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मिट्टी से कण कार्बनिक पदार्थ को दूर करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक विधि

Published: February 10, 2021 doi: 10.3791/61915
Automatic Translation
1, 1
1USDA-Agricultural Research Service, Soil and Water Conservation Research Unit

Summary

मिट्टी के नमूनों से हाल ही में जमा और अधूरा विघटित संयंत्र सामग्री को हटाने से मिट्टी कार्बनिक कार्बन मापन पर अस्थायी मौसमी आदानों के प्रभाव को कम कर देता है । एक इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से आवेशित सतह के प्रति आकर्षण का उपयोग पर्याप्त मात्रा में कण कार्बनिक पदार्थ को जल्दी से हटाने के लिए किया जा सकता है।

Abstract

मृदा कार्बनिक कार्बन के अनुमान असंदर्मित पौधे सामग्री को हटाने सहित मृदा प्रसंस्करण विधियों पर निर्भर हैं। मिट्टी से जड़ों और पौधों की सामग्री के अपर्याप्त पृथक्करण के परिणामस्वरूप अत्यधिक परिवर्तनीय कार्बन माप हो सकते हैं। पौधे की सामग्री को हटाने के तरीके अक्सर सबसे बड़े, सबसे दृश्यमान पौधे सामग्री तक सीमित होते हैं। इस पांडुलिपि में हम वर्णन करते हैं कि मिट्टी के नमूने से पौधे की सामग्री को हटाने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उपयोग कैसे किया जा सकता है। सूखी मिट्टी के करीब से गुजरी एक इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेशित सतह स्वाभाविक रूप से खनिज और एकत्रित मिट्टी की एक छोटी मात्रा के साथ-साथ असंयत और आंशिक रूप से विघटित पौधे के कणों को आकर्षित करती है। मिट्टी का नमूना सपाट सतह या मिट्टी छलनी पर पतली परत में फैला होता है। प्लास्टिक या ग्लास पेट्री डिश को पॉलीस्टीरिन फोम या नायलॉन या सूती कपड़े से रगड़कर इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से चार्ज किया जाता है। आवेशित पकवान को मिट्टी के ऊपर बार-बार पारित किया जाता है। इसके बाद डिश को साफ ब्रश कर रिचार्ज किया जाता है । मिट्टी को फिर से फैलाना और प्रक्रिया को दोहराने से अंततः कणों की कम उपज होती है। प्रक्रिया मिट्टी के नमूने के बारे में 1 से 5% निकालता है, और कार्बनिक कार्बन में उस अनुपात के बारे में 2 से 3 गुना। अन्य कण हटाने के तरीकों की तरह, अंत बिंदु मनमाना है और सभी मुक्त कणों को हटा दिया जाता है। प्रक्रिया लगभग 5 मिनट लेता है और घनत्व प्लवनशीलता विधियों के रूप में एक रासायनिक प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं है। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण लगातार औसत सी एकाग्रता और सी: एन अनुपात से अधिक के साथ सामग्री को हटा देता है, और अधिकांश सामग्री को माइक्रोस्कोप के तहत पौधे या जीव सामग्री के रूप में नेत्रहीन रूप से पहचाना जा सकता है।

Introduction

मृदा कार्बनिक कार्बन (एसओसी) के सटीक अनुमान कृषि प्रबंधन या पर्यावरण के परिणामस्वरूप होने वाले परिवर्तनों के मूल्यांकन में महत्वपूर्ण हैं । कण कार्बनिक पदार्थ (POM) पारिस्थितिकी और एक मिट्टी के भौतिकी में महत्वपूर्ण कार्य किया है, लेकिन यह अक्सर कम रहता है और मौसम, नमी की स्थिति, वातारण, नमूना संग्रह तकनीकों, हाल ही में मिट्टी प्रबंधन, वनस्पति जीवन चक्र, और दूसरों सहित कई कारकों के आधार पर बदलता है1। ये अस्थायी अस्थिर स्रोत स्थिर और सही मायने में तनहा मिट्टी कार्बनिक कार्बन 2 में दीर्घकालिक प्रवृत्तियों केअनुमानोंको चकित कर सकते हैं।

