Name: sediment core extrusion method at millimeter resolution using a calibrated, threaded-rod
Uploaded: 2016-08-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 6 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod at JoVE.com

Esta pesquisa foi possível, em parte por uma doação da BP / O Golfo do México Research Initiative, C-IMAGE, deep-C e em parte pela British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf Oil Spill Prevenção, resposta e Programa de Subsídios de recuperação. Os autores agradecem Nico Zenzola por sua contribuição no desenvolvimento deste processo. Os autores também agradecer à tripulação do R / V Weatherbird II por sua ajuda durante o programa de campo. Os dados podem ser acessados ​​no site da GRIIDC: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (data / R1.x135.119: 0004 /), (data / Y1.x031.000: 0003 /), (data / Y1. x031.000: 0006 /), (R1.x135.120: 0004).

1. Recolha de sedimentos Cores <ol><li> Recolha núcleo aquático sedimentos usando multi-core, núcleo box, piston core, etc. 4,7,12,14. Certifique-se de que a seção do núcleo é de 1 m ou menos. </li><li> Inserir policarbonato ou acrílico disco na parte inferior do núcleo. Certifique-se de que o disco é consistente com o diâmetro interior do tubo de núcleo. Inserir uma junta de borracha sobre o diâmetro exterior do disco para reter a totalidade do núcleo do sedimento. </li><li> Após a recuperação do núcleo, expulsar imediatamente ou pacote para transporte e armazenagem (consulte os passos 1.4 a 1.6 para o armazenamento e transporte). </li><li> Inserir uma espuma ou puck acrílico na superfície do tubo de núcleo e pressionar suavemente para baixo até que a espuma ou acrílico é um pouco acima da interface sedimento para manter a integridade da interface sedimento-água durante o transporte e armazenamento. </li><li> Coloque a tampa na parte superior do tubo de núcleo e selar com fita isolante. Coloque a tampa na parte inferior do tubo de núcleo e selar com electrical fita. Rotular a tampa superior com projeto necessário e identificadores de exemplo. </li><li> núcleos Armazenar à temperatura desejada com base na análise desejada. NOTA: Por exemplo, os núcleos utilizados para a análise química orgânica ou análise biológica pode ser congelada (-20 ° C), enquanto que os núcleos de radioisótopo de vida curta possa ser armazenado à temperatura ambiente (~ 20-25 ° C). </li></ol> 2. Prepare Vessels Sub-amostra e ferramentas <ol><li> Etiqueta vasos sub-amostras (por exemplo, frascos, sacos ou taças) com nome do projeto, site de núcleo e incremento (por exemplo, PROJECT NAME_CORE Site_0 - 2 mm), juntamente com qualquer outra informação de identificação pertinente (por exemplo, data, tipo core). </li><li> Montar e esterilizar (metanol) instrumentos de corte necessárias (por exemplo, pás acrílico, espátulas, etc.) e equipamentos de proteção individual (por exemplo, luvas, jalecos, etc.). Nota: Estes instrumentos e os seus procedimentos de esterilização irá depender do tipode análise a ser feita em cada sub-amostra. Por exemplo, o uso de instrumentos de metal e acrílico (em oposição ao plástico) é essencial para a análise química orgânica, ao passo que implementa acrílicas e materiais plásticos (em oposição ao metal) deve ser utilizado para análises de oligoelemento inorgânico. </li></ol> 3. Prepare Sedimentos Núcleo de Extrusão <ol><li> Se o núcleo tenha sido armazenado ou preservado, retire a tampa inferior primeiro. Para efectuar este corte da tampa inferior com uma lâmina de barbear e permitir que o tampão de topo para manter um vácuo, que detém o sedimento no tubo durante a transferência para o extrusor (o disco de extrusão já deve ser inserido na parte inferior dos núcleos conservados ) (Figura 1). </li><li> Ao extrudir imediatamente após a recolha, inserir o disco de extrusão para a parte inferior do núcleo. Em seguida, delicadamente definir o tubo de núcleo sobre o pistão e apertar o núcleo para a extrusora utilizando as braçadeiras. </li><li> Certifique-se de que não há, pelo menos, 5 cm do tubo de núcleo remanescente abovum e o grampo superior para o colar de amostragem. </li><li> Retire a tampa superior. </li><li> Coloque o colar de amostragem no topo do tubo de núcleo. Certifique-se o colar está sentado nivelada com o ponto mais alto do tubo de núcleo para evitar qualquer perda de amostra. </li><li> Amostra (ou descartar se não for necessário) a água acima do sedimento neste momento com uma seringa ou sifão. </li><li> Depois de extrair a água, começar a girar o pistão para alinhar a superfície mais sedimento com a superfície da gola de amostragem. </li></ol> 4. Extrusão <ol><li> Rodar o pistão para a resolução de amostragem desejada (tipicamente 1-2 mm, uma rotação completa = 2 mm sub-amostra) (Figura 1). </li></ol><img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54363/54363fig1.jpg" /> Figura 1:. Fotografias de Extrusora de fotografias de extrusora que definem o pistão (1), acoplamento (2), com rosca de haste (3), a base de extrusora (4), grampos (5), tubo de núcleo (6), sampling colar (7), e faixa de borracha (8). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54363/54363fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <ol start="2"><li> Utilizar a placa de acrílico (corte com o diâmetro interior do colar de amostragem) para fazer o corte da amostra inicial. Subsequentemente mover a sub-amostragem para a borda do colar de amostragem lentamente ao posicionar o recipiente de amostragem apropriada abaixo da boca do anel de amostragem. </li><li> Começar a empurrar a amostra para dentro do recipiente de amostragem. Após a maior parte da amostra é no recipiente, usar os instrumentos mais pequenos (por exemplo, faca de massa de vidraceiro) para mover qualquer amostra restante na gola de amostragem para o recipiente de amostragem. </li><li> Utilizar a menor implementar para limpar a quantidade remanescente da amostra da placa de acrílico e qualquer outra superfície de amostragem para o recipiente de amostragem. </li><li> Uma vez que a amostra é completamente transferido do anel de amostragem para o recipiente, limpar a amostragem Tools com água desionizada, toalhetes de laboratório e / ou outro fluido de esterilização (por exemplo, metanol). Limpe o colar de amostragem em conformidade com toalhetes de laboratório, água deionizada e outras solução de esterilização. </li><li> Selar o recipiente da amostra e preparar o recipiente da amostra próxima para a extrusão. Repita os passos 4.1 até 4.5 para cada subamostra. </li></ol> 5. Reiniciar o Extrusora <ol><li> Redefinir a extrusora manualmente. Utilize uma banda de borracha broca e para acelerar o processo de reposição do pistão para a parte inferior da haste-rosca. </li><li> Coloque a banda de borracha em torno do êmbolo perto da base para a maior estabilidade. </li><li> Esticar o elástico em torno da cabeça da broca e definir a direção da broca para girar o pistão para baixo. </li><li> Rodar o êmbolo usando uma velocidade baixa na broca até que ele atinja a altura desejada acima da base da extrusora. Nota: Esta altura é com base no comprimento do núcleo para ser extrudido e desejado heig amostragemht. </li></ol>

