Monstername van opgeloste opgeloste opgeloste stoffen over een oxisch-anoxische bodem-waterinterface met behulp van microdialyseprofilers

Als bodemwetenschapper moeten we altijd bodempoederwater nemen voor analyse. Het is echter niet erg gemakkelijk, vooral wanneer de chemicaliën in het poederwater erg gevoelig zijn voor de zuurstof. Dit is een nieuwe technologie.

We noemen het API sampler. Door de sampler te gebruiken, kunnen we het grondpoeder om de twee milliliter nemen met daadwerkelijke verstoring van de belasting van de bodem. Mijn studenten Zhang Sha, Yujia, Liu Ziyan en Liu Hao gaan demonstreren hoe je de sampler bouwt en gebruikt om bodempoederwater te nemen.

Begin met het nauwkeurig snijden van de ongerepte nano-membraanbuizen in 33 korte buizen met een lengte van 58 millimeter. Snijd vervolgens de polytetrafluorethyleen- of PTFE-buis in 66 pijpen, met een lengte van 180 millimeter met een keramisch mes. Meng vervolgens de twee delen AB-epoxylijm volledig op een schone plastic plaat en laat het 30 minuten staan totdat het plakkerig wordt voordat u het op het buitenoppervlak van de bovenkant van de PTFE-buis aanbrengt.

Zorg ervoor dat AB epoxylijm alleen de vier millimeter van de buis bedekt en dat er geen extra lijm is die de buizen blokkeert. Verbind de twee PTFE-buizen met elke nanomembraanbuis door de PTFE-buizen voorzichtig in de nanomembraanbuis te schroeven om alle 33 ongerepte microdialyse-samplers volledig te assembleren. Laat de geassembleerde samplers een nacht staan om de volledige uitharding en stabilisatie van de lijm te garanderen.

Om de hydrofielheid te verbeteren en de microdialyse-samplers te reinigen, weekt u ze gedurende een uur in ethanol, gevolgd door ultrasoon reinigen met 2% verdund salpeterzuur en ultrapuur water gedurende elk 15 minuten. Controleer de doorgankelijkheid en luchtdichtheid van de microdialyse-sampler door in water te borrelen met een spuit van vijf milliliter. Om de microdialyseprofiler samen te stellen, gebruikt u het CAD-bestand om het vooraf ontworpen skelet af te drukken met nylonmateriaal.

Hol vervolgens een zuur gewassen PVC-container uit met twee parallelle sleuven van vijf centimeter intervallen om overeen te komen met de skeletgrootte. Gebruik de graveermodule in de 3D-printer voor het plaatsen van sleuven. Bouw een één-op-veel connector door epoxylijm te stabiliseren in de vorm van een centrifugebuisdop van 50 millimeter.

Steek vervolgens voor het uitharden 33 siliconen doppen van een centimeter lengte in de epoxylijm en laat deze een nacht staan. Verwijder vervolgens de één-op-veel connector van de buisdop en snijd de curate epoxylijm met een keramisch mes, zodat alle uiteinden van de siliconen dop onbelemmerd zijn. Spoel de één-op-veel connector grondig af met 2% verdund salpeterzuur en ultrapuur water gedurende elk 15 minuten en droog onder omgevingsomstandigheden.

Eenmaal gedroogd, sluit u een driewegklep aan op de bodem van de buis om als buffercontainer te dienen. Monteer de buffercontainer door een één-op-veel connector te installeren op een spuitbuis van 50 milliliter met AB-epoxylijm Monteer de afzonderlijke microdialysemonsternemers op het skelet met behulp van een hete meldlijm, zorg ervoor dat elke sampler evenwijdig is aan de boven- of onderrand van het skelet. Installeer alle 33 microdialyse-samplers op het skelet en zorg ervoor dat de 33 samplers aan beide zijden door de PVC-sleuven gaan.

Dicht de openingen bij de skeletverbindingen en de sleuven af met een AB-epoxylijm. Verbind vervolgens alle samplers aan één kant van het skelet met een buffercontainer via een één-op-veel connectorklep die vooraf is geïnstalleerd in een centrifugebuis van 50 milliliter. Sluit vervolgens een medische infuuszak voorgevuld met 18,3 milli ohm water aan op de buffercontainer via de driewegklep.

Sluit alle monsternemers aan de bemonsteringszijde met behulp van siliconen doppen. Controleer de doorgankelijkheid en luchtdichtheid van elke microdialyse-sampler door de driewegklep te draaien, waardoor water uit de medische infuuszak naar de sampler kan stromen. Sluit vervolgens alle samplers en de klep op de buffercontainer en schakel deze uit.

Voordat u de overstroomde grond uitbroedt, verwijdert u zuurstof door het water in de medische infuuszak te ontgassen. Bellend stikstofgas 's nachts in de baan van de lijn van zeer zuiver stikstofgas naar de medische infuuszak. Sluit met behulp van een driewegklep de verbinding tussen de profiler en de ontgaste zak.

