Bohrkern Sectioning und Gewinnung von Porenwasser unter anoxischen Bedingungen

1Department of Chemistry, Vassar College, 2Division of Geochemistry, Lamont-Doherty Earth Observatory, 3Department of Geosciences, Auburn University
Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Keimowitz, A. R., Zheng, Y., Lee, M. K., Natter, M., Keevan, J. Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions. J. Vis. Exp. (109), e53393, doi:10.3791/53393 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Wir zeigen ein Verfahren zur Sedimentkernen sectioning und Extrahieren von Porenwasser, während sauerstofffreien Bedingungen aufrechterhalten wird. Ein einfaches, preiswertes System ist aufgebaut und können in der Nähe Feldprobenahmestelle (n) in einen temporären Arbeitsraum transportiert werden, eine schnelle Analyse zu erleichtern. Kerne werden in einem tragbaren Handschuhbeutel extrudiert, wo sie geschnitten sind und jeweils 1-3 cm dicken Abschnitt (je nach Kerndurchmesser) wird in 50 ml Zentrifugenröhrchen verschlossen. Porenwasser außerhalb des Handschuhbeutel mit Zentrifugation getrennt und dann wieder in den Handschuhbeutel zur Trennung von Sediment. Diese extrahierten Porenwasserproben können sofort analysiert werden. Immediate Analysen redox sensible Arten, wie beispielsweise Sulfid, Eisen Speziation und Arsen speciation zeigen, dass die Oxidation von Porenwasser ist minimal; Einige Proben zeigen etwa 100% der reduzierten Spezies, zB 100% Fe (II) ohne nachweisbares Fe (III). Beide Sediment und Porenwasserproben können zur Haupt konserviert werdenTain chemischen Spezies zur weiteren Analyse bei der Rückkehr in das Labor.

Introduction

Forscher oft wünschen den Redoxzustand und Geomikrobiologie eines Sediment-Wasser-System zu studieren. Dies nutzt idealerweise Daten aus beiden Sedimenten und Porenwasser, als Porenwasser sind oft empfindlich Monitore des Systems und sind eine gemeinsame Quelle, wenn auch nicht die einzige Quelle, der ökologischen Belastung durch redoxsensitiven Schwermetalle wie Arsen 1 und Uran. Porenwasserdaten können in situ unter Verwendung von Diffusionsgleichgewicht Filter, auch bekannt als "peepers" erhalten werden , in die 2 Sediment installiert. Peepers werden am häufigsten in den Einstellungen verwendet , wo das Feld Standort vor dem Beginn der Feldarbeit bekannt ist und wo mehrere Besuche über einen längeren Zeitraum kann auf dem Feld vor Ort erstellt werden, zB Shotyk 3. Daher sind viele Kontexte erlauben nicht die Verwendung von peepers wie Websites nur zugänglich für eine kurze Zeit oder bei denen mehrere Sondierungsproben erhalten werden, um zu bestimmen , wo weitere Untersuchungen 4 auftreten sollte.Zusätzlich peepers Sediment nicht gleichzeitig Wasserproben kosten.

Wenn es wünschenswert ist, zusammen Sediment und Wasser zu probieren, oder in Feld Websites, auf denen peeper Installation nicht möglich ist, erhalten die am häufigsten verwendete Methode, um Sediment und Wasser ist Sediment Entkernung. Einem ungemischten Kern zu erhalten , ist ein wichtiger Vorläufer für das Verfahren in dieser Arbeit 5 beschrieben. Sobald ein Kernporenwasser erhalten wird , kann durch Quetschen 6 oder Zentrifugation erhalten werden; beide haben Vor- und Nachteile. Die Zentrifugation wird in der Regel die zuverlässigste Methode zur Gewinnung von Porenwässern aus Sedimentkernen betrachtet, 7 Allerdings muss darauf geachtet werden muss , Oxidation von Sedimenten oder Porenwasser zu verhindern.

