En ekstrudering ved anvendelse av en kalibrert gjengestang er presentert, som tillater mm skala subsampling av vannsedimentkjerner. Millimeter-skala prøvetaking er nødvendig for å fullkarakterisere nylig hendelse stratigrafi i sediment poster.
Aquatic sedimentkjerne delsampling vanligvis utføres på cm eller halv cm oppløsning. Avhengig av senkningsreaksjon og avsetningsmiljø, gir dette vedtaket rekordene den årlige til dekadisk skala, i beste fall. En ekstruderingsmetode, ved hjelp av en kalibrert, gjengestang er presentert her, noe som gjør det mulig for millimeter skala subsampling av vannsedimentkjerner av varierende diametre. Millimeter skala delsampling åpner for sub-årlig til månedlig analyse av sedimentære posten, en størrelsesorden høyere enn vanlig prøvetakingsordninger. Ekstruderen består av en 2 m aluminiumsramme og base, to kjerne slangeklemmer, en gjengestang, og en en m stempel. Sedimentet kjerne er plassert over stempelet og festet til rammen. En akryl prøvetakingsrøret er festet til de øverste 5 cm av kjernerøret og tilveiebringer en plattform for å trekke ut sub-sampler. Stempelet roteres rundt gjengestangen på kalibrerte intervaller og skyver forsiktig sedimentet ut tilp av kjernerøret. Sedimentet blir deretter isolert inn i prøvetakingsrøret og plassert i en passende prøvebeholder (f.eks, krukke eller pose). Denne metoden bevarer også den ikke-konsoliderte prøver (dvs. høy pore vanninnhold) på overflaten, og gir en konsistent samplingsvolum. Denne mm skala ekstrudering metoden ble brukt til kjerner som samles i den nordlige delen av Mexicogolfen etter Deepwater Horizon ubåten olje utgivelse. Tyder på at det er nødvendig å ta prøver på mm skala for å fullkarakterisere hendelser som skjer på den månedlige tidsskala for kontinentalskråningen sedimenter.
Sediment kjerneprøver fra lacustrine, estuarine, og marine (kontinentalsokkelen og skråningen) miljøer har gitt registreringer av saltholdighet, temperatur, organiske og uorganiske miljøgifter og mange andre miljøparametre på tiår til tusenårig tidsskalaer 1-3,6,8,13 , 17. I de fleste tilfeller er standard praksis er § disse kjernene på halv centimeter eller centimeter mellomrom 5,15. Denne oppløsningen er egnet for multi-år, dekadisk eller høyere skala oppløsning i de fleste tilfeller. Behovet for økt ekstrudering oppløsning er nylig blitt påvist i enkelte rapporter som detektert variasjon av sedimentære biomarkører / fullmakter på en fin skala langs den vertikale profil av sedimentkjerne 11,16. I tilfelle av siste sedimentering som opptrer på tidsskalaer på måneder til ett år, er det da nødvendig å anvende finere oppløsning subsampling metoder (f.eks mm skala). Dette er ofte utfordrende med vann sedimenter på grunn av than ukonsolidert natur av de overflatesedimenter.
Vi presenterer en sedimentkjerne ekstrudering metode som gir mm skala sediment delprøvene. Vi bruker da denne ekstrudering metoden til sedimentene i den nordlige delen av Mexicogolfen etter Deepwater Horizon (DWH) hendelse. Dette programmet viser effekten av millimeter-skala delsampling karakterisere under årlig arrangement stratigraphy relatert til anthropogenically påvirket avsetningssystemer.
Månedlig eller sub-årlige skala oppløsning i sedimentære postene er spesielt fordelaktig når karakterisere forbigående fenomen stratigrafi. Miljøvurderinger ved hjelp av sub-årlige vedtak er i stand til å fullt ut karakter anthropogenically indusert sedimenterings hendelser.
Sedimenter i den nordlige delen av Mexicogolfen som ble rammet av Deepwater Horizon olje hendelsen er et eksempel på arrangement stratigrafi fullstendig karakterisert ved hjelp millimeter (sub-årlig) scale oppløsning prøvetaking. Etter Deepwater Horizon (DWH) hendelse i 2010, kontinentalskråningen sedimenter av den nordøstlige delen av Mexicogolfen (Ngom) kom i kontakt med hydrokarboner gjennom en størrelsesorden økning i flocculent hydrokarbon deponering 4,9,10,12,14,18. Økningen i sedimentering ble forårsaket av en Marine Oil Snø Sedimentasjon og flocculent Oppsamling (MOSSFA) hendelse 4,9,10,12,14,18. Dette resulterte i ca 6-10 mm av sediment akkumulering i en 6-12 måneders periode fra midten av 2010 til begynnelsen av 2011 fire. Det var nødvendig å sub-sample disse sedimentkjerner på millimeter-skala til fullt karakter inngangene, priser av sedimente og post-avsetningsprosesser.
