En ekstrudering fremgangsmåde under anvendelse af en kalibreret gevindskåret-stang præsenteres, som giver mulighed for mm skala subsampling af akvatiske sedimentkerner. Millimeter-skala prøvetagning er nødvendigt fuldt ud at karakterisere nylig begivenhed stratigrafi i sediment poster.
Aquatic sediment kerne subsampling er almindeligvis udføres på cm eller halv cm opløsning. Afhængig af sedimentation rate og depositional miljø, denne beslutning giver poster på den årlige at decadal skala, i bedste fald. En ekstrudering fremgangsmåde, under anvendelse af en kalibreret, gevindskårne-stang præsenteres her, som giver mulighed for millimeter-skala subsampling af akvatiske sedimentkerner med varierende diametre. Millimeter skala undersampling giver mulighed for sub-årlig til månedlig analyse af sedimentære rekord, en størrelsesorden højere end typiske prøveudtagningsordninger. Ekstruderen består af en 2 m aluminiumsramme og base, to centrale rør klemmer, en gevind-stang, og en 1 m stempel. Sedimentet kerne er placeret over stemplet og fastspændt til rammen. En akryl prøvetagning krave er fastgjort til de øverste 5 cm af kernerøret og giver en platform, hvorfra man kan udvinde delprøver. Stemplet roteres omkring den gevindforsynede-stang på kalibrerede intervaller og skubber forsigtigt sedimentet ud tilp af kernerøret. Bundfaldet isoleres derefter i sampling kraven og anbragt i en passende sampling fartøj (f.eks krukke eller pose). Denne metode bevarer også ikke-konsoliderede prøver (dvs. høj pore vandindhold) ved overfladen, hvilket giver en konsistent prøvevolumenet. Denne mm skala ekstrudering metode blev anvendt på kerner indsamlet i den nordlige Mexicanske Golf efter Deepwater Horizon ubåd olie frigivelse. Meget tyder på, at det er nødvendigt at prøve på mm skala til fuldt ud at karakterisere hændelser, der forekommer på den månedlige tidsplan for kontinentale skråning sedimenter.
Sediment kerneprøver fra lacustrine, flodmundinger og marine (kontinentalsokkel og hældning) miljøer har givet optegnelser af saltholdighed, temperatur, organiske og uorganiske forurenende stoffer, og mange andre miljøparametre på decadal til tusindårige tidsomfang 1-3,6,8,13 , 17. I de fleste tilfælde er standard praksis afsnittet disse kerner til halv cm eller centimeter intervaller 5,15. Denne opløsning er egnet til multi-år, decadal eller opløsning højere skala i de fleste tilfælde. Behovet for øget ekstrudering opløsning er for nylig blevet påvist i nogle rapporter, der har konstateret variation af sedimentære biomarkører / fuldmagter på en fin skala langs den lodrette profil af sediment kerne 11,16. I tilfælde af nylig sedimentation, der opstår på frister for måned til et år, er det så nødvendigt at bruge finere opløsning Undersampling metoder (fx mm skala). Dette er ofte en udfordring med akvatiske sedimenter grund til than-konsolideret karakter overfladesedimenter.
Vi præsenterer et sediment kerne ekstrudering metode, der giver mm skala sediment delprøver. Vi anvender derefter denne ekstrudering metode til sedimenter i den nordlige Mexicanske Golf efter Deepwater Horizon (DWH) begivenhed. Denne applikation viser effekten af millimeter-skala subsampling i karakterisering sub-årlig begivenhed stratigrafi relateret til menneskeskabte påvirket depositional systemer.
Månedligt eller sub-årlig skala opløsning i sedimentære optegnelser er særlig fordelagtig, når der kendetegner kortsigtet begivenhed stratigrafi. Miljøvurderinger bruger sub-årlige opløsning er i stand til fuldt ud at karakterisere menneskeskabt sedimentering begivenheder.
Sedimenter i den nordlige Mexicanske Golf, der blev ramt af Deepwater Horizon olie begivenhed giver et eksempel på begivenhed stratigrafi fuldt karakteriseret ved hjælp millimeter (sub-årlig) scale samplingopløsningen. Efter Deepwater Horizon (DWH) begivenhed i 2010, kontinentale hældning sedimenter i den nordøstlige Mexicanske Golf (Ngom) kom i kontakt med kulbrinter gennem en størrelsesorden stigning i fnugget kulbrinte deposition 4,9,10,12,14,18. Stigningen i sedimentation blev forårsaget af en Marine Oil Sne Sedimentation og fnugget Akkumulering (MOSSFA) begivenhed 4,9,10,12,14,18. Dette resulterede i ca. 6-10 mm af sediment akkumulation i en 6-12 måneders periode fra midten af 2010 til begyndelsen af 2011 4. Det var nødvendigt at delstikprøven disse sedimentkerner på millimeter-skala til fuldt ud at karakterisere de indgange, satser af sedimentering og post-depositional processer.
Ekstruderen kan modificeres til at rumme flere diametre på kernerøret. Hvis kernen diameter ændres, så stemplet, puck, og klemme diametre skal justeres i overensstemmelse hermed. Denne modifikation tillader brede anvendelser i lacustrine og marint sediment kollektion. Sedimentkernerne kan også ekstruderes i felten eller i laboratoriet. En almindelig modifikation til at lette overførsel af denne ekstrudering system er at bygge det op i to sektioner; en nedre sektion (base og stempel) kan derefter kobles til den øvre sektion (klemmer).
Der er visse begrænsninger i denne ekstrudering metode. Den første af disse er, at hver kerne, eller kernesektion, skal skæres til en meter længde eller mindre. Som med enhver ekstrusionsmetode, der er også uundgåeligt nogle komprimering. Imidlertid komprimering forårsaget af denne fremgangsmåde er minimal. Reproducerbarheden af flere poster ekstruderet i denne mode er inden for 2-4 mm. Denne reproducerbarhed er estimeret på sammenligninger mellem forskelligeoptegnelser (spor metal, organisk geokemi, bundlevende foraminiferer, sedimentology) indsamlet på samme indsættelse af en otte core flere kerner systemet. Denne ekstrudering metode er også bedst egnet til sedimenter, der primært (> 50%) silt og ler mellemstore partikler. Sedimentere overvejende (> 50%) bestående af sand partikler har tendens til at binde, forårsager øget komprimering, på grund af en højere friktionskoefficient. Den endelige begrænsning forbundet med denne fremgangsmåde er mængden af sediment tilgængelig fra hver stigning på millimeter-skala opløsning. Denne metode giver ca. 15-20 g våd masse og 3-10 g tørvægt ved 2 mm opløsning, som kan være begrænsende for nogle analytiske protokoller.
De sedimentære registreringer af Deepwater Horizon hændelse i den nordlige Mexicanske Golf påvise effekten af millimeter-skala subsampling. Først og fremmest, 234 Th dating ville ikke have været muligt uden millimeter-skala subsampling. Denne dating metode kan kun anvendes under visse omstændigheder, som yderligere diskuteret fire. Pulsen af olieret-fnugget materiale efter Deepwater Horizon hændelse opfyldte disse betingelser, deponering op til 8 mm materiale på bestemte steder i den nordlige Mexicanske Golf inden 6-12 måneder. Uden skala sampling mm, den Geokronologi af denne begivenhed ville ikke have været løst på sub-årlige skala (tabel 2 og 3). Ud over de 234 Th optegnelser, ville redox-sensitive spormetaller, bentiske foraminifer densitet, og de organiske geokemi registreringer af denne begivenhed er blevet begrænset til et datapunkt i overfladen centimeter (tabel 3). I stedet bruger millimeter-skala sub prøveudtagning en detaljeret og robust (5-10 datapunkt) referat af MOSSFA begivenhed. Konkret vil en 4-dobling (n = 18) ovenfor præ-Deepwater Horizon værdier i alt aliphatiske hjælp mm skala subsampling er blevet reduceret til en 2-foldøges ved anvendelse cm skala subsampling (n = 6). Derfor ville et fald i bentiske foraminifer tæthed på 90% ved hjælp mm skala subsampling er blevet reduceret til et fald på 60% ved hjælp cm skala subsampling. Uden denne høje opløsning prøvetagning, ville diskrete dobbelt toppe af Mn oxid, samt ændringer i sedimentære Re koncentrationer i forbindelse med ikke steady state redox ændringer ikke løses. Samlet set denne ekstrudering system giver mulighed for at delprøve sedimentkerner på mm skala, bevarer hele volumen af prøven og kan modificeres til brede anvendelser i akvatisk sediment prøvetagning. Fremtidige anvendelser af denne fremgangsmåde kan indbefatte vurdering af tidligere olieudslip, grundet mm skala begivenhed stratigrafi forbundet med underjordiske olie- udslip. Andre anvendelser kan omfatte lacustrine registreringer af mm skala klimavariationer. Millimeter skala sub-sampling har vist sig effektiv til at karakterisere begivenhed stratigrafi i forbindelse med menneskeskabt påvirketsystemer.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskning blev muliggjort dels af en bevilling fra BP / Den Mexicanske Golf Research Initiative, C-IMAGE, DEEP-C og delvis af British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf Oil Spill Forebyggelse, reaktion, og Recovery Grants Program. Forfatterne takker Nico Zenzola for hans input i udviklingen af denne procedure. Forfatterne også takke besætningen på R / V Weatherbird II for deres hjælp under feltet programmet.
Data kan tilgås på GRIIDC hjemmeside: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (data / R1.x135.119: 0004 /), (data / Y1.x031.000: 0003 /), (data / Y1. x031.000: 0006 /), (R1.x135.120: 0004).
Extruder | Custom Fabrication | Aluminum base and clamps, steel threaded rod | |
Piston | Custom Fabrication | PVC tubing with acrylic cap | |
Polycarbonate Core Tube | SABIC Poymershapes | 68374192 | |
Acrylic puck/Rubber Gasket | Custom Fabrication | ||
Acrylic sampling collar | Custom Fabrication | ||
Acrylic plate | Custom Fabrication | One edge bevelled at 45 degree angle | |
Putty knife | Fisher Scientific | 19-166-432 | |
Steel/Acrylic Plates | Custom Fabrication | ||
Electrical tape | McMaster Carr | 76455A28 | |
Siphon or Syringe | Fisher Scientific | 14-176-227, 14-823-2A | |
Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | |
Drill | Ryobi | P-882 | |
Thick rubber band | Staples | 831636 | 2-3 cm in width, larger diameter than piston |
Personal protection equipment | Fisher Scientific | Gloves-19-058-801C, lab coat- 17-100-850, Goggles-19-181-501 |
e.g. gloves, lab coat, goggles |
Sample labels | Fisher Scientific | 15920 | |
Sample vessels | Fisher Scientific | Whirlpak- 01-812-3, Jar- 02-911-791 |
e.g.whirlpak bags, jars, etc. |
Laboratory wipes | Fisher Scientific | 06-666-11 | e.g. kim wipes |
Methanol | Fisher Scientific | BP1105-1 | |
Deionized water |