाती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3: एकाग्रता-गहराई प्रोफाइल । (ए) मैंगनीज, (बी) लोहा, (सी) आर्सेनिक, (डी) कैडमियम, (ई) तांबा, (एफ) सीसा, (जी) निकल, और (एच) जस्ता दिन 6 और दिन 7 पर मापा जाता है। वाई-अक्ष पर नकारात्मक टिक लेबल पानी-मिट्टी की सीमा के नीचे की गहराई को इंगित करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: रिसाव की विफलता का मामला जिसके परिणामस्वरूप नमूने के अंदर लोहे की वर्षा होती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक फ़ाइल 1: पहले से डिज़ाइन किए गए कंकाल के प्रिंटआउट के लिए कंप्यूटर-सहायता प्राप्त डिज़ाइन फ़ाइल। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा एस 1: उपयोग में प्रोफाइलर। (ए) बाढ़ वाली मिट्टी पर। (B-E) शीर्ष और साइड दृश्य और कनेक्शन विवरण की तस्वीरें अलग से प्रस्तुत की जाती हैं। (ई) बफर कंटेनर और मेडिकल इन्फ्यूजन बैग को जोड़ने के लिए तीन-तरफा वाल्व का उपयोग किया जाता है। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Discussion

पिछले प्रयोगों और प्रथाओं2 के आधार पर, माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर असेंबली और पोरवाटर सैंपलिंग के दौरान कुछ विचारों पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, कनेक्शन पर रुकावट या रिसाव से बचने के लिए नैनोमेम्ब्रेन ट्यूब और कनेक्टिंग ट्यूब को सावधानीपूर्वक जोड़ा जाना चाहिए। चूंकि बाढ़ की स्थिति में मिट्टी को इनक्यूबेट किया जाता है, इसलिए ऑक्सीजन की शुरूआत डायलिसिस ट्यूबिंग में फेरस आयरन को तेजी से ऑक्सीकरण और अवक्षेपित करेगी (चित्रा 4)। इस कारण से, माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर को इकट्ठा करने से पहले, प्रत्येक माइक्रोडायलिसिस ट्यूब को अखंडता (कोई नुकसान नहीं), कनेक्शन की एयरटाइटनेस और टयूबिंग की पैटेंसी के लिए जांच की जानी चाहिए। इसी तरह, रिसाव से बचने के लिए इनक्यूबेशन कंटेनर की साइड दीवार के लिए समर्थन फ्रेम का कनेक्शन सावधानी से किया जाना चाहिए। औपचारिक प्रयोगों से पहले, विभिन्न कनेक्शन स्थानों पर रिसाव जांच हमेशा प्राथमिकता होती है। दूसरा, एनारोबिक बैग में परफ्यूसेट को पर्याप्त रूप से डीऑक्सीजनेटेड होना चाहिए। अन्यथा, छिद्रजल में लौह लोहा अघुलनशील अवक्षेप बनाने के लिए परफ्यूसेट में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करेगा (चित्रा 4)। यह विलेय प्रजाति और एकाग्रता और नैनोमेम्ब्रेन ट्यूबों की ओर प्रसार प्रक्रियाओं को गंभीर रूप से बदल देगा। तीसरा, कम नमूना आवृत्ति (दिन और सप्ताह) विलेय को बफर क्षेत्र में फैलाने का कारण बनेगी। यह पूरे प्रोफ़ाइल नमूने को दूषित कर सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, तीन संभावित समाधानों पर विचार किया जा सकता है: (1) उच्च आवृत्ति पर नमूनाकरण, जैसे कि दिन में एक बार (हालांकि, इससे डायलिसिस सैंपलर के पास विलेय की कमी हो सकती है जब कई नमूने किए जाते हैं); (2) आवश्यकतानुसार इंजेक्शन क्षेत्र में कनेक्टिंग पाइप की लंबाई का विस्तार करना; (3) एकल पाइपलाइन के एकल नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए नमूना पाइपलाइन को फिर से डिजाइन करना। ये भविष्य में डिवाइस के सुधार के लिए निर्देश भी हैं। चौथा, नमूना प्रक्रिया के दौरान, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि पानी के दबाव को संतुलित करने के लिए एनारोबिक बैग, बाढ़ वाली मिट्टी और नमूना पाइप में पानी की सतह का स्तर लगभग एक ही ऊंचाई पर है। अन्यथा, झिल्ली ट्यूब के अंदर और बाहर पानी की क्षमता के अंतर के परिणामस्वरूप विलेय प्रसार में कमी या वृद्धि होगी।

