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Monitoraggio dell'accumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dell'erosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli.

Published: June 4, 2021 doi: 10.3791/61996
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1
1School of Engineering, University of Guelph
* These authors contributed equally

Summary

Il metodo di verifica qui descritto è adattabile per il monitoraggio del sequestro del carbonio inorganico pedogenico in vari suoli agricoli modificati con rocce contenenti silicati di terra alcalina, come wollastonite, basalto e olivina. Questo tipo di convalida è essenziale per i programmi di credito al carbonio, che possono avvantaggiare gli agricoltori che sequestreranno carbonio nei loro campi.

Abstract

Il presente studio mira a dimostrare una procedura sistematica per il monitoraggio del carbonio inorganico indotto da un migliore erosione delle rocce ridotte nei suoli agricoli. A tal fine, i campioni di terreno centrale prelevati a diversa profondità (inclusi 0-15 cm, 15-30 cm e profili di 30-60 cm) vengono raccolti da un campo agricolo, il cui terreno è già stato arricchito con un silicato di metallo terrestre alcalino contenente minerale (come la wollastonite). Dopo il trasporto in laboratorio, i campioni di terreno vengono essiccati all'aria e setacciati. Quindi, il contenuto di carbonio inorganico dei campioni è determinato da un metodo volumetrico chiamato calcimetria. I risultati rappresentativi qui presentati hanno mostrato cinque incrementi piegati del contenuto di carbonio inorganico nei suoli modificati con il Ca-silicato rispetto ai suoli di controllo. Questo cambiamento compositivo è stato accompagnato da più di 1 unità di aumento del pH nei suoli modificati, il che implica un'elevata dissoluzione del silicato. Le analisi mineralogiche e morfologiche, così come la composizione elementare, confermano ulteriormente l'aumento del contenuto di carbonio inorganico dei suoli modificati con silicati. I metodi di campionamento e analisi presentati in questo studio possono essere adottati da ricercatori e professionisti che cercano di rintracciare i cambiamenti di carbonio inorganico pedogenico nei suoli e nei sottosuolo, compresi quelli modificati con altre rocce silicatiche adatte come basalto e olivina. Questi metodi possono anche essere sfruttati come strumenti per verificare il sequestro del carbonio inorganico del suolo da parte di enti privati e governativi per certificare e assegnare crediti di carbonio.

Introduction

La CO2 è un importante gas a effetto serra (GHG) e la sua concentrazione nell'atmosfera è in continuo aumento. La media globale preindustriale di CO2 era di circa 315 parti per milione (ppm) e ad aprile 2020, la concentrazioneatmosferica di CO 2 è aumentata a oltre 416 ppm, causando così il riscaldamento globale1. Pertanto, è fondamentale ridurre la concentrazione di questo gas serra che intrappola il calore nell'atmosfera. Socolow2 ha suggerito che per stabilizzare la concentrazione di CO2 atmosferica a 500 ppm entro il 2070, saranno necessari nove 'cunei di stabilizzazione', dove ogni cuneo di stabilizzazione è un approccio di mitigazione individuale, dimensionato per raggiungere 3,67 Gt CO2 eq all'anno nella riduzione delle emissioni.

La cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) è la tecnologia principale per ridurre la CO2 dall'atmosfera, come raccomandato dall'iniziativa Mission Innovation, lanciata alla Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici 20153. Per catturare la CO2 atmosferica,le tre principali opzioni di stoccaggio disponibili sono lo stoccaggio oceanico, lo stoccaggio geologico e la carbonatazioneminerale 4. Concentrandosi sulla carbonatazione minerale, la CO2 viene immagazzinata convertendo metalli alcalini della terra, principalmente silicati ricchi di calcio e magnesio, in carbonati termodinamicamente stabili per tempi geologici (nel corso di milioni di anni)5. Ad esempio, olivina, pirosseno e minerali del gruppo serpentino hanno il potenziale per subire la carbonatazione minerale6; tuttavia, in condizioni normali, queste reazioni sono limitate da cinetica a reazione lenta. Pertanto, per accelerare il processo in condizioni ambientali, forme finemente ridotte (frantumate /fresate) di questi silicati possono essere applicate ai suoli agricoli, un processo indicato come erosione avanzata terrestre7. Il suolo è un lavandino naturale per immagazzinare CO2,attualmente essendo un serbatoio per 2500 Gt di carbonio, che è tre volte il serbatoio atmosferico (carbonio 800 Gt)8. I processi pedogenici nei suoli e nei sottosuoli regolano la CO2 atmosferica da due principali vie naturali, vale a dire il ciclo della materia organica e l'erosione dei minerali metallici alcalini della terra, che interessano rispettivamente le piscine di carbonio organico einorganico 9.

Si stima che quasi 1,1 Gt di CO2 atmosferica sia mineralizzata attraverso agenti atmosferici chimici10. Le rocce silicate ricche di calcio e magnesio (ad esempio, basalto) sono considerate le materie prime primarie per un miglioramento degli agentiatmosferici 9,11,12. Una volta applicati ai campi agricoli minerali contenenti silicati schiacciati, iniziano a reagire con CO2 disciolta nell'acqua dei pori del suolo, concludendo con la precipitazione minerale di carbonatistabili 11,13. Olivina14,15, wollastonite (CaSiO3)13, dolerite e basalto16 sono tra i minerali che hanno dimostrato il potenziale di sequestro del carbonio attraverso un miglioramento degli agenti atmosferici in studi precedenti. Nonostante la maggiore disponibilità, e quindi forse una maggiore capacità di sequestro di CO2, dei silicati di magnesio, ci sono preoccupazioni circa la loro applicazione di un migliore intemperie nelle colture a causa del loro potenziale impatto ambientale a causa della lisciviazione cr e ni e della possibile presenza di particelle asbestiformi11,15,17,18. Come silicato portatore di calcio, la wollastonite è qui evidenziata come un candidato principale per questo processo a causa della sua alta reattività, della semplice struttura chimica, essendo rispettosa dell'ambiente e facilitando la produzione di carbonati a causa del più debole legame degli ioni Ca alla sua matrice di silice12,19,20,21. La wollastonite estratta a Kingston, Ontario, Canada, ed è attualmente commercializzata dalla wollastonite canadese per applicazioni agricole, non contiene elevati livelli di metalli pericolosi. Le riserve mondiali di wollastonite sono stimate in oltre 100 Mt, con Cina, India, Stati Uniti, Messico, Canada e Finlandia come i migliori paesi produttivi22.

