Mikrodiyaliz profilleyicileri kullanılarak oksik-anoksik toprak-su arayüzü boyunca çözünmüş çözünmüş numune alımı

Bir toprak bilimcisi olarak, analiz için her zaman toprak tozu suyu almamız gerekir. Bununla birlikte, özellikle toz sudaki kimyasallar oksijene karşı çok hassas olduğunda, çok kolay değildir. Bu yeni bir teknolojidir.

Biz buna API örnekleyici diyoruz. Örnekleyiciyi kullanarak, toprak tozunu her iki mililitrede bir toprağa gerçek yük rahatsızlığı ile alabiliriz. Öğrencilerim Zhang Sha, Yujia, Liu Ziyan ve Liu Hao, örnekleyicinin nasıl inşa edileceğini ve toprak tozu suyunu almak için nasıl kullanılacağını gösterecekler.

Bozulmamış nano membran tüplerini 58 milimetre uzunluğa sahip 33 kısa tüpe doğru bir şekilde keserek başlayın. Daha sonra politetrafloroetilen veya PTFE boruyu seramik bir bıçakla 180 milimetre uzunluğunda 66 boruya kesin. Daha sonra, AB epoksi yapıştırıcısının iki parçasını herhangi bir temiz plastik plaka üzerinde tamamen karıştırın ve PTFE borusunun üst kısmının dış yüzeyine uygulamadan önce yapışkan hale gelene kadar 30 dakika bekletin.

AB epoksi yapıştırıcının tüpün sadece dört milimetresini kapladığından ve tüpleri bloke eden ek bir yapıştırıcı olmadığından emin olun. 33 bozulmamış mikrodiyaliz numune alma cihazının tümünü tamamen monte etmek için PTFE borularını nano membran tüpüne hafifçe vidalayarak iki PTFE borusunu her bir nano membran tüpüne bağlayın. Yapıştırıcının tamamen kürlenmesini ve stabilizasyonunu sağlamak için monte edilmiş numune alma cihazlarının gece boyunca durmasına izin verin.

Hidrofilisiteyi arttırmak ve mikrodiyaliz numune alma cihazlarını temizlemek için, bir saat boyunca etanol içinde bekletin, ardından her biri 15 dakika boyunca% 2 seyreltilmiş nitrik asit ve ultra saf su ile ultrasonik temizleme yapın. Beş mililitrelik bir şırınga kullanarak suda köpürerek mikrodiyaliz örnekleyicisinin açıklığını ve hava sızdırmazlığını kontrol edin. Mikrodiyaliz profil oluşturucuyu monte etmek için, naylon malzeme kullanarak önceden tasarlanmış iskeleti yazdırmak üzere CAD dosyasını kullanın.

Ardından, iskelet boyutuna uyacak şekilde beş santimetre aralıklarla iki paralel yuvaya sahip asitle yıkanmış bir PVC kabın içini boşaltın. Oluk açmak için 3B yazıcıdaki gravür modülünü kullanın. Epoksi yapıştırıcıyı 50 milimetrelik santrifüj tüpü kapağı şeklinde stabilize ederek bire çok konektör oluşturun.

Ardından, kürlemeden önce epoksi yapıştırıcıya bir santimetre uzunluğunda 33 silikon kapak yerleştirin ve gece boyunca bekletin. Ardından, bire çok konektörü tüp kapağından çıkarın ve küratör epoksi yapıştırıcısını seramik bir bıçak kullanarak kesin, böylece tüm silikon kapak uçları engellenmez. Bire çok konnektörü %2 seyreltilmiş nitrik asit ve ultra saf su ile her biri 15 dakika boyunca iyice durulayın ve ortam koşullarında kurutun.

Kuruduktan sonra, tamponlama kabı olarak hizmet etmek için tüpün tabanına üç bir valf bağlayın. AB epoksi yapıştırıcı kullanarak 50 mililitrelik bir şırınga tüpüne bire çok konektör takarak tamponlama kabını monte edin ve her bir numune alma cihazının iskeletin üst veya alt kenarına paralel olmasını sağlayarak her bir numune alma cihazının iskeletin üst veya alt kenarına paralel olmasını sağlayın. 33 mikrodiyaliz numune alma cihazının tümünü iskelete takın ve her iki taraftaki 33 numune alma cihazının PVC yuvalarından geçmesini sağlayın.

İskelet eklemlerindeki ve yuvalardaki boşlukları bir AB epoksi yapıştırıcı ile kapatın. Daha sonra, tüm numune alma cihazlarını iskeletin bir tarafına, 50 mililitrelik bir santrifüj tüpüne önceden monte edilmiş bire çok konektör valfi aracılığıyla bir tamponlama kabına bağlayın. Ardından, 18,3 mili ohm su ile önceden doldurulmuş bir tıbbi infüzyon torbasını, üç valf aracılığıyla tampon kabına bağlayın.

Silikon kapaklar kullanarak numune alma tarafındaki tüm numune alma cihazlarını kapatın. Üç valfi çevirerek her bir mikrodiyaliz numune alma cihazının açıklığını ve hava sızdırmazlığını iki kez kontrol edin, böylece suyun tıbbi infüzyon torbasından numune alma cihazına akmasına izin verin. Ardından tamponlama kabındaki tüm numune alma cihazlarını ve vanayı kapatıp kapatın.

Su basmış toprağı inkübe etmeden önce, tıbbi infüzyon torbasındaki suyun gazını gidererek oksijeni çıkarın. Tıbbi infüzyon torbasına giden yüksek saflıkta azot gazı hattının yolunda gece boyunca kabarcıklı azot gazı. Üç bir valf kullanarak, profil oluşturucu ile gazdan arındırılmış torba arasındaki bağlantıyı kapatın.