<ol>
	<li>Abrahim, G. M. S., Parker, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+heavy+metal+enrichment+factors+and+the+degree+of+contamination+in+marine+sediments+from+Tamacki+Estuary,+Auchland,+New+Zealand.">Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamacki Estuary, Auchland, New Zealand.</a> Env. Mon. and Assess. 136, 227-238 (2008).</li><li>Binford, M. W., Kahl, J. S., Norton, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpretation+of+210Pb+profiles+and+verification+of+the+CRS+dating+model+in+PIRLA+project+lake+sediment+cores.">Interpretation of 210Pb profiles and verification of the CRS dating model in PIRLA project lake sediment cores.</a> J. Paleolimnology. 9, 275-296 (1993).</li><li>Brenner, M., Schelske, C. L., Keenan, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+rates+of+sediment+and+nutrient+accumulation+in+marshes+of+the+Upper+St.+Johns+River+Basin,+Florida.">Historical rates of sediment and nutrient accumulation in marshes of the Upper St. Johns River Basin, Florida.</a> J. Paleolimnology. 26, 241-257 (2001).</li><li>Brooks, G. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+Pulse+in+the+NE+Gulf+of+Mexico+Following+the+2010+DWH+Blowout.">Sediment Pulse in the NE Gulf of Mexico Following the 2010 DWH Blowout.</a> PLoS ONE. 10 (7), 0132341 (2015).</li><li>Engstrom, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+lightweight+extruder+for+accurate+sectioning+of+soft-bottom+lake+sediment+cores+in+the+field.">A lightweight extruder for accurate sectioning of soft-bottom lake sediment cores in the field.</a> Limno. and Oceano. 38 (8), 1796-1802 (1993).</li><li>Gordon, E., Go&#241;i, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controls+on+the+distribution+and+accumulation+of+terrigenous+organic+matter+in+sediments+from+the+Mississippi+and+Atchafalaya+river+margin.">Controls on the distribution and accumulation of terrigenous organic matter in sediments from the Mississippi and Atchafalaya river margin.</a> Mar. Chem. 92, 331-352 (2004).</li><li>Hastings, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+sediment+redox+conditions+following+the+BP+DWH+Blowout+event.">Changes in sediment redox conditions following the BP DWH Blowout event.</a> Deep-Sea Res. II. , (2014).</li><li>Jones, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+palaeoclimatology+of+the+last+millennium+a+review+of+current+status+and+future+prospects.">High-resolution palaeoclimatology of the last millennium a review of current status and future prospects.</a> The Holocene. 1, 3-49 (2009).</li><li>Paris, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+the+Macondo+Well+Blowout:+Simulating+the+Effects+of+the+Circulation+and+Synthetic+Dispersants+on+the+Subsea+Oil+Transport.">Evolution of the Macondo Well Blowout: Simulating the Effects of the Circulation and Synthetic Dispersants on the Subsea Oil Transport.</a> Env. Sci. &amp; Tech. 121203084426001, (2012).</li><li>Passow, U., Ziervogel, K., Aper, V., Diercks, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Marine+snow+formation+in+the+aftermath+of+the+Deepwater+Horizon+oil+spill+in+the+Gulf+of+Mexico.">Marine snow formation in the aftermath of the Deepwater Horizon oil spill in the Gulf of Mexico.</a> Env. Res. Letters. 7, 035301 (2012).</li><li>Radovi&#263;, J. R., Silva, R. C., Snowdon, R., Larter, S. R., Oldenburg, T. B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+screening+of+glycerol+ether+lipid+biomarkers+in+recent+marine+sediment+using+APPI-P+FTICR-MS.">Rapid screening of glycerol ether lipid biomarkers in recent marine sediment using APPI-P FTICR-MS.</a> Anal. Chem. 88 (2), 1128-1137 (2016).</li><li>Romero, I. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrocarbons+in+Deep+Sea+Sediments+Following+the+2010+Deepwater+Horizon+Blowout+in+the+Northeast+Gulf+of+Mexico.">Hydrocarbons in Deep Sea Sediments Following the 2010 Deepwater Horizon Blowout in the Northeast Gulf of Mexico.</a> PLoS ONE. 10 (5), e0128371 (2015).</li><li>Santschi, P. H., Rowe, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiocarbon-derived+sedimentation+rates+in+the+Gulf+of+Mexico.">Radiocarbon-derived sedimentation rates in the Gulf of Mexico.</a> Deep-Sea Res. II. 55, 2572-2576 (2008).</li><li>Schwing, P. T., Romero, I. C., Brooks, G. R., Hastings, D. W., Larson, R. A., Hollander, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Decline+in+Deep-Sea+Benthic+Foraminifera+Following+the+Deepwater+Horizon+Event+in+the+Northeastern+Gulf+of+Mexico.">A Decline in Deep-Sea Benthic Foraminifera Following the Deepwater Horizon Event in the Northeastern Gulf of Mexico.</a> PLOSone. 10 (3), 0120565 (2015).</li><li>Valsangkar, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+device+for+finer-scale+sub-sectioning+of+aqueous+sediments.">A device for finer-scale sub-sectioning of aqueous sediments.</a> Current Science. 92 (4), 5-8 (2007).</li><li>W&#246;rmer, L., Elvert, M., Fuchser, J., Lipp, J. S., Buttigieg, P. L., Zabel, M., Hinrichs, K. -. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-resolution+paleoenvironmental+records+via+direct+laser-based+analysis+of+lipid+biomarkers+in+sediment+core+samples.">Ultra-high-resolution paleoenvironmental records via direct laser-based analysis of lipid biomarkers in sediment core samples.</a> NAS Proceedings. 111 (44), 15669-15674 (2014).</li><li>Yeager, K. M., Santschi, P. H., Rowe, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+accumulation+and+radionuclide+inventories+(239,+240+Pu+,+210+Pb+and+234+Th+)+in+the+northern+Gulf+of+Mexico,+as+influenced+by+organic+matter+and+macrofaunal+density.">Sediment accumulation and radionuclide inventories (239, 240 Pu , 210 Pb and 234 Th ) in the northern Gulf of Mexico, as influenced by organic matter and macrofaunal density.</a> Marine Chemistry. 91, 1-14 (2004).</li><li>Ziervogel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+activities+and+dissolved+organic+matter+dynamics+in+oil-contaminated+surface+seawater+from+the+Deepwater+Horizon+oil+spill+site.">Microbial activities and dissolved organic matter dynamics in oil-contaminated surface seawater from the Deepwater Horizon oil spill site.</a> PLoS One. 7 (4), e34816 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