Si calcola che un migliore erosione del minerale di silicato promuova la salute del suolo, in particolare l'aumento della resa delle colture e il miglioramento della crescita delle piante, portando alla potenziale riduzione dell'applicazione di fertilizzanti sintetici, che può contribuire ulteriormente alla riduzione delle emissioni di gasserra 11,18,19. Studi precedenti hanno riportato che l'applicazione di minerali silicati ricchi di Ca ai suoli fornisce basicità per neutralizzare l'acidità nel terreno medio, favorendo la produzionevegetale 23,24,25. Ciò impedisce anche la mobilizzazione dei metalli tossici, suscettibile alle condizioni acide, e un maggiore intemperie potrebbe essere utile per ritardare l'erosione attraverso l'incremento della materia organica delsuolo 11.

Le equazioni 1-3 mostrano come il sequestro pedogenico del carbonio come carbonati inorganici sia possibile modificando i suoli con wollastonite. La CO2 ambientale entra nel terreno attraverso l'acqua piovana o viene prodotta nel suolo da attività microbiche degradando i composti organici. Una volta a contatto con l'acqua poro del suolo, si forma acido carbonico, che si dissocia per formare bicarbonato e protone (Equazione 1). In presenza di piante, vengono rilasciati essudati di radice, come acido citrico e acido maleico, che forniscono anche protoni nel sistema. Questi protoni facilitano la dissoluzione della wollastonite nel terreno rilasciando ioni Ca e lasciandosi alle spalle silice amorfa (Equazione 2). Gli ioni Ca rilasciati alla fine reagiscono con il bicarbonato per precipitare come carbonati (calcite cristallina o altre varietà, a seconda delle condizioni geochimiche) (Equazione 3). Questo carbonato di calcio formato diventa parte della frazione di carbonio inorganico del suolo (SIC)26.

Soluzione di CO2 ambientale:

2CO2(g) + 2H2O(l) ↔ 2H2CO3(aq) ↔ 2HCO3- + 2H+ (1)

Dissoluzione della wollastonite (H+ dalla dissociazione dell'acido carbonico e degli essudati delle radici):

CaSiO3(i) + 2 H+ → Ca2+ + H2O(l) + SiO2(i) (2)

Precipitazione di carbonato inorganico pedogenico:

Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3(s)- + H 2O(l) + CO2(g) (3)

Nel nostro recente lavoro, il miglioramento degli agenti atmosfericiattraverso l'applicazione della wollastonite ai terreni agricoli, come emendamento alternativo al calcare, è stato trovato efficace per le precipitazioni CaCO 3 nel terreno superiore, sia a livello di laboratorio che sul campo, e in termini brevi (pochi mesi) e lunghi (3 anni). Negli studi sul campo, le valutazioni chimiche e mineralogiche hanno rivelato che il contenuto di SIC aumenta proporzionalmente al dosaggio di applicazione della wollastonite(tonnellata-ettaro -1)13. Negli studi di laboratorio, l'analisi mineralogica ha mostrato la presenza di carbonato pedogenico a causa del sequestro delcarbonio 19. La formazione di carbonato pedogenico nel suolo dipende da diversi fattori, in particolare: topografia, clima, vegetazione superficiale, processi biotici del suolo e proprietà fisico-chimiche delsuolo 27. Il nostro precedentestudio 23 ha determinato il ruolo delle piante (una pianta leguminosa (fagiolo verde) e una pianta non leguminosa (mais)) sugli agenti atmosferici wollastonite e sulla formazione di carbonato inorganico nel terreno. La nostra ricerca in corso sulla formazione e la migrazione del carbonio pedogenico nei suoli e nei sottosuolo include lo studio del destino dei carbonati di suolo nel suolo agricolo, formato per la prima volta in teglie a causa di agenti atmosferici minerali a varie profondità e nel tempo. SecondoZamanian et al. Anche altri parametri ambientali e del suolo, come il bilancio idrico del suolo, la dinamica stagionale, il contenuto iniziale di carbonato nel materiale madre, le proprietà fisiche del suolo, hanno un impatto sulla profonditàdi questo evento 27. È quindi importante campionare i suoli a una profondità sufficiente a tutte le opportunità per ottenere una comprensione accurata dei livelli originali e incrementali del SIC derivanti da un maggiore erosione dei silicati.

A livello di campo, un'importante limitazione è l'uso di bassi tassi di applicazione delle modifiche del suolo silicato. Poiché vi è una conoscenza limitata sull'effetto di molti silicati (come wollastonite e olivina) sul suolo e sulla salute delle piante, i produttori commerciali evitano di testare tassi di applicazione più elevati che potrebbero comportare un significativo sequestro del carbonio. Come risultato di tassi di applicazione così bassi, così come l'ampia area dei campi coltivati, una sfida di ricerca comunemente affrontata è determinare i cambiamenti nel SIC quando i valori sono relativamente bassi e recuperare e isolare i grani di silicati e i prodotti intemperie dal suolo per studiare i cambiamenti morfologici e mineralogici. Nel nostro lavoro passato, abbiamo riferito su come il frazionamento fisico del terreno modificato dalla wollastonite (usando la setacciatura) ha permesso una migliore comprensione del processo di erosione, in particolare la formazione e l'accumulo di carbonati pedogenici28. Di conseguenza, il contenuto più elevato di wollastonite e prodotti per l'erosione è stato rilevato nella frazione più fine del suolo, che ha fornito valori ragionevolmente elevati durante le analisi, garantendo risultati più precisi e affidabili. I risultati evidenziano l'importanza di utilizzare il frazionamento fisico, attraverso setacci o altri mezzi di segregazione, per una stima affidabile dell'accumulo di carbonio sequestrato nei suoli modificati con silicati. Tuttavia, il grado di frazionamento potrebbe variare da suolo a suolo e da silicato a silicato, quindi dovrebbe essere ulteriormente ricercato.