अच्छी तरह से परिभाषित, आम, और महत्वपूर्ण होने के बावजूद, POM आसानी से मिट्टी से अलग नहीं है और न ही मात्रात्मक रूप से मापना आसान है। कण कार्बनिक पदार्थ के रूप में मापा गया है कि जो तरल पदार्थ में तैरता है (प्रकाश अंश, आम तौर पर 1.4-2.2 ग्रामसेमी-3),या के रूप में है कि जो आकार से अलग किया जा सकता है (जैसे, > 53-250 μm या > २५० μm) या दो3,4,5का एक संयोजन । आकार आधारित और घनत्व आधारित दोनों तकनीकें पीओएम मापन4के मात्रात्मक और रासायनिक परिणामों को प्रभावित कर सकती हैं। नियमित तरीकों का उपयोग करके आकार-आंशिक रूप से मिट्टी का एक सावधान दृश्य निरीक्षण अक्सर स्क्रीन के माध्यम से पारित किए गए पत्ती या स्टेम की जड़ों और स्लिवर्स जैसी लंबी, संकीर्ण संरचनाओं का पता चलता है। बस हाथ से इन संरचनाओं को हटाने के लिए काफी हद तक कुल SOC2,6 के माप को कम करने के लिए दिखाया गयाहै,लेकिन विधि विशेष रूप से ऑपरेटर के परिश्रम और दृश्य तीक्ष्णता के अधीन है । एक घने तरल 7 में प्लवनशीलता केदौरान प्रकाश अंश के रूप में एक मिट्टी के नमूने से पोम जुदाई सभी POM पर कब्जा नहीं करता है, और प्लवनशीलता प्रक्रिया के दौरान अत्यधिक मिलाते हुए वास्तव में एक नमूना8से बरामद प्रकाश अंश की मात्रा को कम कर सकते हैं । प्लवनशीलता के लिए कई कदमों की आवश्यकता होती है और मिट्टी को रासायनिक समाधानों के लिए उजागर करता है जो रासायनिक विशेषताओं को बदल सकता है या उन घटकों को भंग कर सकता है जो ब्याज के हो सकते हैं4।

पीओएम को हटाने के लिए वैकल्पिक तरीकों का उपयोग घने जलीय समाधानों के उपयोग से बचने या बढ़ाने के लिए किया गया है। Kirkby, एट अल6 प्रकाश अंश हटाने की तुलना में एक सूखी sieving/winnowing विधि9के लिए दो प्लवनशीलता प्रक्रियाओं का उपयोग कर । भारी अंश से प्रकाश को धीरे से उठाने के लिए मिट्टी की एक पतली परत में हवा की हल्की धारा को पारित करके Winnowing का प्रदर्शन किया गया था। सूखी सीविंग/winnowing सी, एन, पी, और एस सामग्री के संबंध में दो प्लवनशीलता विधियों के लिए इसी तरह प्रदर्शन किया; हालांकि, लेखकों का सुझाव है कि सूखी sieving/ पीओएम को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण10, 11 का उपयोग करके मिट्टी से भी अलग किया गया है जिसमें कार्बनिक कण मिट्टी के ऊपर इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से आवेशित सतह को पारित करके अलग किए जाते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण विधि सफलतापूर्वक पोम बरामद, पाठ्यक्रम कार्बनिक कणों के रूप में संदर्भित, सूखे से, छलनी (> ०.३१५ मिमी) मिट्टी के साथ सांख्यिकीय पुनरावृत्ति आकार और घनत्व अंश10के अन्य तरीकों के बराबर ।

यहां हम प्रदर्शित करते हैं कि कैसे इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उपयोग दृश्यमान से लेकर सूक्ष्म आकार के पीओएम को हटाने के लिए किया जा सकता है। अन्य रिपोर्ट किए गए तरीकों के विपरीत, बारीक मिट्टी का इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण खनिज और एकत्रित मिट्टी के एक छोटे से हिस्से को भी हटा देता है जो शेष मिट्टी की तरह दिख रहा है। आज तक हमारे परिणामों को देखते हुए, यह मानना उचित है कि गैर-पोम मिट्टी के एक छोटे से हिस्से को हटाने से डाउनस्ट्रीम विश्लेषणों पर कोई पर्याप्त प्रभाव नहीं पड़ेगा; हालांकि, इस धारणा को एक विशिष्ट मिट्टी के लिए सत्यापित किया जाना चाहिए यदि कुल मिट्टी के नमूने के बड़े अनुपात को इलेक्ट्रोस्टैटिकली रूप से हटाया जा रहा है। यहां प्रदान किए गए तरीकों और उदाहरणों को अर्ध-शुष्क वातावरण से गाद दोमट लोस मिट्टी पर किया गया था।