Bei diesem Verfahren beschreiben wir Kern Extrusion und Zentrifugation Porenwasser mit minimaler Oxidation zu extrahieren. Die Autoren haben die hier beschriebenen Verfahren in einer Vielzahl von Zusammenhängen einschließlich Meeres 8, kontaminierte See verwendet 10. Die repräsentativen Daten gezeigt, zeigt, dass die reduzierenden Bedingungen erhalten werden kann. Mit Ausnahme der Zentrifuge verwendeten Materialien billig sind, und dieses Verfahren kann auf eine Vielzahl von geochemischen und geomicrobiological Forschungsfragen angewendet werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Herstellung von Ausrüstung

  1. Herstellung von Core-Liners
    1. Berechnen Dicke der Kernscheibe , die erhalten werden Lautstärke mit = & pgr; r 2 x Dicke; das endgültige Volumen muss <50 cm 3 sein. Mit einer 10 cm Kerndurchmesser 2 cm dicke Scheiben erhalten werden.
      HINWEIS: Es ist nicht notwendig, das Volumen volle 50 ml zu haben, aber Porenwasser- Volumina werden erhalten proportional kleiner.
    2. Verwendung einer Stichsäge (oder ähnlich) slice einem Kern liner oder ein Kunststoffrohr mit gleichem Durchmesser, in 2 cm Ringe (oder eine andere Dicke, wenn sie einen anderen Durchmesser Kern verwendet wird). Erhalten Sie 3-5 Ringe.
    3. Reinigen Sie alle Kunststoff-Material, das in Kontakt mit Sediment, einschließlich Kerneinlagen, Kernkappen, Ringe, Kern Slicer, Zentrifugenröhrchen, Spritzen und Einweg-Löffel kommen. (Kunststoffmaterialien in 10% HCl für 24 Stunden einweichen, abspülen Kunststoffmaterialien in Nanopure 3x (22 M & Omega;) Wasser, und lassen Sie Materialien an der Luft trocknen, vorzugsweise in einer laminarenFlow-Haube, vor der Verpackung.)
  2. Herstellung von Labor Jack
    1. Schneiden Sie ein Stück Sperrholz, mit einer Stichsäge, die 6 "x 6" Größe der oberen Platte des Laborboy abzudecken und ein Loch in der Mitte dieses Sperrholz Bohrer ein Loch sah Befestigung an einer Bohrmaschine.
      Hinweis: Dieses Loch sollte nur geringfügig größer als der Durchmesser des PVC extender Stücke sein; für die Größen hier sollte das Loch 2 verwendet werden ¾ ".
    2. Bohren Sie vier kleine Löcher in den Rändern dieses Sperrholz auf der oberen Platte des Laborboy mit einem normalen Bohrer auf eine Handbohrmaschine oder Bohrmaschine die Löcher passen. Befestigen Sie das Sperrholz an das Labor-Buchse mit Kabelbindern.
      HINWEIS: Es sollte in diesem Sperrholz nicht "wackeln" sein.
  3. Bohren Sie ein Loch in der Mitte einer etwa 2 'x 1,5' Sperrholz etwas größer als der Außendurchmesser der Kernliner mit einer Stichsäge. Für 10 cm Durchmesser Kerneinlagen, ein 10,5-11,5 cm Loch wird? Fall seinte. Dieses Holz ist der Kern Führungsplatte.
  4. Herstellung von Kern Extruder (Plunger)
    1. Besorgen Sie sich einen Gummilabor Stopper, das perfekt in den Kern-Liner passt. Wenn keine vorhanden ist, rasieren eine Größe unter Verwendung einer Rasierklinge. Verwenden Sie keine zu kleinen Stopfen verwenden.
    2. Schrauben Sie den Labor Stopfen auf eine etwa 1'-1.5 'lang, Durchmesser von 1 "Dübel oder Besenstiel. Decken Sie den Schraubenkopf auf dem Gesicht des Anschlags mit wasserdichten Isolierband.
      HINWEIS: Die größere Seite des Stopfens sollte aus dem Dübel wegweisen.
  5. Schneiden Sie eine etwa 1,5 'Länge von PVC-Rohr in ~ 6 "lange Abschnitte.
    HINWEIS: Der Innendurchmesser größer sein sollte als der Dübel in Schritt 1.4.2, aber kleiner als der Stopper in Schritt 1.4.1. Dieses Protokoll geht davon aus "mit einem echten Außendurchmesser von 2,375 PVC" Standard 2 verwendet wird. Diese PVC-Stücke sind die Kern Extender.
  6. Bauen Sie alle anderen in der Materialliste aufgeführt benötigte Ausrüstung.
    Hinweis: Dieses shOuld im Heimlabor und brachte sie zu dem Feldlabor gesammelt werden.

