Sediment Core Sectioning en extractie van Pore Waters onder anoxische omstandigheden

Het algemene doel van deze procedure is om sedimentkernen in secties te verdelen en poriewater uit deze sedimentkernen te extraheren, terwijl de oorspronkelijke oxidatietoestand behouden blijft. Deze methode stelt onderzoekers in geochemische vakgebieden in staat om de metaalspecificatie in poriewater en sedimenten uit redoxgevoelige gebieden, zoals meren en wetlands, te onderzoeken. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn dat deze flexibel en aanpasbaar is, veldverplaatsbaar is, goedkoop is en de sedimentlagen niet verstoort.

De procedure zal worden gedemonstreerd door Rahul Sinha, een undergraduate uit mijn laboratorium. Begin met het voorbereiden van het veldlaboratorium door de glove bag op te stellen. Klem eerst de geleideplaat voor de boorkernen aan een werkoppervlak.

Positioneer het gat voor de kernvoering zo dat dit voor de tafel uitsteekt om te zorgen dat het open is. Bevestig vervolgens de stikstoftank met een bankschroef. Plaats daarna de handschoenenzak over de plaat en leg slangverbindingen aan tussen de zak en de gasregelaar.

Steek ongeveer eight inches aan slang in de zak. Seal nu de slangverbinding bij de zak met isolatietape en schuif binnen in de zak een klem op de slang, maar laat de klem openstaan. Snijd vervolgens een X in de onderkant van de zak boven het gat in de plaat en vul de zak met de vermelde items.

Controleer de lijsten dubbel, want het vergeten van een item is zeer onhandig. De volgende taak is het opstellen van de kern. Plaats eerst een labkrik op de vloer onder het werkoppervlak.

De labkrik moet voorzien zijn van een stuk multiplex met een gat in het midden om de boorkern te stabiliseren. Plaats vervolgens de boorkern in een rechtopstaande positie en duw deze door de geleideplaat voor de kern en door de X in de glovebag. Ongeveer 10 tot 15 cm van de kern moet boven de plaat uitsteken.

Terwijl één persoon de kern ondersteunt, plakt u de kern met isolatietape rond de X aan de zak. Stel vervolgens de kernextruder in. Steek eerst het handvat in een PVC-tussenstuk van zes inch lang en twee inch diameter, gevolgd door een koppeling van drie inch lang, daarna opnieuw een tussenstuk, vervolgens weer een koppeling, enzovoort, totdat het handvat volledig is bedekt.

Plaats nu de kernextruder onder de kern en ondersteun deze met de krik. De krik moet zo laag mogelijk worden gedraaid. Snijd vervolgens met een stanleymes voorzichtig rond de onderkant van de kernkap.

Laat een ring van de kernkap rond de kernliner zitten en laat een cirkelvormig stuk kap tegen de kernmaterialen aan liggen. Nu moet één persoon in de glovebag reiken om de kern vast te zetten, terwijl de ander de krik omhoog brengt. Beweeg de kernextruder geleidelijk in de kernliner, waardoor het sediment naar boven wordt geduwd.

Het kan nodig zijn om de extruder een beetje te bewegen. Blijf de kern omhoog duwen totdat het sediment en het bovenliggende water de bovenkant van de kernliner bereiken. De laatste stap is het afsluiten van de zak.

Controleer eerst of alles aanwezig is. Open vervolgens alle objecten in de zak waarin lucht is ingesloten. Spoel nu, bij voorkeur met hulp van een tweede persoon, de handschoen drie keer door.

Seal eerst de hoofdopening met een paar elastieken koorden terwijl de zak zo veel mogelijk is leeggelopen. Laat vervolgens een assistent de stikstofstroom regelen op 50 psi en leid het gas rondom de zak, in het bijzonder in spleten waar lucht gevangen zou kunnen raken. Wanneer de zak sterk is opgeblazen, schakelt u de regelaar uit of sluit u de klem om de gastoevoer te stoppen.

Open vervolgens de hoofdopening en druk zoveel mogelijk gas uit de zak. Herhaal het proces van het vullen van de zak met stikstof, inclusief alle kieren, en het legen van de zak nog twee keer. Zodra dit is voltooid, moet de handschoenenzak zeer lage zuurstofgehaltes bevatten.

