Sédiments de base Sectionnement et extraction de Pore Waters dans des conditions anoxiques

L'objectif général de cette procédure est de découper des carottes sédimentaires et d'en extraire les eaux interstitielles tout en conservant l'état d'oxydation d'origine. Cette méthode permet aux chercheurs dans les domaines de la géochimie d'étudier la spéciation des métaux dans les eaux interstitielles et les sédiments provenant de zones sensibles aux variations redox, telles que les lacs et les zones humides. Les principaux avantages de cette technique sont sa souplesse, son adaptabilité, sa portabilité sur le terrain, son faible coût et le fait qu'elle ne perturbe pas les couches sédimentaires.

Le démonstrateur de la procédure sera Rahul Sinha, un étudiant de licence de mon laboratoire. Commencez par préparer le laboratoire sur le terrain en installant le sac à gants. Fixez d'abord la plaque de guidage du noyau à une surface de travail.

Positionner le trou du manchon central devant le comptoir afin de s'assurer qu'il est ouvert. Ensuite, fixer la bouteille d'azote à l'aide d'une pince de banc. Puis, placer le sac à gants sur la plaque et faire passer un tube entre le sac et le détendeur de gaz.

Introduisez environ vingt centimètres de tube dans le sac. Scellez à présent la connexion du tube au niveau du sac avec du ruban isolant, puis glissez à l’intérieur du sac une pince sur le tube, sans fermer la pince. Ensuite, faites une incision en forme de croix au fond du sac, au-dessus du trou dans la plaque, puis remplissez le sac avec les éléments indiqués.

Vérifiez attentivement les listes, car oublier un élément est très gênant. La prochaine étape consiste à installer le noyau. Commencez par placer un vérin de laboratoire au sol sous la surface de travail.

Le palan doit être muni d'une plaque de contreplaqué comportant un trou au centre afin de stabiliser le carotte. Ensuite, avec le carotte en position verticale, faites-le passer à travers la plaque de guidage du carotte et à travers la croix du sac à gants. Environ 10 à 15 cm de carotte doivent dépasser au-dessus de la plaque.

Maintenant, pendant qu'une personne maintient le carottier, fixez le carottier au sac autour du X à l'aide de ruban isolant. Ensuite, mettez en place l'extrudeur de carottes. Insérez d'abord le manche dans un entretoise en PVC de six pouces de long et de deux pouces de diamètre, suivi d'un raccord de trois pouces de long, puis d'un autre entretoise et d'un autre raccord, et ainsi de suite jusqu'à ce que le manche soit entièrement recouvert.

Maintenant, placez l'extrudeuse centrale sous le noyau et soutenez-la avec le vérin. Le vérin doit être vissé aussi bas que possible. Ensuite, à l’aide d’un cutter, coupez soigneusement autour de la base du bouchon du noyau.

Laisser un anneau de bouchon central autour du manchon du carottier et conserver un morceau circulaire de bouchon contre les matériaux de la carotte. À présent, une personne doit introduire sa main dans le sac à gants pour immobiliser la carotte pendant que l'autre actionne le vérin. Déplacer progressivement l'extrudeuse dans le manchon du carottier afin de remonter le sédiment vers le haut.

Il peut être nécessaire de légèrement agiter l'extracteur. Continuer à remonter le carottier jusqu'à ce que le sédiment et l'eau sus-jacente atteignent le haut du manchon de carottage. La dernière étape consiste à sceller le sac.

Tout d'abord, vérifiez attentivement que tout est bien présent. Ensuite, ouvrez tous les objets du sac qui contiennent de l'air emprisonné. Maintenant, idéalement à l’aide d’une autre personne, purgez le gant trois fois.

Tout d'abord, avec le sac aussi dégonflé que possible, fermer l'ouverture principale à l'aide de quelques sangles élastiques. Ensuite, avec l'aide d'un assistant qui régule le débit d'azote à 50 psi, diriger le gaz autour du sac, en particulier dans les interstices où l'air pourrait être piégé. Lorsque le sac est fortement gonflé, fermer le régulateur ou serrer la pince pour couper l'arrivée de gaz.

Ensuite, ouvrez l'ouverture principale et expulsez autant de gaz que possible du sac. Répétez deux fois supplémentaires le processus de remplissage du sac avec de l'azote, en incluant toutes les fentes, puis de vidage complet du sac. Une fois cette étape terminée, le sac à gants doit contenir des niveaux très faibles d'oxygène.

