Campionamento di soluti disciolti attraverso un'interfaccia ossa-anossica suolo-acqua utilizzando profilatori di microdialisi

Come scienziato del suolo, abbiamo sempre bisogno di prendere l'acqua in polvere del suolo per l'analisi. Tuttavia, non è molto facile, soprattutto quando le sostanze chimiche nell'acqua in polvere sono molto sensibili all'ossigeno. Questa è una nuova tecnologia.

Lo chiamiamo campionatore API. Utilizzando il campionatore, possiamo prendere la polvere del terreno ogni due millilitri con disturbo del carico effettivo al suolo. I miei studenti Zhang Sha, Yujia, Liu Ziyan e Liu Hao dimostreranno come costruire il campionatore e usarlo per prendere l'acqua in polvere del terreno.

Inizia tagliando accuratamente i tubi a membrana nano incontaminata in 33 tubi corti, con lunghezze di 58 millimetri. Quindi tagliare il tubo in politetrafluoroetilene o PTFE in 66 tubi, con lunghezze di 180 millimetri con un coltello di ceramica. Quindi, mescolare completamente le due parti dell'adesivo epossidico AB su qualsiasi piastra di plastica pulita e lasciarla riposare per 30 minuti fino a quando non diventa appiccicosa prima di applicarla sulla superficie esterna della parte superiore del tubo in PTFE.

Assicurarsi che l'adesivo epossidico AB copra solo i quattro millimetri del tubo e che non vi sia alcun adesivo aggiuntivo che blocchi i tubi. Collegare i due tubi in PTFE con ciascun tubo a membrana nano avvitando delicatamente i tubi in PTFE nel tubo a membrana nano per assemblare completamente tutti i 33 campionatori di microdialisi incontaminata. Lasciare riposare i campionatori assemblati durante la notte per garantire la completa polimerizzazione e stabilizzazione dell'adesivo.

Per migliorare l'idrofilia e pulire i campionatori di microdialisi, immergerli in etanolo per un'ora, seguita da pulizia ad ultrasuoni con acido nitrico diluito al 2% e acqua ultrapura per 15 minuti ciascuno. Controllare la pervietà e la tenuta all'aria del campionatore di microdialisi facendo gorgogliare in acqua usando una siringa da cinque millilitri. Per assemblare il profiler di microdialisi, utilizzare il file CAD per stampare lo scheletro pre-progettato utilizzando materiale di nylon.

Quindi scavare un contenitore in PVC lavato con acido con due fessure parallele di intervalli di cinque centimetri per adattarsi alle dimensioni dello scheletro. Utilizzare il modulo di incisione nella stampante 3D per la fessurazione. Costruire un connettore uno-a-molti stabilizzando l'adesivo epossidico a forma di tappo del tubo della centrifuga da 50 millimetri.

Quindi inserire 33 tappi di silicone di un centimetro di lunghezza nell'adesivo epossidico prima di polimerizzare e lasciarlo riposare per tutta la notte. Quindi, rimuovere il connettore uno-a-molti dal cappuccio del tubo e tagliare l'adesivo epossidico curate usando un coltello di ceramica in modo che tutte le estremità del cappuccio in silicone non siano ostruite. Risciacquare accuratamente il connettore uno-a-molti con acido nitrico diluito al 2% e acqua ultrapura per 15 minuti ciascuno e asciugare in condizioni ambientali.

Una volta asciugata, collegare una valvola a tre vie sul fondo del tubo per fungere da contenitore tampone. Assemblare il contenitore tampone installando un connettore uno-a-molti a un tubo per siringa da 50 millilitri utilizzando l'adesivo epossidico AB Assemblare i singoli campionatori di microdialisi sullo scheletro utilizzando un adesivo a fusione calda, assicurandosi che ciascun campionatore sia parallelo al bordo superiore o inferiore dello scheletro. Installare tutti i 33 campionatori di microdialisi sullo scheletro, assicurandosi che i 33 campionatori su entrambi i lati passino attraverso le fessure in PVC.

Sigillare gli spazi vuoti in corrispondenza delle giunture dello scheletro e delle fessure con un adesivo epossidico AB. Successivamente, collegare tutti i campionatori a un lato dello scheletro a un contenitore tampone tramite una valvola di connessione uno-a-molti preinstallata in una provetta da centrifuga da 50 millilitri. Quindi collegare una sacca per infusione medica preriempita con acqua da 18,3 milli ohm al contenitore tampone attraverso la valvola a tre vie.

Chiudere tutti i campionatori sul lato di campionamento utilizzando tappi di silicone. Ricontrollare la pervietà e la tenuta all'aria di ciascun campionatore di microdialisi ruotando la valvola a tre vie, consentendo all'acqua di fluire dalla sacca per infusione medica al campionatore. Quindi chiudere e spegnere tutti i campionatori e la valvola sul contenitore tampone.

Prima di incubare il terreno allagato, rimuovere l'ossigeno degassando l'acqua nella sacca per infusione medica. Gas azoto bollente durante la notte nel percorso della linea di azoto gassoso ad alta purezza fino alla sacca per infusione medica. Utilizzando una valvola a tre vie, chiudere il collegamento tra il profilatore e il sacco degassato.

