Name: combined size and density fractionation of soils for investigations of organo-mineral interactions
Uploaded: 2019-02-15T13:30:00
Duration: 8 min 38 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions at JoVE.com

Развитие этого метода было поддержано любящая(ий) инвестиционный фонд (функции FРАСПОБР) Факультет геологии в университете Лозанны. Мы признаем Уганды Национальный совет по науке и технике и Управление дикой природы Уганды для предоставления нам разрешение на сбор образцов для исследований. Далее авторы хотели бы поблагодарить профессора Тьерри Adatte CHN и XRD анализа. Мы признательны для проф Erika Марин-Spiotta для обеспечения начальной подготовки в классической плотность фракционирования. Мы также благодарим Лаборатория менеджер Laetitia Monbaron за помощь в обеспечении снабжения и оборудования.

Авторы не имеют ничего сообщать.

Успех CSDF экспериментов зависит от выбора соответствующих параметров для метода, так что фракций относительно однородные композиции могут быть изолированы. Ниже обсуждаются основные соображения при выборе параметров фракционирования.
ФАЛ представляет органического вещества, для которого взаимодействие с минералами является минимальным. Извлечение этой фракции является деликатным, поскольку перемешивания почвы с густой раствор может уже распад некоторых макропоказателей. Есть, однако, признаки органического вещества, присутствующие в макропоказателей может быть больше похож на фал stricto sensu , чем к ФОО, выпущенное высокоэнергетических sonication18. Некоторые авторы даже предложили низкой энергии sonication шаг, чтобы изолировать пул свободных и слабо взаимодействующих минерал органического вещества, называют «внутри совокупных органических частиц», iPOM54.
Для выпуска перекрытых органического вещества различные методы существуют сорвать агрегатов почвы. Наиболее распространенными являются sonication, агитации с стеклярусом и использование химических диспергентов33,,6263. Sonication был выбран здесь, потому что выход энергии может точно управляться и считается более или менее равномерно распределить в образце. На исключающее необходимость использование химических диспергентов, sonication может рассматриваться как относительно консервант к органо минеральных комплексов22,33. Дисперсия шаг, однако, остается одним из наиболее сложных операций. С одной стороны слабая дисперсия будет оставить нетронутыми агрегатов и может привести к завышенной оценке ВЧ SOC; с другой стороны весьма энергичные дисперсии шаг может привести к перераспределению SOC различных фракций частичное разрушение органо минеральных комплексов. Слабые органические песок ассоциации могут быть особенно уязвимы в этот процесс. Так как окклюзии агрегатов и поверхности сорбционных процессов происходящих вдоль континуума2, идеального решения не существует. Таким образом уровень энергии sonication необходимо скорректировать задумчиво согласно свойств почвы. Кайзер и Берхе64 опубликовал весьма полезный обзор, который предлагает стратегию для сведения к минимуму артефактов, вызванных УЗИ при диспергировании почвы.
Сообщил sonication энергии в диапазоне от 60 до 5000 J·mL-1. Несколько исследовательских групп сообщили, что 100 J·mL-1 может быть достаточно уничтожить макропоказателей и эффективно разгонять песчаных почвах, в то время как 500 J·mL-1 будет уничтожить большие microaggregates и обеспечить разумную диверсификацию реактивной почвы63,65,,6667,68. В схемах физических фракционирования полной дисперсии ила и глины размера агрегатов не может быть необходимым, поскольку механизм защиты может стать неотличимым от сорбционной стабилизации в этих диапазонах размера. Разумную цель дисперсии до размера или плотности фракционирование может быть сорвать макро-(> 250 мкм) и большой микро-(> 53 мкм) агрегатов. Энергии 100 J·mL-1 (песчаных почвах)-200 J·mL-1 (суглинистые почвы) может быть соответствующие варианты. Энергия 200 J·mL-1 уже может извлечь часть микробных метаболитов (предположительно связанных минеральной)69, таким образом на использование энергий высших sonication должно быть предупреждение. Однако минералогически реактивной почвы с укрепил агрегатов может потребоваться до 500 J·mL-1 , чтобы разойтись. Важно скорректировать рассеивания энергии, с тем чтобы соответствовать каждый тип почвы, а также изучить цели. Наконец важно помнить, что даже после якобы полной ультразвуковой дисперсии, глина размера microaggregates скорее всего сохранится70.