2. Einstellen der Feldlaborstation nach oben

  1. Einstellen der Glove Bag up
    1. Klemmen Sie die Aderführungsplatte an der Arbeitsfläche ( Arbeitsplatte, Laborfläche, etc.). Stellen Sie sicher, dass das Loch für den Kern Liner über die Arbeitsfläche, sondern ist offen.
    2. Setzen Sie den Einweg - Handschuhbeutel über den Kern Führungsplatte, und führen Sie den Schlauch aus dem Schlauch Eintritt des Handschuhbeutel mit dem Regler des N 2 - Tank. Stellen Sie sicher, dass der Tank sicher den Zylinder Tischklemme befestigt ist, verwendet wird.
    3. Kleben Sie den Schlauch zum Handschuhtasche von rings um die Tasche um das Äußere des Schlauchs mit Isolierband diesen Eintrittspunkt zu versiegeln. Stellen Sie sicher, dass etwa 8 "der Schlauch in das Innere des Handschuhbeutel erstreckt Schieben Sie die Schlauchklemme auf den Schlauch im Inneren des Handschuhbeutel;. Lassen Sie diese Klemme offen.
    4. Schneiden Sie ein "X" in der Unterseite des Handschuhbeutel über dieLoch in der Platte Kern Führung ein Teppichmesser oder Rasiermesser verwendet wird. Dies sollte x kleiner als der Kern Liner Durchmesser sein.
    5. Legen Sie die Handschuhbeutel mit den gefundenen Artikel in der Tabelle 1.
  2. Einrichten des Kern
    1. Legen Sie die Laborboy auf dem Boden unterhalb der Arbeitsbereich, in dem der Handschuhbeutel befestigt ist. Setzen Sie den Kern durch die "X" Schnitt in den Boden des Handschuhbeutel in Schritt 2.1.4, es in einer aufrechten Position zu halten.
      HINWEIS: Ungefähr 4-6 "des Kerns sollte über dem Kernstabilisierungsplatte erstrecken.
    2. Halten Sie den Kern stabil zu erlauben Forscher 2 bis Schritte 2.2.3 bis 2.2.6 durchzuführen.
    3. Band der Kern mit dem Kunststoffhandschuhbeutel um die "X", viele gute Abdichtung elektrischer Band.
    4. Den Griff des Kernextruder in einen Durchmesser von 2 ", ~ 6" langen Spacer PVC, gefolgt von einem ~ 3 "lange Kupplung, durch einen anderen Abstandhalter gefolgt. Setzen Sie diese Muster, bis die PVC völlig Abdeckungender Griff; es kann eine kurze Strecke über das Ende des Handgriffs erstrecken. Platzieren Sie den Kern Extruder (mit PVC-Abstandhalter und Kupplungen) unterhalb der Unterseite des Kerns.
    5. Unterstützen Sie den Kernextruder mit dem Labor-Buchse, so dass der Extruder den Kern unterstützen kann. Zu diesem Zeitpunkt halten die Buchse so gering wie möglich und die Kernabstandshalter verwenden, wo immer möglich.
    6. Verwenden Sie Schneider eine Kiste vorsichtig um die untere Kernkappe zu schneiden. Dieser Schnitt in einem Ring von Kernkappe führen sollte um die Außenseite des Kerns Liner und einem flachen kreisförmigen Abschnitt der Kernkappe an Ort und Stelle gegen die Kernmaterialien gelassen wird.
    7. Legen Sie die Hände in den Handschuhbeutel (Forscher 1). Halten Sie den Kern stabil, so dass sie nicht weiter über dem Kern Stabilisierungsplatte bewegt, während Forscher 2 beginnt die Laborboy drehen sich langsam um den Kern zu erhöhen. Der Kernextruder sollte den Kern Liner betreten und beginnen, die Sedimente nach oben wie ein Push-Pop zu drücken.
    8. Wiggle die Kernextruder Seite leicht zur Seite, wenn neEDED es in den Kern Liner einzulegen (Forscher 2). Seien Sie bereit für eine leichte Pop vorbereitet, wenn es eintritt.