Quindi aggiungere 450 grammi di terra setacciata all'aria in un contenitore in PVC, assicurandosi che cinque campionatori di microdialisi rimangano sopra la superficie del terreno. Coprire la superficie del terreno con tessuto prima di inondare il terreno con acqua ultrapura. Una volta che il terreno è allagato di cinque centimetri sopra la superficie del suolo, rimuovere il tessuto.

Una volta inizializzata l'incubazione del terreno, eliminare immediatamente il sistema con la soluzione precaricata. Quindi lavare il sistema di campionamento attivando il collegamento tra la sacca anaerobica e il campionatore di dialisi. Utilizzare dieci volte il volume totale del campionatore quando si elimina ciascun campionatore con acqua.

Una volta completato lo spurgo di un campionatore, coprirlo con un cappuccio di silicone pulito prima di spurgare ogni campionatore per stabilire un sistema di incubazione e campionamento del terreno allagato. Quindi, regolare la sacca anaerobica all'altezza della superficie dell'acqua, assicurandosi che tutti i tubi siano pieni d'acqua. In caso contrario, rimuovere il tappo e abbassare la parte superiore del tubo, consentendo all'acqua di fluire dalla sacca anaerobica.

Chiudere i tappi e le valvole e incubare per sette giorni con il collegamento tra la sacca anaerobica e il campionatore di dialisi spento. Prima del campionamento, regolare i livelli dell'acqua nel contenitore del terreno, le cime di campionamento e la sacca anaerobica ad un'altezza simile per evitare potenziali idrici notevolmente diversi. Quindi accendere il collegamento tra la sacca anaerobica e il contenitore tampone.

Rimuovere il cappuccio del primo campionatore dall'alto verso il basso. Utilizzando una pipetta, trasferire 133 microlitri di campione dal campionatore a un flaconcino da 0,6 millilitri, precaricato con 133 microlitri di acido nitrico al 2% per la conservazione. Durante il campionamento, osservare un flusso lento ma uniforme di goccioline d'acqua verso il campionatore di microdialisi nella camera di osservazione anaerobica a sacco.

Chiudere la parte superiore del tubo con un cappuccio di silicone prima di passare alla provetta di campionamento successiva. Ripetere l'operazione per tutti i 33 campioni prima di disattivare il collegamento tra la sacca anaerobica e il contenitore tampone. Reintegrare l'acqua allagata il sesto giorno dopo il campionamento.

Calcolare il recupero del volume del campione pesando il flaconcino del campione prima e dopo il trasferimento del campione d'acqua scadente. Quindi misurare le concentrazioni totali disciolte di elementi nell'acqua povera utilizzando la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente o ICPMS. La percentuale di recupero del volume del campione è stata in media del 101,4% e variava dal 100,2% al 103,6% Un recupero leggermente superiore del volume del campione ha indicato una differenza di livello dell'acqua tra la sacca anaerobica e la parte superiore della provetta di campionamento.

Utilizzando i campioni attraverso l'interfaccia idrica del suolo raccolti il sesto e il settimo giorno, sono state determinate le concentrazioni totali disciolte di ferro, manganese, arsenico, cadmio, rame, piombo, nichel e zinco nell'acqua povera. Il sesto giorno, le concentrazioni disciolte di manganese, ferro e arsenico aumentavano insieme alla profondità del suolo, mentre quelle di rame e piombo diminuivano con l'aumentare della profondità del suolo. Tuttavia, per cadmio, nichel e zinco, i profili di profondità di concentrazione hanno indicato un modello diverso, poiché le concentrazioni disciolte sono aumentate da meno 20 millimetri a posizioni più profonde.

I profili di profondità di concentrazione di ferro e arsenico a una profondità di meno 12 millimetri il sesto giorno erano significativamente più alti dei livelli del settimo giorno. Tuttavia, le concentrazioni di ferro e arsenico erano significativamente più alte da meno 18 a meno 50 millimetri. Per la maggior parte degli elementi determinati, ad eccezione del manganese, le concentrazioni disciolte nell'acqua superficiale e nel suolo superficiale uniforme a meno 15 millimetri di profondità erano significativamente inferiori dopo il rifornimento aerobico dell'acqua.

Un picco di concentrazione per il piombo il settimo giorno a circa meno 10 millimetri di profondità ha mostrato un modello contrastante con il sesto giorno. Questa tecnica è particolarmente utile ricercatori che hanno studiato i processi di micro interfaccia biogeochimica. Può restringere i fattori confondenti medici.

Questa procedura viene applicata al terreno pianeggiante, il che significa che la perdita o l'intrusione di ossigeno altererà significativamente i processi chimici imprevisti, assicurerà che tutte le connessioni siano ermetiche e che sia sufficiente il degasaggio dell'acqua. Seguendo questa procedura, altri metodi come la cromatografia liquida carpale e la cromatografia di massa e l'analisi microbica a risoluzione speciale possono essere eseguiti per collegare i processi chimici e biologici. Questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori per esplorare nuove domande su come le perturbazioni del virus influenzano i comportamenti dell'elemento sensore redatto in un ambiente mutevole.