Una misurazione accurata del SIC è fondamentale per stabilire una procedura standard e scientifica che può essere adottata da vari ricercatori interessati ad analizzare l'evoluzione del SIC e (e del carbonio organico) nel tempo e nella profondità del suolo. Tale metodologia consente agli agricoltori di richiedere il credito di carbonio a seguito della formazione di SIC nei loro terreni di campo. Il seguente protocollo descrive in dettaglio: (1) un metodo di campionamento del suolo da utilizzare a seguito della modifica del silicato del suolo, che spiega la significatività statistica dei dati del suolo analizzati; (2) un metodo di frazionamento del suolo che migliora l'accuratezza della quantificazione delle variazioni nel pool di carbonato inorganico pedogenico a seguito di un maggiore erosione del silicato e (3) le fasi di calcolo utilizzate per determinare il tasso di sequestro SIC a seguito della modifica del silicato del suolo. Ai fini di questa dimostrazione, si presume che la wollastonite, proveniente dalla wollastonite canadese, sia il minerale silicato applicato ai suoli agricoli, e i suoli agricoli sono considerati simili a quelli che si trovano nei terreni agricoli dell'Ontario meridionale.

La procedura che prevede la modifica del suolo agricolo con la wollastonite (ad esempio, determinare la quantità di wollastonite da applicare per ettaro e il metodo per diffonderlo sul terreno) è stata descritta nel nostro precedente studio13. L'area di studio nel nostro lavoro precedente e presente sono appezzamenti rettangolari; pertanto, il metodo di campionamento casuale diretto è appropriato per tali studi. Questo è un metodo comunemente usato a causa del suo basso costo, del ridotto fabbisogno di tempo e della capacità di fornire un'adeguata incertezza statistica. Analogamente, a seconda delle varie condizioni di campo e del livello di significatività statistica desiderato, possono essere utilizzati anche metodi di campionamento zonale o a griglia. L'accuratezza nel campionamento del suolo è essenziale per ridurre l'incertezza statistica a causa della distorsione del campionamento. Quando si utilizza la statistica, il raggiungimento di una fiducia inferiore al 95% (cioè p < 0,05) non è considerato "statisticamente significativo". Tuttavia, per alcuni studi sul suolo, il livello di confidenza può essere ridotto al 90% (cioè p < 0,10) a causa del numero di parametri incontrollati (cioè naturalmente variabili) nelle condizioni di campo che influenzano la precisione generale delle misurazioni. In questo protocollo, vengono raccolti due serie di campioni al fine di indagare il contenuto di SIC e altre proprietà chimiche, minerali e morfologiche del suolo attraverso il suo profilo verticale.

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Protocol

1. Metodo di campionamento del suolo e raccolta del nucleo

  1. Dividi la superficie agricola mappata e delimitata di interesse in diversi appezzamenti in base all'elevazione del terreno, alla resa storica delle colture e / o alla strategia di gestione del terreno. Determinare il livellamento di ogni appezzamento utilizzando un ricevitore GPS, classificare la resa delle colture in base ai record storici dell'azienda agricola (al di sotto della media, nella media, al di sopra della media) e la strategia di gestione del terreno utilizzata per ogni appezzamento (tipi di modifiche del suolo utilizzate, se del caso). Posizionare le bandiere ai limiti di ogni tracciato per facilitare il campionamento successivo.
    NOTA: La figura 1 mostra la sezione dell'area rettangolare in esame in quattro particelle (A, B, C, D). Tale progettazione sperimentale e informazioni saranno utili per verificare la significatività statistica dei dati analizzati. Inoltre, può essere appropriato per i terreni agricoli irregolari ed essere conveniente per allineare il campionamento secondo un parametro ritenuto necessario, dall'orientamento delle file di colture alla direzione del terreno, al deflusso, al vento dominante, al percorso del sole, ecc. Queste quattro trame sono state prese in considerazione per facilitare una campagna di riprese sul campo.
  2. Utilizzare il metodo di campionamento casuale diretto per raccogliere i core in ogni tracciato. Suddividere ogni tracciato seguendo un modello a griglia in 25 sotto plottamenti (Figura 2). La raccolta di 25 core è superiore al numero tradizionalmente minimo di core (15-20).

​Figure 1
Figura 1: Rappresentazione dei posti di osservazione utilizzati per la raccolta dei campioni (ogni particella rappresenta un'area di 5 m × 10 m (totalmente quattro x 50 m2). Le bandiere nere delimitano ogni limite del tracciato per facilitare il campionamento e le bandiere bianche contrassegnano le posizioni per il campionamento profondo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Sottosezione di ciascun grafico per la raccolta di campioni di base (ogni sottosezione rappresenta un'area di 1 m x 2 m), basata su un metodo di campionamento casuale diretto. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. 

  1. Raccogli campioni di base da punti casuali all'interno di ogni sotto plottaggio, uno per sotto plottaggio. Utilizzare una sonda del suolo o un campionatore di nucleo del suolo per raccogliere il nucleo del suolo fino a tre zone di profondità di 0-15 cm, 15-30 cm e 30-60 cm per tenere conto della variazione SIC con profondità dovuta alla modifica del suolo silicato.
    NOTA: A seconda del tipo di terreno e della sonda/campionatore utilizzato, potrebbe essere necessario un campionatore diverso per raccogliere il campione di 30-60 cm.
  2. Utilizzare una coclea estensibile (o un campionatore simile) per raccogliere campioni di terreno profondo dalle posizioni della bandiera bianca nella figura 1, fino a tre zone di profondità aggiuntive di 60-100 cm, 100-175 cm e 175-250 cm. Questi campioni tengono conto della variazione di caratterizzazione del suolo all'interno di queste profondità e valutano il livello sic di fondo nella superficie del terreno studiata, fino alla profondità superiore dell'orizzonte del carbonato pedogenico naturale.
    NOTA: In base alle proprietà locali in loco (ad esempio, profondità della tabella delle acque sotterranee), la zona più profonda può essere modificata in luoghi diversi.
  3. Trasportare i campioni di terreno in secchi, uno per ogni profondità campiozzata in ogni appezzamento. Frullare a mano accuratamente i terreni in ogni secchio. Posizionare il tester di umidità portatile nel campione di terreno misto. Attendere che il contenuto di umidità si fissi in un punto stabile sul calibro del dispositivo. Premere il pulsante del supporto e registrare il valore come contenuto di umidità in tempo reale dei terreni miscelati.
  4. Conservare i campioni compositi in sacchetti sigillati. Etichettare correttamente i sacchetti con informazioni sulle trame (A, B, C o D), la profondità del terreno (0-15 cm, 15-30 cm, 30-60 cm, 60-100 cm, 100-175 cm, 175-250 cm) e la data di campionamento.