Voeg vervolgens 450 gram gezeefde luchtgedroogde grond toe aan een PVC-container, zodat vijf microdialysemonsters boven het grondoppervlak blijven. Bedek het bodemoppervlak met weefsel voordat u de grond overspoelt met ultrapuur water. Zodra de grond vijf centimeter boven het grondoppervlak is overstroomd, verwijdert u het weefsel.

Zodra de bodemincubatie is geïnitialiseerd, spoelt u het systeem onmiddellijk met de vooraf geladen oplossing. Spoel vervolgens het bemonsteringssysteem door de verbinding tussen de anaerobe zak en de dialysebemonsteraar in te schakelen. Gebruik het totale volume van de sampler bij het afspoelen van elke sampler met water.

Zodra het afspoelen van één sampler is voltooid, sluit u deze af met een schone siliconen dop voordat u elke sampler reinigt om één overstroomd bodemincubatie- en bemonsteringssysteem op te zetten. Stel vervolgens de anaerobe zak in op de hoogte van het wateroppervlak en zorg ervoor dat alle buizen vol water zitten. Zo niet, verwijder dan de dop en laat de bovenkant van de buis zakken, zodat het water uit de anaerobe zak kan stromen.

Sluit de doppen en kleppen en incubeer gedurende zeven dagen met de verbinding tussen de anaerobe zak en de dialyse-sampler uitgeschakeld. Stel vóór de bemonstering de waterniveaus in de bodemcontainer, de bemonsteringstoppen en de anaerobe zak op een vergelijkbare hoogte aan om duidelijk verschillende waterpotentialen te voorkomen. Schakel vervolgens de verbinding tussen de anaerobe zak en de buffercontainer in.

Verwijder de dop van de eerste sampler van boven naar beneden. Breng met behulp van een pipet 133 microliter monster over van de sampler naar een injectieflacon van 0,6 milliliter, vooraf geladen met 133 microliter 2% salpeterzuur voor conservering. Observeer tijdens de bemonstering een langzame maar uniforme stroom van waterdruppels naar de microdialyse-sampler in de anaërobe zakobservatiekamer.

Sluit de bovenkant van de buis met een siliconen dop voordat u naar de volgende bemonsteringsbuis gaat. Herhaal dit voor alle 33 monsters voordat u de verbinding tussen de anaerobe zak en de buffercontainer uitschakelt. Vul het overstroomde water aan op de zesde dag na de bemonstering.

Bereken de terugwinning van het monstervolume door de injectieflacon voor en na het overbrengen van het slechte watermonster te wegen. Meet vervolgens de totale opgeloste concentraties van elementen in het arme water met behulp van inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie of ICPMS. Het terugwinningspercentage van het monstervolume bedroeg gemiddeld 101,4% en varieerde van 100,2% tot 103,6%Een iets hogere terugwinning van het monstervolume duidde op een waterniveauverschil tussen de anaerobe zak en de bovenkant van de bemonsteringsbuis.

Met behulp van de monsters over het bodemwater-raakvlak verzameld op de zesde en zevende dag, werden de totale opgeloste concentraties van ijzer, mangaan, arseen, cadmium, koper, lood, nikkel en zink in het arme water bepaald. Op de zesde dag namen de opgeloste concentraties van mangaan, ijzer en arseen toe samen met de bodemdiepte, terwijl die van koper en lood afnamen met toenemende bodemdiepte. Voor cadmium, nikkel en zink wezen de concentratiediepteprofielen echter op een ander patroon, aangezien de opgeloste concentraties toenamen van min 20 millimeter naar diepere locaties.

De concentratiediepteprofielen van ijzer en arseen op een diepte van min 12 millimeter op de zesde dag waren significant hoger dan de niveaus op de zevende dag. De ijzer- en arseenconcentraties waren echter significant hoger van de diepten van min 18 tot min 50 millimeter. Voor de meeste elementen die met uitzondering van mangaan zijn bepaald, waren de opgeloste concentraties in het oppervlaktewater en de gelijkmatige oppervlaktegrond op min 15 millimeter diepte significant lager na aerobe wateraanvulling.

Een concentratiepiek voor lood op de zevende dag op ongeveer min 10 millimeter diepte vertoonde een contrasterend patroon met de zesde dag. Deze techniek is vooral nuttig onderzoekers die biogeochemische micro-interface processen bestudeerden. Het kan medische verstorende factoren beperken.

Deze procedure wordt toegepast op afgeplatte grond, wat betekent dat de lekkage of indringing van zuurstof de chemische processen onverwacht aanzienlijk zal veranderen, ervoor zal zorgen dat alle verbindingen luchtdicht zijn en waterontgassing voldoende is. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals carpale vloeistofchromatografie en massachromatografie en microbiële analyse met speciale resolutie worden uitgevoerd om de chemische en biologische processen te overbruggen. Deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoekers om nieuwe vragen te onderzoeken over hoe virusverstoringen het gedrag van het geredigeerde sensorelement beïnvloeden onder een veranderende omgeving.