A extrusora pode ser modificado para acomodar múltiplos diâmetros de tubo de núcleo. Se o diâmetro do núcleo é alterado, em seguida, o pistão, disco, e diâmetros de fixação devem ser ajustados em conformidade. Esta modificação permite amplas aplicações em lacustre e coleta de sedimentos marinhos. Os núcleos de sedimentos também pode ser extrudido no campo ou no laboratório. Uma modificação comum para facilitar a expedição deste sistema de extrusão é construí-lo em duas seções; uma secção inferior (base e pistão) pode, então, ser acoplada à secção superior (braçadeiras). Existem algumas limitações para este método de extrusão. O primeiro deles é que cada núcleo, ou da secção do núcleo, deve ser cortada com o comprimento de um metro ou menos. Como com qualquer método de extrusão, há também inevitavelmente alguma compactação. No entanto, a compactação provocada por este método é mínima. A reprodutibilidade dos vários registros extrudados desta forma está dentro de 2-4 mm. Esta reprodutibilidade é estimado em comparações entre diferentesregistros (traço de metal, geoquímica orgânica, foraminíferos bentônicos, sedimentology) coletados na mesma implantação de um sistema multicore de oito núcleos. Este método de extrusão também é mais adequado para sedimentos que são principalmente (&gt; 50%) silte e argila partículas de tamanho. Sedimentos predominantemente (&gt; 50%) que consiste em partículas de tamanho de areia tende a ligar-se, causando a compactação adicional, devido a um coeficiente de atrito mais elevado. A última limitação associada com este método é a quantidade de sedimento disponível a partir de cada incremento na resolução em escala milimétrica. Este método fornece cerca de 15-20 g de massa húmida e 3-10 g de massa seca de uma resolução de 2 mm, o que pode ser limitativo para algumas protocolos analíticos. Os registros sedimentares do evento Deepwater Horizon no norte do Golfo do México demonstrar a eficácia de subsampling escala milimétrica. Primeiro de tudo, 234 Th namoro não teria sido possível sem subsampling escala milimétrica. Esta datação método só pode ser aplicada em determinadas circunstâncias, que são posteriormente discutidos 4. O pulso de material floculante oleada após o evento Deepwater Horizon satisfeitas estas condições, depositando até 8 mm de material em determinados locais no norte do Golfo do México dentro de 6-12 meses. Sem a amostragem de escala mm, a geocronologia deste evento não teria sido resolvido em escala sub-anual (Tabelas 2 e 3). Além dos 234 registros Th, metais redox-sensíveis de rastreamento, a densidade de foraminíferos bentônicos, e os registros geoquímicos orgânicos deste evento teria sido limitado a um ponto de dados no centímetro de superfície (Tabela 3). Em vez disso, a utilização de sub amostragem em escala milimétrica forneceu um registro detalhado e robusto (5-10 ponto de dados) do evento MOSSFA. Especificamente, um aumento de 4 vezes (n = 18) acima dos níveis pré Deepwater Horizon valores em alifáticos totais usando subsampling escala mm teria sido reduzido a um de 2 vezesaumentar, utilizando subamostragem escala cm (n = 6). Por conseguinte, uma diminuição na densidade foraminiferal bêntico de 90% usando subamostragem escala mm teria sido reduzida para uma diminuição de 60% usando subamostragem escala cm. Sem esta amostragem de alta resolução, picos duplos discretos de óxido de manganês, bem como alterações nas concentrações de Re sedimentares associados às alterações redox não steady-state não seria resolvido. Em geral, este sistema de extrusão fornece a capacidade de subamostra sedimentos na escala mm, mantendo a totalidade do volume da amostra e pode ser modificada para vastas aplicações em amostragem de sedimento aquático. futuras aplicações deste método pode incluir a avaliação de derrames de petróleo passado, devido à estratigrafia evento escala mm associada com lançamentos de petróleo subsuperficial. Outras aplicações podem incluir registros lacustres da variabilidade climática escala mm. Milímetro escala sub-amostragem tem se mostrado eficaz na caracterização estratigrafia evento no contexto do antropogenicamente influenciadosistemas.