Трудности с согласования методов физической фракционирование проживает в неоднородности, найденный в почвах, в частности в их минерального состава. Выбор плотной решения должны приниматься на основе известных или выведен Минералогия почв, с конечной целью изолировать фракций, которые максимально возможной однородности.
В этой статье густой раствор используется был SPT - рН 371,72. Низкий рН минимизирует потери растворимых органических соединений. Однако плотность фракционирования может выполняться с различными плотной решения. Исторически органические жидкости были используемые (tetrabromoethane, тетрахлороматана), но постепенно были покинуты на прибыль неорганических солей (натрия йодид, SPT) из-за токсичности галогенированные углеводороды и присущие загрязнение почвы Органика. В настоящее время, SPT является предпочтительным решением, потому что его плотности может быть скорректирована между 1.0 до 3.1 g·cm-3, он может быть переработан и имеет низкую токсичность (если организм)22,50. Основные производители предлагают диапазон SPT сортов, отличающихся уровнем загрязнения углерода и азота. Для фракционирования плотности грунтов чистейшей класса рекомендуется, особенно если фракции должны быть проанализированы для изотопного состава.
Раствор плотностью 1,6 g·cm-3 классически был использован для отделения легких органических от связанных с минеральной фракций - см, например, Golchin et al.21. Хотя некоторые авторы полагают, что плотность 1 g·cm-3 (вода) может быть достаточно, чтобы извлечь большую часть легкой фракции73,74, другие имеют предложенных выше плотность обрезков например 1.62 или 1,65 g·cm-3 на основе идея о том, что некоторые органические компоненты может показать плотность до 1,60 g·cm-3 33,,7576. Плотность выше, чем 1.85 g·cm-3 были даже занятых50. При выборе плотности отделить свет от тяжелых фракций, следует отметить, что существует не идеальное решение. Действительно снизить риск плотности, приписывая некоторые «свет» organics тяжелых фракций, при более высокой плотности риска, включая некоторые минералы в легких фракций. Этот последний эффект может быть обнаружен при наблюдении содержание углерода легких фракций, с % SOC ниже 40-45%, указывающий определенную степень минеральных загрязнений.
Для тяжелых фракций, предварительный анализ таких XRD может обеспечить проницательность в минералогии основная образца60 и помочь определить плотность обрезков способен различать между основными компонентами минеральные почвы, имея в виду, что высокие органические нагрузок будет ниже плотности минерала по сравнению с его теоретическое значение. Аналогично для разделения размер частиц, текстурного анализа77,78 может помочь установить соответствующие ограничения. Размер частиц разделение является особенно привлекательным дополнением к простой плотность фракционирования, всякий раз, когда последовательные плотность фракционирование трудно. Это так например для грунтов, содержащих большое количество oxyhydroxides и низкой активности глин, которые приводят в пример дисперсии и предотвратить ясно цветоделения в тяжелых жидкостей. Размер частиц разделения шаг указывается также отделить минералы плотностей аналогичных но разных размеров (например, quartz и Иллита).
Ионы кальция бесплатные будет реагировать с SPT образовать нерастворимый Ca metatungstate. Таким образом процедура не подходит для щелочных почвах, содержащих большое количество плохо кристаллический, pedogenic карбонатов. Небольшое количество карбонатов низкой реактивности не мешают фракционирования, пока образцы не оставили контакт с SPT слишком долго. CA metatungstate осадков приведет к завышенной оценке фракция масс. Если LFs запускаются на элементарный анализатор концентрации C, проблема будет обнаружен, но фракционирование будет скомпрометирован.
Помимо этих технических трудностей фундаментальное ограничение CSDF (или любой схемы физической фракционирование) проистекает из того факта, что реактивной минералов в почвах редко встречаются как дискретные отделяет, но вместо этого, как покрытия и цементов. Возникновение высокой сорбционной но очень тонких покрытий на иное инертных минералов (таких, как кварц) может привести к предвзятое мнение органо минеральных ассоциаций. Осторожность требуется, таким образом при интерпретации результатов, особенно для почв, чьи реактивности доминируют плохо кристаллический и фазы оксида. Дальнейшие характеристика фракций могут помочь облегчить такую неопределенность. Тем не менее детальной физической фракционирование методы, такие как CSDF имеют непревзойденную возможность разобраться в состав естественным органо минеральных комплексов. Такое понимание ожидается выход нового понимания биогеохимии крупнейший бассейн органического вещества в почвах, минеральной связанные одной.