    9. Weiter um den Kern, bis die Spitze des entkernten Material zu erhöhen, an oder nahe der Spitze der Kernauskleidung (Forscher 1 und 2) ist. Beachten Sie, dass die Kernkappe oben auf dem Kern während dieses Vorgangs bleiben soll.
  3. Die Abdichtung der Glove Bag
    1. Überprüfen Sie, daß alle notwendigen Vorräte im Handschuhbeutel sind; Schalten Sie den tragbaren Sauerstoffmessgerät.
    2. Öffnen Sie alle Zentrifugenröhrchen, Wasserflaschen und andere Gegenstände, die eingeschlossene Luft enthalten. Wenn der Kern Luftraum über dem stehenden Wasser hat, öffnen Sie die obere Kappe diesen Luftraum zu spülen.
    3. Schalten Sie den Regler, so dass der Stickstoffstrom durch das Rohr in den Handschuhbeutel mit mäßiger Geschwindigkeit ist. Im allgemeinen wird ein Druck von ~ 15 psi in der letzten Reglerstufe mit allen geöffneten Ventilen geeignet ist.
      Hinweis: Dies sollte schnell genug sein, wie eine starke Brise auf der Haut zu spüren, aber nicht so stark, dass es Handschuhbeutel sup streutLagen.
    4. Richten Sie den Stickstoff in allen Bereichen des Handschuhbeutel, und drücken Sie den Stickstoff aus der Hauptöffnung zum Besten der Fähigkeit. Schalten Sie den Stickstoff.
    5. Spülen Sie die Handschuhbeutel dreimal durch die Schritte 2.3.6 bis 2.3.9 dreimal wiederholen.
      HINWEIS: Eine Person kann dies zu erreichen, aber es kann für zwei Personen leichter sein, so dass man seine oder ihre Hände in den Handschuhen zu halten, der ein Teil des Handschuhbeutel sind.
    6. Verschließen Sie die Hauptöffnung des Handschuhbeutel durch Umwickeln 1-2 Bungee-Seile um es mehrmals. Schalten Sie den Stickstoff auf eine ähnliche Strömung wie in 2.3.3. Platz Forscher 1 die Hände in den Einbau-Handschuhe des Handschuhtasche.
    7. Bewegen Sie den Stickstoffeinleitungsrohr aus einem Bereich des Beutels zum anderen die Handschuhbeutel mit Stickstoff zu füllen. Richten Sie die Röhre in irgendwelche Ritzen wie geöffnet Zentrifugenröhrchen, über dem Wasser in einer Spritzflasche, usw.
    8. Schalten Sie den Stickstoff durch die Schlauchklemme schließen. Beachten Sie, dass dies ohne entfernen res erreicht werdenearcher 1 die Hände aus dem Handschuhtasche.
    9. Öffnen Sie die Vorderseite des Handschuhbeutel und mit Forscher 1 des Körpers, drücken Sie so viel Gas aus dem Beutel wie möglich.
      HINWEIS: Die Tasche sollte an dieser Stelle um die Lieferungen innerhalb es eben sein.
    10. Füllen Sie den Handschuhbeutel zu einem bequemen Druck und drehen Sie den Stickstoff mit der Schlauchklemme aus. Einige Versuch und Irrtum kann eine komfortable Druck zu finden benötigt, da zu voll und es ist schwierig, die Arme zu bewegen, während zu leer und es ist schwer zu sehen und Objekte manipulieren. Öffnen Sie die Stickstoff-Schlauchklemme für kurze Zeit den Beutel zu füllen, wenn es ein langsames Leck zu haben scheint oder wird immer leerer aus irgendeinem Grund. Öffnen Sie die Vorderseite der Tasche geringe Mengen an Stickstoff zu lassen, wenn es unangenehm voll wird.
    11. Überprüfen Sie den Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf dem tragbaren Sauerstoffmessgerät. Es sollte unter 1% liegen.
    12. Legen Sie die Handschuhbeutel Handschuhe in Einweghandschuhe. Diese werden Geschicklichkeit verbessern. Ändern Sie sie, wann immer sie get schmutzig oder zerrissen; in der in-Tasche Abfallbehälter entsorgen.