Amostras do núcleo de sedimentos de lacustres, estuarinas e ambientes marinhos (plataforma e talude continental) apresentaram registros de salinidade, temperatura, poluentes orgânicos e inorgânicos e muitos outros parâmetros ambientais sobre decenal para milenares escalas de tempo 1-3,6,8,13 , 17. Na maioria dos casos, as práticas padrão são a seção esses núcleos em intervalos de meio centímetro ou centímetros 5,15. Esta resolução é apropriada para multi-ano, decadal ou resolução maior escala na maioria dos casos. A necessidade de uma maior resolução de extrusão foi recentemente demonstrada em alguns relatórios que detectaram variabilidade dos biomarcadores sedimentares / proxies em uma escala muito bem ao longo do perfil vertical do núcleo do sedimento 11,16. No caso de sedimentação recente que ocorre em escalas de tempo de meses a um ano, é então necessário utilizar métodos de resolução de subamostragem mais finas (por exemplo, escala em mm). Isso é muitas vezes um desafio com sedimentos aquáticos devido à tele não consolidada natureza dos sedimentos superficiais. Nós apresentamos um método de extrusão núcleo do sedimento que fornece escala mm de sedimentos sub-amostras. Em seguida, aplicar este método de extrusão para os sedimentos do norte do Golfo do México após o evento Deepwater Horizon (DWH). Esta aplicação demonstra a eficácia da subsampling escala milimétrica na caracterização estratigrafia evento sub-anual relativa aos sistemas de deposição antropogenicamente influenciaram. Resolução mensal ou sub-anual escala nos registros sedimentares é particularmente vantajosa quando caracterizando estratigrafia evento de curto prazo. avaliações ambientais usando resolução sub-anual são capazes de caracterizar completamente eventos de sedimentação por factores antropogénicos. Sedimentos no norte do Golfo do México que foram afetados pelo evento de petróleo Deepwater Horizon fornecer um exemplo de estratigrafia evento caracterizado inteiramente usando milímetro (sub-anual) samostragem resolução cale. Após o evento Deepwater Horizon (DWH) em 2010, sedimentos talude continental do Golfo do nordeste do México (Ngom) entrou em contato com hidrocarbonetos através de uma ordem de magnitude aumento na deposição de hidrocarbonetos flocculent 4,9,10,12,14,18. O aumento da sedimentação foi causada por um evento de neve óleo marinho sedimentação e de floculação Acumulação (MOSSFA) 4,9,10,12,14,18. Isto resultou em cerca de 6-10 mm de acumulação de sedimentos em um período de 6-12 meses de meados de 2010 a início de 2011 4. Foi necessário sub-amostra desses núcleos de sedimentos em milímetros de escala para caracterizar completamente as entradas, as taxas de sedimentação e processos pós-deposicionais.

<table><tbody><tr><td>Extruder</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td>Aluminum base and clamps, steel threaded rod&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Piston</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td>PVC tubing with acrylic cap</td></tr><tr><td>Polycarbonate Core Tube</td><td>SABIC Poymershapes</td><td>68374192</td><td></td></tr><tr><td>Acrylic puck/Rubber Gasket</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acrylic sampling collar</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acrylic plate</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td>One edge bevelled at 45 degree angle</td></tr><tr><td>Putty knife</td><td>Fisher Scientific</td><td>&lt;a href=&quot;https://www.fishersci.com/shop/products/ampco-safety-putty-knives-4/19166432&quot;&gt;19-166-432&lt;/a&gt;</td><td></td></tr><tr><td>Steel/Acrylic Plates</td><td>Custom Fabrication</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrical tape</td><td>McMaster Carr</td><td>76455A28</td><td></td></tr><tr><td>Siphon or Syringe</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-176-227, 14-823-2A</td><td></td></tr><tr><td>Razor blade</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-640</td><td></td></tr><tr><td>Drill</td><td>Ryobi</td><td>P-882</td><td></td></tr><tr><td>Thick rubber band</td><td>Staples</td><td>831636</td><td>2 - 3 cm in width, larger diameter than piston</td></tr><tr><td>Personal protection equipment</td><td>Fisher Scientific</td><td>Gloves-19-058-801C,&lt;br/&gt; lab coat- 17-100-850,&lt;br/&gt; Goggles-19-181-501</td><td>&lt;i&gt;e.g.&lt;/i&gt;, gloves, lab coat, goggles</td></tr><tr><td>Sample labels</td><td>Fisher Scientific</td><td>&lt;a href=&quot;https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-patient-id-labels-addressograph-2/15920&quot;&gt;15920&lt;/a&gt;</td><td></td></tr><tr><td>Sample vessels</td><td>Fisher Scientific</td><td>Whirlpak- 01-812-3,&lt;br/&gt; &amp;nbsp;Jar- 02-911-791</td><td>&lt;i&gt;e.g.&lt;/i&gt;, whirlpak bags, jars, &lt;em&gt;etc.&lt;/em&gt;</td></tr><tr><td>Laboratory wipes</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-666-11</td><td>&lt;i&gt;e.g.&lt;/i&gt;, kim wipes</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1105-1</td><td></td></tr><tr><td>Deionized water</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

sediment core extrusion method at millimeter resolution using a calibrated, threaded-rod

Aquatic subsampling núcleo do sedimento é comumente realizada em resolução cm ou meio-cm. Dependendo da taxa de sedimentação e ambiente de deposição, esta resolução fornece registros no anual a decadal escala, na melhor das hipóteses. Um método de extrusão, utilizando uma, haste roscada-calibrado é apresentado aqui, o que permite a subamostragem-escala milimétrica de núcleos de sedimentos aquáticos de diâmetros variados. Milímetro subsampling escala permite a sub-anual para análise mensal do registro sedimentar, uma ordem de magnitude maior do que esquemas de amostragem típicos. A extrusora consiste de um quadro de 2 m de alumínio e uma base, dois grampos de tubo de núcleo, um-haste roscada, e um pistão 1 m. O núcleo do sedimento é colocado por cima do êmbolo e fixada ao quadro. Um colar de amostragem acrílico é aposta para as superiores a 5 cm do tubo de núcleo e fornece uma plataforma a partir da qual extrair sub-amostras. O pistão é rodado em torno do varão roscado em intervalos calibrados e empurra suavemente o sedimento a ap do tubo de núcleo. O sedimento é então isolado na gola de amostragem e colocado em um recipiente de amostragem apropriado (por exemplo, frasco ou saco). Este método também preserva as amostras não consolidadas (isto é, conteúdo de água de alta poros) na superfície, proporcionando um volume de amostragem coerente. Este método de extrusão escala mm foi aplicado em núcleos recolhidos no Golfo norte do México após o lançamento de petróleo submarino Deepwater Horizon. A evidência sugere que é necessário para provar na escala mm para caracterizar plenamente eventos que ocorrem na escala de tempo mensal de sedimentos talude continental.