Почва представляет собой сложную систему, которая содержит элементы геологических и биологического происхождения. Изучение их взаимосвязи является краеугольным камнем нашего понимания экосистем функции1. В частности органо минеральных взаимодействия считается играть ключевую роль в почве органического вещества (SOM) динамика2. Распутыванию сом динамика в настоящее время зона очень активные исследования по нескольким причинам. Почвы с высоким сом запасов будет стремиться показать хорошие внутренние плодородия и могут также представлять собой экологически ценные углерода секвестрации возможность3,4.
Органические вещества в почве является весьма неоднородной, с некоторыми компонентами, перебирая в пространстве в течение нескольких часов, в то время как другие могут сохраняться в течение тысячи лет5. Детерминанты этой неоднородности остается противоречивым, но ассоциации с минеральной матрице считается особенно важным6,7, особенно для недр горизонты8. В результате минеральные фаз, известный тесно связать с органическими компонентами получают повышение интереса9,10,11.
Почвы содержат широкий спектр полезных ископаемых с и количественно и качественно различной сорбционной потенциал отношении сому. Минералы с большими областями поверхности и/или Высокореактивная поверхности было показано, что высокая сорбционная емкость для органических соединений4,12. В почвах, вторичных минералов, таких как высокая активность Филлосиликаты (например, smectites), oxyhydroxides железа и плохо кристаллический алюмосиликаты все было показано, значительно заниматься сорбционной сохранения некоторых органических соединений13 , 14 , 15 , 16 , 17. разделение на фракции, различающихся по минералогии почвы таким образом могут помочь изолировать пулов органического вещества с относительной однородности функциональных.
Цель данного документа – представить методологию для изолировать органо минеральных комплексов по составу, который затем облегчает изучение их свойств. Этот метод сочетает в себе размер и плотность фракционирование физически отделить основную почвы в последовательность фракций различного состава. Комбинированные размер и плотность фракционирование (CSDF) объединяет два подходы эффективной физической фракционирование (разделение частиц размер и плотность разделение). Сочетание этих двух подходов приносит улучшения резолюции для нашего понимания органо минеральных ассоциаций в почве.
Существует множество различных подходов (химические, физические и / или биохимических), которые могут использоваться для указания фракций в массовых почвы образца18,19. Фракционирование простой плотности является физическое разделение, которое широко используется учеными почвы для изучения динамики сом (см. например Грюнвальд et al., 2017 и ссылки на них)20. В своей классической форме простой плотность фракционирование отделяет материалы легче, чем заданный отсечки (как правило от 1.6 до 1,85 g·cm-3) - легкой фракции (LF) из тяжелых материалов - тяжелые фракции (hF). LF иногда далее разбить на свободной легкие фракции (ФАЛ) и перекрытых легких фракций (ФОО)21.
В многих почвах крупнейший бассейн SOM находится в ВЧ22. СОМ в ВЧ обычно считается более стабильной, чем в LF23, но было показано, чтобы сохранить высокий композиционные и, вероятно, функциональных неоднородность18. Это указывает на необходимость дальнейшего отдельные ВЧ в более однородных подгрупп, с мнением изолируя пулы сом с отдельных биогеохимических свойствами (например время пребывания или функциональность). Последовательные плотность фракционирования, как описано в Sollins et al. (2009)24, действительно оказался успешным методом; Однако разделение делается исключительно на основе плотности рискует видом на различия, обусловленные вариации в размер зерна и, таким образом, удельная поверхность. К примеру каолинит имеет примерно такой же плотности как кварц, но могут быть разделены на основе его размер режим (Таблица 1). CSDF включает рассмотрение размера зерна и улучшает резолюции фракционирования.
Фракционирование сом, основанные на физических, химических или биохимических свойств имеет долгую историю. Физические методы, такие как CSDF основаны на физических атрибутов почвы компонентов, таких как размер (частиц или агрегаты) или плотности. Химические методы включают селективного извлечения определенных соединений или классов соединений, а также химическое окисление. Биохимические методы полагаются на микробные окисления различных экспериментальных условиях. Химические и биохимические методы основаны на различных принципах и имеют разные цели, по сравнению с физическими методами, но тем не менее кратко рассматриваются ниже.
Щелочное экстрагирование (с гидроксидом натрия например) выстраивает в ряд среди ранних методов, используемых для химически изолировать компонент органических почв6. Более современные, химические методы для СОМ фракционирование примеры я) Щелочное экстрагирование с Na пирофосфата, направленных на изоляцию сом, обязан минералов; II) кислотного гидролиза (HCl), направленных на количественной старый, постоянные сом; и iii) селективного окисления сом с химическими агентами, направленных на нападение бесплатно или лабильной сом2. Хотя эти методы могут быть полезны, чтобы разобраться в бассейн функционально различных органических веществ, они страдают от нескольких ограничений. Во-первых извлечения может быть несовершенным или неполными. К примеру классической щелочной метод извлекает только 50-70% почвы органического углерода (SOC)6. Во-вторых фракционирование продукты не могут быть репрезентативными сом, найденных на месте и может быть трудно классифицировать5. В-третьих эти химические методы предлагают только ограниченное понимание взаимодействия органо минеральные, поскольку многие из них не сохраняют оригинальные связь между органические вещества и минералы.
Биохимические добычи, включая инкубаций экспериментов используются главным образом для изучения лабильных и реактивной сом (см. Strosser32 для обзора биохимических методов). Инкубационный экспериментов можно рассматривать как меру биохимическая потребность в кислороде и интуитивно хорошо подходит для определения биодоступной органических субстратов. Однако потребность в длительный инкубационный раз в условиях, которые отличаются от поля (температура, влажность, физические нарушения, отсутствие новых материалов) делает экстраполяции динамики сом в situ деликатный.
По сравнению с химические и биохимические методы, которые считаются трансформативных или разрушительной, фракционирование в физических методов можно рассматривать как более консервант22 (с важным исключением растворимых органических соединений, которые теряются во время процедуры). В их лучшее, физической почвы дроби можно рассматривать как «моментального снимка» твердой фазы почвы компонентов как на местах и может, таким образом более непосредственно касаются сом динамика в situ33. Кроме того неразрушающего характер метода означает, что фракции могут впоследствии квалифицироваться с использованием различных анализов или дальнейшего фракционированный согласно химические и биохимические методы.