यह विधि सभी प्रकारों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकती है लेकिन मैन्युअल रूप से या वायु धारा द्वारा हटाने के लिए बहुत छोटे कण कार्बनिक पदार्थ को हटाने में त्वरित और कुशल होने के फायदे हैं। प्रक्रिया की गति थकान को कम करने, स्थिरता सुनिश्चित करने और निष्कर्षों की बेहतर सटीकता के लिए अधिक से अधिक प्रतिकृति को प्रोत्साहित करने में महत्वपूर्ण है । इसके अतिरिक्त, छोटे कणों के बजाय बड़े के साथ मिट्टी की ओर पूर्वाग्रह से बचने में बहुत छोटे कणों को हटाने की क्षमता महत्वपूर्ण है ।

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Protocol

1. मिट्टी की तैयारी

  1. वांछित गहराई तक मिट्टी के नमूने एकत्र करें। मिट्टी को 40 डिग्री सेल्सियस पर अच्छी तरह से सुखा लें या प्रयोगशाला-विशिष्ट मानक प्रोटोकॉल का पालन करें।
  2. मिट्टी के लगभग 10-25 ग्राम प्राप्त करने के लिए उपयुक्त आकार की मिट्टी छलनी के माध्यम से मिट्टी को छलनी करें। कई अध्ययन 1 या 2-मिमी छलनी का उपयोग करते हैं। मिट्टी की मात्रा डाउनस्ट्रीम विश्लेषणों के लिए आवश्यक द्रव्यमान पर आधारित है और इलेक्ट्रोस्टैटिक हटाने के कदम को दोहराने की आवश्यकता होगी।
  3. मिट्टी को एक साफ, सूखी धातु या ग्लास फ्लैट-तली पैन में रखें जो मिट्टी के लिए काफी बड़ा है पतली (व्यास में कम से कम 20 सेमी)। धीरे-धीरे पैन को क्षैतिज रूप से हिलाएं ताकि मिट्टी को यथासंभव पतली परत में समान रूप से वितरित किया जा सके।

2. इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह को चार्ज करें

  1. एक हाथ में 100 मिमी व्यास ग्लास या पॉलीस्टीरिन पेट्री डिश ऊपर या नीचे रखें और बाहरी सतह को कई बार नायलॉन के कपड़े, सूती कपड़े या पॉलीस्टीरिन फोम के साफ टुकड़े के साथ तेजी से रगड़ें। कपड़े के टुकड़ों को नमूने में पेश किए जाने से रोकने के लिए नमूने से दूर चार्ज सतह प्रदर्शन करें।
  2. यह सुनिश्चित करने के लिए पेट्री डिश की सतह का निरीक्षण करें कि यह साफ है।

3. पार्टिकुलेट मैटर को हटाएं

  1. आवेशित सतह को मिट्टी से 2 सेमी के भीतर कम करें और जितना संभव हो उतना कण सामग्री लेने के लिए क्षैतिज रूप से स्थानांतरित करें। सतह के प्रति आकर्षण नेत्रहीन और श्रव्य रूप से नोट किया जा सकता है।
  2. जब पेट्री डिश अब अतिरिक्त कणों को आकर्षित नहीं करती है, तो डिश को नमूने से दूर ले जाएं।

4. इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह को साफ करें

  1. एक संग्रह पकवान पर आवेशित सतह पकड़ो और संग्रह पकवान में पेट्री डिश सतह से इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से आकर्षित सामग्री हस्तांतरण करने के लिए एक ठीक ब्रश का उपयोग करें । एक ऊंट हेयरब्रश अच्छी तरह से काम करता है।

5. जब तक कणों की उपज कम न हो जाती है तब तक दोहराएं

  1. जब तक कार्बनिक पदार्थ कणों की संख्या को कम नहीं किया जा रहा है तब तक 2 से 4 चरण दोहराएं। सतह पर नई सामग्री का पर्दाफाश करने और इलेक्ट्रोस्टैटिक संग्रह जारी रखने के लिए मिट्टी के पैन के क्षैतिज झटकों से मिट्टी के नमूने को पुनर्वितरित करें।
    नोट: अंतिम बिंदु मनमाना है और शोधकर्ता के निर्णय पर निर्भर करता है। मिट्टी के संपर्क में आने के बाद आवेशित सतह का निरीक्षण इस बात का एक दृश्य संकेत देता है कि क्या मिट्टी से अभी भी काफी मात्रा में कार्बनिक कण हटाए जा रहे हैं । अंतिम उत्पाद कम कण सामग्री के साथ मिट्टी हैं, और केंद्रित पीओएम जिसमें इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से हटाई गई मिट्टी की एक छोटी मात्रा होती है।