Cores do site DSH08 foram coletadas em dezembro de 2010 (29 ° 7.25 &#39;N, 87 ° 51.93&#39; W, 1.143 m de profundidade) usando um oceano Instruments MC-800 multicorer. Estes núcleos foram extrudidos a 2 mm para as superficiais de 15 cm (ou mais), utilizando o protocolo anteriormente referido. A intervalos do núcleo pré-DWH (antes de 2010) e pós-DWH (2010) foram determinados utilizando um geocronologia 4 de radioisótopos de vida curta emparelhado (234 Th e 210 Pb). Várias outras análises foram realizadas para restringir as entradas sedimentares, taxas de deposição e os processos pós-deposicionais neste local após o evento Deepwater Horizon. Além da análise de curta duração radioisótopo, a concentração alifáticos totais 12, metais sensíveis redox (manganês, rênio) 7, e densidade de foraminíferos bentônicos total de 14 foram quantificados. Uma comparação de cada um destes parâmetros na escala escala mm e cm foi realizada (Tabelas2 e 3, Figura 2). dados de escala de centímetros foi composta por integrada, significa dados da escala mm. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Top Profundidade (mm) </td><td> Excesso Pb-210 (dpm / g) </td><td> Excesso Th-234 (dpm / g) </td><td> Th-234 e Pb-210 modelo Idade Incorporada (ano) </td><td> Total foraminiferal Densidade (indiv./cm 3) </td><td> [Ré] (ng / g) </td><td> [Mn] (mg / g) </td><td> total de Alifáticos (ng / g) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 71,81 </td><td> 6.19 </td><td> 2010,9 </td><td> 1 </td><td></td><td></td><td> 336922,6 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 71,81 </td><td> 5.14 </td><td> 2010,9 </td><td> 3 </td><td> 0,69 </td><td> 10.2 </td><td> 53701,4 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 69,91 </td><td> 2,72 </td><td> 2010,8 </td><td> 2 </td><td> 0,53 </td><td> 15,9 </td><td> 77081,2 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 70,32 </td><td> 1,57 </td><td> 2010,8 </td><td> 6 </td><td> 0,57 </td><td> 12.1 </td><td> 48057,4 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 69,67 </td><td> 1.15 </td><td> 2010.7 </td><td> 10 </td><td> 0,61 </td><td> 11.3 </td><td> 42888,0 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 61,39 </td><td> 0,29 </td><td> 2009.6 </td><td> 10 </td><td> 0,73 </td><td> 8,30 </td><td> 50786,4 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 56.50 </td><td> 0,64 </td><td> 2008.5 </td><td> 12 </td><td> 0,75 </td><td> 7.1 </td><td> 51582,9 </td></tr><tr><td> 14 </td><td> 63,31 </td><td> 0.00 </td><td> 2007.5 </td><td> 11 </td><td></td><td></td><td> 52126,8 </td></tr> &lt;tr&gt; <td> 16 </td><td> 51.55 </td><td> 0.00 </td><td> 2006.5 </td><td> 11 </td><td> 0,79 </td><td> 6.9 </td><td> 59046,6 </td></tr><tr><td> 18 </td><td> 51.69 </td><td> 0.00 </td><td> 2005.6 </td><td> 10 </td><td> 0,77 </td><td> 7.1 </td><td> 48384,8 </td></tr><tr><td> 26 </td><td> 44,26 </td><td></td><td> 2000,7 </td><td> 9 </td><td></td><td></td><td> 31774,7 </td></tr><tr><td> 32 </td><td> 38.25 </td><td></td><td> 1997,2 </td><td> 9 </td><td> 0.83 </td><td> 8.3 </td><td> 37128,4 </td></tr><tr><td> 34 </td><td> 41,57 </td><td></td><td> 1996,0 </td><td> 12 </td><td></td><td></td><td> 25849,4 </td></tr><tr><td> 38 </td><td> 39.11 </td><td></td><td> 1993.1 </td><td></td><td></td><td></td><td> 29901,6 </td></tr><tr><td> 42 </td><td> 35.18 </td><td></td><td> 1990,1 </td><td> 10 </td><td> 0,89 </td><td> 8 </td><td> 25730.4 </td></tr><tr><td> 46 </td><td> 38.80 </td><td></td><td> 1987,0 </td><td> 12 </td><td></td><td></td><td> 23159,6 </td></tr><tr><td> 48 </td><td> 32,58 </td><td></td><td> 1985,3 </td><td></td><td></td><td></td><td> 21387,0 </td></tr><tr><td> 50 </td><td> 26.71 </td><td></td><td> 1983,3 </td><td> 9 </td><td> 0,94 </td><td> 5.3 </td><td> 15331,0 </td></tr><tr><td> 70 </td><td> 17.32 </td><td></td><td> 1965,8 </td><td> 11 </td><td> 1.33 </td><td> 2.2 </td><td></td></tr><tr><td> 90 </td><td> 10,32 </td><td></td><td> 1945,9 </td><td></td><td> 2,04 </td><td> 1.3 </td><td></td></tr><tr><td> 110 </td><td> 5,36 </td><td></td><td> 1923,3 </td><td></td><td> 2.12 </td><td> 1.2 </td><td></td></tr><tr><td> 130 </td><td> 2.21 </td><td></td><td> 1899,1 </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 140 </td><td> 1,71 </td><td></td><td> 1888,5 </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> Tabela 1: Millimeter-scale resolução de dados do Núcleo site DSH08 atividades de radioisótopos de curta duração, geocronologia, densidade bentônica foraminíferos, as concentrações redox sensível de metal de fase sólida (Mn, Re), e os registros de concentração alifáticos totais para o site do núcleo DSH08 recolhidos em dezembro. 2010, sub-amostrado em dois incrementos de milímetro 4,7,12,14. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Top Profundidade (mm) </td><td> Excesso Pb-210 (dpm / g) </td><td> Excesso Th-234 (dpm / g) </td><td> Th-234 e Pb-210 modelo Idade Incorporada (ano) </td><td> Total foraminiferal Densidade (indiv./cm 3) </td><td> [Ré] (ng / g) </td><td> [Mn] (mg / g) </td><td> total de Alifáticos (ng / g) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 70.70 </td><td> N / D </td><td> 2010 </td><td> 4 </td><td> 0,60 </td><td> 12.4 </td><td> 111730,1 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 56,89 </td><td></td><td> 2006.2 </td><td> 11 </td><td> 0,76 </td><td> 7.3 </td><td> 52385,5 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 44,26 </td><td></td><td> 2000.5 </td><td> 9 </td><td> 0.00 </td><td></td><td> 31774,7 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 39.65 </td><td></td><td> 1995,5 </td><td> 12 </td><td> 0.83 </td><td> 8.3 </td><td> 30959,8 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 35.52 </td><td></td><td> 1989,7 </td><td> 11 </td><td> 0,89 </td><td> 8 </td><td> 22273,3 </td></tr><tr><td>5 </td><td> 26.71 </td><td></td><td> 1981,9 </td><td> 9 </td><td> 0,94 </td><td> 5.3 </td><td> 15331,0 </td></tr><tr><td> 6 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 7 </td><td> 17.32 </td><td></td><td> 1967,1 </td><td> 11 </td><td> 1.33 </td><td> 2.2 </td><td></td></tr><tr><td> 8 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 9 </td><td> 10,32 </td><td></td><td> 1945,2 </td><td></td><td> 2,04 </td><td> 1.3 </td><td></td></tr><tr><td> 10 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 11 </td><td> 5,36 </td><td></td><td> 1917,6 </td><td></td><td> 2.12 </td><td> 1.2 </td><td></td></tr><tr><td> 12 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td> &lt;td&gt; </td><td></td></tr><tr><td> 13 </td><td> 2.21 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 14 </td><td> 1,71 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> Tabela 2: Centímetro -s cale resolução de dados do Núcleo site DSH08 atividades de radioisótopos de curta duração, geocronologia, densidade bentônica foraminíferos, as concentrações redox sensível de metal de fase sólida (Mn, Re), e os registros de concentração alifáticos totais para o site do núcleo DSH08 coletados em. Dezembro de 2010, integrado na incrementos de um centímetro 4,7,12,14. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54363/54363fig2.jpg" /> Figura 2: Representação gráfica de Milímetro e centímetro escala resolução de Dados. activ radioisótopos de vida curtadades, modelo idade, densidade de foraminíferos bentônicos, as concentrações redox sensível de metal de fase sólida (Mn, Re), e os registros de concentração alifáticos totais para DSH08 principal do site coletadas em dezembro de 2010, subamostrados em dois incrementos de milímetros (diamantes azuis) e incrementos de um centímetro (quadrados vermelhos) 4,7,11,13. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54363/54363fig2large.jpg" target="_blank">por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Subamostragem milímetro escala (e condições sedimentares, ver 4) permitiu 234 Th para ser utilizado como um cronómetro em escala sub-anual (n = 7). Na escala cm, estes dados não seria viável para a produção de um Geochronology porque a superfície centímetros seria reduzido para uma medição (n = 1). As concentrações totais alifáticos aumentou de 36,322.3 ng / g DW (pré-DWH) para 336,922.6 ng / g DW (pós-DWH) de acordo com os registos escala mm, enquanto the aumento de pós-DWH de acordo com a média integrada escala centímetros foi 111,730.1 ng / g dw. Total de densidade de foraminíferos bentônicos diminuiu de pré-DWH (média = 11 indiv./cm 3) para a pós-DWH (média = 1 indiv./cm 3) na escala mm (n = 17) e, desde a pré-DWH (média = 10 indiv./cm 3) para a pós-DWH (média = 4 indiv./cm 3) na escala cm (n = 7). O aumento na subtil rénio no superficial 2 mm, o que é indicativo de condições redutoras, não seria também ser resolvidos a resolução centímetros.