Eindig met een comfortabele hoeveelheid gas in de handschoenenzak. Deze procedure wordt bij voorkeur in paren uitgevoerd. Trek voor deze procedure een paar wegwerphandschoenen over de ingebouwde handschoenen in de zak.

Vervang deze handschoenen zodra ze vuil zijn of scheuren. Verwijder eerst al het stilstaande water van de bovenkant van de kern met een spuit. Filtreer dit water vervolgens door een syringefilter van 0,45 micron.

Plaats vervolgens een kernsectioneringsring over de bovenkant van de kernliner. Til de kern daarna op tot het sediment de bovenkant van de ring raakt. Zet de kernliner in de zak vast, zodat de liner niet meebeweegt wanneer de kern wordt verschoven.

Het kan noodzakelijk zijn dat de operator die in de glove bag werkt, de kernliner licht naar beneden duwt zodat het kernmateriaal zich aan de bovenzijde van de ring bevindt. Duw vervolgens een kernsnijder tussen de bovenzijde van de liner en de ring, zodanig dat het sedimentgedeelte zich boven de snijder bevindt. Dit is de eerste sectie van de kern.

Verplaats de sectie met plastic lepels naar een conische buis van 50 milliliter en sluit deze stevig af. Was de instrumenten en herhaal het proces totdat de gehele kern is gesectieerd en in buizen is geplaatst. Tijdens het sectieproces van de kern kan de labkrik volledig worden uitgeschoven.

Als dit gebeurt, houd de kern dan op zijn plaats, laat de krik zakken en positioneer de PVC-stukken om de kernextruder te verlengen. Zet vervolgens de krik weer vast. Tijdens dit proces kan de zak te veel leeglopen of juist te veel opblazen.

Voer aanpassingen uit door de stikstofgaskraan kortstondig te openen of door de hoofdopening van de zak kortstondig te openen om gas te laten ontsnappen. Zodra de kern is gesneden en al het sediment zich in centrifugebuisjes bevindt, kunnen deze buisjes uit de handschoenzak worden gehaald en de handschoenzak worden gesloten. Bereid vervolgens de verzamelde buisjes voor op centrifugatie, zoals uitgelegd in het tekstprotocol.

Centrifuge ze vervolgens gedurende 20 minuten bij 1.100 g of hoger. Plaats de buisjes na de centrifugatie terug in de zuurstofvrije omgeving en voeg enkele lege buisjes toe voor de monsterafname. De zak moet daarna opnieuw twee tot drie keer worden gespoeld, zoals eerder beschreven.

Open nu een centrifugebuis en verwijder het poriewater met een spuit met slangetjes aan het uiteinde. Filtreer het water vervolgens met een spuitfilter van 0,45 µm in een opvangbuis. In het tekstprotocol wordt uitgelegd hoe de monsters verder verwerkt moeten worden.

Met behulp van het beschreven protocol werd negen maanden na de Deep Water Horizon-ramp een boorkern genomen uit een wetland nabij New Orleans. Dit wetland was zwaar vervuild met olie. Met behulp van een Hach DR 2700 draagbare spectrofotometer toonden de gegevens extreem hoge sulfideconcentraties aan.

De ijzerconcentraties waren laag en ijzer in de oxidatietoestand drie plus werd niet gedetecteerd. Na het bekijken van deze video zou u dus een goed begrip moeten hebben van hoe u de glove bag zuurstofvrij maakt, de kern binnen de glove bag uitstoot om sectieen mogelijk te maken en het poriewater van de sedimenten scheidt. Eenmaal beheerst, kan deze techniek in één tot drie uur per kern worden uitgevoerd, afhankelijk van de lengte van de kern.

Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de handschoenenzak grondig moet worden gespoeld en dat de kernhoogte langzaam moet worden aangepast. Door deze procedure te volgen, kunnen methoden zoals ijzerspeciatie via ferrousing, arseenspeciatie via voltammetrie of kolomscheiding, en methylkwikscheiding worden uitgevoerd om vragen over de redoxtoestand van het systeem te beantwoorden. Vergeet niet dat werken met samengeperste gassen extreem gevaarlijk kan zijn en dat het vastzetten van de tank essentieel is tijdens het uitvoeren van deze procedure.

Sommige sedimentmonsters kunnen besmet zijn met gevaarlijke stoffen en er moeten passende voorzorgsmaatregelen worden genomen.