Физические фракционирование почв идея не последние. Научная литература о физическое разделение методов восходит к середине 20 века. Применения плотности фракционирование сообщалось еще в 1965 году34,35. В тот же период и в последующие десятилетия публикации о динамике сом и его взаимодействие с минералами уже становится широко распространенной среди почвы ученых36,,3738,39 .
Разделение по плотности, совокупный размер размер или частиц являются наиболее распространенными физическое разделение методы, используемые в настоящее время. Одна из главных задач физического разделения является изоляции однородного функционального сом бассейнов, как определено очередь за скорость, размер или другие индикатор функции. Сочетание методов разделения или критерии, как CSDF, может помочь функциональным урегулирование фракций почвы; действительно эти методы, как представляется, больше и больше используется в комбинации18,40,,4142,43. Путем комбинирования последовательных плотности разделения, может приносить фракций с различных органических веществ и минералогического состава, с разделением размер, который приходится различий объясняется удельной площади поверхности, CSDF обещает дает представление о разнообразии и функции органо минеральных ассоциаций в почве.
CSDF стремится физически фракционировать массовых проб почвы на фракции относительной минералогических и текстурные однородности. Плотность и частиц размер отключений, а также рассеивания энергии, используемой здесь были выбраны на основе типа нашей почвы, но эти параметры могут быть адаптированы в зависимости от образцов быть фракционированный и цель исследования. В этом примере мы решили использовать дисперсии один шаг, два плотности и один размер обрезков, результате разделения сыпучих почв на 6 фракций (Таблица 2). Рисунок 1 дает концептуальный обзор метода. Материалы, будучи фракционированный здесь являются тропические почвы, но этот метод может применяться для любого типа почвы, а также отложениями. CSDF обычно используется в качестве подготовительного шага до дальнейшего анализа, несмотря на то, что распространение материалов среди фракции может быть очень информативным, само по себе. При применении к почвам, CSDF дает разные (1) минеральный состав (минералогии и текстуры) и концентрации (2) сом и состава фракций.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Fractionation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium polytungstate</td>
			<td>Sometu</td>
			<td></td>
			<td>SPT 0 (low C and N) is recommended. Lower grade polytungstate may contaminate samples.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrometers (1-1.5, 1.5-2, 2-2.5, 2.5-3 g.cm-3)</td>
			<td>Allafrance</td>
			<td></td>
			<td>Calibrated at 20 &#176;C, e.g. 3050FG250/20-qp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td>Fixed speed standard vortex mixer, e.g. 02-215-410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonifier</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td>Qsonica LLC - Q500 system with standard probe 4220</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonifier stand</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td>Large clamp stand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonifier enclosure</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td>Soundproof cabinet (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swinging-bucket centrifuge</td>
			<td>Beckman</td>
			<td></td>
			<td>Able to achieve speeds of 4000 g or more, fitted with rotor accommodating 50 mL Falcon tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed centrifuge with fixed angle rotor</td>
			<td>Beckman</td>
			<td></td>
			<td>Able to achieve speeds of 7500 g or more, fitted with rotor accommodating 250 mL bottles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL centrifuge Falcon tubes</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td>e.g. 352070</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>250 mL centrifuge bottles</td>
			<td>Beckman</td>
			<td></td>
			<td>Polycarbonate bottles (e.g. 352070) are recommended because they are clearer than other plastics.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaccum filtration units</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Polusulfone reusable units, e.g. 3029</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene hose</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>To connect the filtration unit to vaccuum source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafiltration disks, 0.45 &#181;m pore size</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td>e.g. HAWP04700</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dessicator cabinet</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>3 shelves, e.g. 305317-0120</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drierite absorbent indicating</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Blue drierite, e.g. 10276750</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation vials</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>HDPE - separated cap 20mL, e.g. 12341599</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>150 mL aluminium boats (smooth sides)</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory oven</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recycling SPT column</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cation exchange resin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Dowex&#174; Marathon&#8482; C sodium form, strongly acidic, 20-50 mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated charcoal</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Darco S-51, 4-12 mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass wool</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>Pyrex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper, 2.5 &#181;m pore size</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Whatman grade 42, e.g. WHA1442150</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Reagent grade.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Reagent grade.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate 1000mL graduated cylinder</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stand and clamp</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Size L - 2-prong</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene hose</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene hose clamp</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene funnels</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene bottle (1L, 2L)</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating plate</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td></td>
			<td>Any model.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combined size and density fractionation of soils for investigations of organo-mineral interactions

