토양에서 미립자 유기물을 제거하는 정전기 방법

요약

토양 샘플에서 최근에 퇴적되고 불완전하게 분해된 식물 재료를 제거하면 토양 유기 탄소 측정에 일시적인 계절적 입력의 영향을 줄여줍니다. 정전기 충전 표면에 대한 매력은 상당한 양의 미립자 유기물을 신속하게 제거하는 데 사용할 수 있습니다.

초록

토양 유기 탄소의 추정은 분해되지 않은 식물 재료의 제거를 포함한 토양 처리 방법에 의존한다. 토양에서 뿌리와 식물 물질을 부적당히 분리하면 탄소 측정이 매우 가변적일 수 있습니다. 식물 재료를 제거하는 방법은 종종 가장 크고 가장 눈에 띄는 식물 재료로 제한됩니다. 이 원고에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 토양 샘플에서 식물 재료를 제거하는 방법을 설명합니다. 건조 토양에 가깝게 전달된 정전기 전하 표면은 분해되지 않은 식물 입자와 부분적으로 분해된 식물 입자, 소량의 광물 및 골재 토양을 자연스럽게 끌어들입니다. 토양 샘플은 평평한 표면 또는 토양 체에 얇은 층으로 확산된다. 플라스틱 또는 유리 페트리 접시는 폴리스티렌 폼이나 나일론 또는 면 천으로 문지르면 정전기적으로 충전됩니다. 충전 된 접시는 토양을 통해 반복적으로 전달됩니다. 그런 다음 요리는 깨끗하게 닦고 충전됩니다. 토양을 다시 확산시키고 절차를 반복하면 결국 미립자의 수율이 감소합니다. 이 공정은 토양 시료의 약 1~5%를 제거하고, 유기 탄소의 비율은 약 2~3배이다. 다른 미립자 제거 방법과 마찬가지로 끝점은 임의적이며 모든 무료 미립자를 제거하는 것은 아닙니다. 이 공정은 약 5분이 걸리며 밀도 부양 방법처럼 화학 공정이 필요하지 않습니다. 정전기 어트랙션은 지속적으로 평균 C 농도 및 C:N 비율보다 높은 물질을 제거하고, 물질의 대부분은 현미경하에서 식물 또는 동물 물질로 시각적으로 식별 될 수있다.

서문

토양 유기 탄소 (SOC)의 정확한 추정은 농업 관리 또는 환경으로 인한 변화를 평가하는 데 중요합니다. 미립자 유기물(POM)은 토양의 생태 및 물리학에서 중요한 기능을 가지고 있지만 종종 수명이 짧으며 계절, 수분 조건, 폭기, 샘플 수집 기술, 최근 토양관리, 식물 수명 주기 등을 포함한 여러 가지 요인에 따라 다양합니다. 이러한 현세적으로 불안정한 소스는 안정적이고 진정으로 격리 된 토양 유기 탄소^2의장기 동향추정치를 혼동 할 수 있습니다.

POM은 잘 정의되고, 일반적이며, 중요하지만, POM은 토양에서 쉽게 분리되지 않으며 정량적으로 측정하기 쉽습니다. 미립자 유기물(광분획, 전형적으로 1.4-2.2g cm^-3)에떠 있는 것으로 측정되거나 크기(예를 들어, > 53-250 μm 또는 > 250 μm) 또는 2개의^3,4,5의조합으로 분리될 수 있다. 크기 기반 및 밀도 기반 기술 모두 POM 측정^4의정량적 및 화학적 결과에 영향을 미칠 수 있다. 일상적인 방법을 사용하여 크기 분획 된 토양의 신중한 육안 검사는 종종 화면을 통과 한 잎이나 줄기의 뿌리와 조각과 같은 길고 좁은 구조를 보여줍니다. 이러한 구조를 손으로 제거하는 것만으로도 총 SOC^2,6의 측정을 실질적으로 줄이는 것으로 나타났지만, 이 방법은 특히 작업자의 근면과 시력에 영향을 받는다. 조밀한 액체^7에서 부양 시 광 분획으로 토양 샘플에서 POM 분리는 모든 POM을 포착하지 않으며, 부양 과정에서 과도한 흔들림은 실제로 샘플^8에서회수된 광 분수의 양을 감소시킬 수 있다. 부양은 많은 단계를 필요로하고 화학 적 특성을 변경하거나 용해하고 관심있을 수있는 성분을 제거 할 수있는 화학 용액에 토양을 노출^4.

POM을 제거하기 위한 대체 방법은 조밀한 수성 솔루션의 사용을 피하거나 보강하는 데 사용되었습니다. Kirkby,^{외. 6} 건조 체질/윈노잉 방법^9에두 개의 부양 절차를 사용하여 광 분획 제거를 비교하였다. 윈나우잉은 얇은 토양 층을 가로질러 가벼운 공기 전류를 전달하여 무거운 분수에서 빛을 부드럽게 들어 올려 서 수행하였다. 건조 체질/윈나우잉은 C, N, P 및 S 함량과 관련하여 두 가지 부양 방법과 유사하게 수행되었습니다. 그러나, 저자는 건조 체질 / winnowing 생산 "약간 깨끗한"토양⁶제안. POM은 또한 토양 위에 정전기 하전 표면을 통과하여 유기 입자가 격리되는 정전기 어트랙션^10,11을 사용하여 토양에서 분리되었다. 정전기 어트랙션 방법은 다른 크기 및 밀도^{분획(10)에}필적하는 통계적 반복성을 가진 건조, 체질(> 0.315 mm) 토양에서 코스 유기 입자라고 불리는 POM을 성공적으로 회수하였다.