सीमाओं
सबसे पहले, चूंकि माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं है, इसलिए डिवाइस की तैयारी के मामले में विधि समय लेने वाली रहती है। एक एकल डायलिसिस ट्यूब तैयार करने में कई दिन लग गए, जिसमें समर्थन कंकाल, डिवाइस असेंबली और सफाई शामिल थी। लेकिन बाद में पुन: प्रयोज्य विशेषताएं इस अंतर को पूरी तरह से पाट देती हैं। दूसरा, गैर-बाढ़ वाले मिट्टी परिदृश्यों में डिवाइस को लागू करने में कुछ सीमाएं हैं, जिनका उपयोग18 के लिए किया जा सकता है। सूखी मिट्टी में झिल्ली ट्यूब के अंदर और बाहर के बीच महत्वपूर्ण जल क्षमता अंतर के कारण, प्रीलोडेड समाधान प्रसार हानि का अनुभव करता है; दरअसल, प्रारंभिक परीक्षण (विस्तृत डेटा नहीं दिखाया गया) में 10% -36% की सीमा में विभिन्न नमूना मात्रा वसूली देखी गई, जो परिणामों के बारे में अनिश्चितता पैदा करती है।

मौजूदा या वैकल्पिक विधियों के लिए विधि की तुलना
विधि आंशिक रूप से इस तथ्य को संबोधित करती है कि मौजूदा निष्क्रिय नमूने बार-बार नमूना नहीं ले सकते हैं और नमूना तैयार करने के कार्यभार को कम करते हैं, विशेष रूप से एनोक्सिक पोरवाटर सैंपलिंग और संरक्षण2 के लिए। डायलाइज्ड विलेय की एकाग्रता और प्रजाति में तत्काल परिवर्तन किसी भी पर्यावरणीय गड़बड़ी के लिए ऑक्सीक-एनोक्सिक इंटरफ़ेस की प्रतिक्रिया को संवेदनशील रूप से प्रतिबिंबित कर सकते हैं। सैद्धांतिक रूप से, मिनट, घंटे या दिनों की आवृत्ति पर नमूना करण इंटरफ़ेस पर तेजी से बदलती प्रक्रियाओं को पकड़ने की अनुमति देता है। निष्क्रिय नमूने के लिए जिन्हें दिनों तक तैनाती में रहने की आवश्यकता होती है, कुछ गर्म क्षण और हॉटस्पॉट 6,19 से चूक सकते हैं।

पर्यावरण विज्ञान में महत्व और संभावित अनुप्रयोग
यह दृष्टिकोण ऑक्सिक-एनोक्सिक इंटरफेस पर बायोजियोकेमिस्ट्री अध्ययन को आगे बढ़ा सकता है, उदाहरण के लिए, विशिष्ट ईएच-पीएच स्थितियों के तहत जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं के गर्म क्षणों और हॉटस्पॉट को खोजने के लिए। रेडॉक्स प्रक्रिया जीवन गतिविधियों की मूल प्रक्रियाहै 1. सूक्ष्मजीवों, विशेष रूप से, इष्टतम रहने वाले वातावरण की स्थिति की आवश्यकता होती है और पर्यावरणीय गड़बड़ी के प्रति बहुत संवेदनशील होतेहैं। इसके परिणामस्वरूप विषम वातावरण में माइक्रोबियल समुदायों और जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं का अत्यधिक गतिशीलविकास होता है। प्रत्यक्ष नमूनाकरण, उच्च विषमता पर विचार किए बिना, विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों से मिश्रित नमूना प्राप्त करता है। यह मापा रासायनिक जानकारी और प्रमुख सूक्ष्मजीवोंके बीच बेमेल का कारण बनता है। एक विशिष्ट बाढ़ वाले धान के खेत में मिट्टी या तलछट की सतह परत के कुछ सेंटीमीटर के भीतर, खड़ी रेडॉक्स ग्रेडिएंट, साथ ही विभिन्न भौतिक, रासायनिक21 और जैविक ग्रेडिएंट1 होते हैं। प्रौद्योगिकी मिलीमीटर-स्केल जैव-रासायनिक संकेतों को पकड़ने में सक्षम होना चाहिए; अन्यथा, वास्तविक पैमाने से मेल नहीं खाने वाले डेटा अस्पष्ट निष्कर्ष निकाल सकते हैं। माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर न्यूनतम गड़बड़ी के साथ दिनों या घंटों में मिट्टी-पानी के इंटरफेस पर मिलीमीटर-स्केल जैव रासायनिक संकेतों की निगरानी करने में सक्षम है। इस अध्ययन में, 48 घंटे की अवधि में विभिन्न तत्वों की स्थानिक गतिशीलता देखी गई, संभवतः पानी की पुनःपूर्ति की गड़बड़ी से संबंधित। इसलिए, माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर का एक व्यापक अनुप्रयोग यह समझने में मदद कर सकता है कि गड़बड़ी बदलती दुनिया में प्रमुख जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित करती है।