Watch this Scientific Journal Video about Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod at JoVE.com

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Um processo de extrusão utilizando uma haste roscada-calibrado é apresentado, o qual permite a subamostragem escala mm de núcleos de sedimentos aquáticos. amostragem milímetro escala é necessário caracterizar plenamente estratigrafia evento recente em registros de sedimentos.

Sedimentos do núcleo método de extrusão na resolução Millimeter Usando um, rosca-rod calibrado

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

sediment-core-extrusion-method-at-millimeter-resolution-using

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.2K visualizações.  University of South Florida.  Um processo de extrusão utilizando uma haste roscada-calibrado é apresentado, o qual permite a subamostragem escala mm de núcleos de sedimentos aquáticos. amostragem milímetro escala é necessário caracterizar plenamente estratigrafia evento recente em registros de sedimentos. 

Vídeo: Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) loading from lake sediments can account for a substantial portion of the total P load in eutrophic, and some mesotrophic, lakes. Laboratory determination of P release rates from sediment cores is one approach for determining the role of internal P loading and guiding management decisions. Two principal alternatives to experimental determination of sediment P release exist for estimating internal load: in situ measurements of changes in hypolimnetic P over time and P mass balance. The experimental approach using laboratory-based sediment incubations to quantify internal P load is a direct method, making it a valuable tool for lake management and restoration.
Laboratory incubations of sediment cores can help determine the relative importance of internal vs. external P loads, as well as be used to answer a variety of lake management and research questions. We illustrate the use of sediment core incubations to assess the effectiveness of an aluminum sulfate (alum) treatment for reducing sediment P release. Other research questions that can be investigated using this approach include the effects of sediment resuspension and bioturbation on P release.
The approach also has limitations. Assumptions must be made with respect to: extrapolating results from sediment cores to the entire lake; deciding over what time periods to measure nutrient release; and addressing possible core tube artifacts. A comprehensive dissolved oxygen monitoring strategy to assess temporal and spatial redox status in the lake provides greater confidence in annual P loads estimated from sediment core incubations.

Lake eutrophication is a water quality issue worldwide, making the need to identify and control nutrient sources critical. Laboratory determination of phosphorus release rates from sediment cores is a valuable approach for determining the role of internal phosphorus loading and guiding management decisions.

Determinados pelo Laboratório Fósforo Flux do Lago Sedimentos como medida de Fósforo Interno Carregando

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

Ambiente

Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is built and can be transported to a temporary work space close to field sampling site(s) to facilitate rapid analysis. Cores are extruded into a portable glove bag, where they are sectioned and each 1-3 cm thick section (depending on core diameter) is sealed into 50 ml centrifuge tubes. Pore waters are separated with centrifugation outside of the glove bag and then returned to the glove bag for separation from the sediment. These extracted pore water samples can be analyzed immediately. Immediate analyses of redox sensitive species, such as sulfide, iron speciation, and arsenic speciation indicate that oxidation of pore waters is minimal; some samples show approximately 100% of the reduced species, e.g. 100% Fe(II) with no detectable Fe(III). Both sediment and pore water samples can be preserved to maintain chemical species for further analysis upon return to the laboratory.

A protocol for sectioning sediment cores and extracting pore waters under anoxic conditions in order to permit analysis of redox sensitive species in both solids and fluids is presented.