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Representative Results

यहां प्रस्तुत परिणाम प्रशांत नॉर्थवेस्ट(तालिका 1)में कृषि स्थलों से गाद दोमट मिट्टी के विश्लेषण पर आधारित हैं । मिट्टी को 0-20 सेमी या 0-30 सेमी की गहराई तक एकत्र किया गया था, 40 डिग्री सेल्सियस पर सूख गया, 2 मिमी छलनी से गुजरा, और नायलॉन के कपड़े के साथ चार्ज पॉलीस्टीरीन सतह का उपयोग करके इलाज किया गया।

एक नमूने से हटाई गई मिट्टी की मात्रा भिन्न होती है। कुल मृदा द्रव्यमान का लगभग 1% से 6% हटा दिया गया था(तालिका 2)। सभी मामलों में कुल नमूना सी का अनुपात हटा दिया मिट्टी द्रव्यमान से अधिक था । इसके अलावा, सी एकाग्रता और सी: इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से हटाए गए मिट्टी के अंश का एन अनुपात हमेशा शेष मिट्टी से अधिक था। इन कारकों से संकेत मिलता है कि विधि ने अपूर्ण विघटित कार्बनिक पदार्थों की मात्रा को कम कर दिया।

आवेशित सतह का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली परिवेशी स्थितियों और सामग्रियों के संयोजन ने परिणामों(तालिका 3)को प्रभावित किया। सतह के कम शुल्क के कारण अधिक आर्द्र प्रयोगशाला वातावरण में इलेक्ट्रोस्टैटिक हटाने की विधि कम प्रभावी होने की उम्मीद है। सभी सामग्री इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रक्रिया के लिए जितना संभव हो उतना शुष्क होना चाहिए। नायलॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्जिंग के लिए एक अच्छी सामग्री है क्योंकि यह लिंट-फ्री है और, जब पॉलीस्टीरिन पेट्री व्यंजन के साथ उपयोग किया जाता है, तो12सबसे बड़े इलेक्ट्रोस्टैटिक शुल्कों में से एक का उत्पादन करना चाहिए। वैकल्पिक रूप से, कुछ प्रकार के पॉलीस्टीरिन फोम ग्लास के संयोजन में अच्छी तरह से काम करते हैं। ग्लास डिश और पॉलीस्टीरिन फोम के संयोजन ने कांच (डिश) /कॉटन या पॉलीस्टीरिन (डिश)/नायलॉन कॉम्बिनेशन की तुलना में अधिक मात्रा में मिट्टी और सी को हटा दिया ।

सतह चार्ज करने के लिए इस्तेमाल सामग्री के बावजूद, इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार मिट्टी से सी का एक बड़ा अनुपात हटा दिया और कम सी के साथ एक नमूना का उत्पादन: एन अनुपात के रूप में forceps/winnowing विधि की तुलना में हालांकि मतभेद केवल कांच के साथ महत्वपूर्ण थे/ तुलनात्मक रूप से, प्लवनशीलता नमूने से केंद्रित कण सी को हटाने में इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार की तुलना में अधिक प्रभावी था जैसा कि सबसे कम सी द्वारा उल्लेख किया गया है: शेष नमूने का एन अनुपात और हटाए गए अंश का सबसे बड़ा सी: एन।

इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार कई बार दोहराया जा सकता है हालांकि उपचार पकवान की सतह के लिए आकर्षित कणों की मात्रा कम होने के कारण मिट्टी के अधिक से अधिक अनुपात को दूर करने के लिए शुरू हो जाएगा । एक ही मिट्टी के नमूने(तालिका 4)से एक के बाद एक तीन इलेक्ट्रोस्टैटिक नमूनों की एक श्रृंखला एकत्र करके उपचार के अंत बिंदुओं के प्रभावों की जांच की गई। पहले उपचार सी की सबसे बड़ी राशि एकत्र की और हालांकि निम्नलिखित दो उपचार कम एकत्र, दोनों अभी भी अत्यधिक शेष मिट्टी की तुलना में सी में समृद्ध थे । सी: एन अनुपात हटा अंश में कमी आई है जो पोम के लिए मिट्टी के अधिक अनुपात का संकेत देता है प्रत्येक क्रमिक कदम के साथ हटा दिया गया ।

पॉलीस्टीरीन पेट्री डिश का उपयोग करके ईएस प्रक्रिया का प्रदर्शन करते समय, पॉलीस्टीरिन डिश की सतह पर खरोंच दिखाई दे रहे थे, इस संभावना का सुझाव देते हुए कि प्लास्टिक डिश से सी मिट्टी के नमूनों को दूषित कर सकती है। जब ईएस उपचार धोया, सी-फ्री रेत पर पॉलीस्टीरिन डिश का उपयोग करके किया गया था, तो एक ही ईएस अंश (डेटा नहीं दिखाए गए) पर चार बार-बार उपचार के बाद भी ईएस अंशों में कोई पता लगाने योग्य सी नहीं थी।

