Отбор проб растворенного растворенного вещества на границе раздела кислородно-бескислородная почва-вода с использованием микродиализных профилографов

Как почвовед, мы всегда должны брать почвенную порошковую воду для анализа. Однако это не очень просто, особенно когда химические вещества в порошковой воде очень чувствительны к кислороду. Это новая технология.

Мы называем это сэмплером API. Используя пробоотборник, мы можем брать почвенный порошок каждые два миллилитра с фактическим нарушением нагрузки на почву. Мои ученики Чжан Ша, Юйцзя, Лю Цзыянь и Лю Хао продемонстрируют, как построить пробоотборник и использовать его для забора почвенной порошковой воды.

Начните с точной резки нетронутых наномембранных трубок на 33 короткие трубки длиной 58 миллиметров. Затем керамическим ножом разрежьте трубу из политетрафторэтилена или фторопласта на 66 труб, имеющих длину 180 миллиметров. Затем полностью смешайте две части эпоксидного клея AB на любой чистой пластиковой пластине и дайте ему постоять 30 минут, пока он не станет липким, прежде чем наносить его на внешнюю поверхность верхней части трубы из ПТФЭ.

Убедитесь, что эпоксидный клей AB покрывает только четыре миллиметра трубки и что нет дополнительного клея, блокирующего трубки. Соедините две трубки из ПТФЭ с каждой наномембранной трубкой, осторожно ввинтив трубки из ПТФЭ в наномембранную трубку, чтобы полностью собрать все 33 нетронутых микродиализных пробоотборника. Оставьте собранные пробоотборники на ночь, чтобы обеспечить полное отверждение и стабилизацию клея.

Для повышения гидрофильности и очистки микродиализных пробоотборников замочите их в этаноле на один час с последующей ультразвуковой очисткой 2%-ной разбавленной азотной кислотой и сверхчистой водой на 15 минут каждый. Проверьте проходимость и герметичность микродиализного пробоотборника, барботируя в воде с помощью пятимиллилитрового шприца. Чтобы собрать профилировщик микродиализа, используйте файл САПР для печати предварительно разработанного каркаса из нейлонового материала.

Затем выдолбите промытый кислотой контейнер из ПВХ с двумя параллельными прорезями с интервалом в пять сантиметров, чтобы они соответствовали размеру скелета. Используйте модуль гравировки в 3D-принтере для прорезания пазов. Сконструируйте соединитель «один ко многим», стабилизируя эпоксидный клей в форме 50-миллиметровой крышки центрифужной трубки.

Затем вставьте 33 силиконовых колпачка длиной один сантиметр в эпоксидный клей перед отверждением и дайте ему постоять ночь. Затем снимите разъем «один ко многим» с крышки трубки и отрежьте эпоксидный клей с помощью керамического ножа так, чтобы все концы силиконового колпачка были беспрепятственными. Тщательно промойте разъем «один ко многим» 2%-ной разбавленной азотной кислотой и сверхчистой водой в течение 15 минут каждый и высушите в условиях окружающей среды.

После высыхания подсоедините трехходовой клапан к нижней части трубки, чтобы он служил буферным контейнером. Соберите буферный контейнер, установив разъем «один ко многим» в 50-миллилитровую шприцевую трубку с помощью эпоксидного клея AB. Соберите отдельные микродиализные пробоотборники на каркасе с помощью горячего клея, убедившись, что каждый пробоотборник параллелен верхнему или нижнему краю скелета. Установите все 33 микродиализных пробоотборника на каркас, убедившись, что 33 пробоотборника с обеих сторон проходят через пазы для ПВХ.

Заделайте зазоры в стыках каркаса и пазами эпоксидным клеем AB. Затем подсоедините все пробоотборники с одной стороны каркаса к буферному контейнеру с помощью соединительного клапана «один ко многим», предварительно установленного в 50-миллилитровую центрифужную пробирку. Затем через трехходовой клапан подсоедините медицинский инфузионный мешок, предварительно заполненный водой с сопротивлением 18,3 мОм, к буферному контейнеру.

Закройте все пробоотборники со стороны отбора проб силиконовыми колпачками. Дважды проверьте проходимость и герметичность каждого микродиализного пробоотборника, повернув трехходовой клапан, позволяя воде течь из медицинского инфузионного мешка в пробоотборник. Затем закройте и выключите все пробоотборники и клапан на буферной емкости.

Перед инкубацией затопленной почвы удалите кислород, дегазировав воду в лечебном инфузионном мешке. Пузырьковый газообразный азот в течение ночи на пути линии газообразного азота высокой чистоты к медицинскому инфузионному мешку. С помощью трехходового клапана закройте соединение между профилировщиком и дегазированным мешком.