Комбинированные размер и плотность фракционирование (CSDF) является метод, используемый для физически разделить фракции, различающихся по размеру частиц и Минералогия почв. CSDF опирается на последовательные плотности разделения и седиментации шаги для изоляции (1 свободный легкой фракции (uncomplexed органических веществ), (2 перекрытых легкой фракции (uncomplexed органического вещества ловушке в агрегатах почвы) и (3) переменное количество тяжелых дроби (минералы почвы и их связанные органических веществ) отличаются по составу. Условии, что правильно выбранных параметров CSDF (рассеивания энергии, плотность обрезков, время седиментации), метод дает тяжелых фракций относительно однородных минерального состава. Предполагается, что каждый из этих фракций имеют разные комплексообразующие способности к органического вещества, делает это полезный метод, чтобы изолировать и изучать характер взаимодействия органо минеральные. Объединив плотность и частиц размер разделение приносит улучшения резолюция, по сравнению с простых методов фракционирование размер или плотности, позволяя разделение тяжелых компонентов по минералогии и размер (относящиеся к площади поверхности) критерии. Как и в случае для всех методов физической фракционирования, он может рассматриваться как менее подрывной или агрессивны, чем методы экстракции химически на основе. Однако CSDF является трудоемким методом, и Кроме того, можно ограничить количество материала, полученные в некоторых фракций для последующего анализа. После CSDF фракции могут быть проанализированы для минералогического состава, концентрации почвы органического углерода и химии органического вещества. Этот метод обеспечивает количественную информацию о распределении органического углерода в рамках пробы почвы и приносит свет в сорбционной емкости различных, естественных минеральных фаз, обеспечивая тем самым механистическая информация о преференциальных характер взаимодействия органо минеральных почв (т.е.., который минералов, какой тип органического вещества).

