Microdialysis Profilers를 사용한 Oxic-Anoxic 토양-물 계면에서의 용존 용질 샘플링

토양 과학자로서 우리는 항상 분석을 위해 토양 분말 물을 섭취해야 합니다. 그러나 특히 분말 물의 화학 물질이 산소에 매우 민감한 경우에는 쉽지 않습니다. 이것은 새로운 기술입니다.

우리는 그것을 API 샘플러라고 부릅니다. 샘플러를 사용하여 토양에 대한 실제 하중 교란으로 2밀리리터마다 토양 분말을 채취할 수 있습니다. 제 학생들 Zhang Sha, Yujia, Liu Ziyan 및 Liu Hao는 샘플러를 만들고 토양 분말 물을 취하는 데 사용하는 방법을 시연 할 것입니다.

깨끗한 나노 멤브레인 튜브를 58mm 길이의 33 개의 짧은 튜브로 정확하게 절단하는 것으로 시작하십시오. 그런 다음 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 PTFE 파이프를 세라믹 나이프로 길이가 180mm인 66개의 파이프로 자릅니다. 그런 다음 깨끗한 플라스틱 판에 AB 에폭시 접착제의 두 부분을 완전히 혼합하고 끈적끈적해질 때까지 30분 동안 그대로 두었다가 PTFE 파이프 상단의 외부 표면에 적용합니다.

AB 에폭시 접착제가 튜브의 4mm만 덮고 튜브를 막는 추가 접착제가 없는지 확인하십시오. PTFE 파이프를 나노 멤브레인 튜브에 부드럽게 나사로 조여 두 개의 PTFE 파이프를 각 나노 멤브레인 튜브에 연결하여 33 개의 깨끗한 미세 투석 샘플러를 모두 완전히 조립합니다. 접착제의 완전한 경화 및 안정화를 보장하기 위해 조립된 샘플러를 밤새 방치하십시오.

친수성을 높이고 미세 투석 샘플러를 세척하려면 에탄올에 1 시간 동안 담근 다음 2 % 희석 질산과 초순수로 각각 15 분 동안 초음파 세척합니다. 5 밀리리터 주사기를 사용하여 물에서 버블 링하여 미세 투석 샘플러의 개통 성과 기밀성을 확인하십시오. 미세 투석 프로파일러를 조립하려면 CAD 파일을 사용하여 나일론 소재를 사용하여 미리 디자인된 골격을 인쇄합니다.

그런 다음 골격 크기와 일치하도록 5cm 간격의 두 개의 평행 슬롯이 있는 산성 세척 PVC 용기를 속을 비웁니다. 슬롯을 위해 3D 프린터의 조각 모듈을 사용합니다. 50mm 원심분리기 튜브 캡 모양의 에폭시 접착제를 안정화하여 일대다 커넥터를 구성합니다.

그런 다음 경화하기 전에 1cm 길이의 실리콘 캡 33개를 에폭시 접착제에 삽입하고 밤새 그대로 두십시오. 그런 다음 튜브 캡에서 일대다 커넥터를 제거하고 세라믹 나이프를 사용하여 큐레이트 에폭시 접착제를 절단하여 모든 실리콘 캡 끝이 막히지 않도록 합니다. 일대다 커넥터를 2% 희석된 질산과 초순수로 각각 15분 동안 철저히 헹구고 주변 조건에서 건조시킵니다.

건조되면 3방향 밸브를 튜브 바닥에 연결하여 완충 용기 역할을 합니다. AB 에폭시 접착제를 사용하여 50밀리리터 주사기 튜브에 일대다 커넥터를 설치하여 완충 용기를 조립하고, 핫 멜드 접착제를 사용하여 골격에 개별 미세 투석 샘플러를 조립하고, 각 샘플러가 골격의 상단 또는 하단 가장자리와 평행하도록 합니다. 골격에 33개의 미세 투석 샘플러를 모두 설치하고 양쪽에 있는 33개의 샘플러가 PVC 슬롯을 통과하도록 합니다.

골격 조인트와 슬롯의 틈을 AB 에폭시 접착제로 밀봉합니다. 다음으로, 50 밀리리터 원심 분리기 튜브에 사전 설치된 일대다 커넥터 밸브를 통해 모든 샘플러를 스켈레톤의 한쪽에 완충 용기에 연결합니다. 그런 다음 18.3 밀리 옴 물로 미리 채워진 의료용 주입 백을 3 방향 밸브를 통해 버퍼 용기에 연결합니다.

실리콘 캡을 사용하여 샘플링 측의 모든 샘플러를 닫습니다. 3방향 밸브를 돌려 각 미세 투석 샘플러의 개통성과 기밀성을 다시 확인하여 의료용 주입 백에서 샘플러로 물이 흐르도록 합니다. 그런 다음 버퍼링 용기의 모든 샘플러와 밸브를 닫고 끕니다.

침수된 토양을 배양하기 전에 의료용 주입 백의 물을 탈기하여 산소를 제거합니다. 의료용 주입 백으로 가는 고순도 질소 가스 라인의 경로에서 밤새 질소 가스를 버블링했습니다. 3 방향 밸브를 사용하여 프로파일 러와 가스 제거 된 백 사이의 연결을 닫습니다.