2. Frazionamento del suolo prima dell'analisi chimica

  1. Asciugare all'aria i campioni di terreno il prima possibile dopo il campionamento per ridurre al minimo l'ossidazione del carbonio del suolo. Per questo, posizionare i campioni di terreno in scatole di cartone (2,5" x 3 " x 3") e posizionare le scatole in un armadio di essiccazione a 50 °C per 24-48 ore, fino a quando il terreno non è asciutto. Conservare i campioni essiccati all'aria in sacchetti campione fino a ulteriori analisi.
  2. Prima del frazionamento del suolo, eseguire i campioni di terreno attraverso un setaccio di 2 mm per rimuovere grandi frammenti di rocce e resti vegetali.
  3. Asciugare al forno i terreni setacciati posizionando i campioni in un forno a muffola mantenuto a 105 ± 2 °C per almeno 15 ore.
  4. Per il frazionamento del suolo, posizionare 1 kg del campione essiccato al forno sulla maglia superiore dello shaker del setaccio costituito da diverse dimensioni di maglia (da 710 a 50 μm). Agitare i setacci a 60 giri/min per 15 minuti. Le frazioni < 50 μm sono preferibilmente utilizzate per le analisi, in quanto si tratta della frazione pedogenica del suolo arricchita di carbonato.
    NOTA: Altre frazioni del suolo possono anche essere testate per fornire dati aggiuntivi per la verifica dell'accumulo di SIC a causa di un maggiore erosione dei silicati modificati.

3. Determinazione del sequestro del carbonio inorganico pedogenico

  1. Per determinare il contenuto di carbonio inorganico dei campioni di suolo mediante analisi calcimetrica, posizionare 5 g di un campione di terreno setacciato in un pallone Erlenmeyer appropriato. Sospendere il campione in 20 mL di acqua ultrapura. Aggiungere 7 ml di 4 M HCl a una piccola provetta di vetro a fondo piatto, quindi posizionare questo tubo in posizione verticale all'interno del pallone utilizzando un paio di pinzette.
  2. Attaccare con cura il pallone al calcimetro apporre il tappo di gomma. I livelli dell'acqua di burette sul calcimetro avrebbero dovuto essere precedentemente regolati secondo necessità e gli spazi vuoti e gli standard CaCO3 avrebbero dovuto essere eseguiti una volta sul calcimetro in base alle esigenze.
  3. Agitare il pallone, rovesciando così il tubo acido, fino a quando il livello dell'acqua nella buretta raggiunge un valore costante e non si osserva alcun gorgogliamento nella soluzione (questo richiede circa 5 minuti).
  4. Calcolare il contenuto equivalente caCO3(CaCO3(eqv)del campione (g,CaCO3(eqv)·( kg,suolo)-1) in base alla variazione di volume osservata nella buretta e ai valori di taratura in bianco e CaCO3, utilizzando l'appropriata formula di calcimetria. Il contenuto di SIC si ottiene convertendo il g,CaCO3(eqv)· (kg, suolo) -1 valore in kg,CO2· (tonnellata, suolo) -1 o kg,C· (tonnellata, suolo) -1 - l'unione
    1. Calcolare il contenuto CaCO3(eqv) dell'esempio utilizzando la formula seguente:
      Equation 1(4)
      dove:
      w (CaCO3(eqv)= il contenuto di carbonato del terreno essiccato al forno
      m1 = la massa della porzione per analisi
      m2 = la massa media degli standard del carbonato di calcio
      V1 = il volume di anidride carbonica prodotto dalla reazione della porzione per analisi
      V2 = il volume medio di anidride carbonica prodotto dagli standard del carbonato di calcio
      V3 = variazione di volume nelle determinazioni in bianco
      w (H2O) = il contenuto d'acqua del campione essiccato
      NOTA: i passaggi da 3.1 a 3.4 sono condotti sulla base di un protocollo standard29.
  5. Per misurare la densità alla rinfusa (BD) del suolo ((tonnellata,suolo)·m−3), posizionare un'aliquota sufficientemente grande del campione di terreno essiccato al forno in un contenitore con un volume noto. Pesare il campione utilizzando una bilancia. Il rapporto tra il peso essiccato e il volume del campione è considerato BD.
    NOTA: I dispositivi alternativi per il calcolo della "densità di massa indisturbata" sono introdotti nella discussione.
  6. Calcolare il SIC Areal (kg,CO2·( ettaro) −1) utilizzando la seguente formula:
    Equation 2(5)
    dove:
    A = la superficie
    DT = spessore profondità
  7. Calcolare il SIC totale (SIC 0-60 cm, kg,CO2·( ettaro) −1) per ogni particella, utilizzando i valori SIC areali ottenuti per ogni profondità, come segue:
    SicPlot A = SIC0-60 cm = SIC0-15 cm + SIC15-30 cm + SIC30-60 cm (6)
  8. Aggiungere il SIC areale totale (SIC 0-60 cm, kg,CO2·( ettaro) −1) per ogni particella (A, B, C, D) studiata e ottenere la media come segue:
    Equation 3(7)
  9. Dividere il SIC areale medio (kg,CO2·( ettaro) −1) ottenuto dall'Eq. 7 dal tasso di applicazione del minerale/roccia silicato utilizzato per la modifica del suolo ((tonnellata, silicato) ( ettaro) -1).
    NOTA: Ciò fornirà la quantità di carbonio inorganico pedogenico sequestrato in termini di kg di CO2 per tonnellata di silicato applicato (kg, CO2·( tonnellata, silicato)−1). Se viene effettuata un'indagine pluriennale o è presente un complotto di controllo senza modifiche silicatiche, questo passaggio deve essere modificato per tenere conto del sequestro totale e della modifica totale su valori a più lungo termine, o anno su anno, o del sequestro netto del carbonio pedogenico.

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Representative Results

Il contenuto sic dei suoli può essere determinato utilizzando vari metodi, tra cui un analizzatore automatizzato di carbonio o un calcimetro. L'analizzatore automatizzato del carbonio per la determinazione totale del carbonio del suolo misura la pressione di CO2 costruita in un recipientechiuso 30. In calcimetria, viene misurato il volume evoluto di CO2 rilasciato dopo l'acidificazione, tipicamente mediante l'aggiunta di acido HCl concentrato, del campione contenente carbonato. Il metodo della calcimetria è relativamente semplice, comportando semplici procedure chimiche, quindi adatto per analizzare rapidamente molti campioni di campo con alta precisione (cioè valori riproducibili) e precisione adeguata (cioè valori vicini al contenuto accurato di carbonato). Nel metodo di campionamento casuale diretto utilizzato in questo studio, i campioni di ogni appezzamento vengono accuratamente miscelati a mano, quindi essiccati per ottenere un campione omogeneo rappresentativo del suolo prima di analizzarne il contenuto SIC. L'analisi del calcimetro viene condotta in triplicati per ogni campione.

La composizione elementare dei campioni di terreno può essere determinata sia dalla spettroscopia a fluorescenza dispersiva a lunghezza d'onda (WDXRF) che dalla spettrometria di massa plasmatica accoppiata induttivamente (ICP-MS). Nel caso di quest'ultimo, i campioni di suolo devono essere digeriti con acido prima dell'analisi. La composizione minerale è meglio determinata dalla diffrazione a raggi X in polvere (XRD). Il diffractogramma risultante fornisce informazioni qualitative sulla presenza di fasi minerali cristalline, quantificabili tramite la tecnica di affinamento Rietveld, meglio aiutate con l'utilizzo di uno standard interno. La composizione elementare e mineralogica può essere utilizzata per dedurre la profondità raggiunta dai silicati e dai prodotti intemperie al momento del campionamento. Pertanto, possono confermare il trasporto dal teolo superiore al sottosuolo, dove i carbonati possono essere conservati a lungo termine. La morfologia delle particelle del suolo può essere studiata mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e può essere combinata con la spettroscopia dispersiva di energia (EDS) per la microanalisi elementale semi-quantitativa. L'analisi morfologica può essere utilizzata per identificare silicati residui, prodotti per l'agenti atmosferici e ottenere una comprensione meccanicistica dei fenomeni di agenti atmosferici (come superfici dissoluzione, cristalli appena precipitati e formazione di materiali amorfo). I risultati della microanalisi mineralogica ed elementale possono anche essere utilizzati per verificare ulteriormente i risultati della calcimetria. La presenza di fasi carbonate accumulate, come la calcite (CaCO3), può essere evidente nei diffractogrammi e può essere trovata mediante firma compositivo tra le particelle del suolo.

La tabella 1 mostra una serie tipica di dati per un terreno modificato con wollastonite (raccolti da 0-15 cm e non setacciati) rispetto a un terreno non trattato di controllo, in termini di pH del suolo, risultati della calcimetria e concentrazione di ioni di calcio ottenuta utilizzando la digestione a microonde seguita da ICP-MS. Il pH del terreno modificato con wollastonite è più alto di 1,15 unità rispetto al controllo, e il contenuto di CaCO3(eqv) è quasi cinque volte superiore al controllo. Anche la concentrazione di calcio nel terreno modificato dalla wollastonite è più alta, di quasi sette volte. Da solo, ICP-MS non è in grado di distinguere quale minerale di calcio, come la wollastonite o la calcite, contribuisce principalmente a queste concentrazioni di calcio. Tuttavia, si prevede che la differenza di concentrazione di calcio sarà più significativa della differenza di carbonato poiché il suolo modificato avrà sia più wollastonite che più carbonati rispetto al terreno di controllo. L'analisi WDXRF e XRD di questi campioni può aiutare a chiarire ulteriormente i principali ossidi e fasi minerali presenti rispettivamente nei campioni.

Il contenuto di CaCO3(eqv) (risultati del calcimetro) su un profilo verticale (0-15, 15-30 e 30-60 cm) è dimostrato nella tabella 2. Di conseguenza, il contenuto più elevato (di campioni non setacciati) è stato di 10,13 g, CaCO3(eqv)· (kg, suolo) -1, rilevato in zona di profondità 0-15 cm. I campioni da 15-30 cm hanno mostrato la quantità più bassa di CaCO3(eqv). Il contenuto di CaCO3(eqv) è aumentato nuovamente nella zona di 30-60 cm. I risultati di due campioni di profilo profondo suggeriscono anche il contenuto molto più elevato di carbonati in strati più profondi (profilo di 60-100 cm). Sulla base dei risultati di campioni superficiali e profondi, è implicito che ci sono due zone arricchite in carbonati. Il primo è la zona di profondità di 0-15 cm, rappresentativa dei prodotti agenti atmosferici dovuti all'applicazione di wollastonite, dato il significativo aumento rispetto al controllo. L'altra zona comprende campioni più profondi, a partire da circa 30 cm e aumentando in larga misura fino a 1 m. Poiché campioni più profondi sono generalmente indicativi dei materiali madre del suolo, si può dedurre che i carbonati in questa zona sono di origine geologica. La tabella 2 illustra inoltre un confronto tra il campione non setacciato e setacciato (frazione pan) per studiare l'impatto del frazionamento sul contenuto di carbonato. Sulla base di questo, il contenuto di carbonato è leggermente più alto nella frazione pan, il che implica la possibilità di accumulo di carbonati in particelle più piccole, in accordo con il nostro precedentestudio 28.

I vari ossidi presenti nel suolo possono essere determinati dal WDXRF, come esemplificato nella tabella 3 per il terreno di controllo. La silice (SiO2) è l'ossido principale presente, che è il componente primario del terreno sabbioso del temo, e la consistenza di questo campione comprende 11 g/kg di ghiaia, 551 g/kg di sabbia, 295 g/kg di limo e 155 g/kg di argilla. Il contenuto ca del suolo (2,59 wt%) ottenuto da WDXRF è superiore a quello determinato da ICP-MS (0,96 wt%). Questo perché il risultato WDXRF è normalizzato a 100 wt%, il che gonfia leggermente i valori poiché i componenti non rilevabili come gli organici non vengono contabilizzati. Inoltre, il metodo di digestione utilizzato per preparare campioni per i PIC-SM probabilmente non ha completamente sciolto tutti i minerali del suolo, quindi i valori ICP-SM sono leggermente sottovalutati. Pertanto, l'uso di WDXRF combinato con ICP-MS consente di stimare un limite superiore e uno inferiore sulla vera concentrazione ca (e mg). Pertanto, possono essere utilizzati per monitorare il trasporto di silicati e prodotti per l'agenti atmosferici, compresi i carbonati, in funzione della profondità.

Il modello XRD di un terreno modificato dalla wollastonite è presentato nella figura 3. I picchi principali presenti sono il quarzo (SiO2)a 26,65°, e l'albite (NaAlSi3O8)a 28,07°, che sono minerali predominanti nei terreni sabbiosi31. I picchi aggiuntivi di wollastonite e calcite sono presenti anche come risultato dell'aggiunta di wollastonite e formazione di calcite. La calcite è identificata da un picco principale a 29,40° 2θ, e da un picco minore a 39,40°. L'alta lettura del calcimetro per il suolo modificato è dovuta alla formazione di calcite, almeno in parte come carbonati amorfo che possono anche formarsi in condizioni ambientali32. WDXRF e XRD possono anche aiutare nella caratterizzazione della wollastonite utilizzata. La composizione elementare nominale della wollastonite utilizzata in questo studio, proveniente dalla miniera canadese di Wollastonite in Ontario, comprende il 26% di silicio (55% SiO2),il 18% di calcio (26% CaO), il 4,0% di magnesio (9% MgO), l'1,8% di zolfo, lo 0,11% di azoto, lo 0,10% di P2O5,lo 0,10% K2O, 11 ppm di rame e 1,1 ppm di zinco. Le principali fasi minerali presenti in questa wollastonite, come determinato dall'analisi XRD, includono wollastonite, diopside (CaMgSi2O6) e quarzo (SiO2).

La figura 4a mostra le immagini SEM del terreno modificato dalla wollastonite dopo un periodo di diverse settimane di agenti atmosferici. La ghionite fine a forma di ago è evidente nel campione di terreno modificato, presente insieme ad altre particelle di terreno più grandi. Uno sguardo più da vicino a queste particelle di wollastonite (Figura 4b) aiuta a ottenere una visione più approfondita dei cambiamenti morfologici che si verificano in superficie. La microanalisi della superficie di wollastonite è possibile ottenendo una mappatura elementale del campione (Figure 4c-f). Lo spettro EDS dell'area mappata rivela il suo profilo chimico semi-quantitativo nella figura 4g. Le mappe elementali mostrano chiaramente Si e Ca come componenti principali della wollastonite. Mg non è un componente importante della wollastonite, come evidenziato dall'assenza di segnale Mg dalle particelle a forma di ago, ma è presente in piccole quantità in altre particelle del suolo, che possono includere particelle diopside. La mappa C non distingue tra il carbonato formato sulla superficie wollastonite e la materia organica già presente nel terreno, ed è anche dominata dal segnale di carbonio proveniente dal nastro di carbonio sotto il campione. La figura 5 mostra l'analisi EDS spot sui frammenti più piccoli, a 40000x, sparsi nel campione del suolo e mostrati nella figura 4b (a 2.000x) contrassegnati all'interno del cerchio giallo. L'analisi EDS spot in due punti diversi indica che questo frammento è ricco di C e O, suggerendo che sia costituito principalmente da materia organica, che corrisponde alla morfologia delle particelle amorfe. Inoltre, osservando il rapporto Ca:Si, l'analisi SEM-EDS può essere potenzialmente utilizzata per identificare i segni di erosione wollastonite nel terreno, come la lisciviazione di Ca dalla wollastonite o il destino dei carbonati formati nel terreno.

Utilizzando la lettura calcimetrica del terreno modificato con wollastonite, il tasso di sequestro del carbonio inorganico pedogenico può essere calcolato utilizzando i passaggi descritti nella sezione 3 del protocollo. A tal fine, la differenza di lettura del calcimetro per il campione analizzato e il relativo controllo devono essere calcolati per la profondità di interesse. Quindi un fattore di 0,44 viene applicato alla differenza per convertire CaCO3(eqv) in CO2. Nel caso dei campioni di profondità di 0-15 cm presentati nella tabella 2, detraendo la lettura calcimetrica del controllo (2,51 g,CaCO3(eqv)·( kg,terreno)-1) da di 0-15 cm di profondità (10,13 g,CaCO3(eqv)·( kg,suolo)-1), si traduce in una quantità netta di 3,35 kg,CO2· (tonnellata, suolo) - 1 sequestrato a questa profondità. Considerando soltanto lo spessore del suolo di 0,15 m e un BD disturbato di 1,01 tonnellate. (m-3) misurato in laboratorio, il SIC Areal può quindi essere calcolato utilizzando l'equazione 5. Sulla base del rapporto tra BD indisturbato e disturbato e dell'incertezza esistente nella segnalazione di BD a causa di fattori climatici e di utilizzo del suolo, abbiamo stimato che il BD indisturbato del nostro strato di 0-15 cm sia di 1,386 ± 0,23 tonnellate. (m-3). Considerando l'incertezza presente nella lettura del calcimetro, abbiamo determinato che l'incertezza cumulativa del SICArealcalcolato , utilizzando un'equazione gaussiana per il metodo degli errori normalmente distribuiti, è ± 39%. Di conseguenza, stimiamo che la CO2 sequestrata nello strato di 0-15 cm del nostro campo sia di 6,96 ± 2,71 tonnellate, CO2· (ettaro) -1. Utilizzando una procedura simile, è possibile calcolare anche il SIC Areal di 15-30 cm e 30-60 cm (per questo campo, i valori di controllo non erano disponibili per dimostrare questo calcolo). Riassumendo i valori per l'intero profilo di 0-60 cm, il carbonio sequestrato stimato potrebbe essere determinato nell'area di studio.

Figure 3
Figura 3: Diffractogramma XRD che mostra le fasi mineralogiche presenti in un terreno modificato dalla wollastonite (W: wollastonite, Q: quarzo, A: albite, C: calcite). Diffractogramma determinato dalla diffrazione commerciale a raggi X e dal software analysi. Il diffractometro funzionava con la radiazione cu kα a 45 kV e 40 mA, e i modelli di diffrazione sono stati raccolti su un intervallo di 2θ di 5-70°. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Analisi SEM-EDS. (a) Immagine SEM di un suolo modificato con wollastonite a scala 250x e 400 μm; b unavisione più ravvicinata dei grani di wollastonite intemperie presenti nel suolo a scala 2000x e 50 μm; (c-f) Mappatura elementale EDS di Si, C, Ca e Mg presente nell'area visualizzata nella figura 4b a scala 2.000x e 50 μm; gspettroEDS e composizione elementare semi-quantitativa dell'area visualizzata nel pannello b. I dati SEM-EDS sono stati raccolti utilizzando il microscopio elettronico a scansione, dotato di spettroscopia dispersiva di energia utilizzata per l'analisi elementare della composizione di aree e punti selezionati con un volume di eccitazione a 20 kV. Prima dell'analisi SEM-EDS, i campioni erano montati su nastro di carbonio e rivestiti in sputter con oro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Immagine SEM del particolato circoncisso mostrata nella figura 4b con scala 40.000x e 2,5 μm, spettro EDS e composizione elementare semi-quantitativa di due punti contrassegnati sull&;immagine SEM. Fare clic qui per visualizzare una versione più ampia di questa cifra.

campione pHa Misurazione del calcimetro (g,CaCO3(eqv)/kg,suolo) Concentrazione di ca da PIC-MS (mg,Ca/kg,suolo)b
Controllo (nessuna modifica) 6.42 ± 0,05 4.5 ± 0,5 9566,6 ± 86,8
Wollastonite terreno modificato 7.57 ± 0,04 21.9 ± 0.1 66044,1 ± 534,6
A Il pH dei campioni è stato determinato utilizzando un rapporto 1:5 del terreno e una soluzione CaCl2 da 0,01 M, seguita da tremolio di 30 minuti e 1 h di assestamento prima di prendere la misurazione del pH del supernatante chiaro (Pansu e Gautheyrou, 2006).
b I campioni sono stati digeriti a microonde in HNO3 concentrato prima dell'analisi ICP-MS; l'uso di HF è spesso raccomandato per digerire terreni e silicati, ma qui si evita di ridurre il rischio per la sicurezza dell'analisi (HF è una sostanza chimica molto tossica che richiede estrema cura e manipolazione appropriata).

Tabella 1: Confronto tra il suolo di controllo non trattato e il suolo modificato con wollastonite sulla base di analisi chimiche (pH, calcimetria e ICP-MS).

campione Contenuto di SIC (g,CaCO3(eqv)/(kg,suolo))
Zona di profondità di 0-15 cm (frazione pan) 12.33 ± 3.53
Zona di profondità di 0-15 cm 10.13 ± 2.68
Valore di controllo della zona di profondità di 0-15 cm 2.51 ± 0,50
Zona di profondità di 15-30 cm 4.23 ± 1.00
Zona di profondità di 30-60 cm 9.20 ± 0,09
Profilo profondo 1 (0-30 cm) 4.41 ± 0,06
Profilo profondo 1 (30-60 cm) 1.56 ± 0,03
Profilo profondo 1 (60-100 cm) 32.32 ± 1.36
Profilo profondo 2 (0-30 cm) 4.56 ± 0,62 ± 0,62
Profilo profondo 2 (30-60 cm) 18.43 ± 0.41
Profilo profondo 2 (60-100 cm) 131.54 ± 1.89
Campioni di zona di profondità di 0-15 cm sono stati raccolti utilizzando un campionatore di sonda. Campioni di zone di profondità di 15-30 cm e 30-60 cm sono stati raccolti utilizzando un campionatore di sonde Dakota. Campioni di profilo profondo sono stati raccolti utilizzando un campionatore di coclea esteso.

Tabella 2: Contenuto di CaCO3(eqv) in diverse profondità del suolo in base ai risultati della calcimetria.

Ossidi nel suolo Wt%
Sio2 65.19
Al2O3 14.76
Fe2O3 6.20
Caone 3.62
K2O 2.98
P2O5 2.11
MgO 1.69
Na2O 1.45
TiO2 1.25
SO3 0.37
MnO 0.16
Bao 0.11
ZrO2 0.10

Tabella 3: Dati WDXRF sulla composizione dei vari ossidi presenti nel terreno di controllo. Campioni duplicati, in polvere sciolta, sono stati analizzati per 20 minuti utilizzando il metodo Omniam senza standard, sotto elio e a 1 kW di potenza, e le concentrazioni sono state calcolate come ossidi.  La somma media prima della normalizzazione era del 69,8% e il saldo era porosità ed elementi di luce non rilevabili (H, C, O, N). Le concentrazioni medie degli ossidi rilevati presenti in quantità superiori allo 0,10% sono state selezionate e normalizzate al 100%.

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Discussion

Dato che la raccolta di campioni da campi agricoli fecondati è di solito difficile, si suggerisce di raccogliere campioni prima dell'applicazione dei nutrienti. Si consiglia inoltre di evitare di raccogliere campioni da campi congelati. La profondità di campionamento può variare in aree diverse a seconda della facilità di campionamento sul profilo verticale e della profondità della tabella d'acqua. Il dispositivo di campionamento del suolo selezionato dipende dalla struttura del suolo e dalla profondità diinteresse 33. Mentre è più conveniente utilizzare sonde / coclee a mano nel caso di campioni poco profondi, di solito si consiglia una versione più avanzata (ad esempio, coclea estensibile) per il recupero di campioni di sottosuolo33. Nella predominanza di argille strette o sabbie cementate, possono apparire alcune difficoltà durante i nuclei estrattiri a causa dell'attrito e del torquing del campionatore33. Un problema per le campagne di verifica del carbonio inorganico è la scelta di un intervallo appropriato per tracciare l'assorbimento di carbonio nei suoli, in quanto può essere variabile a lunghi intervalli (ad esempio, da 5 a 10 anni)34. Sebbene non vi sia una frequenza prescritta per il ri-campionamento, si ritiene che gli intervalli moderatamente lunghi (ad esempio, annuali o semestrali) aumentino la possibilità di tracciare in modo affidabile le modifiche SIC35.

Ci sono anche alcune sfide che complicano la misurazione del carbonio inorganico utilizzando diverse analisi. Il primo riguarda la possibile lenta dissoluzione delle specie carbonatiche durante l'analisi della calcimetria, specialmente quando c'è intrappolamento di carbonati all'interno degli aggregati di particelle, o anche all'interno delle particelle di silicato originali; ciò riduce il contatto della soluzione acida, rallentando o addirittura ostacolando la dissoluzione dei carbonati e il conseguente degassamento di CO2 durante l'analisi calcimetrica. L'altra difficoltà che può sorgere è durante l'analisi mineralogica, in termini di individuazione dei prodotti di intemperie/sequestro, e a causa dell'eterogeneità del suolo, che ostacola le analisi XRD e SEM-EDS, almeno rendendo più difficile raggiungere risultati conclusivi36. La procedura di frazionamento è stata trovata utile nel nostro lavoro precedente28 per concentrare i carbonati pedogenici e i silicati residui in un'unica frazione del suolo (frazione pan), consentendo di eseguire analisi chimiche, minerali e morfologiche più precise. Altri studi hanno indicato che il carbonio organico accumulato ha maggiori probabilità di essere immagazzinato nell'aggregazione di particelle finidei suoli agricoli 37,38, simile alla particella analizzata nella figura 5. Inoltre, la superficie più elevata delle particelle di roccia silicata fine porta ad un tasso di agenti atmosferici più elevato rispetto alla frazione più grossolana15. Tuttavia, il frazionamento potrebbe variare da suolo a suolo e potrebbe anche non essere richiesto per il terreno contenente grandi quantità di carbonati e silicati. Inoltre, la sua necessità o beneficio dovrebbero essere ulteriormente verificati per diversi tipi di suolo e vari emendamenti al silicato rispetto a quelli utilizzati nel nostro lavoro precedente.

Abbiamo dimostrato metodi per rilevare e analizzare il SIC a causa dell'applicazione della wollastonite ai suoli agricoli nello studio attuale. Sebbene queste tecniche possano essere utilizzate per studiare il SIC nei terreni modificati con altri candidati agli agenti atmosferici migliorati, come il basalto e l'olivina, il minerale preferito può avere effetti diversi sul terreno, che dovrebbero essere presi in considerazione durante l'analisi. Ad esempio, il processo di agenti atmosferici potrebbe richiedere più tempo per alcuni minerali rispetto ad altri. Ciò può essere dovuto al diverso tasso di dissoluzione di diversi minerali, che si conclude in diversi tassi di mineralizzazione in breve e lungo termine. L'altra questione riguarda il verificarsi di carbonati precipitati sul profilo verticale del suolo, che potrebbero variare in base alle proprietà minerali del silicato e alle conseguenti condzioni geochimiche del suolo, induttive o meno alle precipitazioni immediate del carbonato nel terreno poco profondo. Di conseguenza, la modifica di terreni con alcuni tipi di silicati potrebbe produrre una significativa formazione di carbonato pedogenico in strati più profondi, in contrasto con l'accumulo superficiale di carbonati a causa dell'erosione della wollastonite rilevata nei nostri campi studiati. I campionatori di base sono stati ampiamente utilizzati per estrarre campioni indisturbati e misurare BD indisturbatonel campo 39. Poiché il BD è una funzione di diversi parametri climatici e impostazioni di pratica, e può variare sia spazialmente che temporaneamente, è necessario un numero ragionevole di repliche per produrre un intervallo accettabile di incertezza BD nell'area distudio 39. Ciò è particolarmente necessario per affrontare le grandi incertezze nelle stimecalcolate areali SIC, come il valore determinato nello studio in corso (cioè ± 39%).

L'analisi termogravimetrica (TGA) può anche essere utilizzata per determinare il contenuto di carbonato di calcio nel terreno misurando la perdita di massa nell'intervallo di temperatura di 500−800 °C, che è l'intervallo di temperatura di decomposizione per CaCO340. L'analizzatore automatico di carbonio o i metodi TGA sono adatti per analizzare campioni di terreno da aree confinate più piccole, come un esperimento in vaso, poiché questi metodi richiedono solo 20 milligrammi di campione di terreno per le analisi. Pertanto, per gli studi agricoli, i risultati della calcimetria sono considerati più precisi e accurati data la maggiore massa di campione analizzato (10 g contro 20 milligrammi), le letture del triplicato ottenute e l'uso del carbonato di calcio puro come standard del metodo. Maggiori dettagli ed esempi sono disponibili in Haque etal. A causa della coesistenza di carbonati pedogenici geologici e atmosferici nel suolo, distinguere tra diverse fonti è significativo. Le firme stabili di carbonio isotopico (δ13C) e radiogenico(14C), nonché le firme isotopiche dell'ossigeno, sono considerate gli strumenti robusti per identificare la fonte dicarbonio nel suolo 16,41,42,43. Tale analisi può ulteriormente verificare il sequestro della CO2 atmosferica in studi volti a monitorare il destino del carbonato pedogenico nei suoli.

Mentre i metodi convenzionali di rilevazione del carbonio (ad esempio, la misurazione di massa) sono adatti ai mercati locali del carbonio, sono necessari metodi più sistematici quando si tratta di obiettivi di verifica nei mercatiregolamentati 35. Il metodo di verifica qui descritto è adattabile per il monitoraggio del sequestro del carbonio inorganico pedogenico in vari suoli agricoli modificati con rocce contenenti silicati di terra alcalina, come wollastonite, basalto e olivina. Questo tipo di convalida è essenziale per i programmi di credito al carbonio, che possono avvantaggiare gli agricoltori che sequestreranno carbonio nei loro campi.

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Disclosures

Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato da un Food from Thought Commercialization Grant, finanziato dal Canada First Research Excellence Fund. La Wollastonite canadese fornì sostegno finanziario industriale come parte di questo Grant.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Analytical scale Sartorius Quintix 224-S1 Four decimals.
Calcimeter Eijkelkamp Model 08.53 To determine the wt% CaCO3-equivalent in the sample.
Drying cabinet/muffle furnace Thermo Scientific F48055-60 50°C or 103 ± 2°C.
HCl Fisher Scientific A144S-500 Reagent grade (36.5%-38.0%).
HNO3 Fisher Scientific T003090500 Trace metal analysis grade (69.0%-70.0%)
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP-MS) PerkinElmer NexION To determine the concentration of Ca in the microwave-digested soil.
Microwave digester PerkinElmer Titan To digest soils in concentrated HNO3.
pH meter Oakton 700 Calibrated with standard solutions before each set of measurements; temperature corrected to 25 °C.
Scanning Electron Microscope -Energy Dispersive Spectroscope (SEM-EDS) Oxford X-Max20 SSD To determine the morphology of soil particulates.
Sieve shaker Retsch AS-200 For soil fractionation.
Soil auger sampler Eijkelkamp 01-16 Depths down to 700 cm.
Soil Dakota probe sampler JMC PN139 Depths down to 100 cm.
Soil probe sampler JMC PN031 Depths down to 30 cm.
Soil moisture meter Extech MO750 Measure moisture content up to 50%
Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence spectroscope (WDXRF) Malvern Panalytical Zetium To characterize elemental composition of soil.
X-ray Diffraction analyzer (XRD) Panalytical Empyrean To characterize mineralogicalbproperties of soil.

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Scienze ambientali numero 172 carbonati pedogenici agenti atmosferici migliorati cattura e stoccaggio del carbonio campionamento del suolo calcimetria carbonio inorganico
Monitoraggio dell'accumulo di carbonio inorganico pedogenico a causa dell'erosione dei minerali silicati modificati nei suoli agricoli.
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Khalidy, R., Haque, F., Chiang, Y.… More

Khalidy, R., Haque, F., Chiang, Y. W., Santos, R. M. Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.. J. Vis. Exp. (172), e61996, doi:10.3791/61996 (2021).

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