Watch this Scientific Journal Video about Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions at JoVE.com

Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions

Комбинированные размер и плотность фракционирование (CSDF) является методом физически разделить почвы на фракции, различные текстуры (размера частиц) и минералогии (плотность). Цель заключается в том, чтобы изолировать дробей с разными определено к органического вещества почвы (СОМ), с тем чтобы лучше понять взаимодействие органо минеральных и динамика сом.

Совокупный размер и плотность фракционирование почв для исследования взаимодействия органо минеральные

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF ...

Этот метод является интересным подходом к изучению органо-минеральных взаимодействий, поскольку он фракционизирует органические вещества почвы в соответствии с его связью с различными минералами. Это физический процесс фракционные, что означает, что он не изменяет химию фракций. В результате анализ фракции говорит нам кое-что о естественном составе органо-минеральных комплексов.Этот метод очень полезен, поскольку мы пытаемся узнать больше о способности различных почв улавливать углерод от атмосферы. Чтобы отделить свободную долю света, весят от пяти до восьми граммов высушенной воздухом просеянной почвы в 50 миллилитровой конической центрифуге трубки. Запись массы почвы с четырьмя значительными цифрами.Используя градуированный цилиндр, добавьте от 35 до 40 миллилитров политунгстата натрия или SPT. С плотностью 1,62 грамма на кубический сантиметр, центрифуга в течение 90 минут при 2500 раз тяжести в размахивая центрифуги ведро позволить себе четкое разделение между свободной световой фракции и гранулы. Налейте все плавающие и подвесной материал в 250 миллилитров поликарбонат центрифуги бутылку.Убедитесь, что поддон остается прочно установлен в нижней части трубки. Промыть материал, прилипающий к стене трубки, в ту же поликарбонатную бутылку. Используйте шприц бутылку, наполненную деионизированной водой проведения трубки почти вверх дном над поликарбонатной бутылкой.Настройка вакуумной ультрафильтрационной линии с фильтрами 0,45 микрона. Слегка смочить фильтры и применять вакуум перед ужесточением воронки, чтобы избежать слез. Медленно вылейте содержимое поликарбонатной бутылки в воронку вакуумного фильтрационного блока.Промыть любые остатки, оставшиеся в поликарбонатной бутылке в фильтрационном блоке. Не позволяйте раствору тянуть над глубиной более одного сантиметра над фильтром. Добавьте более 10 миллилитров деионизированной воды в блок фильтрации по крайней мере три раза, чтобы убедиться, что все следы SPT удаляются.Убедитесь в том, чтобы промыть сторону фильтрации воронки. Выпустив вакуум на линии фильтрации, удалите воронку из фильтрационного блока. Восстановить материал, придерживаясь сторон в помечены алюминиевой миске с помощью шприц бутылку заполнены деионизированной водой.Аккуратно поднимите фильтр пинцетом и смойте материал, присутствующий в той же алюминиевой миске, используя шприц-бутылку, наполненную деионизированной водой. Высушите содержимое лодки при максимуме 65 градусов по Цельсию до постоянного веса. По крайней мере, через 48 часов, охладить содержимое чаши в desiccator содержащие свежие desiccant, по крайней мере 30 минут.Аккуратно соскребать материал с алюминиевой чаши с пластиковым шпателем. Завехать массу свободной световой фракции с четырьмя значительными фигурами, а затем поместить образец в флакон хранения. Для выполнения высвобождения окклюдной световой фракции добавьте от 35 до 40 миллилитров SPT с плотностью 1,62 грамма на кубический сантиметр в центрифугу, содержащую гранулы из свободного извлечения световой фракции.Переусейте гранулы. Вставьте ультразвуковой зонд на два сантиметра ниже поверхности раствора и поместите трубку в ледяную воду, чтобы предотвратить нагревательный раствор. Sonicate образца, используя необходимое время для достижения целевой энергии 280 джоулей на миллилитр.Чтобы отделить occluded световой фракции, центрифуга в течение 90 минут при 2500 раз тяжести в размахивая ведро центрифуги. Налейте все плавающие и подвесные материалы в бутылку поликарбонатной центрифуги на 250 миллилитров. Убедитесь, что гранулы остаются прочно поселились в нижней части трубки.Промыть окклюдный свет органического материала, придерживаясь все трубки в той же бутылке поликарбоната, как и раньше. Добавьте охлажденной деионизированной воды в трубку, содержащую гранулы до 40 миллилитров знака. Sonicate на 75 джоулей на миллилитр Оставьте содержание урегулирования на время, необходимое для материала тоньше, чем восемь микрон, чтобы поселиться.Затем пипетка из supernatant до 10 миллилитров знак в 50 миллилитров центрифуги трубки. Поместите трубки, содержащие менее восьми микрон фракции, а также те, которые содержат более восьми микрон фракции в духовку при температуре 45 градусов по Цельсию, чтобы испарять оставшиеся избыток жидкости. Для выполнения фракциорной плотности добавьте от 35 до 40 миллилитров SPT с плотностью 2,78 грамма на кубический сантиметр к каждой фракции размера.