Sedimentos Núcleo de corte e extração de Pore Waters sob condições anóxicas

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in nutrient and gas cycles. After cores with intact sediment-water interfaces are collected, they are submerged in incubation tanks and kept under aerobic conditions at in situ temperatures. To initiate a time course of overlying water chemistry, cores are sealed without bubbles using a top cap with a suspended stirrer. Time courses of 4-7 sample points are used to determine the rate of sediment water exchange. Artificial illumination simulates day-time conditions for shallow photosynthetic sediments, and in conjunction with dark incubations can provide net exchanges on a daily basis. The net measurement of N2 is made possible by sampling a time course of dissolved gas concentrations, with high precision mass spectrometric analysis of N2:Ar ratios providing a means to measure N2 concentrations. We have successfully applied this approach to lakes, reservoirs, estuaries, wetlands and storm water ponds, and with care, this approach provides valuable information on biogeochemical balances in aquatic ecosystems.

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Here, we present small core incubations for the measurement of sediment-water gas and solute exchange. These will provide reliable measurements of sediment-water exchange that assess the role of sediment in influencing biological and biogeochemical processes in aquatic ecosystems.

A Bolsa Benthic de O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; e nutrientes dissolvidos Usando pequeno núcleo incubações

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

Monólito escavação para Coupled Hidrológicos, geoquímicos e microbiológicos Investigações

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

Long-term studies enable the identification of eco-evolutionary processes that occur over extended time periods. In addition, they provide key empirical data that may be used in predictive modelling to forecast evolutionary responses of natural ecosystems to future environmental changes. However, excluding a few exceptional cases, long-term studies are scarce because of logistic difficulties associated with accessing temporal samples. Temporal dynamics are frequently studied in the laboratory or in controlled mesocosm experiments with exceptional studies that reconstruct the evolution of natural populations in the wild.
Here, a standard operating procedure (SOP) is provided to revive or resurrect dormant Daphnia magna, a widespread zooplankton keystone species in aquatic ecosystems, to dramatically advance the state-of-the-art longitudinal data collection in natural systems. The field of Resurrection Ecology was defined in 1999 by Kerfoot and co-workers, even though the first attempts at hatching diapausing zooplankton eggs date back to the late 1980s. Since Kerfoot&#39;s seminal paper, the methodology of resurrecting zooplankton species has been increasingly frequently applied, though propagated among laboratories only via direct knowledge transfer. Here, an SOP is described that provides a step-by-step protocol on the practice of resurrecting dormant Daphnia magna eggs.
Two key studies are provided in which the fitness response of resurrected Daphnia magna populations to warming is measured, capitalizing on the ability to study historical and modern populations in the same settings. Finally, the application of next generation sequencing technologies to revived or still dormant stages is discussed. These technologies provide unprecedented power in dissecting the processes and mechanisms of evolution if applied to populations that have experienced changes in selection pressure over time.

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

Long-term studies are essential to understanding the process of evolution and the mechanisms of adaptation. Generally, these studies require commitments beyond the life-time of researchers. Here, a powerful method is described that dramatically advances state-of-the-art data collection to generate longitudinal data in natural systems.

Ressurreição de dormentes Daphnia magna: protocolo e aplicações

Long-term studies enable the identification of eco-evolutionary processes that occur over extended time periods. In addition, they provide key empirical ...

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) coupled with synchrotron X-radiation. A cube-shaped sample assembly is prepared and compressed, at room temperature, by a set of four X-ray transparent sintered diamond anvils and two tungsten carbide anvils, in the lateral and the vertical planes, respectively. All six anvils are housed within a 250-ton hydraulic press and driven inward simultaneously by two wedged guide blocks. A horizontal energy dispersive X-ray beam is projected through and diffracted by the sample assembly. The beam is commonly in the mode of either white or monochromatic X-ray. In the case of white X-ray, the diffracted X-rays are detected by a solid-state detector array that collects the resulting energy dispersive diffraction pattern. In the case of monochromatic X-ray, the diffracted pattern is recorded using a two-dimensional (2-D) detector, such as an imaging plate or a charge-coupled device (CCD) detector. The 2-D diffraction patterns are analyzed to derive lattice spacings. The elastic strains of the sample are derived from the atomic lattice spacing within grains. The stress is then calculated using the predetermined elastic modulus and the elastic strain. Furthermore, the stress distribution in two-dimensions allow for understanding how stress is distributed in different orientations. In addition, a scintillator in the X-ray path yields a visible light image of the sample environment, which allows for the precise measurement of sample length changes during the experiment, yielding a direct measurement of volume strain on the sample. This type of experiment can quantify the stress distribution within geomaterials, which can ultimately shed light on the mechanism responsible for compaction. Such knowledge has the potential to significantly improve our understanding of key processes in rock mechanics, geotechnical engineering, mineral physics, and material science applications where compactive processes are important.

We report detailed procedures for compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus coupled with synchrotron X-radiation. Such experiments allow quantification of the stress distribution within samples, that ultimately sheds light on compaction processes in geomaterials.

Distribuição de estresse durante a compressão fria de rochas e minerais agregados usando difração de raio x do Synchrotron-baseado

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has become particularly relevant for assessing the anthropogenic-altered global nitrogen cycle and the emission of greenhouse gases (i.e., N2O). Several methods are available for measuring denitrification, but none of them are completely satisfactory. Problems with existing methods include their insufficient sensitivity, and the need to modify the substrate levels or alter the physical configuration of the process using disturbed samples.This work describes a method for estimating sediment denitrification rates that combines coring, acetylene inhibition, and microsensor measurements of the accumulated N2O. The main advantages of this method are a low disturbance of the sediment structure and the collection of a continuous record of N2O accumulation; these enable estimates of reliable denitrification rates with minimum values up to 0.4-1 &#181;mol N2O m-2 h-1. The ability to manipulate key factors is an additional advantage for obtaining experimental insights. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate. The method is appropriate for estimating denitrification rates in any aquatic system with retrievable sediment cores. If the N2O concentration is above the detection limit of the sensor, the acetylene inhibition step can be omitted to estimate the N2O emission instead of denitrification. We show how to estimate both actual and potential denitrification rates by increasing nitrate availability as well as the temperature dependence of the process. We illustrate the procedure using mountain lake sediments and discuss the advantages and weaknesses of the technique compared to other methods. This method can be modified for particular purposes; for instance, it can be combined with 15N tracers to assess nitrification and denitrification or field in situ measurements of denitrification rates.

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

This method estimates sediment denitrification rates in sediment cores using the acetylene inhibition technique and microsensor measurements of the accumulated N2O. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate.