अंत में, 53 माइक्रोन स्क्रीन से गुजरने वाले महीन गाद के आकार के अंश से इलेक्ट्रोस्टैटुलेट रूप से हटाए जा सकने वाले कण सामग्री की मात्रा का परीक्षण पांच गाद दोम मिट्टी(तालिका 5)पर किया गया था। इलेक्ट्रोस्टैटिकली हटाए गए अंशों ने कण कार्बनिक पदार्थ के बहुत कम संवर्धन का प्रदर्शन किया। सूक्ष्म निरीक्षण से पता चलता है कि पीओएम इन मिट्टी(चित्रा 1)के < 53 माइक्रोन अंश में मौजूद है, लेकिन बहुत कम मात्रा में। यदि ठीक मिट्टी अंश (यानी, <53 माइक्रोन) में बहुत कम पीओएम होता है, तो उस अंश को इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार से पहले हटाया जा सकता है ताकि मिट्टी की मात्रा को कम किया जा सके। इस तरह के 53 माइक्रोन के रूप में एक बहुत ही ठीक चलनी पर मिट्टी छलनी। छलनी के ऊपर से मिट्टी निकालें और इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार के लिए ट्रे में रखें, या बस नमूने को फैलाने के लिए छलनी को ट्रे के रूप में उपयोग करें। रासायनिक विश्लेषण से पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से इलाज की गई मिट्टी को बारीक अंश (छलनी के माध्यम से पारित मिट्टी) वापस करें।

मिट्टी मृदा प्रकार प्रबंधन संग्रह गहराई मतलब वार्षिक वर्षा (मिमी) स्थान
थाटुना थाटूना गाद लोम (ठीक-सिल्टी, मिश्रित, मेसिक ज़ेरिक आर्जियालबोल) गेहूं/परती 0-30 सेमी 450 पुलमैन, WA
रिट्जविले-आर रिट्जविले गाद लोम (मोटे-सिल्टी, मिश्रित, सुपरएक्टिव, मेसिक कैल्सिक हैप्लोक्सरोल) गेहूं/परती 0-30 सेमी 301 रिट्जविले, वा
रिट्जविले-ई रिट्जविले गाद लोम (मोटे-सिल्टी, मिश्रित, सुपरएक्टिव, मेसिक कैल्सिक हैप्लोक्सरोल) गेहूं/परती 0-30 सेमी 290 गूंज, या
वाका वाका-एम वाका वाका गाद लोम (मोटे-सिल्टी, मिश्रित, सुपरएक्टिव, मेसिक टाइपिक हैप्लोक्सरोल) गेहूं/परती 0-30 सेमी 282 मोरो, या
एनटी-एडब्ल्यू वाका वाका गाद लोम (मोटे-सिल्टी, मिश्रित, सुपरएक्टिव, मेसिक टाइपिक हैप्लोक्सरोल) नो-जुताई वार्षिक शीतकालीन गेहूं 0-20 सेमी 420 पेंडलेटन, या

तालिका 1: मिट्टी का परीक्षण किया गया। कण कार्बनिक पदार्थ हटाने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रक्रिया की तुलना करने के लिए इस्तेमाल नमूनों की सूची।

मिट्टी प्रतिनिधि खंड कुल का अनुपात सी एन C:N अनुमानित पीओएम सी: एन 
सामूहिक सी जी किलो-1
थाटुना 10 निकाला 0.01 (0.00) 0.05 (0.01) 54.02 (4.33) 2.85 (0.15) 18.68 (0.62) 24.39 (0.55)
शेष 14.52 (0.15) 1.25 (0.01) 11.58 (0.11)
रिट्जविले-आर 5 निकाला 0.02 (0.01) 0.08 (0.03) 36.24 (3.29) 2.61 (0.21) 13.83 (0.16) 16.01 (0.15)
शेष 9.61 (0.24) 0.95 (0.01) 10.10 (0.18)
रिट्जविले-ई 8 निकाला 0.02 (0.00) 0.07 (0.01) 36.73 (3.10) 2.65 (0.24) 13.89 (0.17) 15.94 (0.32)
शेष 7.31 (0.10) 0.78 (0.01) 9.40 (0.07)
वाका वाका-एम 5 निकाला 0.02 (0.00) 0.04 (0.00) 15.88 (0.55) 1.17 (0.04) 13.54 (0.21) 17.37 (0.91)
शेष 7.86 (0.05) 0.71 (0.01) 11.15 (0.20)
एनटी-एडब्ल्यू 6 निकाला 0.06 (0.01) 0.18 (0.02) 63.20 (9.25) 3.81 (0.47) 16.32 (0.50) 19.75 (0.49)
शेष 15.7 (0.31) 1.40 (0.03) 11.21 (0.09)