Daha sonra bir PVC kaba 450 gram elenmiş havada kurutulmuş toprak ekleyin ve beş mikrodiyaliz numune alma cihazının toprak yüzeyinin üzerinde kalmasını sağlayın. Toprağı ultra saf suyla doldurmadan önce toprak yüzeyini dokuyla örtün. Toprak, toprak yüzeyinin beş santimetre yukarısına su bastığında, dokuyu çıkarın.

Toprak inkübasyonu başlatıldıktan sonra, sistemi önceden yüklenmiş çözelti ile derhal temizleyin. Daha sonra anaerobik torba ile diyaliz numune alma cihazı arasındaki bağlantıyı açarak numune alma sistemini yıkayın. Her bir örnekleyiciyi suyla temizlerken örnekleyicinin toplam hacminin on katını kullanın.

Bir örnekleyicinin temizlenmesi tamamlandıktan sonra, su basmış bir toprak inkübasyon ve numune alma sistemi kurmak için her numune alıcısını temizlemeden önce temiz bir silikon kapak kullanarak kapatın. Daha sonra, anaerobik torbayı su yüzeyinin yüksekliğine ayarlayarak tüm tüplerin suyla dolu olduğundan emin olun. Değilse, kapağı çıkarın ve tüpün üstünü indirin, böylece suyun anaerobik torbadan akmasına izin verin.

Kapakları ve valfleri kapatın ve anaerobik torba ile diyaliz numune alma cihazı arasındaki bağlantı kapalıyken yedi gün boyunca inkübe edin. Numune almadan önce, belirgin şekilde farklı su potansiyellerini önlemek için toprak kabındaki, örnekleme üstlerindeki ve anaerobik torbadaki su seviyelerini benzer bir yüksekliğe ayarlayın. Ardından anaerobik torba ile tampon kabı arasındaki bağlantıyı açın.

İlk örnekleyicinin kapağını yukarıdan aşağıya doğru çıkarın. Bir pipet kullanarak, 133 mikrolitre numune alma cihazından muhafaza için 133 mikrolitre %2 nitrik asit ile önceden yüklenmiş 0,6 mililitrelik bir şişeye aktarın. Örnekleme sırasında, anaerobik torba gözlem odasındaki mikrodiyaliz örnekleyicisine doğru yavaş fakat düzgün bir su damlacığı akışı gözlemleyin.

Bir sonraki numune alma tüpüne geçmeden önce tüpün üstünü silikon kapakla kapatın. Anaerobik torba ile tampon kabı arasındaki bağlantıyı kapatmadan önce bunu 33 numunenin tümü için tekrarlayın. Su basmış suyu, örneklemeden sonraki altıncı günde doldurun.

Zayıf su numunesini aktarmadan önce ve sonra numune şişesini tartarak numune hacmi geri kazanımını hesaplayın. Daha sonra, endüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi veya ICPMS kullanarak zayıf sudaki elementlerin toplam çözünmüş konsantrasyonlarını ölçün. Numune hacminin geri kazanım yüzdesi ortalama% 101.4 idi ve% 100.2 ila% 103.6 arasında değişiyorduNumune hacminin biraz daha yüksek bir geri kazanımı, anaerobik torba ile numune alma tüpünün üstü arasında bir su seviyesi farkı olduğunu gösterdi.

Altıncı ve yedinci günde toplanan toprak suyu arayüzündeki örnekler kullanılarak, fakir sudaki toplam çözünmüş demir, manganez, arsenik, kadmiyum, bakır, kurşun, nikel ve çinko konsantrasyonları belirlendi. Altıncı günde, çözünmüş manganez, demir ve arsenik konsantrasyonları toprak derinliği ile birlikte artarken, bakır ve kurşun konsantrasyonları artan toprak derinliği ile azalmıştır. Bununla birlikte, kadmiyum, nikel ve çinko için, konsantrasyon derinliği profilleri, çözünmüş konsantrasyonlar eksi 20 milimetreden daha derin yerlere yükseldiği için farklı bir desen gösterdi.

Altıncı günde eksi 12 milimetre derinlikte demir ve arsenik konsantrasyon derinliği profilleri, yedinci gündeki seviyelerden önemli ölçüde daha yüksekti. Bununla birlikte, demir ve arsenik konsantrasyonları eksi 18 ila eksi 50 milimetre derinliklerinden önemli ölçüde daha yüksekti. Manganez hariç belirlenen çoğu element için, yüzey suyundaki çözünmüş konsantrasyonlar ve eksi 15 milimetre derinlikteki eşit yüzey toprağı, aerobik su ikmalinden sonra önemli ölçüde daha düşüktü.

Yedinci günde kurşun için yaklaşık eksi 10 milimetre derinlikte bir konsantrasyon zirvesi, altıncı güne zıt bir model gösterdi. Bu teknik, özellikle biyojeokimyasal mikro arayüz süreçlerini inceleyen yararlı araştırmacılardır. Tıbbi kafa karıştırıcı faktörleri daraltabilir.

Bu prosedür düzleştirilmiş toprağa uygulanır, yani oksijen sızıntısı veya girişi beklenmedik kimyasal süreçleri önemli ölçüde değiştirecek, tüm bağlantıların hava geçirmez olmasını ve suyun gazdan arındırılmasının yeterli olmasını sağlayacaktır. Bu prosedürü takiben, kimyasal ve biyolojik süreçleri köprülemek için karpal sıvı kromatografisi ve kütle kromatografisi ve özel çözünürlüklü mikrobiyal analiz gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir. Bu teknik, araştırmacıların virüs pertürbasyonlarının değişen bir ortamda redakte edilmiş sensör elemanının davranışlarını nasıl etkilediğine dair yeni soruları keşfetmelerinin yolunu açtı.