3. Sectioning den Core

Hinweis: dieser Teil des Verfahrens ist viel leichter mit zwei Forschern durchgeführt.

  1. Entfernen Sie das Wasser stehend mit einer Spritze. Spritzenvorsatzfilter dieses Wasser aufnehmen und in 50 ml Zentrifugenröhrchen.
  2. Entfernen Sie einen Kernabschnitt
    1. Legen Sie einen Kern Schneidering über dem oberen Ende der Kernschicht. Heben Sie den Kern nach oben (Abschnitt 3.3), bis die Spitze des Sediments an der Spitze des Rings ist.
    2. Den Kern Slicer zwischen der Oberseite des Kerns Auskleidung und dem Ring. Das Sediment Abschnitt sitzt nun oben auf dem Kern-Slicer.
    3. Bewegen Sie das Sediment in einen 50-ml-Röhrchen mit den Einweg-Löffel. Das Röhrchen fest, sobald er voll ist.
    4. Spülen Sie die Kern-Slicer und Kernschneidering mit dem Nanopure Wasser; spritzen die schmutzige Abfall in den Abfallbehälter im Inneren des Handschuhbeutel. Einweg-Löffel kann auch gespült werden,oder verworfen werden, abhängig von der Anzahl benötigt werden. Trocknen Sie die Kern-Slicer und Kern sectioning Ring mit Papiertüchern.
    5. Wiederholen Sie Schritt 3.2 bis keine weitere Kernmaterial bleibt.
  3. Die Anhebung der Kern
    1. Ganzen 3.2 ist es notwendig, den Kern zu erhöhen. Tun Sie dies in kleinen Schritten die Labor-Buchse verwenden. Führen Sie die folgenden drei Schritte, sobald die Laborboy vollständig ausgefahren ist.
    2. Halten Sie den Kern an Ort und Stelle in dem Handschuhsack (Forscher 1).
    3. Senken Sie die Laborboy auf die niedrigste Einstellung, wenn es vollständig zusammengedrückt wird (Forscher 2). Stellen Sie sicher, dass der Kern an Ort und Stelle gehalten wird, mit Forscher 1 Hände im Handschuhbeutel und Forscher zwei Hände von unten zu unterstützen.
    4. Füllen Sie den Raum zwischen dem unteren Ende des Kernextruder und die Buchse mit PVC-Abstandhalter und Armaturen. Stellen Sie sicher, dass der Kern sicher durch den Kern-Extender vor dem Loslassen der Oberseite des Kerns unterstützt wird.

4. Extracting Porenwässer

  1. Öffnen Sie die Handschuhbeutel und entfernen Sie das Rack von Zentrifugenröhrchen.
  2. Reinigen Sie den Handschuhbeutel, wie durch Entfernen von Boden, Flüssigkeit benötigt, oder Kondensation durch das Innere mit Papiertüchern auszulöschen, Wasser, etc. leeren Abfallbehälter.
  3. Verschließen Sie den Handschuh Tasche lose mit Bungee-Seilen.
  4. Wiegen Zentrifugenröhrchen, die nun sediment geschnittene enthalten (falls gewünscht).
  5. Wickeln Sie die Spitzen der Zentrifugenröhrchen mit Isolierband die Kappe / Rohr-Übergang zu versiegeln.
  6. Balance der Rohre für die Zentrifugation von ihnen nach Taping Wiegen. Hinzufügen oder Entfernen von Elektro-Band Gewichte zu erhalten innerhalb von 0,5 g.
    HINWEIS: In der Regel Rohre von der Oberseite des Kerns wird leichter als die von der Unterseite.
  7. Die Röhrchen in Zentrifuge und Zentrifuge bei maximaler Beschleunigung (1.100 × g wird empfohlen) für 20 min.
    Hinweis: Höhere Zentrifugation Raten größere Trennung von Porenwässern ermöglicht.
  8. Entfernen Sie Isolierband vom centrifuge Rohre entweder durch unpeeling oder mit einem Rasiermesser vor dem Schneiden der Rohre an den Handschuhbeutel zurück. Zentrifugenröhrchen Rückkehr nach dem Zentrifugieren, Rack und zur Rückkehr zum Handschuhbeutel.
  9. Fügen Sie eine weitere Reihe von Zentrifugenröhrchen, Spritzen und Spritzenfilter zum Handschuhtasche. Diese neuen Rohre werden Porenwässer halten und können im Voraus markiert werden.
  10. Spülen Sie die Handschuhbeutel wieder wie in Schritt 2.3.5. Wenn der Handschuhbeutel nur kurz geöffnet wurde, um die Röhrchen zu entfernen, und wurde nicht gereinigt, wird es annehmbar sein, es zu reinigen nur zweimal. Wenn ein Sauerstoffmonitor verwendet wird, stellen Sie sicher , dass die Atmosphäre in dem Handschuhbeutel <1% O 2. Vergessen Sie nicht, die neu hinzugefügten Zentrifugenröhrchen zu öffnen und zu läutern.
  11. Legen Sie die Hände an den Handschuhen in der Handschuhbeutel; wie zuvor, Deckel mit Einweghandschuhen.
  12. Öffnen Sie ein Rohr. Entfernen Sie die Porenwässer aus über dem Sediment unter Verwendung einer Spritze, befestigen dann einen Spritzenfilter an der Spitze der Spritze. Wenn Porenwässern und Sedimente gut getrennt sind, porewaters kann mit dem Zylinder entfernt und einen Spritzenfilter an der Spitze direkt in eine Spritze eingefüllt werden.
  13. Schieben das Wasser durch den Spritzenfilter in den geeigneten Zentrifugenröhrchen.
    Hinweis: Einige Kraft, die benötigt werden; mehr als einen Spritzenfilter pro Probe erforderlich.
  14. Ersetzen Sie die Kappen auf dem Zentrifugenröhrchen, das Sediment und das Röhrchen mit Porenwässer.
  15. Wiederholen Sie die Schritte 4.13 bis 4.15 für jede Probe.
  16. Offene Handschuhbeutel und entfernen Proben. Beide Sediment und Porenwasserrohre können erneut gewogen werden.
  17. Analysieren Porenwässern sofort, falls gewünscht. Die Analysen können , umfassen (sind aber nicht beschränkt auf) Ionenchromatographie für Hauptionen 11, Ferrozin für Eisen speciation 12, Arsen Speziation von Voltammetrie 13 und Sulfid speciation 14.
  18. Frieren Porenwässern und Sedimente im trockenen Versenders (ca. -80 ° C) Artbildung zu erhalten für später gegebenenfalls für die geplanten Analysen analysiert. Es may auch zweckmäßig sein, Proben in luftdichten Behältern kühl zu halten oder in Stickstoff gespült Aluminiumbeutel.
  19. die Handschuhbeutel für einen zweiten Kern wiederverwenden (ab 2.2.2), falls gewünscht. Nach zwei Kerne, muss der Handschuhbeutel in der Regel verändert werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Die Art der erzielten Ergebnisse hängt von Analysen durchgeführt und auf der geochemischen Einstellung, aus dem der Kern erhalten wurde. Gelöster Sauerstoff kann in den extrahierten Porenwässer gemessen werden, aber in vielen Einstellungen werden diese Null unterhalb der ersten wenigen cm des Kerns sein. Die Analysen , die in der Regel aussagekräftige Informationen zur Verfügung stellen , umfassen Eisen Artbildung (Fe II / Fe III) 12, Arsen Artbildung (As III / As V) 13 und Sulfid 14. Das Vorhandensein von reduzierten Spezies wie Sulfid zeigt sowohl eine reduzierende Umgebung, und dass ausreichend anoxia wurde während der Kernschneide gehalten und die Wasserentfernung Pore. Bestimmung von anderen Konzentrationen wie gelösten organischen Kohlenstoff, Hauptionen oder Spurenmetallen wird oft auf konservierten Proben bei der Rückkehr in die Heimat Labor. Geochemische Gradienten können in der Regel in Porenwasser beobachtet und Maxima bzw. Minima der bestimmten Spezies kann in der Tiefe zu sehen.