तालिका 2: प्रतिनिधि हटाने की दरें। इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से हटाए गए अंश (हटाया गया) में मिट्टी की मात्रा और शेष मिट्टी अंश कुल नमूना द्रव्यमान के अनुपात के रूप में कणों (शेष) में कम हो गया और कुल नमूना सी के अनुपात के रूप में। इसके अलावा सी, एन और सी की सांद्रता दी गई है: एन । अनुमानित पीओएम सी: एन शेष में सांद्रता से अधिक में हटाए गए अंश की गणना सी: एन देता है, जो संभवतः सी: एन ऑफ पोम हटाया गया है। कोष्ठक में संख्या मतलब की मानक त्रुटि कर रहे हैं । विचरण के विश्लेषण से संकेत मिलता है कि हटाया दोनों सी और सी के लिए शेष से अधिक था: एन (पी > एफ से कम ०.०००१) । प्रतिकृति प्रति मूल्य नमूने प्रतिकृति की संख्या इंगित करता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक पृथक्करण को ठीक अंश (<53 माइक्रोन) को बाहर निकालने के बाद नायलॉन के कपड़े के साथ चार्ज किए गए पॉलीस्टीरिन डिश के साथ किया गया था।

विधि† खंड कुल हटाए गए का अनुपात सी एन C:N
सामूहिक सी जी किलो-1
ईएस पॉलीस्टीरिन/नायलॉन निकाला 0.03 (0.01) 0.08 (0.01) 31.34 (4.21) 1.95 (0.15) 15.99 (1.07)
शेष 14.07 (0.35) एबी 1.23 (0.02) एबी 11.40 (0.18) एबी
ईएस ग्लास/कॉटन निकाला 0.04 (0.01) 0.10 (0.01) 28.20 (2.32) 1.87 (0.13) 15.08 (0.49)
शेष 14.12 (0.32) एबी 1.23 (0.02) एबी 11.47 (0.12) एबी
ES ग्लास/फोम निकाला 0.08 (0.02) 0.13 (0.03) 24.59 (2.85) 1.74 (0.11) 14.10 (1.11)
शेष 13.95 (0.20) ईसा पूर्व 1.20 (0.01) ईसा पूर्व 11.60 (0.15) एबी
ES ग्लास/फोम, आर्द्र निकाला 0.05 (0.01) 0.12 (0.02) 31.34 (4.58) 2.03 (0.2) 15.40 (0.75)
शेष 13.96 (0.36) ईसा पूर्व 1.23 (0.03) एबी 11.30 (0.13) ख
फोर्सप्स/विंनो निकाला 0.03 (0.01) 0.05 (0.01) 25.84 (2.61) 1.61 (0.09) 16.10 (1.40)
शेष 14.86 (0.57) क 1.25 (0.04) क 11.90 (0.42) क
प्लवनशीलता, 1.7 ग्राम सेमी3 निकाला 0.01 (0.00) 0.10 (0.01) 141.28 (15.63) 7.63 (0.62) 18.50 (0.58)
शेष 13.19 (0.58) c 1.18 (0.02) c 11.10 (0.50) ख
पूरी मिट्टी 14.50 (0.52) एबी 1.25 (0.02) क 11.60 (0.44) एबी
† ईएस संयोजन चार्जिंग सतह के बाद पकवान की संरचना के रूप में विख्यात हैं। फोम पॉलीस्टीरिन है।

तालिका 3: तकनीक की तुलना। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण (ईएस) का उपयोग करके थाटुना मिट्टी से कणों को हटाना, संदंश और वायु (संदंश/winnow) के साथ दृश्यमान कणों को मैन्युअल रूप से हटाना, और 1.7 ग्राम सेमी-3पर सोडियम आयोडाइड समाधान पर प्लवनशीलता। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण एक पॉलीस्टीरिन डिश के साथ किया गया था जो नायलॉन के कपड़े से चार्ज होता है, या एक कांच की सतह एक सूती कपड़े या पॉलीस्टीरीन फोम के साथ चार्ज होती है। आर्द्र परिस्थितियों में कांच/फोम का भी परीक्षण किया गया । कणों को मैन्युअल रूप से हटाने के लिए इसे साइड में ले जाने और विजप्स के साथ दृश्यमान अवशेषों को हटाने के लिए एक बारीकी से फैल मिट्टी की सतह पर धीरे-धीरे हवा उड़ाने से किया गया था। डेटा छह प्रतिकृति का मतलब है । एक आम पत्र के बाद मतलब महत्व के 5% के स्तर पर Tukey परीक्षण के अनुसार काफी अलग नहीं हैं ।