Ekstruderen kan modifiseres for å romme flere diametere på kjernerøret. Dersom kjernediameteren forandres, da stempel, pucken, og diametre klem må justeres tilsvarende. Denne endringen gjør det mulig for brede programmer i lacustrine og marine sedimenter samling. De sedimentkjerner kan også ekstrudert i felten eller i laboratoriet. En vanlig modifisering for å lette transporten av dette ekstrudering systemet er å bygge den i to seksjoner; en nedre seksjon (base og stempel) kan deretter bli koblet til den øvre seksjon (klemmer).
Det er noen begrensninger i denne ekstrudering metoden. Den første av disse er at hver kjerne eller kjerneseksjon, må kuttes til en meters lengde eller mindre. Som med en hvilken som helst metode ekstrudering, er det også uunngåelig noe komprimering. Imidlertid komprimering som følge av denne fremgangsmåte er minimal. Reproduserbarheten av flere poster ekstrudert på denne måten er innen 2-4 mm. Dette reproduserbarhet er beregnet på sammenligninger mellom ulikeposter (spormetall, organisk geokjemi, bentiske foraminiferer, sedimentologi) samlet på samme utplassering av en åtte kjerne flerkjernet system. Dette ekstrudering metoden er også best egnet for sedimenter som er hovedsakelig (> 50%) silt og leire størrelse partikler. Sedimentere overveiende (> 50%) bestående av sand størrelse-partikler har en tendens til å binde seg, utsettes for ekstra komprimering, på grunn av en høyere friksjonskoeffisient. Den endelige begrensning i forbindelse med denne fremgangsmåte er mengden av sediment er tilgjengelig fra hvert inkrement i millimeter-skala oppløsning. Denne fremgangsmåten gir omtrent 15-20 g våt masse og 3-10 g tørr masse ved 2 mm oppløsning, som kan være begrensende for noen analyseprotokoller.
De sedimentære registreringer av Deepwater Horizon hendelsen i den nordlige delen av Mexicogolfen demonstrere effekten av millimeter-skala undersamplingen. Først av alt, 234 Th dating ville ikke vært mulig uten millimeter-skala undersamplingen. Dette dating method kan bare brukes under visse omstendigheter, som er nærmere omtalt 4. Pulsen på oljet-flocculent materiale etter Deepwater Horizon-hendelsen oppfylt disse forholdene, innskudd opp til 8 mm av materialet på visse steder i den nordlige delen av Mexicogolfen i 6-12 måneder. Uten mm skala prøvetaking, den geochronology av denne hendelsen ikke ville ha blitt løst på under årlige skala (tabell 2 og 3). I tillegg til de 234 Th poster, ville redoks-sensitive spormetaller, bentiske foraminiferal tetthet, og de organiske geokjemi registreringer av denne hendelsen har vært begrenset til ett datapunkt i overflaten centimeter (tabell 3). I stedet bruker millimeter-skala sub sampling gitt en detaljert og robust (5-10 datapunkt) registrering av MOSSFA hendelsen. Spesielt en 4-dobling (n = 18) over forhåndsDeepWater Horizon-verdier i alt alifater hjelp mm skala delsampling ville ha blitt redusert til en to-foldøke, ved hjelp cm skala subsampling (n = 6). Følgelig, en nedgang i bunnlevende foraminiferal tetthet på 90% ved bruk mm skala delsampling ville ha blitt redusert til en nedgang på 60% ved bruk cm skala undersamplingen. Uten denne høye oppløsningen prøvetaking, ville diskrete doble toppene Mn oksid, samt endringer i sedimentære Re konsentrasjoner forbundet med ikke steady-state redoks endringene ikke løses. Alt i alt gir dette ekstrudering systemet evnen til å subsample sedimentkjerner i mm skala som tar vare på hele volumet av prøven, og kan bli modifisert for brede anvendelser i vannsedimentprøver. Fremtidige anvendelser av denne fremgangsmåte kan omfatte vurdering av tidligere oljesøl, på grunn av den mm stilt arrangement stratigrafi i forbindelse med underjordiske olje- utslipp. Andre programmer kan inkludere lacustrine registreringer av mm skala klimavariasjoner. Millimeter skala sub-sampling har vist seg effektiv i å karakterisere hendelsen stratigrafi i sammenheng med anthropogenically påvirketsystemer.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen ble gjort mulig i en del av et stipend fra BP / The Gulf of Mexico Forskningsinitiativet, C-BILDE, DEEP-C og delvis av British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf oljevernberedskap, Response og Recovery Grants Program. Forfatterne takker Nico Zenzola for hans innspill i utviklingen av denne prosedyren. Forfatterne også takke mannskapet på R / V Weatherbird II for deres hjelp under feltprogrammet.
Data kan nås på GRIIDC webside: 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 |