Terminer avec une quantité suffisante de gaz dans le caisson à gants. Cette procédure est optimale lorsqu'elle est réalisée à deux personnes. Pour cette procédure, enfiler une paire de gants jetables par-dessus les gants intégrés du caisson.

Changer ces gants dès qu’ils sont sales ou déchirés. Tout d’abord, retirer toute l’eau stagnante située au sommet du carotte à l’aide d’une seringue. Ensuite, filtrer cette eau à l’aide d’un filtre à seringue de 0,45 micron.

Ensuite, placer un anneau de sectionnement central au-dessus du fourreau de carotte. Puis, soulever la carotte jusqu'à ce que le sédiment atteigne le haut de l'anneau. À l'intérieur du sac, fixer le fourreau de carotte de manière à ce que, lorsque la carotte se déplace, le fourreau ne bouge pas.

Il peut être nécessaire que l'opérateur travaillant à l'intérieur du caisson étanche appuie légèrement sur le manchon du carotte afin que le matériau de la carotte se trouve au sommet de l'anneau. Ensuite, insérez un coupeur de carotte entre le haut du manchon et l'anneau de manière à ce que la section de sédiment se trouve au-dessus du coupeur. Il s'agit de la première section de carotte.

À l’aide de cuillères en plastique, transférer la section dans un tube conique de 50 millilitres et refermer le bouchon hermétiquement. Nettoyer les outils et répéter le processus jusqu’à ce que tout le carotte soit découpé et placé dans des tubes. Pendant le découpage du carotte, le vérin de laboratoire peut atteindre son extension maximale.

Si cela se produit, maintenez le noyau en place, abaissez le vérin et positionnez les pièces en PVC pour prolonger l'extrudeuse de carotte. Ensuite, remettez le vérin en place. Pendant ce processus, le sac risque de se dégonfler ou de se gonfler excessivement.

Effectuez les ajustements en ouvrant brièvement la vanne de gaz azote ou en ouvrant légèrement l'ouverture principale du sac pour libérer le gaz. Une fois que le carotte est sectionnée et que tout le sédiment est placé dans des tubes à centrifuger, ces tubes peuvent être retirés du sac étanche et le sac fermé. Préparez ensuite les tubes collectés pour la centrifugation comme indiqué dans le protocole écrit.

Ensuite, centrifugez-les à 1 100 g ou plus pendant 20 minutes. Après la centrifugation, replacez les tubes dans l’environnement exempt d’oxygène et introduisez quelques tubes vides pour la collecte des échantillons. Le sac doit alors être purgé à nouveau deux à trois fois comme précédemment.

Ouvrez maintenant un tube centrifugé et retirez l'eau des pores à l’aide d’une seringue munie d’un tube souple à l’extrémité. Ensuite, filtrez l’eau dans un tube de collecte à l’aide d’un filtre à seringue de 0,45 micron. Le protocole textuel explique comment continuer le traitement des échantillons.

À l'aide du protocole décrit, un échantillon a été prélevé dans une zone humide près de la Nouvelle-Orléans neuf mois après l'accident du Deep Water Horizon. Cette zone humide était fortement souillée par le pétrole. À l'aide d'un spectrophotomètre portable Hach DR 2700, les données ont révélé des concentrations extrêmement élevées de sulfures.

Les concentrations en fer étaient faibles et le fer à l'état d'oxydation trois plus n'a pas été détecté. Ainsi, après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment purger le caisson à gants de l'oxygène, extruder la carotte à l'intérieur du caisson à gants afin de permettre la découpe, et séparer les eaux interstitielles des sédiments. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une à trois heures par carotte, selon la longueur de la carotte.

Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de bien purger le caisson à gants et de régler lentement la hauteur du noyau. En suivant cette procédure, des méthodes telles que la spéciation du fer par ferreuxation, la spéciation de l'arsenic par voltamétrie ou séparation sur colonne, et la séparation du méthylmercure peuvent être effectuées afin de répondre à des questions concernant l'état redox du système. N'oubliez pas que le travail avec des gaz comprimés peut être extrêmement dangereux et que la fixation du réservoir est essentielle lors de l'exécution de cette procédure.

Des échantillons de sédiments peuvent être contaminés par des matériaux dangereux et des précautions appropriées doivent être prises.