Переусердствов гранулы и центрифуги в течение 90 минут при 2500-времени тяжести. Затем вылейте все плавающие и подвесные материалы в 250-миллилитровую поликарбонатную центрифугу, гарантируя, что поддон остается прочно закрепленным на дне трубки. Это может быть трудно получить четкое разделение между плавающим материалом и гранулы.В этом случае можно попробовать стремление супернатанта до установленного уровня. Теперь перенесите гранулы в 250 миллилитров поликарбонатных бутылок с помощью шприц бутылки заполнены деионизированной водой. Добавьте деионизированную воду в поликарбонатные бутылки, чтобы снизить плотность, не превышая отметку в 200 миллилитров.Сделай это для всех фракций. После центрифугации бутылок в течение 20 минут при 5000 раз тяжести, декантировать супернатант в использованную банку SPT для переработки. После выполнения процедуры стирки, как описано в текстовом протоколе, собрать тяжелую фракцию в алюминиевой миске, тяжелая фракция гранулы и мелкие частицы, придерживающиеся стороны бутылки.Высушите тяжелую фракцию при максимуме 105 градусов по Цельсию до постоянного веса. Храните тяжелую фракцию так же, как световую фракцию. Распределение материальной массы между фракциями, показали сильные различия между участками.Как первоначально указано на основе минералогии объемных образцов, оцениваемых порошок рентгеновской дифракции, на месте один доминируют первичные силикаты, такие как кварц и feldspars, большинство материалов восстанавливаются в тяжелой фракции один, который был разработан, чтобы сконцентрировать грубые силикаты. Сайт два показали больший процент филлозиликатов основном каолинита во время минералогического анализа. Соответственно, тяжелая фракция 3, которая была предназначена для концентрации тонких силикатов, имела больше материалов на месте два, чем на месте одного.Наконец, третий участок был самым богатым оксидами, а также показал наибольшее количество материала в тяжелой фракции два, которая была разработана для концентрации грубых оксидов. В целом, данные свидетельствуют о том, что метод был успешным в физическом деление объемных образцов в их основных минералогических компонентов. Что касается любой физической схемы разделения, важно адаптировать свой параметр фракции к вашим конкретным целям.Убедитесь в том, чтобы иметь тестовый запуск и работать с несколькими репликациями, чтобы проверить воспроизводимость. Несмотря на то, что политунгстат натрия менее токсичен, чем ранее используемый и раствор, он остается раздражителем и вреден при проглатывании или вдыхании. Избегайте его выпуска в окружающую среду.После изоляции различные фракции могут быть проанализированы на минералогию, а также содержание и состав органических веществ. Это дает нам информацию как о минеральных, так и о партнере по органическим веществам в органо-минеральной ассоциации. Этот метод может пролить новый свет на разлагаемость органических веществ.Действительно, явные непокорные вещества могут быть не столько свойством данного органического соединения, сколько его сродством к различным минералам.

Research

JoVE Journal

Environment

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

Определение микробной внеклеточной ферментативной активности в вод, почв и донных отложений с использованием высокой пропускной MICROPLATE Анализы

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Интегрированный полевой Lysimetry и поровой воде Отбор проб для оценки химической мобильности в почвах и создания растительности

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Измерение содержания парниковых газов Flux от сельскохозяйственных почв с использованием статических палаты

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

Испытания на изгиб для определения Atterberg пластиковые предел в почвах

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Добыча и анализ микробных фосфолипидов жирных кислот в почвах

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

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

Почва лизиметре Выемка для связанных гидрологические, геохимические и микробиологические исследования

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

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Методы почвенной ресэмпинга для мониторинга изменений в концентрации химического вещества лесных почв

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

Разработка новых методов для количественной оценки плотности рыбы с помощью подводного стерео видео инструменты

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

An Ultra-clean Multilayer Apparatus for Collecting Size Fractionated Marine Plankton and Suspended Particles

Ультра-чистой многослойных аппарат для сбора размер фракционированный морской планктон и взвешенных частиц

The distributions of many trace elements in the ocean are strongly associated with the growth, death, and re-mineralization of marine plankton and those ...