Disclosures

लेखक ों ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।

Acknowledgments

यह काम चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (41977320, 41571305) और एक्सजेटीएलयू (केएसएफ-ए -20) के प्रमुख कार्यक्रम विशेष कोष द्वारा वित्त पोषित है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D Printer Snapmaker, United States Snapmaker 2.0  Model: A250
3M DP190 Scotch-Weld Gray  3M United States 489-483 Gray
Centrifuge tube Titan, China SWLX-JZ050-ZX 50 mL, Sterilized DNASE/RNASE/Protease/Pyrogen Free
Ceramic knife R felngli, China N.A. General
EDTA FREE ACID Sigma-Aldrich CAS 60-00-4 Sigma-Aldrich#EDS-1KG
Ethanol Adamas CAS 64-17-5 Water ≤ 50 ppm (by K.F.), 99.5%, SafeDry, with molecular sieves, Safeseal
Hot melt adhesive  Magic Dragon, China N.A. JTWJRRJB001
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry  PerkinElmer, Inc., Shelton, CT USA N.A. Model: NexION 350X
Medical Infusion Bag  Hunan Kanglilai Medical Equipment Co., Ltd N.A. 250 Ml, Sterlized
Milli-Q water system Mingche, Inc., China N.A. 18.3 MΩ, water purification system model: 24UV
Nanomembrane Tube (polyethersulfone) Motimo Membrane Technology Co., Ltd., Tianjin, China N.A. Polyethersulfone, inner diameter 1 mm, poresize <20 nm, pretreated with ethanol (99.5%)
Nitrogen gas Suzhou Gas, Chuina N.A. High puriety
Nitrotic acid (Concentrated) Adamas CAS 7697-37-2 69%,Single Metal < 50 ppt, PFA Bottle
Nylon Fiber Soumiety 10052076600273 For 3D-printing
Pipette  Bond A3 Pipette N.A. 200 μL
Pipette Tip Titan T2-H-T0200 200 μL, 300 μL Tip Box Non-sterile|200 μL|Titan
Polytetrafluoroethylene Tube ROHS, China CJ-TTL Out diameter 1 mm
Sample vial Titan, China EP0060-B-N 0.6 mL, Sterilized DNASE/RNASE/Protease/Pyrogen Free
Silicon cap Fuchenxiangsu, China N.A. Inner diameter 1 mm, length 1 cm
Sonicator Elma N.A. model:E120H
Square PVC water pipe Taobao.com N.A. hight x width, 12 cm x 15 cm
Three-way valve for infusion OEM, China N.A. Medical level; Valve body: PC material; valve core: PE material; screw cap: ABS material