Estimando taxas de desnitrificação do sedimento usando núcleos e N2O Microssensores

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has ...

Isolation of Quartz Grains for Optically Stimulated Luminescence (OSL) Dating of Quaternary Sediments for Paleoenvironmental Research

Optically stimulated luminescence (OSL) dating quantifies the time since mineral grains were deposited and shielded from additional light or heat exposure, which effectively resets the luminescence clock. The systematics of OSL dating is based on the dosimetric properties of common minerals, like quartz and feldspar. The acquired luminescence with exposure to natural ionizing radiation after burial provides a depositional age for many Quaternary sedimentary systems, spanning the past 0.5 Ma. This contribution details the procedures for separating pure quartz grains of a known range of particle sizes to facilitate luminescence analysis with small or single grain aliquots. Specifically, protocols are given for the needed data and interpretations for effective OSL dating of terrestrial sediment cores or sample tubes from exposures. These cores, 5-20 m long in 1.2 m sections, are split lengthwise and crown-cut leaving 80% of core volume undisturbed, which facilitates sampling of light-protected sediment for OSL dating deep within the core. Sediment samples are then subjected to a series of physical separations to obtain a certain grain-size interval (e.g., 150-250 &#181;m). Magnetic minerals are removed in wet and dry states using magnets. A series of chemical digestions starts with soaking in H2O2 to remove organic matter, followed by HCl exposure to remove carbonate minerals, followed by density separation. Subsequently, grains are soaked in HF for 80 min and after in HCl to render solely quartz grains. The mineralogic purity (&#62;99%) of the quartz extract is quantified with grain petrographic assessment and Raman spectroscopy. Repeating this quartz isolation procedure may be necessary with sediment that contains &#60;15% quartz grains. Excitation of the purified quartz grains by LED-derived blue and IR light allows calculations of the fast and IR depletion ratios, which are metrics to assess the dominance of luminescence emissions from quartz.

Isolation of Quartz Grains for Optically Stimulated Luminescence OSL Dating of Quaternary Sediments for Paleoenvironmental Research

This protocol is for the isolation of quartz grains by size for luminescence dating of sediments. Outlined are physical cleansing and chemical digestions by soaking sequentially in H2O2, HCl, HF, and HCl again to isolate quartz grains. The quartz purity is quantified with microscopic assessment, Raman spectroscopy, and IR depletion ratio.

Isolamento de Grãos de Quartzo para Datação por Luminescência Opticamente Estimulada (OSL) de Sedimentos Quaternários para Pesquisa Paleoambiental

Optically stimulated luminescence (OSL) dating quantifies the time since mineral grains were deposited and shielded from additional light or heat ...

Advanced Workflow for Taking High-Quality Increment Cores - New Techniques and Devices

In dendroecological research, precise dating of each single growth ring is a basic requirement for all studies, focusing on ring-width variations only, chemical or isotope analyses, or wood anatomical studies. Independent of the sampling strategy for a certain study (e.g., climatology, geomorphology), the way samples are taken is crucial for their successful preparation and analyses.
Until recently, it was sufficient to use a (more or less) sharp increment corer to obtain core samples that could be sanded for further analyses. Since wood anatomical characteristics can be applied to long time series, the need to obtain high-quality increment cores has taken on a new meaning. Essentially, the corer needs to be sharp(ened) when used. When coring a tree by hand, there are some problems in handling the corer, resulting in the hidden occurrence of micro cracks along the entire core: When starting to drill by hand, the drill bit is strongly pressed against the bark and the outermost ring until the thread has fully entered the trunk. At the same time, the drill bit is moved up and down as well as sideward. Then, the corer is drilled all the way into the trunk; however, it is necessary to stop after each turn, change the grip, and turn again. All these movements, as well as the start/stop-coring, puts mechanical stress on the core. The resulting micro cracks make it impossible to create continuous micro sections, as they fall apart along all these cracks.
We present a protocol to overcome these obstacles by applying a new technique using a cordless drill to minimize these problems when coring a tree, as well as its effect on the preparation of long micro sections. This protocol includes the preparation of long micro sections, as well as a procedure to sharpen corers in the field.

Here, we present a protocol on how to avoid micro cracks in increment cores by applying a cordless drill with a torque multiplier to minimize problems when coring trees, as well as its effect on preparing long micro sections. This protocol also includes a procedure to sharpen corers in the field.

Fluxo de trabalho avançado para usar núcleos de incremento de alta qualidade - Novas técnicas e dispositivos

In dendroecological research, precise dating of each single growth ring is a basic requirement for all studies, focusing on ring-width variations only, ...

<meta charset="utf8"></head><body>Protocolo para digitalização de anéis de árvores de campo para laboratório em estudos dendroecológicos

A New Workflow for Sampling and Digitizing Increment Cores

Here we present a new workflow from taking increment cores in the field, storing and transporting them to the lab, to digitizing their tree rings for further analyses for subsequent dendroecological analyses. The procedure involves the use of new sample carriers for increment cores. These new G&#228;rtner Schneider Core (GSC) holders are designed using three-dimensional (3D) modeling software and finally printed with a 3D printer. Using these mounts from the beginning in the field, the cores can directly be cut with a core microtome, and their surface can then be digitized without further rearrangement using a new high-resolution image-capturing system. They are thus available for direct analysis. This system allows digitizing tree rings from cores and disks, and also taking images from long micro sections (up to 40 cm) using transmitted light. This feature is of special interest for dendroecological and geomorphic applications to identify the onset of any disturbance in micro sections cut with a core-microtome.

<meta charset="utf8"></head><body>Autor em destaque: Desenvolvimento de dispositivos inovadores para o avanço da pesquisa em dendroecologia e anatomia da madeira

We present a protocol to use 3D-printed mounts to fix increment cores in the field without the necessity of unpacking and gluing them on wooden mounts. The new GSC holder allows placing the cores in a core microtome to cut their surface and directly transfer them to digital image capturing.

Um novo fluxo de trabalho para amostragem e digitalização de núcleos de incremento 

Here we present a new workflow from taking increment cores in the field, storing and transporting them to the lab, to digitizing their tree rings for ...

Sedimentos do núcleo método de extrusão na resolução Millimeter Usando um, rosca-rod calibrado

Resumo

Explore mais vídeos

Capítulos neste vídeo