여기에서는 정전기 어트랙션을 사용하여 눈에 보이는 것에서 현미경에 이르는 크기의 POM을 제거하는 방법을 보여줍니다. 다른 보고된 방법과 는 달리, 미세 토양의 정전기 매력은 또한 나머지 토양과 같이 눈에 띄게 광물과 골재토양의 작은 부분을 제거합니다. 현재까지의 결과를 감안할 때, 비POM 토양의 작은 부분을 제거하는 것이 다운스트림 분석에 실질적인 영향을 미치지 않을 것이라고 가정하는 것이 합리적입니다. 그러나, 총 토양 시료의 큰 비율이 정전기적으로 제거되는 경우 이러한 가정은 특정 토양에 대해 확인되어야 한다. 여기에 제공된 방법과 예는 반 건조한 환경에서 실트 로암 로스 토양에서 수행되었다.

이 방법은 모든 토양 유형에 적합하지 않을 수 있지만 수동으로 또는 전류에 의해 제거하기에는 너무 작은 미립자 유기물을 제거하는 데 빠르고 효율적입니다. 프로세스 속도는 피로를 줄이고 일관성을 보장하며 결론의 정확성을 높이기 위해 더 큰 복제를 장려하는 데 중요합니다. 또한, 아주 작은 미립자를 제거하는 기능은 작은 미립자 크기보다는 더 큰 토양에 대한 편견을 피하는 데 중요합니다.

프로토콜

1. 토양 준비

1. 토양 샘플을 원하는 깊이로 수집합니다. 40°C또는 실험실별 표준 프로토콜을 따라 토양을 철저히 건조시다.
2. 체질 토양의 약 10-25 g를 얻기 위해 적절한 크기의 토양 체를 통해 토양을 체질. 많은 연구는 1- 또는 2mm 체를 사용합니다. 토양의 양은 다운스트림 분석에 필요한 질량을 기반으로 하며 정전기 제거 단계가 반복되어야 하는 횟수에 영향을 미칩니다.
3. 토양을 깨끗하고 건조한 금속 또는 유리 평평한 바닥 팬에 놓으면 토양이 얇게 퍼질 수 있을 만큼 충분히 큽니다(직경 은 20cm 이상). 팬을 수평으로 부드럽게 흔들어 토양을 가능한 한 얇게 배분합니다.

2. 정전기 표면 충전

1. 직경 100mm 의 유리 또는 폴리스티렌 페트리 접시 상단 또는 하단을 한 손에 들고 깨끗한 나일론 천, 면 천 또는 폴리스티렌 폼으로 바깥쪽 표면을 여러 번 적극적으로 문지릅니다. 원단 조각이 시료에 유입되는 것을 방지하기 위해 시료에서 멀리 충전된 표면을 수행합니다.
2. 페트리 접시의 표면을 검사하여 깨끗한지 확인합니다.

3. 미립자 유기물 제거

1. 충전된 표면을 토양 위로 0.5cm ~ 2cm 이내로 낮추고 수평으로 이동하여 가능한 한 많은 미립자 물질을 픽업합니다. 표면에 매력은 시각적으로 청각적으로 지적 할 수 있습니다.
2. 페트리 접시가 더 이상 추가 입자를 끌지 못하면 접시를 샘플에서 멀리 이동합니다.

4. 정전기 표면 청소

1. 충전된 표면을 컬렉션 접시 위에 놓고 미세 한 브러시를 사용하여 페트리 접시 표면에서 정전기로 채광된 재료를 수집 접시로 옮킨다. 낙타 헤어 브러시가 잘 작동합니다.

5. 미립자의 수율이 감소할 때까지 반복

1. 2~4단계를 반복하여 포착되는 유기물 입자의 수가 감소할 때까지 반복합니다. 토양 팬의 수평 흔들림에 의해 토양 샘플을 재분배하여 표면에 새로운 물질을 노출시키고 정전기 수집을 계속합니다.
   참고: 끝점은 임의적이며 연구원의 판단에 따라 다릅니다. 토양에 노출된 후 충전된 표면을 검사하면 상당한 양의 유기 미립자를 토양에서 제거하고 있는지 여부를 시각적으로 나타냅니다. 최종 제품은 미립자 함량이 감소한 토양이며, 소량의 정전기 제거 토양을 포함하는 농축 POM이다.

결과

여기에 제시된 결과는 태평양 북서부의 농업 현장에서 온 실트 로암 토양의 분석을 기반으로합니다(표 1). 토양은 0-20cm 또는 0-30cm 깊이로 수거되었고, 40°C에서 건조하고, 2mm 체를 통과하고, 나일론 천으로 충전된 폴리스티렌 표면을 사용하여 처리하였다.

시료에서 정전기적으로 제거된 토양의 양은 다양합니다. 전...

토론

정전기 어트랙션 방법은 실트 롬 토양에서 POM을 제거하는 데 효과적이었다. 여기에 설명된 방법은 유리/면의 조합을 사용한 카이저, 외^10등과 약간 다르다. 우리는 가장 좋은 토양 분획을 제외한 모든 폴리스티렌을 처리하고 트리보일렉트릭 차이로 인해 유리보다는 폴리스티렌을 사용했는데, 이는 폴리스티렌/나일론의 경우 20 nC/J^12에서유리/면에 비해 100nC/J이?...

자료

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