खंड कुल का अनुपात सी एन एस C:N अनुमानित पीओएम सी: एन
सामूहिक सी जी किलो-1
1सेंट उपचार 0.01 (0.00) 0.04 (0.01) 48.70 (6.67) 2.93 (0.41) 0.27 (0.03) 16.6 (0.96) क 21.0 (1.88)
2nd उपचार 0.01 (0.00) 0.03 (0.01) 32.07 (3.56) 2.30 (0.28) 0.23 (0.03) 14.1 (0.63) एबी 18.4 (1.89)
3उपचार 0.01 (0.00) 0.03 (0.01) 32.48 (4.68) 2.45 (0.40) 0.25 (0.04) 13.4 (0.46) ईसा पूर्व 16.7 (1.29)
शेष 0.60 (0.04) 0.60 (0.04) 12.02 (1.46) 1.11 (0.11) 0.14 (0.02) 10.8 (0.29)
< 53 माइक्रोन अंश 0.37 (0.04) 0.03 (0.03) 9.51 (1.13) 0.96 (0.08) 0.11 (0.02) 9.7 (0.45)

तालिका 4: एंडपॉइंट्स की जांच। कण कार्बनिक पदार्थ को दूर करने के लिए लगातार तीन इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार के परिणाम। थागुना मिट्टी से तीन नमूनों का औसत और रिट्जविले-आर, रिट्जविले-ई, वाका वाका-एम मिट्टी से एक-एक । इलेक्ट्रोस्टैटिक उपचार से पहले 53 माइक्रोन छलनी से गुजरने वाली मिट्टी के अंश को हटा दिया गया और अलग से विश्लेषण किया गया। डेटा कोष्ठक में मानक त्रुटि के साथ छह विश्लेषणों का मतलब है । दोनों सी और अनुमानित POM सी के लिए उत्पन्न पी = 0.06 का विश्लेषण: एन कॉलम पी < 0.05 पर लगातार उपचार के बीच महत्वपूर्ण अंतर दिखाते हैं।

मिट्टी खंड द्रव्यमान का अनुपात सी एन C:N सी में अंतर: एन
जी किलो-1
रिट्जविले-आर निकाला 0.02 6.88 0.80 8.57 0.06
शेष 6.79 0.80 8.51
रिट्जविले-ई निकाला 0.02 6.27 0.70 8.96 0.87
शेष 6.11 0.76 8.09
थाटुना निकाला 0.01 12.57 1.22 10.27 -0.45
शेष 12.04 1.12 10.72
वाका वाका-एम निकाला 0.02 7.33 0.75 9.75 0.20
शेष 8.01 0.84 9.56
एनटी-एडब्ल्यू निकाला 0.01 13.13 1.25 10.47 -0.12
शेष 13.77 1.30 10.58

तालिका 5: ठीक मिट्टी के अंश में कार्बनिक पदार्थ कण। गेहूं की फसल प्रणालियों से मिट्टी के पांच नमूनों के बारीक अंश (<53 माइक्रोन) पर इलेक्ट्रोस्टैटिक पार्टिकुलेट मैटर हटाने का परीक्षण। हटाए गए बनाम शेष के विचरण का विश्लेषण सी और सी के लिए महत्वपूर्ण नहीं था: एन। सी में अंतर: एन लगातार हटा अंशों में अधिक नहीं था।

Figure 1
चित्रा 1:पार्टिकुलेट मैटर की दृश्य पहचान। एनटी-एडब्ल्यू मिट्टी की सूक्ष्मकॉपी छवियां(ए)पूरी मिट्टी,(बी)आवेशित पॉलीस्टीरिन सतह पर अंश हटा दिया,(सी)<53 माइक्रोन मिट्टी अंश, और(डी)सामग्री जो <53 माइक्रोन μm अंश मिट्टी के पानी के घोल की सतह पर मंगाई गई थी। छवियां 50x या 100x आवर्धन के साथ ली गई थीं। स्टैक फोकसर प्लगइन (https://imagej.nih.gov/ij/plugins/stack-focuser.html) का उपयोग करके कई अलग-अलग फोकल पॉइंट्स में एकत्र की गई छवियों को इमेजजे सॉफ्टवेयर13 में जोड़ा गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण विधि गाद दोमट मिट्टी से पीओएम को हटाने में कारगर रही। यहां वर्णित विधि कैसर, एट अल से थोड़ा अलग है ।10 जो कांच/कपास के संयोजन का इस्तेमाल किया । हमने सभी लेकिन बेहतरीन मिट्टी के अंश का इलाज किया और ट्राइबोइलेक्ट्रिक अंतर के कारण कांच के बजाय पॉलीस्टीरिन का इस्तेमाल किया, जो पॉलीस्टीरिन/नायलॉन के लिए 20 एनसी/जे12पर ग्लास/कॉटन की तुलना में १०० एनसी/जे है । ग्लास और पॉलीस्टीरिन फोम अधिक हालिया अनुभव में प्रभावी और सुविधाजनक साबित हुए हैं। भंडारण क्षेत्र और कार्यक्षेत्र की सापेक्ष आर्द्रता वर्ष के कुछ मौसमों के दौरान कुछ स्थानों पर एक मुद्दा हो सकता है । यहां प्रस्तुत पद्धति लगातार कम (20% से 30%) सापेक्ष आर्द्रता। तापमान से आर्द्रता से स्वतंत्र इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बदलने की उम्मीद नहीं होगी ।