Zelt. "fo: keep-together.within-page =" 1 "> wurde in Bay Batist, ein Feuchtgebiet südöstlich von New Orleans, etwa neun Monate nach dem Beginn der Bohrinsel Deepwater Horizon Spill Dieses Feuchtgebiet stark geölt wurde ein Kern genommen und siehe Abbildung 1 Maximum Sulfid - Konzentrationen von 49,2 mg / LS 2- werden in dem Kernabschnitt beobachtet, Daten aus dem Bohrkern in den Porenwässer einer Hach - Methode (http://hach.com) auf Basis von 14 zeigen hohe Sulfidkonzentrationen erhalten. erhalten zwischen 24-27 cm Tiefe. Gesamteisenkonzentrationen in den Porenwässern konstant niedrig waren (<0,2 ppm) und kein Fe (III) nachgewiesen.

Abbildung 1
. Abbildung 1: Porenwässer aus Bay Batist, Louisiana Die angegebenen Daten sind von Porenwässern aus einem Sedimentkern extrahiert unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren; Der Kern wurde von Bayou Batist, Louisiana, im Jahr erhalten following der Bohrinsel Deepwater Horizon Ölpest im Golf von Mexiko. Gelöster Sulfidkonzentrationen in Porenwässern als Funktion der Tiefe unter der Sediment-Wasser - Grenzfläche. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Artikel im Schritt 2.1.7 geladen in Handschuhbeutel werden
Abfallbehälter
Box Einmalhandschuhe
Kimwipes und Papiertücher
Rasiermesser
Squirt Flasche (n) von dd H 2 O
Permanent-Marker
Einweg-Plastiklöffel
50 ml Zentrifugenröhrchen ein in einem Rack; einen pro Kernabschnitt und genug für Wasser liegt. Spritzenfilter in ausreichender Zahl für darüber liegenden Wasser gefiltert wird.
Core-Liner-Ringe
Core-Slicer
Tragbares Sauerstoffmessgerät
ein Kunststoffmaterialien wie Zentrifugenröhrchen sollten gemäß den Anweisungen Säure gereinigt werden.