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References

  1. Brune, A., Frenzel, P., Cypionka, H. Life at the oxic-anoxic interface: Microbial activities and adaptations. FEMS Microbiology Reviews. 24 (5), 691-710 (2000).
  2. Yuan, Z. -F., et al. Tracing the dynamic changes of element profiles by novel soil porewater samplers with ultralow disturbance to soil-water interface. Environmental Science & Technology. 53 (9), 5124-5132 (2019).
  3. Henkel, S., et al. Diagenetic barium cycling in Black Sea sediments - A case study for anoxic marine environments. Geochimica et Cosmochimica Acta. 88, 88-105 (2012).
  4. Zhong, H., et al. Novel insights into the Thaumarchaeota in the deepest oceans: Their metabolism and potential adaptation mechanisms. Microbiome. 8 (1), 78 (2020).
  5. Lueder, U., et al. Influence of physical perturbation on Fe(II) supply in coastal marine sediments. Environmental Science & Technology. 54 (6), 3209-3218 (2020).
  6. Sharma, N., Wang, Z., Catalano, J. G., Giammar, D. E. Dynamic responses of trace metal bioaccessibility to fluctuating redox conditions in wetland soils and stream sediments. ACS Earth and Space Chemistry. 6 (5), 1331-1344 (2022).
  7. Vrana, B., et al. Passive sampling techniques for monitoring pollutants in water. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 24 (10), 845-868 (2005).
  8. VanOploo, P., White, I., Macdonald, B. C. T., Ford, P., Melville, M. D. The use of peepers to sample pore water in acid sulphate soils. European Journal of Soil Science. 59 (4), 762-770 (2008).
  9. Harper, M. P., Davison, W., Tych, W. Temporal, spatial, and resolution constraints for in situ sampling devices using diffusional equilibration: Dialysis and DET. Environmental Science & Technology. 31 (11), 3110-3119 (1997).
  10. Harper, M. P., Davison, W., Tych, W. Estimation of pore water concentrations from DGT profiles: a modelling approach. Aquatic Geochemistry. 5 (4), 337-355 (1999).
  11. Gao, S., DeLuca, T. H. Use of microdialysis to assess short-term soil soluble N dynamics with biochar additions. Soil Biology and Biochemistry. 136, 107512 (2019).
  12. Buckley, S., Brackin, R., Jämtgård, S., Näsholm, T., Schmidt, S. Microdialysis in soil environments: Current practice and future perspectives. Soil Biology and Biochemistry. 143, 107743 (2020).
  13. Miró, M., Jimoh, M., Frenzel, W. A novel dynamic approach for automatic microsampling and continuous monitoring of metal ion release from soils exploiting a dedicated flow-through microdialyser. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 382 (2), 396-404 (2005).
  14. Maddala, S., Savin, M. C., Stenken, J. A., Wood, L. S. Nitrogen dynamics: Quantifying and differentiating fluxes in a riparian wetland soil. ACS Earth and Space Chemistry. 5 (5), 1254-1264 (2021).
  15. Yuan, Z. -F., et al. Simultaneous measurement of aqueous redox-sensitive elements and their species across the soil-water interface. Journal of Environmental Sciences. 102, 1-10 (2021).
  16. Hamilton, E. M., Young, S. D., Bailey, E. H., Humphrey, O. S., Watts, M. J. Online microdialysis-high-performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry (MD-HPLC-ICP-MS) as a novel tool for sampling hexavalent chromium in soil solution. Environmental Science & Technology. 55 (4), 2422-2429 (2021).
  17. Yuan, Z. -F., et al. Distinct and dynamic distributions of multiple elements and their species in the rice rhizosphere. Plant and Soil. 471 (1), 47-60 (2022).
  18. Teasdale, P. R., Batley, G. E., Apte, S. C., Webster, I. T. Pore water sampling with sediment peepers. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 14 (6), 250-256 (1995).
  19. Wey, H., Hunkeler, D., Bischoff, W. -A., Bünemann, E. K. Field-scale monitoring of nitrate leaching in agriculture: assessment of three methods. Environmental Monitoring and Assessment. 194 (1), (2021).
  20. Cai, Y. -J., et al. Microbial community structure is stratified at the millimeter-scale across the soil-water interface. ISME Communications. 2 (1), 53 (2022).
  21. Jones, M. E., et al. Manganese-driven carbon oxidation at oxic-anoxic interfaces. Environmental Science & Technology. 52 (21), 12349-12357 (2018).

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माइक्रोडायलिसिस प्रोफाइलर का उपयोग करके ऑक्सिक-एनोक्सिक मिट्टी-पानी इंटरफ़ेस में घुलित विलेय नमूनाकरण
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Zhang, S., Yuan, Z., Cai, Y., Liu,… More

Zhang, S., Yuan, Z., Cai, Y., Liu, H., Liu, Z., Chen, Z. Dissolved Solute Sampling Across an Oxic-Anoxic Soil-Water Interface Using Microdialysis Profilers. J. Vis. Exp. (193), e64358, doi:10.3791/64358 (2023).

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