इस शोध के लिए उपयोग की जाने वाली मिट्टी के साथ हमारे अनुभव से, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रक्रिया का उपयोग करने से पहले <53 माइक्रोन मिट्टी को नमूने से बाहर निकाला जा सकता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रक्रिया से पहले ठीक मिट्टी के अंश को हटाने से आवेशित सतह पर कणों के आकर्षण में सुधार होता दिख रहा था। इसके अतिरिक्त, हमारी मिट्टी में ठीक मिट्टी के अंश में महत्वपूर्ण मात्रा में कण दिखाई नहीं देते थे, जैसा कि इसके कम सी: एन अनुपात द्वारा इंगित किया गया था। इस मिट्टी के अंश(तालिका 5)में मौजूद कार्बनिक कणों को हटाने में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रक्रिया प्रभावी नहीं थी। यह अन्य मिट्टी के बारे में सच नहीं हो सकता है।

शोधकर्ताओं को इस बात पर विचार करने की जरूरत है कि क्या वे कण कार्बनिक पदार्थ के साथ-साथ थोड़ी मात्रा में खनिज मिट्टी को हटाने के इच्छुक हैं । सैद्धांतिक रूप से, गैर-कार्बनिक कण पदार्थ (खनिज) मिट्टी और इलेक्ट्रोस्टैटिक अंश के साथ हटाई गई एकत्रक रासायनिक रूप से अलग हो सकती है या शेष मिट्टी के नमूने की तुलना में एक अलग प्रकृति के कार्बनिक पदार्थ के साथ लेपित हो सकती है जिसका उपयोग रासायनिक विश्लेषण के लिए किया जाएगा। यदि खनिज मृदा की पर्याप्त मात्रा को हटाया जा रहा है, तो रासायनिक तुलना की आवश्यकता हो सकती है ।

पीओएम को पर्याप्त रूप से हटाना मृदा सी अनुमानों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। इलेक्ट्रोस्टैटिक विधि में शुष्क हटाने और प्लवनशीलता सहित अन्य तरीकों पर कुछ फायदे हैं। इन फायदों में बहुत छोटे कणों को हटाने, प्रक्रिया के समय को कम करने और अतिरिक्त विश्लेषण के लिए पोम अंश को बनाए रखने की क्षमता शामिल है। यह विधि सभी मिट्टी प्रकार या परिवेश की स्थिति के लिए उपयुक्त नहीं हो सकती है इस प्रकार शोधकर्ताओं को उनके विशिष्ट नमूनों और शर्तों के लिए विधि को मान्य करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को पूरी तरह से यूएसडीए-एआरएस बेस फंडिंग द्वारा समर्थित किया गया था। लेखक अपनी तकनीकी मदद के लिए मिकायला केली, कैरोलीन जे मोले, एलेक्स लैशर, एम्मी क्लेरर और कैथरीन सोन की बहुत सराहना करते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
brush, camel-hair
petri dish, glass or plastic
polystyrene foam, cotton or nylon cloth
soil
soil sieves

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References

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पर्यावरण विज्ञान अंक 168 मिट्टी कण कार्बनिक पदार्थ सी: एन अनुपात मृदा विश्लेषण प्रकाश अंश मिट्टी कार्बनिक कार्बन
मिट्टी से कण कार्बनिक पदार्थ को दूर करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक विधि
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Wuest, S. B., Reardon, C. L.… More

Wuest, S. B., Reardon, C. L. Electrostatic Method to Remove Particulate Organic Matter from Soil. J. Vis. Exp. (168), e61915, doi:10.3791/61915 (2021).

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