Tabelle 1: Materialien zur Abdichtung in Handschuhbeutel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Die hier beschriebene Technik ist eine flexible eine , die für eine Vielzahl von Standorten, Kerngrößen eingestellt werden kann, Kernschnittdicke, etc. Es gibt drei wesentliche Komponenten dieses Systems.

Zunächst ein Kernextrusionssystem der richtigen Dimensionen bereiten sich auf den Kern zu analysieren. Anleitung hier gegeben sind eine etwa 30 "Kern unter der Annahme, viel mehr Kerne können mehr PVC-Extender Stücke und PVC-Fittings erfordern voll zu extrudieren Planen Sie die Extrusionssystem und die Verpackung sorgfältig, wie Korrekturen auf dem Gebiet sind viel schwieriger zu verwalten..

Zweitens, stellen Sie sicher, dass der Handschuhbeutel gut gespülte und frei von Lecks oder Risse. Der Zweck dieses Protokolls ist Porenwässer im gleichen Redoxzustand zu erhalten, in der sie unter der Erde vorhanden waren. Wenn die Oxidation während Poren sectioning oder Porenwasserextraktion auftritt, erhalten die Daten nicht verwendet werden.

Drittens, die Zentrifugationsofort ermöglicht die Trennung der Porenwässer aus den Sedimenten. Wenn Porenwässern und Sedimenten in Kontakt nach der Entnahme aus der Umwelt verbleiben, können Reaktionen fortsetzen und zu ändern. Zum Beispiel, wenn Wasser durch den Kern fließt Nitrat lieferte, würde dies die vorhandene mikrobielle Gemeinschaft verhindern, dass Eisen als terminaler Elektronenakzeptor verwendet wird; nach dem Entfernen des Kerns von der Seite, würde Nitratkonzentrationen konnte beginnen zu verringern und Eisen speciation zu ändern beginnen. Daher schnellen Kern Schnitte und Zentrifugation ermöglichen die beste "Schnappschuss" genommen werden.

Je nach den gewünschten Analysen kann es wünschenswert sein, um die Reaktionsgefäße zu wiegen, bevor sie mit Sediment und Porenwasser gefüllt wird. Dies wird von jedem Abschnitt gesammelt Berechnung der genauen Massen von Porenwasser- und Sediment ermöglichen. Wenn dies nicht notwendig ist, kann eine durchschnittliche Masse der 50 ml-Zentrifugenröhrchen für jede Röhre ausgegangen werden. Dies ist in der Regel ausreichend. Im allgemeinen ist ein anschliection des Sediments kann wieder entfernt, gewogen und getrocknet werden, um einen Prozent Trockenmassewert zu erhalten. Wenn dies zu tun, stellen Sie sicher, dass das Gewicht der Porenwässer im Rahmen der Berechnung entfernt sind. Getrocknete Sediment kann auch einen Glühverlust Messung zu erhalten verbrannt werden.

Es kann ratsam sein, diesen Vorgang einmal oder zweimal an einem Probenkern zu üben, bevor es auf wertvolle Feldproben durchführen. Sobald es beherrscht wird, aber erlaubt diese Technik Sammlung von Porenwasser und Sedimenten aus einer Vielzahl von Umgebungen auf einfache, kostengünstige Weise. Die Fähigkeit , die in situ - Redox - Bedingungen aufrechtzuerhalten ermöglicht eine Reihe von geochemischen und geomicrobiological Analysen der gesammelten Proben.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgements

Diese Forschung wurde zum Teil durch die National Science Foundation RAPID-Programm (NSF-1.048.925, 1.048.919 und 1.048.914) an Alison Keimowitz, Ming-Kuo Lee, Benedict Okeke und James Saunders unterstützt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Disposable glove bag(s) Sigma-Aldrich Z106089-1EA One per two cores to be processed is usually sufficient.
N2 tank Praxair Often gas supply companies can deliver these directly to the field laboratory.
Nitrogen gas regulator VWR 55850-478 Or similar
Several feet of tubing that fits the regulator VWR 89403-862 Or similar
Safety equipment to secure the tank VWR 60142-006
Adjustable tubing clamp VWR 62849-112
Waterproof, good sealing electrical tape Scotch Super 33+ Widely available
2-4 short bungee cords Widely available
Squirt bottles of nanopure water VWR 16650-082 Any similar bottle is fine; pack an additional supply of nanopure water to refill these.
Large supply of paper towels and Kimwipes Widely available
50 ml centrifuge tubes VWR 21008-951 Acid cleaned as described in protocol. At least 2/core section needed.
Several permanent in markers. Widely available
Several straight razor blades and box cutters. Widely available
Centrifuge Beckman-Coulter Allegra X-22 Faster rotor allows greater separation.
Rotor to accommodate 50 ml tubes Beckman-Coulter SX-4250
50 ml plastic syringes without black rubber tip on the barrel VWR 66064-764  Acid cleaned as described in protocol. At least 1/core section needed, plus 1 for overlying water.
Syringe filters compatible with aqueous solutions. VWR 28143-310  Either 0.45 μm or 0.20 μm poresizes may be used. Plan on five filters per core section processed.
Plastic (disposable) spoons. Widely available; Acid cleaned as described in protocol.
Several boxes of disposable gloves. Widely available
Large plastic beakers or other waste containers to place in the glove bag. VWR 13890-148
Laboratory balance VWR 10205-008 An available balance will be fine; high precision not required
Dry shipper, pre-charged with liquid nitrogen VWR 82005-416 Needed only if samples are being returned to the home laboratory for sensitive analyses.
Laboratory notebooks Water repellent can be useful
Core liners Watermark 77280 Available from Forrestry Suppliers
Core caps Ben Meadows 218105
Core slicers McMaster Carr 8707K111 Cut this into 9 3 x 3 squares
PVC spacers McMaster Carr 48925K96 Cut this into short lengths
PVC couplings McMaster Carr 4880K76 Approximately 12 needed
Dowel Widely available
Lab stopper VWR 59580-400 Check to ensure the correct size to fit snugly within the core liners
Plywood for core guidance plate and top of lab jack Widely available
Lab jack VWR 89260-826
Clamps Widely available
Portable oxygen monitor RKI instruments OX-07

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chapman, P. M., Wang, F., Germano, J. D., Batley, G. Pore water testing and analysis: the good, the bad, and the ugly. Mar Poll Bull. 44, 359-366 (2002).
  2. Teasdale, P. R., Batley, G. E., Apte, S. C., Webster, I. T. Pore water sampling with sediment peepers. TrAC. 14, 250-256 (1995).
  3. Steinmann, P., Shotyk, W. Chemical composition, pH, and redox state of sulfur and iron in complete vertical porewater profiles from two Sphagnum peat bogs, Jura Mountains, Switzerland. Geochim Cosmochim Acta. 61, 1143-1163 (1997).
  4. Bufflap, S. E., Allen, H. E. Sediment pore water collection methods for trace metal analysis: A review. Wat Res. 29, 165-177 (1995).
  5. Glew, J., Smol, J., Last, W. Chapter 5, Sediment Core Collection and Extrusion. Developments in Paleoenvironmental Research. Last, W., Smol, J. Tracking Environmental Change Using Lake Sediments; 1. Springer. Netherlands. 73-105 (2001).
  6. Jahnke, R. A. A simple, reliable, and inexpensive pore-water sampler. L&O. 33, 483-487 (1988).
  7. Bufflap, S. E., Allen, H. E. Comparison of pore water sampling techniques for trace metals. Wat Res. 29, 2051-2054 (1995).
  8. Zheng, Y., Anderson, R. F., van Geen, A., Kuwabara, J. Authigenic molybdenum formation in marine sediments: a link to pore water sulfide in the Santa Barbara Basin. Geochim Cosmochim Acta. 64, 4165-4178 (2000).
  9. Keimowitz, A. R., et al. Arsenic redistribution between sediments and water near a highly contaminated source. Env Sci & Tech. 39, 8606-8613 (2005).
  10. Natter, M., et al. Level and Degradation of Deepwater Horizon Spilled Oil in Coastal Marsh Sediments and Pore-Water. Env Sci & Tech. 46, 5744-5755 (2012).
  11. Jackson, P. E. Ion chromatography. Journal of Chromatography Library; 46. Elsevier. (1990).
  12. Stookey, L. L. Ferrozine - A New Spectrophotometric Reagent For Iron. Anal. Chem. 42, 779-781 (1970).
  13. He, Y., Zheng, Y., Ramnaraine, M., Locke, D. C. Differential pulse cathodic stripping voltammetric speciation of trace level inorganic arsenic compounds in natural water samples. Anal. Chim. Acta. 511, 55-61 (2004).
  14. Cline, J. D. Spectrophotometric Determination of Hydrogen Sulfide in Natural Waters. L&O. 14, 454-458 (1969).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics