संयुक्त आकार और Organo-खनिज बातचीत की जांच के लिए मिट्टी के घनत्व अंश

Environment
 

Summary

संयुक्त आकार और घनत्व भिन्नीकरण (CSDF) बनावट (कण आकार) और खनिज (घनत्व) में भिन्न भागों में शारीरिक रूप से अलग मिट्टी के लिए एक विधि है । उद्देश्य के लिए मिट्टी कार्बनिक पदार्थ (सोम) की दिशा में विभिंन गतिविधियों के साथ भिंन अलग है, ताकि बेहतर organo खनिज बातचीत और सोम गतिशीलता को समझने के लिए ।

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Viret, F., Grand, S. Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions. J. Vis. Exp. (144), e58927, doi:10.3791/58927 (2019).

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Abstract

संयुक्त आकार और घनत्व भिन्नीकरण (CSDF) एक विधि के कण आकार और खनिज में भिन्न भिन्न में शारीरिक रूप से अलग मिट्टी के लिए इस्तेमाल किया है. CSDF अनुक्रमिक घनत्व जुदाई और अवसादन चरणों को अलग करने पर निर्भर करता है (1) मुक्त प्रकाश अंश (जटिल कार्बनिक पदार्थ), (2) occluded प्रकाश अंश (जटिल कार्बनिक मिट्टी समुच्चय में फंस बात) और (3) भारी की एक चर संख्या भागों (मिट्टी खनिज और उनके जुड़े कार्बनिक पदार्थ) संरचना में भिंन । बशर्ते कि CSDF के मापदंडों (फैलाव ऊर्जा, घनत्व कट-नापसंद, अवसादन समय) ठीक से चयनित कर रहे हैं, विधि अपेक्षाकृत सजातीय खनिज संरचना के भारी अंशों पैदावार । इन अंशों में से प्रत्येक के लिए कार्बनिक पदार्थ के प्रति एक अलग जटिल क्षमता है, यह एक उपयोगी विधि को अलग करने और organo-खनिज बातचीत की प्रकृति का अध्ययन प्रतिपादन की उंमीद है । घनत्व और कण आकार जुदाई संयोजन सरल आकार या घनत्व भिन्नीकरण विधियों की तुलना में एक बेहतर संकल्प लाता है, दोनों खनिज और आकार (सतह क्षेत्र से संबंधित) मानदंड के अनुसार भारी घटकों के जुदाई की अनुमति । सभी भौतिक भिन्नीकरण विधियों के लिए मामला है, यह रासायनिक-आधारित निष्कर्षण विधियों से कम विघटनकारी या आक्रामक के रूप में माना जा सकता है । हालांकि, CSDF एक समय लेने वाली विधि और इसके अलावा, कुछ अंशों में प्राप्त सामग्री की मात्रा बाद के विश्लेषण के लिए सीमित किया जा सकता है । CSDF के बाद, अंशों mineralogical संरचना, मिट्टी कार्बनिक कार्बन एकाग्रता और कार्बनिक पदार्थ रसायन विज्ञान के लिए विश्लेषण किया जा सकता है । विधि एक मिट्टी के नमूने के भीतर कार्बनिक कार्बन वितरण के बारे में मात्रात्मक जानकारी प्रदान करता है और अलग, प्राकृतिक रूप से होने वाली खनिज चरणों की sorptive क्षमता के लिए प्रकाश लाता है, इस प्रकार के बारे में यंत्रवत जानकारी प्रदान तरजीह organo की प्रकृति-मिट्टी में खनिज बातचीत (यानी, जो खनिज, कार्बनिक पदार्थ किस प्रकार का) ।

Introduction

मिट्टी एक जटिल प्रणाली है जो भूवैज्ञानिक और जैविक मूल के तत्वों में शामिल है । उनके अंतर का अध्ययन-संबंध पारिस्थितिकी तंत्र समारोह1की हमारी समझ की एक आधारशिला है । विशेष रूप से, organo खनिज बातचीत के लिए मिट्टी कार्बनिक पदार्थ (सोम) में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए सोचा है गतिशीलता2। Unravelling सोम गतिशीलता वर्तमान में कई कारणों के लिए एक बहुत सक्रिय अनुसंधान क्षेत्र है । उच्च सोम स्टॉक के साथ एक मिट्टी के लिए अच्छा आंतरिक प्रजनन क्षमता दिखा देते है और यह भी एक पर्यावरण की दृष्टि से मूल्यवान कार्बन ज़ब्ती अवसर3,4का गठन हो जाएगा ।

मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ अत्यधिक विषम है, कुछ घटकों के साथ कुछ ही घंटों के भीतर अंतरिक्ष में मोड़ जबकि दूसरों के हजारों वर्षों के लिए जारी रहती है5। इस विविधता के निर्धारकों एक विवादास्पद विषय बने हुए हैं, लेकिन खनिज मैट्रिक्स के साथ सहयोग करने के लिए विशेष रूप से6महत्वपूर्ण,7, विशेष रूप से उपमृदा क्षितिज8के लिए सोचा है । नतीजतन, खनिज चरणों कार्बनिक घटकों के साथ निकट सहयोगी के लिए जाना जाता है बढ़ती ब्याज9,10,11प्राप्त कर रहे हैं ।

मिट्टी में गुणात्मक रूप से खनिजों की एक विस्तृत श्रृंखला और मात्रात्मक sorptive सोम की ओर संभावित बदलती हैं । बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्रों और/या उच्च प्रतिक्रियाशील सतहों के साथ खनिजों के लिए कार्बनिक यौगिकों4,12के लिए एक उच्च sorption क्षमता है दिखाया गया है । मिट्टी में, उच्च गतिविधि phyllosilicates (जैसे, smectites), लौह oxyhydroxides और खराब क्रिस्टलीय aluminosilicates के रूप में माध्यमिक खनिजों सब कुछ कार्बनिक यौगिकों13 के sorptive संरक्षण में काफी संलग्न दिखाया गया है , 14 , 15 , 16 , 17. खनिज में भिंन भिंन में मिट्टी अलग इस प्रकार रिश्तेदार कार्यात्मक सजातीयता के साथ कार्बनिक पदार्थ पूल अलग मदद कर सकता है ।

इस पत्र का उद्देश्य संरचना के अनुसार organo-खनिज परिसरों को अलग-थलग करने के लिए एक पद्धति प्रस्तुत करना है, जो तब उनके गुणों के अध्ययन की सुविधा देता है. विधि अलग संरचना के अंशों के एक अनुक्रम में शारीरिक रूप से अलग थोक मिट्टी के आकार और घनत्व भिन्नता को जोड़ती है । संयुक्त आकार और घनत्व भिन्नीकरण (CSDF) दो प्रभावी शारीरिक आंशिक दृष्टिकोण को एकीकृत करता है (कण आकार जुदाई और घनत्व जुदाई). इन दो तरीकों का संयोजन organo की हमारी समझ के लिए बेहतर संकल्प लाता है-मिट्टी में खनिज संघों ।

वहां कई विभिंन दृष्टिकोण (रासायनिक, भौतिक और/है कि एक थोक मिट्टी नमूना18,19में भिंन निर्दिष्ट करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । सरल घनत्व अंश एक शारीरिक जुदाई है जो व्यापक रूप से मिट्टी के वैज्ञानिकों द्वारा प्रयोग किया गया है सोम गतिशीलता अध्ययन (उदाहरण के लिए देखें Grunwald एट अल., २०१७ और संदर्भ उसमें)20। अपने शास्त्रीय रूप में, सरल घनत्व अंश एक दिए गए cutoff से हल्का सामग्री अलग करता है (सामान्यत: १.६ से १.८५ g · cm-3)-भारी सामग्री से प्रकाश अंश (वामो)-हेवी अंश (hF). कभी वामो को मुक्त प्रकाश अंश (एफ़एलएफ) और occluded प्रकाश अंश (oLF)२१में विभक्त कर दिया जाता है.

कई मिट्टी में, सबसे बड़ा सोम पूल hF22में पाया जाता है । सोम hF में आम तौर पर है कि वामो23में से अधिक स्थिर माना जाता है, अभी तक यह एक उच्च रचना और शायद बनाए रखने के लिए दिखाया गया है, कार्यात्मक विविधता18. इस बिंदु को और अधिक सजातीय उपभागों में hF अलग करने की जरूरत है, सोम के अलग biogeochemical गुण (जैसे निवास समय या कार्यशीलता के रूप में) के साथ ताल अलग के दृष्टिकोण के साथ । अनुक्रमिक घनत्व भिन्नीकरण, Sollins एट अल द्वारा वर्णित के रूप में (२००९)24, वास्तव में एक सफल तरीका साबित हो गया है; अभी तक घनत्व के आधार पर पूरी तरह से किया जुदाई अनाज के आकार में भिन्नता से उत्पंन होने वाले मतभेदों को अनदेखी का खतरा चलता है और इस प्रकार विशिष्ट सतह क्षेत्र । उदाहरण के लिए, kaolinite क्वार्ट्ज के रूप में लगभग एक ही घनत्व है, लेकिन इसके आकार मोड (तालिका 1) के आधार पर अलग किया जा सकता है । CSDF अनाज के आकार के विचार भी शामिल है और अंश के समाधान में सुधार ।

सोम भौतिक, रासायनिक या जैव रासायनिक गुणों के आधार पर आंशिक रूप से एक लंबा इतिहास है । भौतिक तरीकों जैसे CSDF मिट्टी के घटकों की भौतिक विशेषताओं पर आधारित होते हैं, जैसे आकार (कणों या समुच्चय का) या घनत्व । रासायनिक तरीकों विशिष्ट यौगिकों या यौगिकों की कक्षाओं के चुनिंदा निकालने, साथ ही रासायनिक ऑक्सीकरण शामिल हैं । जैव रासायनिक तरीकों विभिन्न प्रायोगिक शर्तों के तहत माइक्रोबियल ऑक्सीकरण पर निर्भर करते हैं । रासायनिक और जैव रासायनिक तरीकों विभिंन सिद्धांतों पर आधारित है और विभिंन उद्देश्यों भौतिक तरीकों की तुलना में है लेकिन फिर भी संक्षेप में नीचे की समीक्षा कर रहे हैं ।

क्षारीय निष्कर्षण (उदाहरण के लिए सोडियम हीड्राकसीड के साथ) जल्दी से रासायनिक6मिट्टी के कार्बनिक घटक को अलग करने के लिए इस्तेमाल किया तरीकों के बीच रैंकों । सोम भिन्नीकरण के लिए और अधिक आधुनिक, रासायनिक तरीकों के उदाहरण शामिल हैं i) ना-pyrophosphate के साथ क्षारीय निकासी सोम खनिजों से बंधे अलग करने के उद्देश्य से; ii) अम्ल hydrolysis (HCl) पुराने, निर्बाध सोम को बढ़ाता है; और iii) मुक्त या labile सोम2पर हमला करने के उद्देश्य से रासायनिक एजेंटों के साथ सोम के चयनात्मक ऑक्सीकरण । हालांकि इन तरीकों के लिए कार्यात्मक अलग कार्बनिक पदार्थ पूल में अंतर्दृष्टि लाभ उपयोगी हो सकता है, वे कई सीमाओं से ग्रस्त हैं । सबसे पहले, निकालने अपूर्ण या अपूर्ण हो सकता है । उदाहरण के लिए, शास्त्रीय alkaline विधि मिट्टी कार्बनिक कार्बन (समाज) के केवल 50-70% अर्क6। दूसरा, आंशिक उत्पादों सीटू में पाया सोम के प्रतिनिधि नहीं हो सकता है और5वर्गीकृत करने के लिए मुश्किल हो सकता है । तीसरा, इन रासायनिक तरीकों केवल organo में सीमित अंतर्दृष्टि-खनिज संपर्क उनमें से कई के बाद से जैविकों और खनिजों के बीच मूल सहयोग की रक्षा नहीं करते हैं ।

जैव रासायनिक निष्कर्षण सहित मशीन प्रयोगों मुख्य रूप से labile और प्रतिक्रियाशील सोम अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है (जैव रासायनिक तरीकों की समीक्षा के लिए Strosser३२ देखें). मशीन प्रयोगों जैव रासायनिक ऑक्सीजन की मांग के एक उपाय के रूप में के बारे में सोचा जा सकता है और सहज ज्ञान युक्त कार्बनिक सब्सट्रेट के निर्धारण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है । हालांकि, क्षेत्र (तापमान, आर्द्रता, शारीरिक अशांति, नई जानकारी के अभाव) से अलग है कि स्थितियों में लंबे समय तक गर्मी के लिए की जरूरत है एक्सट्रपलेशन में सीटू सोम गतिशीलता नाजुक बनाता है ।

रासायनिक या जैव रासायनिक तरीकों जो या तो परिवर्तनकारी या विनाशकारी माना जाता है की तुलना में, शारीरिक अंश तकनीक और अधिक परिरक्षक22 के रूप में माना जा सकता है (घुलनशील कार्बनिक यौगिकों के महत्वपूर्ण अपवाद के साथ, जो प्रक्रिया के दौरान खो जाते हैं) । अपने सबसे अच्छे रूप में, भौतिक मिट्टी के अंशों के रूप में सोचा जा सकता है एक ' के रूप में ठोस चरण मिट्टी के घटकों के स्नैपशॉट ' क्षेत्र में मौजूद है और इस प्रकार अधिक सीधे सोम गतिशीलता के लिए३३ सीटू मेंसंबंधित सकता है । इसके अलावा, गैर-विनाशकारी तकनीक का अर्थ है कि अंशों को बाद में रासायनिक या जैव रासायनिक तरीकों के अनुसार विश्लेषण या आगे fractionated की एक किस्म का उपयोग कर विशेषता हो सकती है ।

मिट्टी का भौतिक अंश हाल ही में एक विचार नहीं है । शारीरिक जुदाई तकनीक के बारे में वैज्ञानिक साहित्य मध्य 20 वीं सदी के लिए वापस तिथियां । घनत्व अंश के आवेदन के रूप में जल्दी १९६५३४,३५के रूप में सूचित किया गया । इसी अवधि के दौरान और निंनलिखित दशकों में, सोम की गतिशीलता और खनिजों के साथ अपनी बातचीत के बारे में प्रकाशन पहले से ही मिट्टी के वैज्ञानिकों के बीच व्यापक होते जा रहे थे३६,३७,३८,३९ .

जुदाई घनत्व के आधार पर, कुल आकार या कण आकार सबसे आम शारीरिक जुदाई तरीकों वर्तमान में इस्तेमाल कर रहे हैं । शारीरिक जुदाई की मुख्य चुनौतियों में से एक समरूप कार्यात्मक सोम ताल के अलगाव है, के रूप में बारी द्वारा परिभाषित दर, आकार या समारोह के अंय संकेतक । पृथक्करण विधियों या मानदंडों का मेल, के रूप में CSDF में, मिट्टी भागों के लिए कार्यात्मक संकल्प लाने में मदद कर सकते हैं; दरअसल, इन तरीकों को अधिक से अधिक संयोजन में18,४०,४१,४२,४३इस्तेमाल किया जा लगता है । अनुक्रमिक घनत्व जुदाई के संयोजन के द्वारा, अलग कार्बनिक पदार्थ सामग्री और mineralogical संरचना, आकार जुदाई, जो विशिष्ट सतह क्षेत्र के लिए कारण मतभेद के लिए खातों के साथ भिंन उपज में सक्षम, CSDF का वादा रखती है विविधता और organo के समारोह में उपज अंतर्दृष्टि-मिट्टी में खनिज संघों ।

CSDF को शारीरिक रूप से रिश्तेदार mineralogical और textural सजातीयता के अंशों में थोक मिट्टी के नमूनों को fractionate करना है । घनत्व और कण आकार में कटौती नापसंद, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से फैलाव यहां इस्तेमाल ऊर्जा हमारी मिट्टी के प्रकार के आधार पर चुना गया है, लेकिन इन मापदंडों के नमूनों के आधार पर अनुकूलित किया जा सकता है और आंशिक अध्ययन का उद्देश्य । इस उदाहरण में, हम एक फैलाव कदम, दो घनत्व और एक आकार में कटौती नापसंद, थोक मिट्टी की जुदाई में 6 भागों (2 तालिका) में जिसके परिणामस्वरूप का उपयोग करने के लिए चुना है । चित्रा 1 विधि का एक वैचारिक सिंहावलोकन देता है । सामग्री यहां दिया जा रहा है उष्णकटिबंधीय मिट्टी है, लेकिन विधि किसी भी मिट्टी प्रकार के रूप में अच्छी तरह से तलछट के लिए लागू किया जा सकता है । CSDF आम तौर पर आगे विश्लेषण से पहले एक तैयारी कदम के रूप में प्रयोग किया जाता है, भले ही भागों के बीच सामग्री का वितरण में बहुत जानकारीपूर्ण और खुद के हो सकता है । जब मिट्टी के लिए आवेदन किया, CSDF पैदावार भिंन (1) खनिज संरचना (खनिज और बनावट) और (2) सोम एकाग्रता और संरचना में भिंन ।

Protocol

1. नमूना तैयारी

  1. एयर-ड्राई और छन्नी 20 ग्राम या बल्की मिट्टी के 2 मि. ग्रा.
  2. प्रारंभिक भिन्नता के सुधार के लिए थोक मिट्टी (पानी के द्रव्यमान अभी भी हवा में मौजूद सूखे मिट्टी) के अवशिष्ट नमी सामग्री का निर्धारण जन४४.

2. सघन समाधान तैयारी

  1. के लिए भागों में सोडियम polytungstate (SPT) जोड़ें (DI) पानी एक गर्म हलचल प्लेट (~ ६० डिग्री सेल्सियस) पर गर्म करने के लिए वांछित घनत्व के घने समाधान प्राप्त (यानी,१.६२ और २.७८ जी · cm-3) । उपयोग करने के लिए पानी और SPT के अनुमानित अनुपात करने के लिए तालिका 3 का उपयोग करें । SPT को भंग करने में मदद के लिए जोरदार आंदोलन का गठन किया ।
    चेतावनी: SPT संक्षारक है, और यह हानिकारक है अगर निगल लिया । यह गंभीर आंख नुकसान का कारण बनता है । सुरक्षात्मक दस्ताने पहनें/ लंबे समय तक चलने वाले प्रभावों के साथ जलीय जीवन के लिए हानिकारक । पर्यावरण के लिए रिलीज से बचें ।
  2. एक हाइड्रोमीटर के साथ अंतिम घनत्व की जांच एक बार समाधान कमरे के तापमान (20-25 डिग्री सेल्सियस) के बीच वापस आ गया है । SPT या पानी जोड़कर घनत्व को समायोजित करें ।
    नोट: यह एक थोड़ा अधिक एकाग्रता पर SPT तैयार करने के लिए सबसे आसान है (+ ०.०२-०.०५ जी · cm-3) की जरूरत से तो यह आवश्यक घनत्व को पतला ।
  3. स्टोर प्लास्टिक कंटेनर में कमरे के तापमान पर SPT । SPT के कांच के बीच से कैल्शियम उबार के लिए जाना जाता है और अघुलनशील सीए metatungstate हाला । SPT भी कम गुणवत्ता वाले स्टेनलेस स्टील और चीनी मिट्टी की चीज़ें के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं । कई महीनों के लिए SPT भंडारण से बचें क्रिस्टल के बाद से स्थानीय supersaturated अंक पर nucleating शुरू कर देंगे ।

3. प्रकाश अंश (वामो) पृथक्करण

नोट: LFs १.६२ g · cm-3 के घनत्व के साथ एक समाधान पर प्लवनशीलता से अलग कर रहे है अल्ट्रासोनिक फैलाव (एफ़एलएफ) और निंनलिखित फैलाव पर २८० J · mL-1 (oLF) ।

  1. एफ़एलएफ पृथक्करण
    1. एक ५० मिलीलीटर शंकु केंद्रापसारक ट्यूब में हवा सूख, छलनी मिट्टी के 5-8 ग्राम वजन । चार महत्वपूर्ण आंकड़ों के साथ मिट्टी के द्रव्यमान का रिकॉर्ड ।
      नोट: मिट्टी की मात्रा प्रत्येक ट्यूब में जोड़ा जा सकता है कि मिट्टी की बनावट पर निर्भर करता है । आम तौर पर, छोटी मात्रा मिट्टी मिट्टी के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए और अधिक मात्रा रेतीले मिट्टी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । आदेश में प्रत्येक अंश में सामग्री की पर्याप्त मात्रा में प्राप्त करने के लिए, यह एक ही मिट्टी के लिए कई ट्यूबों का उपयोग करने के लिए संभव है (हम आम तौर पर दो का उपयोग करें) या बड़ा (२५० मिलीलीटर) शंकु बोतलों । एक पायलट अंश चलाने में मदद कर सकते है भागों के बीच मिट्टी के वितरण की एक विचार प्राप्त करने और मिट्टी के शुरू जनता को समायोजित करें ।
    2. एक एेसे सिलेंडर का प्रयोग, SPT की 35-40 मिलीलीटर जोड़ें (१.६२ ग्राम · cm-3) । एक मिट्टी/1:5 या कम के समाधान अनुपात के लिए निशाना लगाओ ।
      नोट: कुल slaking को रोकने के लिए, यह केशिका वृद्धि समाधान४२,४५जोड़ने से पहले के द्वारा मिट्टी संतृप्त करने के लिए संभव है ।
    3. केंद्रापसारक के दृश्य में पलकों के साथ ट्यूबों के कुल द्रव्यमान संतुलन । बराबर ट्यूब मास SPT समाधान का उपयोग कर । २०० rpm पर 10 मिनट के लिए एक मिलाते हुए मेज पर ट्यूबों स्थापित करें ।
      नोट: गरीब कुल स्थिरता के साथ मिट्टी में, यह कदम6 हाथ से एक सौंय उलटा द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है या४२पूरी तरह छोड़ दिया ।
    4. सेट ट्यूबों ईमानदार और सामग्री के लिए तय करने के लिए एक झूल-बाल्टी एफ़एलएफ और गोली के बीच एक स्पष्ट जुदाई बर्दाश्त (' डूब ' सामग्री)-एक झूलते में २,५०० x जी पर ९० मिनट के लिए ।
      नोट: केंद्रापसारक बार रेतीले या अच्छी तरह से flocculated नमूनों के लिए कम किया जा सकता है । यह मशीन की अधिकतम क्षमताओं के पास गति पर केंद्रापसारक करने के लिए अनुशंसित नहीं है; ऐसा करने से रोटर अक्ष हानिकारक जोखिम । मन में भालू है कि अधिकांश केंद्रापसारक को बहुत पानी की है कि अधिक से अधिक घनत्व के समाधान को संभालने के लिए तैयार नहीं हैं ।
    5. बहुत ध्यान से केंद्रापसारक से ट्यूबों निकालें, किसी भी सदमे से परहेज । सेट ईमानदार ।
      नोट: इस बिंदु पर, यह अस्थायी सामग्री और गोली के बीच स्पष्ट supernatant के 5 मिलीलीटर pipetting द्वारा SPT के घनत्व की जाँच करने के लिए संभव है और यह वजन. यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है अगर मिट्टी सूखी नहीं थी ।
    6. सभी अस्थायी और निलंबित सामग्री डालो (एफ़एलएफ) एक २५० मिलीलीटर पाली में, बोतल केंद्रापसारक । सुनिश्चित करें कि गोली मजबूती से ट्यूब के तल पर दर्ज की गई है ।
    7. एक ही पाली की बोतल में ट्यूब की दीवार के लिए पालन सामग्री कुल्ला । एक धार DI पानी से भरा बोतल का प्रयोग करें, ट्यूब लगभग उल्टा पाली कार्बोनेट की बोतल के ऊपर नीचे । गोली को बाधित नहीं सावधान रहना ।
      नोट: कुछ नमूनों के लिए, गोली दृढ़ता से ट्यूब के नीचे करने के लिए पालन नहीं कर सकते, एफ़एलएफ मुश्किल की पूरी वसूली कर रही है । ऐसे मामलों में, एक पंप या एक उच्च मात्रा पिपेट के साथ आकांक्षा मदद कर सकते हैं ।
  2. Ultrafiltration द्वारा एफ़एलएस धुलाई
    नोट: LFs ultrafiltration द्वारा कुल्ला कर रहे हैं, के बाद से कुछ ऑर्गेनिक्स का घनत्व है कि पानी की तुलना में कम हो सकता है, precluding केंद्रापसारक द्वारा धुलाई । ultrafiltration की एक सीमा है कि उप micrometric, फैलाया colloids नहीं रखा जा सकता है । आमतौर पर इस्तेमाल किया फिल्टर ताकना आकार ०.२ से १.२ माइक्रोन के लिए सीमा । बड़ा pores के साथ फ़िल्टर colloids के रूप में प्रभावी ढंग से बनाए रखने नहीं है लेकिन कम कॉलेस्ट्रॉल के लिए प्रवण हो सकता है । यहां, हम ०.४५ माइक्रोन फिल्टर का इस्तेमाल किया ।
    1. सेटअप ०.४५ माइक्रोन फिल्टर के साथ एक वैक्यूम ultrafiltration लाइन । थोड़ा फिल्टर गीला और आंसू से बचने के लिए कीप कस से पहले निर्वात लागू होते हैं ।
    2. धीरे से एक वैक्यूम निस्पंदन इकाई के कीप में पाली कार्बोनेट बोतल की सामग्री डालो । फ़िल्टर से अधिक ~ 1 सेमी से अधिक गहराई पर पूल करने के लिए समाधान की अनुमति नहीं देते । किसी भी अवशेष को छानने का जिम्मा इकाई में पाली कार्बोनेट बोतल में छोड़ बाहर कुल्ला ।
    3. एक बार सभी समाधान फिल्टर के माध्यम से पारित कर दिया है, यह एक प्लास्टिक जार में पुनर्प्राप्त "रिसाइकिलिंग के लिए इस्तेमाल किया SPT" लेबल । बाद में कुल्ला सिंक में छोड़ दिया जा सकता है ।
    4. SPT के सभी निशान हटा दिए जाते हैं कि यह सुनिश्चित करने के लिए फ़िल्टरिंग इकाई के लिए DI पानी की 10 मिलीलीटर से अधिक जोड़ें । निस्पंदन कीप के पक्ष कुल्ला करने के लिए सुनिश्चित करें । पानी जोड़ते समय फ़नल पर एक निशान जोड़कर धोने का ट्रैक रखें.
      नोट: SPT की पूरी हटाने पिछले कुल्ला की विद्युत चालकता को मापने के द्वारा जांच की जा सकती है । चालकता ≤ 5 μS · cm-१ ४६होना चाहिए ।
  3. वसूली और एफ़एलएफ भंडारण
    1. निस्पंदन लाइन पर वैक्यूम रिलीज ।
    2. निस्पंदन इकाई से कीप निकालें और एक बला एल्यूमीनियम एक धार DI पानी से भरी बोतल का उपयोग कर नाव में पक्षों को पालन सामग्री ठीक । ध्यान से चिमटी के साथ फिल्टर लिफ्ट और एक धार DI पानी से भरी बोतल का उपयोग कर एक ही एल्यूमीनियम नाव में उस पर मौजूद सामग्री कुल्ला ।
    3. ६५ डिग्री सेल्सियस की एक अधिकतम पर नाव सामग्री शुष्क करने के लिए लगातार वजन (पूर्ण वाष्पीकरण के बाद कम से ४८ ज) । एक desiccator में ठंडा करने के लिए ताजा जलशुष्कक युक्त कम से 30 मिनट ।
      नोट: एक स्थिर-सुखाने का उपयोग एक और संभावना है ।
    4. धीरे से एक प्लास्टिक रंग के साथ एल्यूमीनियम नाव बंद सामग्री परिमार्जन । यदि नमूना दृढ़ता से एल्यूमीनियम नाव का पालन कर रहा है, यह एक धातु रंग का उपयोग करने के लिए संभव है । एल्यूमीनियम नाव में खरोंच करने के लिए नहीं सावधान रहना ।
    5. चार महत्वपूर्ण आंकड़ों के साथ एफ़एलएफ के द्रव्यमान का रिकॉर्ड, फिर एक भंडारण शीशी में नमूना जगह है । क्योंकि स्थैतिक बिजली जो छोटे कार्बनिक कणों बनाता पक्षों को पालन की प्लास्टिक की शीशियों से बचें ।
  4. oLF Sonication द्वारा जारी
    ध्यान दें: लक्ष्य के लिए स्थिर स्थूल-समुच्चय और sonication द्वारा बड़े सूक्ष्म समुच्चय को नष्ट करने के लिए occluded मुक्त कार्बनिक पदार्थ कण, जबकि निष्कर्षण या खनिज-sorbed पॉलिमर के पुनर्वितरण कम है । २८० J · एमएल-1 के एक sonication ऊर्जा यहां चुना गया था । sonication ऊर्जा के विकल्प के साथ मदद करने के क्रम में चर्चा में समग्र व्यवधान रणनीति पर अनुभाग देखें ।
    1. २८० J · mL-1 के sonication लक्ष्य ऊर्जा तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय की मात्रा की गणना एक कम आयाम का उपयोग करना (उदा., 30%) और 20 KHz आवृत्ति.
      नोट: प्रत्येक sonifier नियमित रूप से ऊर्जा उत्पादन के लिए sonication समय से संबंधित करने के लिए तुले होना चाहिए; उत्तर देखें (१९७६)४७ अंशांकन के साथ मदद करने के लिए ।
    2. SPT की 35-40 मिलीलीटर (१.६२ g · cm-3) को एफ़एलएफ निष्कर्षण से गोली से युक्त केंद्रापसारक ट्यूब में जोड़ें । पुन: ट्यूब उल्टा दोहन और भंवर से गोली सस्पेंड ।
    3. समाधान की सतह के नीचे 2 सेमी पर अल्ट्रासोनिक जांच डालें और भारी समाधान हीटिंग को रोकने के लिए ठंडी पानी में ट्यूब जगह है ।
    4. Sonicate का लक्ष्य ऊर्जा तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय का उपयोग करते हुए नमूना २८० J · मब-1. हमेशा कम आयाम और अब sonication समय पसंद करते हैं । उच्च आयाम इस तरह के कार्बनिक कणों के रूप में प्रकाश सामग्री बनाने के लिए जांच और ट्यूब से बाहर छींटे, नमूना के नुकसान में जिसके परिणामस्वरूप ।
  5. oLF पृथक्करण
    1. केंद्रापसारक के दृश्य में पलकों के साथ ट्यूबों के कुल द्रव्यमान संतुलन । बराबर ट्यूब मास का उपयोग १.६२ g · cm-3 SPT समाधान.
    2. सेट ट्यूबों ईमानदार और सामग्री के लिए बसने के लिए कम से 30 min. केंद्रापसारक में २,५०० एक्स जी में ९० मिनट के लिए झूल-बाल्टी केंद्रापसारक ।
    3. सभी अस्थायी और निलंबित सामग्री डालो (oLF) एक २५० मिलीलीटर पाली में, बोतल केंद्रापसारक । सुनिश्चित करें कि गोली मजबूती से ट्यूब के तल पर दर्ज की गई है ।
    4. occluded प्रकाश कार्बनिक एक ही पाली की बोतल में ट्यूब की दीवार का पालन सामग्री कुल्ला । एक धार DI पानी से भरा बोतल का प्रयोग करें, ट्यूब लगभग उल्टा पाली कार्बोनेट की बोतल के ऊपर नीचे । सावधान रहो नीचे करने के लिए पालन गोली बाधित नहीं है ।
  6. Ultrafiltration द्वारा oLF धुलाई
    1. सेटअप ०.४५ माइक्रोन फिल्टर के साथ एक वैक्यूम ultrafiltration लाइन । थोड़ा फिल्टर गीला और आंसू से बचने के लिए कीप कस से पहले निर्वात लागू होते हैं ।
    2. एक वैक्यूम निस्पंदन इकाई के कीप में पाली कार्बोनेट बोतल से निलंबन की एक छोटी राशि डालो । यदि समाधान आसानी से के माध्यम से जाना नहीं है, DI पानी जोड़ने के लिए पाली कार्बोनेट बोतल की सामग्री को पतला ।
      नोट: ऑर्गेनिक्स (रंगीन) में उच्च नमूनों को फ़िल्टर करना कठिन होगा. यदि फिल्टर कॉलेस्ट्रॉल के लक्षण से पता चलता है, एक दूसरी निस्पंदन इकाई की स्थापना की या एक दबाव निस्पंदन प्रणाली की कोशिश करो । एक और संभावना को पाली की बोतलों के पतला सामग्री केंद्रापसारक है; supernatant फिल्टर के माध्यम से जाना चाहिए और अधिक आसानी से के रूप में यह मूल निलंबन से कम colloids और निलंबित कणों में शामिल है । बसे सामग्री तो फिर से हो सकता है पानी में निलंबित कर दिया और केंद्रापसारक द्वारा कुल्ला । अंततः, सभी सामग्री की जरूरत है कुल्ला करने के लिए और अधिक से कम 3 बार बरामद किया ।
    3. एक प्लास्टिक जार में पहली SPT छानने का काम की वसूली "रिसाइकिलिंग के लिए इस्तेमाल किया SPT" लेबल । बाद में कुल्ला सिंक में छोड़ दिया जा सकता है ।
    4. छानने की इकाई पर सामग्री कुल्ला तीन बार DI पानी की > 10 मिलीलीटर के साथ ।
    5. एक एल्यूमीनियम नाव में oLF लीजिए और लगातार वजन करने के लिए ६५ डिग्री सेल्सियस की एक अधिकतम पर सूखी । एफ़एलएफ (चरण ३.३ देखें) के रूप में एक ही तरह से संग्रहीत है ।

4. कण के आकार के अनुसार hFs का पृथक्करण

नोट: अगले कदम के अवशेषों को fractionate से चरण 3 (hF) के अनुसार कण आकार में है । यहां आकार कट-ऑफ यहां 8 µm पर सेट है और एक मिट्टी + ठीक गाद अंश (< 8 µm) और एक मोटे गाद + रेत अंश (> 8 µm) पैदा करता है । मिट्टी और महीन गाद की समूहन दोनों मिट्टी कार्बनिक पदार्थ sorption३३,४८के लिए मिट्टी और ठीक गाद के प्रलेखित संबंध को दर्शाता है । कण आकार जुदाई यहां अवसादन द्वारा किया जाता है (' स्टोक्स कानून४९के आधार पर) । ५० µm या बड़ा में कटौती नापसंद के लिए, जुदाई बस बहुत ज्यादा घर्षण या organo के विघटन-खनिज परिसरों के जोखिम के बिना गीला sieving द्वारा प्रभावित किया जा सकता है ।

  1. hF से अवशिष्ट SPT को हटाना
    1. 5. DI पानी की 35-40 मिलीलीटर से युक्त ट्यूब करने के लिए जोड़ चरण 4 । फिर से अवशेषों को निलंबित ट्यूब उल्टा दोहन और भंवर । २,५०० x gपर 20 मिनट के लिए केंद्रापसारक
    2. supernatant बाहर डालो । यदि यह बादल या दूधिया लग रहा है, इसे इकट्ठा करने और इसे फिर से colloids बसने के लिए । एक पहली केंद्रापसारक से जिसके परिणामस्वरूप के साथ नई गोली का मिश्रण ।
      नोट: एक से अधिक कुल्ला आवश्यक हो सकता है अगर वहां SPT के अवशेषों में शेष चरण 3 से एक महत्वपूर्ण राशि थी (जैसे, supernatant की अधूरी खिचड़ी भाषा) । अवसाद से पहले निलंबन का घनत्व 1.1 g · cm-3 < होना चाहिए ।
  2. hF और अवसादन को फैलाने
    नोट: अवसादन से पहले, यह एक अच्छी तरह से फैलाया hF के लिए महत्वपूर्ण है । हम sonication के बजाय रासायनिक dispersants, जो बाहर कुल्ला करने के लिए मुश्किल हो जाएगा का उपयोग करें । ' स्टोक्स कानून एक निरंतर तापमान (जैसे, 20 डिग्री सेल्सियस) की आवश्यकता है । sonication से पहले एक ठंड निलंबन के साथ शुरू करने से अधिक हीटिंग को रोकने के लिए एक प्रभावी तरीका है ।
    1. (४० एमएल मार्क करने के लिए) गोली युक्त ट्यूब के लिए प्रशीतित DI पानी जोड़ें । 30 मिनट के लिए फ्रिज में रखें ।
    2. Sonicate पर ७५ J · मब-1. 3.4.1 में के रूप में आवश्यक sonication समय की गणना ।
    3. सभी सामग्रियों को पुनर्प्राप्त करने के लिए DI पानी के साथ अल्ट्रासोनिक जांच कुल्ला । DI पानी का उपयोग, ट्यूबों में ५० मिलीलीटर के निशान को मात्रा समायोजित करें । निलंबन के तापमान की जाँच करें (यह अवसादन समय की गणना में इस्तेमाल कमरे के तापमान से मेल खाना चाहिए).
    4. हाथ से पलटने से ट्यूब सामग्री Homogenize. सामग्री (< 8 µm) बसने के लिए अनुमति देने के लिए आवश्यक समय के लिए तलछट के लिए सामग्री छोड़ दें । के आधार पर ' स्टोक्स कानून के लिए एक मतलब है कण यात्रा की दूरी पर 7 cm 20 ° c, अवसादन समय है 20 min.
    5. प्लास्टिक बाहर supernatant (10 मिलीलीटर निशान के लिए नीचे) एक ५० एमएल केंद्रापसारक ट्यूब में ।
    6. अवसादन चरण 3 बार दोहराएं (steps 4.2.1 – 4.2.5) । एक नए केंद्रापसारक ट्यूब में प्रत्येक supernatant लीजिए ।
  3. दो आकार अंशों का संग्रह
    1. supernatant युक्त ट्यूबों सेट करने के लिए ४५ डिग्री सेल्सियस पर ओवन में लुप्त हो जाना । उन्हें शुष्क करने की अनुमति नहीं है । एक बार मात्रा पर्याप्त कम है, १ ५० मिलीलीटर केंद्रापसारक ट्यूब, जो अब 8 µm अंश < शामिल में तीन supernatants मजबूत ।
    2. < 8 µm अंश युक्त ट्यूबों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से > 8 µm अंश युक्त उन (५.२ कदम से तलछट) वापस ओवन में ४५ डिग्री सेल्सियस पर शेष अतिरिक्त तरल लुप्त हो जाना । सामग्री को पूरी तरह से सूखने की अनुमति न दें ।
      नोट: ओवन अक्सर की जांच करें और जैसे ही वहां ट्यूबों में कोई और अधिक पानी परित है नमूनों को हटा दें । सुखाना मजबूत एकत्रीकरण में परिणाम कर सकते हैं, विशेष रूप से ठीक अंशों में.

5. घनत्व के अनुसार दो आकार के अंशों का पृथक्करण

नोट: घनत्व भिन्नीकरण दोनों कण आकार भिन्न करने के लिए यहाँ लागू किया जाता है. इसका उद्देश्य आक्साइड से सिलीकेट को अलग करना था । हम इस प्रकार एक घनत्व में कटौती के लिए चुना २.७८ g · cm-3में से बंद । वैकल्पिक, अतिरिक्त विभाजन किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, एक २.४ g · cm-3 समाधान kaolinite और प्राथमिक सिलीकेट से उच्च-गतिविधि clays के पृथक्करण के लिए अनुमति देगा । उच्च कार्बनिक पदार्थ लोड हो रहा है खनिज कणों४३के सैद्धांतिक घनत्व में कमी होगी की तुलना में ध्यान रखें ।

  1. घनत्व अंश
    1. जोड़ें ३५ – ४० एमएल के घनत्व के साथ SPT के २.७८ ग्राम · cm-3 प्रत्येक आकार भिन्न करने के लिए. SPT समाधान का उपयोग कर केंद्रापसारक के देखने में ट्यूबों मास शेष ।
    2. फिर से ट्यूब उल्टा दोहन और भंवर द्वारा सामग्री को निलंबित । २०० rpm पर एक मिलाते हुए मेज पर ंयूनतम 4 घंटे के लिए आंदोलन ।
      नोट: 8 µm अंश < ठीक से पुनः निलंबित करने के लिए मुश्किल है । यदि clods 4 घंटे के बाद जारी रहती है, मिलाते हुए मेज पर सेट रातोंरात । बहुत घने SPT समाधान में Sonication अनुशंसित नहीं है । उच्च घनत्व और चिपचिपाहट के कारण, sonication ऊर्जा अच्छी तरह से प्रचार नहीं करता है ।
    3. सेट ट्यूबों ईमानदार और दो सामग्री के लिए व्यवस्थित कम 30 min. केंद्रापसारक के लिए ९० मिनट में २,५०० एक्स जी
    4. सभी अस्थायी और निलंबित सामग्री डालो (< 2.78 जी · cm-3 भिन्न) में एक २५० मिलीलीटर पाली कार्बोनेट करना बोतल । सुनिश्चित करें कि गोली (> २.७८ g · cm-3 भिन्न) मजबूती से ट्यूब के तल पर दर्ज रहता है.
  2. चार hFs द्वारा केंद्रापसारक धुलाई
    नोट: घनत्व जुदाई के बाद, हम चार hFs प्राप्त की है (hF1 करने के लिए hF4; तालिका 2) । प्रत्येक की जरूरत है केंद्रापसारक द्वारा कुल्ला करने के लिए SPT. Ultrafiltration को दूर hFs के लिए अनुशंसित नहीं है (और ठीक भागों के लिए संभव नहीं है, hF3 और hF4) ।
    1. DI पानी से भरा एक धार बोतल का उपयोग कर २५० मिलीलीटर पाली कार्बोनेट बोतलों में > २.७८ ग्राम · cm-3 छर्रों स्थानांतरण ।
    2. पाली कार्बोनेट बोतलों के लिए पानी जोड़ें घनत्व कम करने के लिए, २०० मिलीलीटर निशान से अधिक के बिना । सभी अंशों के लिए ऐसा करें ।
    3. बोतल और ढक्कन और बराबर जनता का वजन केंद्रापसारक के दृश्य में DI पानी का उपयोग कर तौलना । जांच करें कि रोटर का अधिकतम लोड से अधिक नहीं है ।
    4. भंवर पर जगह फिर से सामग्री को निलंबित । ५,००० x gपर 20 मिनट के लिए केंद्रापसारक
    5. supernatant में "प्रयुक्त SPT" रीसाइक्लिंग के लिए जार । निंनलिखित कुल्ला सिंक में छोड़ दिया जा सकता है ।
      नोट: नहीं सावधान रहना ठीक कण खो जबकि खिचड़ी भाषा । बंद करो के रूप में जल्द ही supernatant के रूप में निलंबित कणों के निशान दिखाता है (भंवर, गुच्छे या बादल उपस्थिति) ।
    6. फिर से DI पानी में गोली निलंबित (1 धो), २०० मिलीलीटर निशान से अधिक नहीं है ।
      नोट: SPT कणों के बीच अटक नहीं रह सकता है ताकि उचित पुनः निलंबन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है. ठीक बोतल के पक्ष का पालन कणों सबसे आसानी से एक धार बोतल से एक पानी जेट का उपयोग कर निलंबित कर रहे हैं । गोली फिर से बोतल उल्टा और भंवर दोहन से निलंबित किया जा सकता है । नमूना छर्रों रहता है, तो मिलाते हुए तालिका का उपयोग करें । एक कम ऊर्जा sonication चरण (जैसे, ७५ J · mL-1) भी संभव है ।
    7. दोहराएं धोने की प्रक्रिया (कदम 5.2.3-5.2.6) दो बार (2 धोने और 3 धो) ।
    8. 10 मिलीलीटर की मात्रा का वजन करके पिछले supernatant के घनत्व की जांच करें; इसका घनत्व < १.०१ ग्राम · cm-3होना चाहिए । यदि supernatant इस से सघन है, एक 4गु धो प्रदर्शन करते हैं ।
    9. एक अंतिम धोने colloids के फैलाव को रोकने के लिए एक कुल्ला समाधान के रूप में ०.०१ मीटर NaCl का उपयोग करते हैं । पूरी तरह से अंतिम कुल्ला समाधान नहीं कर सकते ।
    10. hFs लीजिए (गोली + ठीक कणों की बोतलों की ओर का पालन) एक एल्यूमीनियम नाव में और सूखी १०५ डिग्री सेल्सियस की एक अधिकतम पर लगातार वजन करने के लिए । LFs के रूप में उसी तरह की दुकान ।

6. SPT का पुनर्चक्रण

नोट: SPT समाधान पुनः के दृश्य में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है इसे एक सक्रिय चारकोल और एक कटियन एक्सचेंज राल५०युक्त स्तंभ के माध्यम से गुजर रहा द्वारा उपयोग करें । सक्रिय चारकोल कार्बनिक्स बरकरार रखती है, जबकि सोडियम-संतृप्त कटियन एक्सचेंज राल समाधान से कैल्शियम और अंय cations को हटा और उंहें सोडियम के साथ बदलता है । हम यह कॉलम के माध्यम से पारित करने के लिए भंग ऑर्गेनिक्स की मात्रात्मक हटाने को सुनिश्चित करने से पहले हाइड्रोजन पेरोक्साइड में SPT पचा ।

  1. रीसाइक्लिंग स्तंभ को सेट करना और बदलना
    1. ड्रिल 5-8 एक १,००० एमएल पाली कार्बोनेट स्नातक सिलेंडर के आधार पर लगभग 4-5 मिमी व्यास के छेद ।
    2. कट 2 परिपत्र 11 माइक्रोन-ताकना आकार फिल्टर आकार और उंहें सिलेंडर के तल पर जगह है । कांच ऊन के 3-5 सेमी के साथ फिल्टर ओवरले । सक्रिय चारकोल के 8-10 सेमी जोड़ें ।
      नोट: क्योंकि ऑर्गेनिक्स के बहुमत एच22 पाचन द्वारा हटा दिया जाता है, कॉलम में सक्रिय चारकोल की मात्रा छह५०की सिफारिश की तुलना में कम किया जा सकता है ।
    3. ग्लास ऊन के 3-5 सेमी के साथ कवर । नई या पुनर्जीवित cationic एक्सचेंज राल के 8-10 सेमी जोड़ें । कांच ऊन के 3-5 सेमी के साथ समाप्त करें ।
    4. एक धातु स्टैंड पर कॉलम दबाना । कॉलम के शीर्ष और तल पर २.५ माइक्रोन-ताकना-आकार फिल्टर के साथ लगे बड़े प्लास्टिक कीप प्लेस । नीचे कीप एक प्लास्टिक की बोतल के लिए अग्रणी टयूबिंग करने के लिए जोड़ा जाएगा ।
    5. पहले उपयोग से पहले कॉलम के माध्यम से DI पानी की 2 एल गुजर द्वारा कॉलम कुल्ला ।
    6. सक्रिय चारकोल बदलें और SPT के लगभग 10 से 15 एल के माध्यम से पारित कर दिया है के बाद कटियन विनिमय राल पुनर्जंम ।
  2. SPT सफाई
    1. चुंबकीय सरगर्मी के साथ एक गर्म थाली पर इस्तेमाल किया SPT समाधान प्लेस । उपयोग SPT समाधान के प्रत्येक लीटर के लिए ३५% एच22 के 15 मिलीलीटर जोड़ें और लगभग ६० डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए डाइजेस्ट ।
    2. गर्म प्लेट से SPT निकालें और समाधान plasticware में कमरे के तापमान पर 7 दिन की एक ंयूनतम के लिए बैठते हैं ।
    3. रीसाइक्लिंग कॉलम के माध्यम से चूना । हर दिन फ़नल में फ़िल्टर्स परिवर्तित करें.
    4. सभी SPT ठीक करने के लिए DI पानी की लगभग 2 x २०० मिलीलीटर के साथ कॉलम कुल्ला ।
  3. वाष्पीकरण
    1. चुंबकीय सरगर्मी के साथ एक गर्म थाली पर पुनर्नवीनीकरण SPT प्लेस । किसी भी शेष ऑक्सीकरण क्षमता बेअसर करने के लिए SPT समाधान के प्रत्येक लीटर के लिए ७०% इथेनॉल के 15 मिलीलीटर जोड़ें । अतिरिक्त इथेनॉल आसानी से वाष्पीकरण के दौरान समाधान से volatilize होगा ।
    2. वांछित घनत्व को कम गर्मी पर समाधान लुप्त हो जाना ।
    3. समाधान ठंडा और घनत्व की जांच करें । प्लास्टिक की बोतलों में स्टोर ।

Representative Results

नमूने उष्णकटिबंधीय मिट्टी युगांडा में Albertine दरार घाटी से उद्भव कर रहे हैं । वे 3 खेती ऐसी उर्वरक या phytosanitary उत्पादों के रूप में कोई बाहरी जानकारी प्राप्त साइटों से प्रोफाइल से मिलकर बनता है । इन नमूनों को खनिज के एक बड़े स्पेक्ट्रम का प्रतिनिधित्व करने के लिए चुना गया । प्रारंभिक विश्लेषण से पता चला कि 1 साइट से कम मौसम और प्राथमिक सिलीकेट (feldspars) में सबसे अमीर था । 2 साइट ऐसे kaolinite और क्वार्ट्ज में एक रिश्तेदार संवर्धन के रूप में माध्यमिक clays के एक उच्च सामग्री के साथ और अधिक उंनत अपक्षय के लक्षण दिखाया । 3 साइट अत्यधिक desilicification और लौह आक्साइड और oxyhydroxides के अवशिष्ट संचय के लक्षण के साथ मौसम था । 3 साइट एक अत्यंत उच्च कुल लौह एकाग्रता (३४%, Fe23 ऑक्साइड के रूप में व्यक्त) plinthic सामग्री की उपस्थिति के कारण (आयरन युक्त अवधि५१,५२) निहित है । प्रत्येक प्रोफ़ाइल के लिए, दो क्षितिज का नमूना लिया गया: topsoil (A) और उपमृदा (B) । CSDF चार में इन 6 नमूनों पर किया गया था नकल ।

आंशिकीकरण प्रक्रिया की प्रभावशीलता के मूल्यांकन में पहला कदम वसूली दरों को देखने के लिए है, (यानी, कि प्रारंभिक सामग्री मात्रात्मक प्रयोग के अंत में प्राप्त की है) । हम पूरी मिट्टी और समाज की सामग्री के आधार पर वसूली दरों का आकलन किया ।

कुल मिलाकर, पूरे मिट्टी वसूली दरों को बहुत अच्छा माना जाता था, के साथ 16 से 20 से अधिक ९०% की वसूली दर और 4 से 85-90% (तालिका 4) के बीच वसूली दर दिखा प्रतिकृति है । अधूरी वसूली के कारण सबसे ज्यादा घुल-मिल जाने और कुल्ला करने के दौरान कोलाइडयन पदार्थों का नुकसान होता था. दो दोहराने द्रव्यमान का एक मामूली लाभ दिखाया (1% के क्रम में) कि संभवतः SPT अवशेषों या वजन अस्पष्टता के कारण हो सकता है । यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उचित द्रव्यमान असंतुलन (< 10-15%) आम है और आमतौर पर भिन्नीकरण की वैधता समझौता नहीं है ।

समाज वसूली अंय अध्ययनों से रिपोर्ट की सीमा के भीतर आम तौर पर५३,५४ और उल्लेखनीय प्रारंभिक समाज सामग्री (तालिका 5) में बड़े बदलाव पर विचार कर लगातार था । अधिकांश नमूनों 80-85% की एक समाज वसूली दर दिखाया । घाटे में घुलनशील सी, जो विधि की एक अपरिहार्य सुविधा है निस्तब्धता के कारण कर रहे हैं; हालांकि, घुलनशील कार्बनिक सी आसानी से पानी, नमक या रासायनिक disperser५५में एक अलग निष्कर्षण का उपयोग कर quantified जा सकता है । भिन्नीकरण के दौरान फैलाई गई कार्बनिक colloids की एक छोटी सी हानि की भी संभावना है. एक साइट कार्बन का एक मामूली लाभ जो शायद विश्लेषणात्मक त्रुटि के लिए जिंमेदार ठहराया जा सकता है, अंतर के लिए निरपेक्ष मूल्य के रूप में दिखाया (3 मिलीग्राम) छोटा था ।

विधि reproducibility प्रतिकृति के बीच फैलाव का विश्लेषण करके सत्यापित किया जा सकता है । हम मतलब (SEM) के मानक त्रुटि का मूल्यांकन के रूप में अच्छी तरह के रूप में भिंनता के गुणांक (CV) के बीच भिंन मास की प्रतिकृति ।

मतलब के मानक त्रुटियों छोटे थे (6 तालिका), आम तौर पर किया जा रहा है 1 से 2 आदेश परिमाण के छोटे से मतलब मूल्यों । यह पता चलता है कि 4 में काम करने की अनुमति देता है हमें मज़बूती से अंश के बीच सामग्री के वितरण के लिए केंद्रीय प्रवृत्ति का अनुमान है ।

भिंनता के गुणांकों में 2 से ७०% (तालिका 7) की श्रेणी होती है । ३५% से अधिक सभी सीवी सामग्री (< 0.25 ग्राम) की छोटी मात्रा के साथ अंशों के लिए हुई । इन उच्च मूल्यों बस तथ्य यह है कि एक छोटे से मतलब है पैदावार उच्च सीवी द्वारा विभाजन के कारण हैं । कुछ hF1 और hF3 अंश (मोटे और ठीक सिलीकेट) 20-35% के बीच अपेक्षाकृत उच्च सीवी दिखाया, अभी तक सामग्री (1-4 ग्राम) की बड़ी मात्रा में शामिल हैं । यह कई संवेदनशील कदम के दौरान मानव त्रुटियों के लिए उच्च क्षमता को प्रतिबिंबित कर सकते हैं (यानी, (1) घने समाधान में गोली से अस्थायी और निलंबित सामग्री की जुदाई, (2) के कण आकार भिन्न अलग करने के लिए अवसादन, (3) नमूना धोने और वसूली) । यह परिणाम मजबूत परिणाम प्राप्त करने के लिए कई प्रतिकृति में काम करने की आवश्यकता की पुष्टि करता है । यह भी सिफारिश की है कि पूरी प्रक्रिया एक ही व्यक्ति है, जो एक reproducible रास्ते में जोड़तोड़ प्रदर्शन में एक विशेषज्ञ बन जाता है और तीव्रता से किसी भी विवरण है कि पिछले बैचों से अलग हो सकता है सूचना के द्वारा नियंत्रित किया जाएगा ।

भागों के बीच सामग्री द्रव्यमान का वितरण साइटों के बीच मजबूत मतभेद दिखाया, के रूप में खनिज (चित्रा 2) में प्रारंभिक मतभेदों को देखते हुए उंमीद की जा सकती है । 1 साइट पर, इस तरह क्वार्ट्ज और feldspars के रूप में प्राथमिक सिलीकेट का प्रभुत्व, सामग्री के सबसे hF1 में बरामद किया गया था (मोटे सिलीकेट ध्यान केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन) । साइट 2 mineralogical विश्लेषण के दौरान phyllosilicates (ज्यादातर kaolinite) का एक बड़ा प्रतिशत दिखाया; तदनुसार, hF3 (ठीक सिलीकेट ध्यान केंद्रित करने के लिए डिजाइन) 1 साइट पर से अधिक सामग्री थी । अंत में, साइट 3 आक्साइड में सबसे अमीर था और भी hF2 में सामग्री की सबसे बड़ी राशि दिखाया, मोटे आक्साइड ध्यान केंद्रित बनाया । यह इंगित करता है कि विधि शारीरिक रूप से उनके मुख्य mineralogical घटकों में सामूहिक नमूने फ्रैक् में सफल रहा था ।

मोटे में बरामद सामग्री की मात्रा (hF1 + hF2) बनाम ललित (hF3 + hF4) अंशों की तुलना में किया गया था क्या कण के आधार पर अपेक्षित था आकार लेजर granulometry (तालिका 8) द्वारा निर्धारित वितरण । करार अच्छा था (< 10%) तीन नमूने लिए । तीन अन्य नमूनों में मोटे अंश में 20% के क्रम में सामग्री का एक अतिरिक्त पता चला । मिट्टी में आक्साइड की बड़ी मात्रा (विशेष रूप से साइट 3) में इस अंतर के लिए आंशिक रूप से जिंमेदार हो सकता है । ऑक्साइड अनाज सिलीकेट की तुलना में अधिक घनत्व है और तेजी से तलछट होगा । अंय कारकों अपूर्ण फैलाव या नमूनों की आंशिक flocculation अवसादन के दौरान शामिल हो सकते हैं, क्योंकि हम रासायनिक फैलाव का उपयोग नहीं किया, और प्रकाश भागों (एफ़एलएफ और oLF) में कुछ ठीक सामग्री को हटाने । अंत में, लेजर granulometry कण sphericity की धारणा के तहत मात्रा के अनुमान पर आधारित है, जबकि अवसादन पैदावार द्रव्यमान आधारित अनुमान है । माप के इन सिद्धांतों के विपरीत कुछ हट जाना परिणाम देने की संभावना है ।

CSDF रिश्तेदार mineralogical सजातीयता और उनके जुड़े कार्बनिक पदार्थ (organo-खनिज परिसरों) के अंश अलग । यह बाद के geochemical, जैव रासायनिक और mineralogical विश्लेषण से पहले एक तैयारी कदम के रूप में सबसे अधिक उपयोगी है । यकीनन, सबसे शक्तिशाली प्रयोगों के लिए दोनों कार्बनिक पदार्थ और प्रत्येक अंश में खनिजों की विशेषता का लक्ष्य होगा । यह मिट्टी में organo खनिज एसोसिएशन की प्रकृति के लिए प्रत्यक्ष सबूत प्रदान करेगा ।

नमूना विश्लेषण सोम मात्रा का निर्धारण (जैसे, जैव सी और कुल नाइट्रोजन के मौलिक विश्लेषण) और गुणवत्ता शामिल हो सकता है (जैसे, अंतर रूपान्तर-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, pyrolysis गैस क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री, या थर्मल रूपांतरण ऐसे रॉक के रूप में विश्लेषण-Eval pyrolysis५६,५७,५८) । जब खनिज भागीदार को देखते हुए, उपयोगी विश्लेषण कण आकार विश्लेषण, प्रतिक्रियाशील एल्यूमीनियम और लौह चरणों५९, एक्स-रे विवर्तन (XRD) के लिए पाउडर नमूने पर थोक खनिज या मिट्टी के लिए उंमुख स्लाइड पर ठहराव शामिल हो सकते खनिज ६०.

दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक घटकों पर एक साथ जानकारी प्राप्त करने में सक्षम तकनीक विशेष रुचि का हो सकता है । माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (SIMS) या इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी एक्स-रे microanalysis (WDS या, तरंग दैर्ध्य या ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी) के साथ युग्मित द्वारा मौलिक मानचित्रण सी, एन और प्रतिक्रियाशीलता के साथ जुड़े तत्वों के सह स्थानीयकरण के लिए अनुमति दे सकते हैं ऐसे Fe, अल, Mn या Ca. X-ray photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) के रूप में खनिज चरणों सोम की रासायनिक संरचना और प्रत्येक अंश६१की सतह मौलिक संरचना प्रकट कर सकते हैं ।

Figure 1
चित्र 1: फ़्लोचार्ट । आंशिक कदम और कटौती विधि में इस्तेमाल किया नापसंद यहां प्रस्तुत कर रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: तीन स्थलों पर दो क्षितिज (ए और बी) के लिए मिट्टी खनिज के एक समारोह के रूप में भागों के बीच सामग्री का वितरण । (क) बार चार्ट भागों के बीच सामग्री का पुनर्विभाजन दिखा । पट्टियां माध्य और त्रुटि पट्टियों का प्रतिनिधित्व चार के माध्य की मानक त्रुटि प्रतिकृति करता है । प्रत्येक नमूने के लिए, पांच बार १००% की राशि । (ख) पाउडर एक्स-रे विवर्तन द्वारा मूल्यांकन के रूप में थोक नमूना खनिज. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

मृदा घटक कक्षा घनत्व [g cm-3] आकार वितरण स्रोत
कार्बनिक कार्बनिक पदार्थ 1.00-1.50 चर एकाधिक स्रोतों । देखें Rühlmann एट अल. (२००६)25 एक समीक्षा के लिए
Imogolite खराब क्रिस्टलीय चरण 1.70-2.33 मिट्टी वाडा आणि वाडा (१९७७)२६
Allophane खराब क्रिस्टलीय चरण 1.84-2.35 मिट्टी वाडा आणि वाडा (१९७७)२६ ; विल्सन (२०१३)२७
दूधिया खराब क्रिस्टलीय चरण 1.90-2.30 चर हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Montmorillonite मिट्टी खनिज 2.30-2.35 मिट्टी वाडा आणि वाडा (१९७७)२६; विल्सन (२०१३)२७
Vermiculite मिट्टी खनिज 2.30-2.50 मिट्टी विल्सन (२०१३)२७
Gibbsite अल ऑक्साइड 2.34-2.42 चर हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
K-feldspars प्राथमिक एसआई-रिच सिलीकेट 2.54-2.57 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Albite प्राथमिक एसआई-रिच सिलीकेट 2.60-2.62 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Kaolinite मिट्टी खनिज 2.60- मिट्टी और गाद क्लेन और Philpotts (२०१७)29; विल्सन (२०१३)२७
क्वार्ट्ज प्राथमिक एसआई-रिच सिलीकेट 2.63-2.66 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
केल्साइट कार्बोनेट २.७१ चर क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Anorthite प्राथमिक एसआई-रिच सिलीकेट 2.74-2.76 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Illite ठीक सुक्ष्म मीका 2.75-2.80 मिट्टी विल्सन (२०१३)27; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Muscovite अभ्रक 2.77-2.88 चर क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Biotite अभ्रक 2.78-3.20 चर क्लेन और Philpotts (२०१७)29; Skopp (२०००)30
डोलोमाइट कार्बोनेट 2.84- चर क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Amphiboles प्राथमिक ferromagnesian सिलीकेट 3.00-3.40 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Pyroxenes प्राथमिक ferromagnesian सिलीकेट 3.20-3.60 गाद और रेत क्लेन और Philpotts (२०१७)29; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
Goethite Fe ऑक्साइड 3.30-4.37 चर Hiemstra और वान Riemskijk (२००९)31; क्लेन और Philpotts (२०१७)29
Ferrihydrite Fe ऑक्साइड 3.50-3.90 मिट्टी Hiemstra और वान Riemskijk (२००९)31
Lepidocrocite Fe ऑक्साइड 4.00-4.13 चर Hiemstra और वान Riemskijk (२००९)31; हडसन इंस्टीट्यूट ऑफ खनिज (२०१७)28
हेमटिट Fe ऑक्साइड 4.80-5.30 चर क्लेन और Philpotts (२०१७)29; Skopp (२०००)30

तालिका 1: मुख्य मृदा घटकों में वृद्धि घनत्व के क्रम में । मुख्य textural वर्गों में उनकी व्यापकता (क्ले अंश, 0-2 µm; गाद अंश, 2-50 µm; रेत अंश, 50-2000 µm) मामूली मौसम में मिट्टी के लिए भी संकेत दिया है ।

अंश का नाम संक्षिप्तिकरण कट-नापसंद
नि: शुल्क ऑर्गेनिक्स एफ़एलएफ < १.६२ g cm-3 (sonication से पहले)
Occluded ऑर्गेनिक्स oLF < १.६२ g cm-3 (sonication के बाद)
मोटे सिलीकेट hF1 > 8 µm, १.६२ ग्राम cm-3< hF1 < २.७८ g cm-3
मोटे आक्साइड hF2 > 8 µm, > २.७८ g cm-3
ललित सिलीकेट hF3 < 8 µm, १.६२ ग्राम cm-3< hF3 < २.७८ g cm-3
फाइन आक्साइड hF4 < 8 µm, > २.७८ g cm-3

तालिका 2: एक sonication, दो घनत्व और एक आकार जुदाई चरणों का उपयोग कर CSDF से जिसके परिणामस्वरूप अंशों की सूची ।

समाधान वॉल्यूम [mL] वांछित घनत्व [g cm-3] मास SPT [छ] खंड एच2ओ [एमएल]
१००० १.६ ७४१ ८५६
१००० १.८ ९९० ८१०
१००० 2 १२५० ७५०
१००० २.२ १४९० ७१५
१००० २.४ १८०३ ५९५
१००० २.६ २०५२ ५४५
१००० २.८ २२९७ ५०४
१००० 3 २५५२ ४५०

तालिका 3: सामांय SPT समाधानों की तैयारी के लिए मार्गदर्शिका ।

साइट क्षितिज दोहराने मास शुरू
जी
अंतिम मास
जी
अंतर
जी
अंतर
[%]
1 1 १०.११० ९.५३१ ०.५७९ ५.७३
2 १०.०५७ ९.३५४ ०.७०३ ६.९९
3 १०.०१० ८.५८९ १.४२१ १४.१९
4 १०.०४३ १०.१९७ -०.१५४ -१.५३
बी 1 १०.०५४ ९.८९१ ०.१६३ १.६२
2 १०.०६९ ९.७४६ ०.३२३ ३.२१
3 १०.०५८ ९.६९९ ०.३५९ ३.५७
4 १०.०५९ ९.७८२ ०.२७७ २.७६
2 1 १०.१३० ९.२५२ ०.८७८ ८.६७
2 १०.१८२ ९.२४६ ०.९३६ ९.२०
3 १०.०५३ ९.३७२ ०.६८१ ६.७७
4 १०.०३१ ९.५७७ ०.४५४ ४.५३
बी 1 १०.१२३ ८.८२४ १.२९९ १२.८३
2 १०.०५२ ८.९३८ १.११४ ११.०८
3 १०.०२९ ९.००६ १.०२३ १०.२०
4 १०.०८६ ९.११८ ०.९६८ ९.६०
3 1 १०.०२० ९.१८७ ०.८३३ ८.३२
2 १०.०६० ९.१३९ ०.९२१ ९.१५
3 १०.०६९ ९.३८६ ०.६८३ ६.७९
4 १०.०४९ ९.६३८ ०.४११ ४.०९
बी 1 १०.०७१ ९.२०७ ०.८६४ ८.५८
2 १०.०६५ ९.३१४ ०.७५१ ७.४६
3 १०.१५५ १०.२४१ -०.०८६ -०.८५
4 १०.०४६ ९.५४९ ०.४९७ ४.९५

तालिका 4: पूरी मिट्टी की वसूली की दर, आंशिकीकरण प्रक्रिया और अंतिम मास की शुरुआत में सभी अंशों के योग के रूप में गणना शुरू मास दिखा । अंतर के रूप में व्यक्त कर रहे है% शुरू द्रव्यमान ।

साइट क्षितिज समाज जन शुरू अंतिम समाज जन अंतर अंतर
जी जी जी [%]
1 ०.५० ०.४१ ०.०९ १८.०७
बी ०.०२६ ०.०२९ -०.००३ -१०.६३
2 ०.३४ ०.२७ ०.०७ २०.१९
बी ०.०७ ०.०६ ०.०१ १२.३३
3 १.०८ ०.९४ ०.१४ १२.५६
बी ०.३१ ०.२७ ०.०५ १४.५१

तालिका 5: मिट्टी कार्बनिक कार्बन की वसूली दर । प्रारंभिक समाज सामग्री जैव सी एकाग्रता के उत्पाद के रूप में गणना की गई मौलिक विश्लेषण और प्रारंभिक नमूना जन द्वारा मापा गया । अंतिम समाज सामग्री कार्बनिक सी एकाग्रता और प्रत्येक अंश द्रव्यमान, सभी भागों के लिए अभिव्यक्त के उत्पाद के रूप में गणना की गई । अंतर के रूप में व्यक्त कर रहे है% शुरू द्रव्यमान ।

साइट क्षितिज एफ़एलएफ
१.६२ g cm-3
oLF
१.६२ g cm-3
hF1
> 8 µm
< २.७८ g cm-3
hF2
> 8 µm
> २.७८ g cm-3
hF3
< 8 µm
< २.७८ g cm-3
hF4
< 8 µm
> २.७८ g cm-3
1 ०.०७९४ ± ०.००५२ ०.१०९३ ± ०.००७६ ५.२१८८ ± ०.३०७९ ०.३९२५ ± ०.०४१६ ३.३६९९ ± ०.१५०४ ०.२४७८ ± ०.०६८९
बी ०.००४४ ± ०.०००५ ०.००७४ ± ०.००११ ८.४३५१ ± ०.१६ ०.२५६९ ± ०.०३०१ ०.९५२८ ± ०.१०१३ ०.१२२६ ± ०.०१२४
2 ०.०६६ ± ०.०११ ०.१३५३ ± ०.०१५२ ५.७२२ ± ०.१०३३ ०.२५७५ ± ०.००८ ३.०७६१ ± ०.१४६४ ०.१०४७ ± ०.०३६४
बी ०.००२४ ± ०.०००२ ०.०१६५ ± ०.००२२ ४.५४१६ ± ०.०३८७ ०.३०८२ ± ०.००७२ ४.०००५ ± ०.०५४७ ०.१०२५ ± ०.०२६८
3 ०.२१०७ ± ०.००९९ ०.१४८९ ± ०.०२२३ ३.८५०७ ± ०.६८०१ १.७६२ ± ०.०९२३ ३.२८६२ ± ०.४८९२ ०.०७९२ ± ०.०१६५
बी ०.०३०५ ± ०.००३५ ०.०४३३ ± ०.००६५ २.५९२९ ± ०.३७६ ४.१२७७ ± ०.१०२५ २.६९०९ ± ०.१३ ०.०९२७ ± ०.००८७

तालिका 6: भिंन द्रव्यमान (g) के लिए मान और SEM का मतलब है । प्रत्येक कक्ष 4 प्रतिकृति का एक माध्य का प्रतिनिधित्व करता है ।

साइट क्षितिज एफ़एलएफ
< १.६२ g cm-3
oLF
< १.६२ g cm-3
hF1
> 8 µm
< २.७८ g cm-3
hF2
> 8 µm
> २.७८ g cm-3
hF3
< 8 µm
< २.७८ g cm-3
hF4
< 8 µm
> २.७८ g cm-3
1 ०.१३ ०.१४ ०.१२ ०.२१ ०.०९ ०.५६
बी ०.२२ ०.२९ ०.०४ ०.२३ ०.२१ ०.२०
2 ०.३३ ०.२२ ०.०४ ०.०६ ०.१० ०.७०
बी ०.१७ ०.२६ ०.०२ ०.०५ ०.०३ ०.५२
3 ०.०९ ०.३० ०.३५ ०.१० ०.३० ०.४२
बी ०.२३ ०.३० ०.२९ ०.०५ ०.१० ०.१९

तालिका 7:4 के लिए भिन्न मास की भिन्नता के गुणांक प्रतिकृति.

साइट क्षितिज बनावट
< 8 µm
%
बनावट
> 8 µm
%
ठीक अंशों में सामग्री
(hF3 + hF4)
%
मोटे अंशों में सामग्री
(hF1 + hF2)
%
मोटे अंश
अतिरिक्त
%
1 ४८ ५२ ३९ ६१ 9
बी 31 ६९ 11 ८९ 20
2 ४३ ५७ ३५ ६५ 8
बी ४६ ५४ ४६ ५४ 1
3 ५८ ४२ ३७ ६३ 21
बी ५२ ४८ 29 ७१ 23

तालिका 8: लेजर granulometry द्वारा निर्धारित मिट्टी की बनावट और आकार अंशों में कणों के वितरण के बीच तुलना । पिछले कॉलम textural विश्लेषण के आधार पर क्या उंमीद की तुलना में मोटे अंश में सामग्री की अधिक से पता चलता है ।

Discussion

CSDF प्रयोगों की सफलता विधि के लिए उपयुक्त मापदंडों के चयन पर टिका है, ताकि अपेक्षाकृत सजातीय संरचना के अंशों को पृथक किया जा सके. भिंन पैरामीटर के चयन में मुख्य विचार नीचे चर्चा कर रहे हैं ।

एफ़एलएफ कार्बनिक पदार्थ के लिए जो खनिजों के साथ बातचीत कम है का प्रतिनिधित्व करता है । इस अंश की निकासी नाजुक है, घने समाधान के साथ मिट्टी के मिश्रण के बाद से पहले से ही टूट सकता है कुछ macroaggregates । वहां रहे हैं, तथापि, संकेत है कि कार्बनिक बात macroaggregates में मौजूद है और अधिक एफ़एलएफ stricto कामुक के समान हो सकता है oLF उच्च ऊर्जा sonication18द्वारा जारी की तुलना में । कुछ लेखकों को भी एक कम ऊर्जा sonication के लिए स्वतंत्र और कमजोर खनिज-बातचीत कार्बनिक पदार्थ के पूल अलग कदम का प्रस्ताव किया है, ' इंट्रा-कुल कण कार्बनिक पदार्थ ', iPOM५४

occluded कार्बनिक पदार्थ की रिहाई के लिए, विभिंन तकनीकों मिट्टी समुच्चय को बाधित करने के लिए मौजूद हैं । सबसे व्यापक sonication, कांच मोतियों के साथ आंदोलन और रासायनिक dispersants३३,६२,६३का उपयोग कर रहे हैं । क्योंकि उत्पादन ऊर्जा पतले नियंत्रित किया जा सकता है और अधिक या कम समान रूप से नमूना में वितरित करने के लिए माना जाता है Sonication यहां चुना गया था । precluding रासायनिक dispersants का उपयोग करने की आवश्यकता के द्वारा, sonication organo-खनिज परिसरों22,३३के प्रति अपेक्षाकृत परिरक्षक के रूप में माना जा सकता है । फैलाव कदम, तथापि, सबसे नाजुक आपरेशनों में से एक रहता है । एक तरफ, एक कमजोर फैलाव समुच्चय को बरकरार छोड़ देगा और hF समाज का अधिक से अधिक अनुमान लगाने के लिए नेतृत्व कर सकता है; दूसरी ओर, एक अत्यधिक जोरदार फैलाव कदम organo-खनिज परिसरों के आंशिक विनाश के द्वारा अंशों भर में समाज का पुनः वितरण का कारण बन सकता है । कमजोर कार्बनिक-रेत संघों विशेष रूप से इस प्रक्रिया को कमजोर हो सकता है । समुच्चय और सतह sorption के भीतर रोड़ा के बाद से एक सातत्य2के साथ होने वाली प्रक्रियाओं रहे हैं, कोई सही समाधान मौजूद है । इसलिए, sonication के ऊर्जा स्तर को सोच समझकर मिट्टी के गुणों के अनुसार समायोजित करने की जरूरत है । कैसर और Berhe६४ एक बहुत ही उपयोगी समीक्षा है कि एक रणनीति के लिए अल्ट्रासाउंड के कारण जब मिट्टी फैलाने कलाकृतियों को कम करने का प्रस्ताव प्रकाशित किया है ।

रिपोर्ट sonication ऊर्जा ६० से ५,००० J · एमएल-1के लिए सीमा । कई अनुसंधान समूहों ने बताया है कि १०० j · ml-1 macroaggregates को नष्ट करने और प्रभावी रूप से रेतीली मिट्टी को फैलाने के लिए पर्याप्त हो सकता है, जबकि ५०० J · ml-1 बड़े microaggregates को नष्ट कर देगा और प्रतिक्रियाशीलता का उचित फैलाव प्रदान करेगा मिट्टी६३,६५,६६,६७,६८। भौतिक अतिक्रमण योजनाओं में गाद और मिट्टी के आकार के समुच्चय का पूरा फैलाव आवश्यक नहीं हो सकता है, क्योंकि सुरक्षा तंत्र इन आकार पर्वतमाला में sorptive स्थिरीकरण से ही विशिष्ठ बनने की संभावना है । आकार या घनत्व भिन्नीकरण से पहले फैलाव का एक उचित उद्देश्य के लिए मैक्रो बाधित करने के लिए हो सकता है-(> २५० µm) और बड़े माइक्रो-(> ५३ µm) समुच्चय. १०० j · एमएल-1 (रेतीली मिट्टी) की ऊर्जा २०० j · एमएल-1 (दोमट मिट्टी) उपयुक्त विकल्प हो सकता है । २०० J · एमएल-1 की एक ऊर्जा पहले से ही माइक्रोबियल चयापचयों (माना जाता है खनिज-जुड़े)६९, इस प्रकार उच्च sonication ऊर्जा का उपयोग सावधानी के अधीन होना चाहिए के एक हिस्से को निकाल सकते हैं । हालांकि, सीमेंटेड समुच्चय के साथ mineralogically प्रतिक्रियाशील मिट्टी को फैलाने के लिए ५०० J · mL-1 तक की आवश्यकता हो सकती है । यह आवश्यक है कि फैलाव ऊर्जा को प्रत्येक मृदा प्रकार के साथ ही अध्ययन के उद्देश्यों से मिलाने के लिए समायोजित किया जाए. अंत में, यह भी माना जाता है कि पूर्ण अल्ट्रासोनिक फैलाव के बाद याद रखना महत्वपूर्ण है, मिट्टी के आकार microaggregates७०बनाए रखने की संभावना है ।

भौतिक भिन्नीकरण तकनीक के साथ एक कठिनाई मिट्टी में पाया विविधता में रहता है, विशेष रूप से उनके खनिज संरचना में. सघन समाधान का चुनाव ज्ञात या आस्थगित मिट्टी खनिज के आधार पर किया जाना चाहिए, अंतिम लक्ष्य के साथ भिन्न अलग करने के लिए जो सजातीय के रूप में संभव के रूप में कर रहे हैं.

लेख में, इस्तेमाल किया सघन समाधान SPT-pH 3७१,७२था । कम पीएच घुलनशील कार्बनिक यौगिकों के घाटे को कम करता है । हालांकि, घनत्व भिंन सघन समाधान के साथ प्रदर्शन किया जा सकता है । ऐतिहासिक रूप से, कार्बनिक तरल पदार्थ (tetrabromoethane, tetrachloromethane) का इस्तेमाल किया गया है, लेकिन धीरे से अकार्बनिक लवण (सोडियम आयोडाइड, SPT) halogenated हाइड्रोकार्बन और मिट्टी के निहित संदूषण की विषाक्तता की वजह से लाभ पर छोड़ दिया गया ऑर्गेनिक्स. आजकल, SPT पसंदीदा समाधान है क्योंकि इसके घनत्व १.० के बीच समायोजित किया जा सकता है ३.१ g · cm-3, यह पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है और एक कम विषाक्तता है (जब तक)22,५०। मुख्य निर्माताओं SPT ग्रेड कार्बन और नाइट्रोजन संदूषण के स्तर में भिंन की एक श्रृंखला की पेशकश करते हैं । मिट्टी के घनत्व भिन्नीकरण के लिए, शुद्ध ग्रेड की सिफारिश की है, विशेष रूप से अगर अंशों isotopic संरचना के लिए विश्लेषण किया जा करने के लिए कर रहे हैं.

घनत्व १.६ g · cm-3 का एक समाधान शास्त्रीय रूप से खनिज से प्रकाश कार्बनिक-जुड़े भागों अलग करने के लिए इस्तेमाल किया गया है-उदाहरण के लिए देखें Golchin एट अल.21। जबकि कुछ लेखकों का सुझाव दिया है कि 1 जी · cm-3 (जल) का घनत्व प्रकाश अंश७३,७४के अधिकांश निकालने के लिए पर्याप्त हो सकता है, दूसरों को उच्च घनत्व कटौती जैसे १.६२ या १.६५ g · cm-3 के आधार पर प्रस्तावित किया है विचार है कि कुछ कार्बनिक घटक घनत्व अप करने के लिए दिखा सकता है १.६० g · cm-3 ३३,७५,७६। घनत्व १.८५ g · cm-3 के रूप में उच्च के रूप में भी५०कार्यरत किया गया है । जब भारी भागों से प्रकाश अलग करने के लिए एक घनत्व का चयन, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कोई सही समाधान मौजूद है । वास्तव में, कम घनत्व भारी अंशों को कुछ ' प्रकाश ' ऑर्गेनिक्स रोपण जोखिम है, जबकि उच्च घनत्व प्रकाश भागों में कुछ खनिजों सहित जोखिम । यह पिछले प्रभाव का पता लगाया जा सकता है जब प्रकाश अंशों के कार्बन सामग्री देख, एक% से कम 40-45% खनिज संदूषण के कुछ अंश का संकेत% समाज के साथ ।

भारी अंशों के लिए, XRD के रूप में प्रारंभिक विश्लेषण थोक नमूना६० के खनिज में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं और मदद घनत्व कट-एक मिट्टी के मुख्य खनिज घटकों के बीच भेद करने में सक्षम नापसंद को परिभाषित, ध्यान में रखते हुए कि उच्च कार्बनिक लोड एक खनिज का घनत्व अपने सैद्धांतिक मूल्य की तुलना में कम होगा । इसी प्रकार, कण के लिए आकार जुदाई, एक textural विश्लेषण७७,७८ उपयुक्त सीमा निर्धारित मदद कर सकते हैं । कण आकार जुदाई है एक विशेष रूप से आकर्षक इसके अलावा सरल घनत्व विभाजन जब भी अनुक्रमिक घनत्व अंश मुश्किल है । इस उदाहरण के लिए oxyhydroxides और कम गतिविधि clays, जो नमूना फैलाव में परिणाम और भारी तरल पदार्थ में स्पष्ट जुदाई को रोकने की बड़ी मात्रा युक्त मिट्टी के लिए मामला है । एक कण आकार जुदाई कदम भी समान घनत्व लेकिन विभिंन आकारों (जैसे, क्वार्ट्ज और illite) के खनिजों को अलग करने के लिए संकेत दिया है ।

नि: शुल्क कैल्शियम आयनों SPT के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए अघुलनशील सीए metatungstate फार्म होगा । प्रक्रिया इस प्रकार खराब क्रिस्टलीय, pedogenic कार्बोनेट की बड़ी मात्रा में alkaline मिट्टी से युक्त के लिए अनुपयुक्त है । कम-जेट कार्बोनेट की छोटी मात्रा के रूप में लंबे समय के लिए नमूने SPT के साथ संपर्क में नहीं छोड़ रहे है के रूप में अंश के साथ हस्तक्षेप नहीं करते । Ca metatungstate हाला एक से अधिक अंश द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए नेतृत्व करेंगे । यदि LFs सी एकाग्रता के लिए एक मौलिक विश्लेषक पर चला रहे हैं, समस्या की खोज की जाएगी लेकिन अंश समझौता किया जाएगा ।

इन तकनीकी कठिनाइयों के अलावा, CSDF की मौलिक सीमा (या किसी भी भौतिक अतिक्रमण योजना के) तथ्य यह है कि मिट्टी में प्रतिक्रियाशील खनिजों शायद ही कभी असतत अलग के रूप में होने से उपजी है, लेकिन इसके बजाय कोटिंग्स और सीमेंट के रूप में । अत्यधिक sorptive लेकिन बहुत पतली कोटिंग्स पर अंयथा प्रतिक्रियात्मक खनिजों की घटना (जैसे क्वार्ट्ज) organo की एक पक्षपातपूर्ण देखने के लिए नेतृत्व कर सकते है खनिज संघों । सावधानी इस प्रकार की आवश्यकता है जब परिणाम की व्याख्या, विशेष रूप से मिट्टी जिसका जेट खराब क्रिस्टलीय और ऑक्साइड चरणों का प्रभुत्व है । भागों के आगे लक्षण वर्णन ऐसी अस्पष्टता को कम करने में मदद कर सकते हैं । फिर भी, इस तरह के रूप में विस्तृत भौतिक अंशीकरण तरीकों CSDF एक बेजोड़ करने के लिए स्वाभाविक रूप से होने वाली organo-खनिज परिसरों की संरचना में अंतर्दृष्टि हासिल करने की क्षमता है । ऐसी अंतर्दृष्टि के लिए मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ का सबसे बड़ा पूल के biogeochemistry की नई समझ उपज की उंमीद है, खनिज-एक जुड़े ।

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस विधि के विकास के शौकीन d'Investissement (FINV) भूविज्ञान विश्वविद्यालय में लौसने के संकाय के द्वारा समर्थित किया गया था । हम विज्ञान और प्रौद्योगिकी और युगांडा वंयजीव प्राधिकरण के लिए हमें अनुसंधान के नमूनों को इकट्ठा करने की अनुमति देने के लिए युगांडा राष्ट्रीय परिषद स्वीकार करते हैं । लेखक आगे CHN और XRD विश्लेषण के लिए प्रो थियरी Adatte शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । हम शास्त्रीय घनत्व भिन्नीकरण में प्रारंभिक प्रशिक्षण प्रदान करने के लिए प्रो एरिका मरिन-Spiotta के लिए आभारी हैं । हम भी आपूर्ति और उपकरण हासिल करने में उसकी सहायता के लिए प्रयोगशाला प्रबंधक Laetitia Monbaron धंयवाद ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fractionation
Sodium polytungstate Sometu SPT 0 (low C and N) is recommended. Lower grade polytungstate may contaminate samples.
Hydrometers (1-1.5, 1.5-2, 2-2.5, 2.5-3 g.cm-3) Allafrance Calibrated at 20 °C, e.g. 3050FG250/20-qp
Vortex mixer Fisher Fixed speed standard vortex mixer, e.g. 02-215-410
Sonifier VWR Qsonica LLC - Q500 system with standard probe 4220
Sonifier stand VWR Large clamp stand
Sonifier enclosure VWR Soundproof cabinet (optional)
Swinging-bucket centrifuge Beckman Able to achieve speeds of 4000 g or more, fitted with rotor accommodating 50 mL Falcon tubes
High-speed centrifuge with fixed angle rotor Beckman Able to achieve speeds of 7500 g or more, fitted with rotor accommodating 250 mL bottles
50 mL centrifuge Falcon tubes Corning e.g. 352070
250 mL centrifuge bottles Beckman Polycarbonate bottles (e.g. 352070) are recommended because they are clearer than other plastics.
Vaccum filtration units Semadeni Polusulfone reusable units, e.g. 3029
Polypropylene hose Semadeni To connect the filtration unit to vaccuum source
Ultrafiltration disks, 0.45 µm pore size Millipore e.g. HAWP04700
Dessicator cabinet Fisher scientific 3 shelves, e.g. 305317-0120
Drierite absorbent indicating Millipore Blue drierite, e.g. 10276750
Scintillation vials Fisher scientific HDPE - separated cap 20mL, e.g. 12341599
150 mL aluminium boats (smooth sides) Fisher scientific Any model.
Laboratory oven Fisher scientific Any model.
Recycling SPT column
Cation exchange resin Sigma-Aldrich Dowex® Marathon™ C sodium form, strongly acidic, 20-50 mesh
Activated charcoal Sigma-Aldrich Darco S-51, 4-12 mesh
Glass wool Fisher scientific Pyrex
Filter paper, 2.5 µm pore size Sigma-Aldrich Whatman grade 42, e.g. WHA1442150
Hydrogen peroxide Sigma-Aldrich Reagent grade.
Ethanol Sigma-Aldrich Reagent grade.
Polycarbonate 1000mL graduated cylinder Semadeni Any model.
Stand and clamp Sigma-Aldrich Size L - 2-prong
Polypropylene hose Semadeni Any model.
Polypropylene hose clamp Semadeni Any model.
Polypropylene funnels Semadeni Any model.
Polypropylene bottle (1L, 2L) Semadeni Any model.
Heating plate Fisher scientific Any model.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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