Затем добавьте 450 граммов просеянной высушенной на воздухе почвы в контейнер из ПВХ, убедившись, что пять микродиализных пробоотборников остаются над поверхностью почвы. Поверхность почвы накройте тканью, прежде чем заливать почву сверхчистой водой. Как только почва будет затоплена на пять сантиметров над поверхностью почвы, удалите ткань.

После инициализации инкубации почвы немедленно продуйте систему предварительно загруженным раствором. Затем промойте систему отбора проб, включив соединение между анаэробным мешком и диализным пробоотборником. Используйте десятикратный общий объем пробоотборника при продувке каждого пробоотборника водой.

После завершения продувки одного пробоотборника закройте его чистым силиконовым колпачком перед продувкой каждого пробоотборника, чтобы установить одну систему инкубации и отбора проб затопленной почвы. Затем отрегулируйте анаэробный мешок по высоте поверхности воды, убедившись, что все трубки заполнены водой. Если нет, снимите крышку и опустите верхнюю часть трубки, позволяя воде вытекать из анаэробного мешка.

Закройте крышки и клапаны и инкубируйте в течение семи дней с отключенным соединением между анаэробным мешком и диализным пробоотборником. Перед отбором проб отрегулируйте уровень воды в контейнере для почвы, верхушках для отбора проб и анаэробном мешке на одинаковую высоту, чтобы избежать заметных различий в потенциалах воды. Затем включите соединение между анаэробным мешком и буферным контейнером.

Снимите крышку первого пробоотборника сверху вниз. С помощью пипетки перенесите 133 микролитра образца из пробоотборника во флакон объемом 0,6 миллилитра, предварительно загруженный 133 микролитрами 2%-ной азотной кислоты для консервации. Во время отбора проб наблюдайте медленный, но равномерный поток капель воды к микродиализному пробоотборнику в анаэробной камере наблюдения.

Закройте верхнюю часть пробирки силиконовым колпачком, прежде чем переходить к следующей пробирке. Повторите это для всех 33 образцов, прежде чем отключить соединение между анаэробным мешком и буферным контейнером. Пополняйте затопленную воду на шестой день после отбора проб.

Рассчитайте восстановление объема образца, взвесив флакон с образцом до и после переноса пробы с плохой водой. Затем измерьте общие концентрации растворенных элементов в бедной воде с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой или ICPMS. Процент извлечения объема пробы составлял в среднем 101,4% и варьировался от 100,2% до 103,6%Несколько более высокое извлечение объема пробы указывало на разницу уровней воды между анаэробным мешком и верхней частью пробоотборной трубки.

Используя пробы на границе раздела почвенных вод, собранные на шестой и седьмой день, были определены общие растворенные концентрации железа, марганца, мышьяка, кадмия, меди, свинца, никеля и цинка в бедной воде. На шестой день концентрации растворенного марганца, железа и мышьяка увеличивались вместе с глубиной почвы, тогда как концентрации меди и свинца уменьшались с увеличением глубины почвы. Однако для кадмия, никеля и цинка профили глубины концентрации указывали на другую картину, поскольку концентрации растворенных веществ увеличивались с минус 20 миллиметров до более глубоких мест.

Профили глубины концентрации железа и мышьяка на глубине минус 12 миллиметров на шестой день были значительно выше, чем уровни на седьмой день. Однако концентрации железа и мышьяка были значительно выше от глубин минус 18 до минус 50 миллиметров. Для большинства определенных элементов, за исключением марганца, концентрации растворенных веществ в поверхностных водах и ровной поверхностной почве на глубине минус 15 миллиметров были значительно ниже после аэробного пополнения воды.

Пик концентрации свинца на седьмой день на глубине примерно минус 10 миллиметров показал контрастную картину с шестым днем. Эта методика особенно полезна исследователям, изучавшим биогеохимические микроинтерфейсные процессы. Это может сузить медицинские смешанные факторы.

Эта процедура применяется к ровному грунту, а это означает, что утечка или вторжение кислорода значительно изменит неожиданные химические процессы, обеспечит герметичность всех соединений и достаточную дегазацию воды. После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как жидкостная хроматография запястья и массовая хроматография, а также микробный анализ со специальным разрешением, чтобы соединить химические и биологические процессы. Этот метод проложил исследователям путь к изучению новых вопросов о том, как возмущения вируса влияют на поведение отредактированного сенсорного элемента в изменяющейся среде.