그런 다음 체로 쳐진 공기 건조 토양 450g을 PVC 용기에 넣고 5개의 미세 투석 샘플러가 토양 표면 위에 남아 있도록 합니다. 초순수로 토양을 범람시키기 전에 토양 표면을 티슈로 덮으십시오. 토양이 토양 표면에서 5cm 위로 침수되면 조직을 제거하십시오.

토양 배양이 초기화되면 사전 로드된 용액으로 시스템을 즉시 퍼지합니다. 그런 다음 혐기성 백과 투석 샘플러 사이의 연결을 켜서 샘플링 시스템을 세척합니다. 각 샘플러를 물로 퍼지 할 때 샘플러의 총 부피의 10 배를 사용하십시오.

하나의 샘플러의 퍼지가 완료되면 모든 샘플러를 퍼지하기 전에 깨끗한 실리콘 캡을 사용하여 캡을 씌워 하나의 침수 토양 배양 및 샘플링 시스템을 구축합니다. 다음으로, 혐기성 백을 수면 높이로 조정하여 모든 튜브에 물이 가득 차 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 캡을 제거하고 튜브 상단을 내려 혐기성 백에서 물이 흐르도록 합니다.

캡과 밸브를 닫고 혐기성 백과 투석 샘플러 사이의 연결을 끈 상태에서 7 일 동안 배양합니다. 샘플링하기 전에 토양 용기, 샘플링 상단 및 혐기성 백의 수위를 비슷한 높이로 조정하여 현저하게 다른 수분 잠재력을 피하십시오. 그런 다음 혐기성 백과 버퍼 용기 사이의 연결을 켭니다.

첫 번째 샘플러의 캡을 위에서 아래로 제거합니다. 피펫을 사용하여 샘플러에서 133마이크로리터의 샘플을 보존을 위해 133마이크로리터의 2% 질산이 미리 로드된 0.6밀리리터 바이알로 옮깁니다. 샘플링하는 동안 혐기성 백 관찰 챔버의 미세 투석 샘플러를 향한 느리지만 균일한 물방울의 흐름을 관찰합니다.

다음 s로 이동하기 전에 실리콘 캡으로 튜브 상단을 닫습니다.amp링 튜브. 혐기성 백과 버퍼 용기 사이의 연결을 끄기 전에 33개 샘플 모두에 대해 이 작업을 반복합니다. 샘플링 후 6 일째에 범람 한 물을 보충하십시오.

열악한 물 샘플을 이송하기 전과 후에 샘플 바이알의 무게를 측정하여 샘플 부피 회수율을 계산합니다. 그런 다음 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 또는 ICPMS를 사용하여 열악한 물에 용해된 총 원소 농도를 측정합니다. 샘플 부피의 회수율은 평균 101.4%였으며 범위는 100.2%에서 103.6%였습니다.샘플 부피의 약간 더 높은 회수율은 혐기성 백과 샘플링 튜브 상단 사이의 수위 차이를 나타냅니다.

여섯째 날과 일곱째 날에 수집 된 토양 수분 경계면의 샘플을 사용하여 열악한 물에서 철, 망간, 비소, 카드뮴, 구리, 납, 니켈 및 아연의 총 용해 농도를 결정했습니다. 여섯째 날에는 망간, 철, 비소의 용해 농도가 토양 깊이에 따라 증가하는 반면, 구리와 납의 용해 농도는 토양 깊이가 증가함에 따라 감소했습니다. 그러나 카드뮴, 니켈 및 아연의 경우 용해 농도가 마이너스 20mm에서 더 깊은 위치로 증가함에 따라 농도 깊이 프로파일이 다른 패턴을 나타냈습니다.

여섯째 날에 마이너스 12 밀리미터의 깊이에서 철과 비소의 농도 깊이 프로파일은 일곱째 날의 수준보다 유의하게 높았다. 그러나 철 및 비소 농도는 영하 18에서 영하 50 밀리미터의 깊이에서 유의하게 높았다. 망간을 제외한 대부분의 원소에 대해, 지표수 및 마이너스 15 밀리미터 깊이의 균일 한 표면 토양에 용해 된 농도는 호기성 물 보충 후 현저히 낮았다.

약 마이너스 10 밀리미터 깊이에서 7 일째에 납에 대한 농도 피크는 6 일째와 대조되는 패턴을 보였다. 이 기술은 생지 화학적 마이크로 인터페이스 프로세스를 연구 한 연구자에게 특히 유용합니다. 의학적 교란 요인을 좁힐 수 있습니다.

이 절차는 평평한 토양에 적용되며, 이는 산소의 누출 또는 침입이 예상치 못한 화학 공정을 크게 변경하고 모든 연결이 기밀하고 물 탈기가 충분하다는 것을 의미합니다. 이 절차에 따라 손목 액체 크로마토그래피 및 질량 크로마토그래피 및 특수 분해능 미생물 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 화학적 및 생물학적 공정을 연결할 수 있습니다. 이 기술은 연구자들이 변화하는 환경에서 바이러스 섭동이 수정된 센서 요소의 동작에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 질문을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.