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

Bu yöntem geliştirilmesi Lozan Üniversitesi Yerbilimleri Fakültesi Fond d'Investissement (FTERS) tarafından desteklenmiştir. Uganda Ulusal Konseyi bilim ve teknoloji ve Uganda yaban hayatı yetkilisi için bize araştırma örnekleri toplamak için izin verme için anıyoruz. Yazarlar daha fazla Prof. Thierry Adatte CHN ve XRD analizleri için teşekkür etmek istiyorum. Klasik yoğunluğu ayırma ilk eğitim sağlamak için Prof. Erika Marin-Spiotta için minnettarız. Ayrıca Laboratuvar Yöneticisi Laetitia Monbaron malzeme ve teçhizat güvenliğini sağlama konusunda ona yardım için teşekkür ederiz.

Yazarlar ifşa gerek yok.

Böylece kesirler nispeten homojen kompozisyon izole olabilir CSDF deneyler başarısı yöntemi için uygun parametreleri seçimine bağlı. Ayırma parametreleri seçiminde kritik noktalar aşağıda ele alınmıştır.
FLF mineraller ile etkileşim çok az organik madde temsil eder. Toprak ile yoğun çözüm karıştırma zaten bazı macroaggregates ayrılık beri bu kesir çıkarımı hassastır. Ancak, organik madde macroaggregates içinde mevcut fLF sensu stricto yüksek enerjili sonication18tarafından yayımlanan oLF için daha fazla benzer olabilecek göstergeler vardır. Bazı yazarlar bile 'içi Toplam Organik partiküler', iPOM54olarak adlandırdığı ücretsiz ve zayıf maden etkileşim organik madde, havuzu yalıtmak için düşük enerjili sonication adım önerdi.
Tehlikesi organik madde sürümü için toprak toplamları bozmak için farklı teknikler var. En yaygın sonication, ajitasyon ile cam boncuk ve kimyasal dispersant33,62,63kullanımı vardır. Çünkü çıkış enerji ince kontrol edilebilir ve daha az ya da aynı şekilde örnek dağıtmak için inanılır sonication burada seçildi. Kimyasal dispersant kullanmaya gerek iyileştirmelerden tarafından sonication nispeten organo-mineral kompleksleri22,33karşı koruyucu olarak kabul edilebilir. Dağılım adım, ancak, en hassas işlemlerden birini kalır. Bir yandan, zayıf bir dağılım agrega olduğu gibi bırakmak ve hF SOC aşırı bir tahmin için yol açabilir; Öte yandan, son derece dinç dağılım adım SOC yeniden dağılımı arasında kesirler organo-mineral kompleksleri kısmi imha tarafından neden olabilir. Zayıf organik kum dernekler bu sürece özellikle savunmasız olabilir. Toplamları ve yüzey Oftalmoloji içinde tıkanıklığı süreklilik2gerçekleşen işlemler olduğundan, mükemmel bir çözüm var. Bu nedenle, sonication enerji düzeyini düşünceli toprak özellikleri göre ayarlanması gerekir. Kaiser ve Berhe64 eserler ultrason tarafından toprak dağıtırken neden en aza indirmek için bir strateji öneriyor çok yararlı bir inceleme yayınladı.
5. 000 ' J·mL-1ile 60 arasında sonication enerjileri değişir bildirdi. Birkaç araştırma grubu bu bildirdin 100 J·mL-1 macroaggregates yok etmek ve 500 J·mL-1 büyük microaggregates yok ve reaktif makul bir dağılım sağlamak kumlu topraklarda, etkili bir şekilde dağıtmak için yeterli olabilir toprak63,65,66,67,68. Fiziksel ayırma düzenlerinde, silt ve kil ölçekli toplamları tam dağılım, koruma mekanizması bu boyut aralıkları sorptive sabitleme ayırt olmak büyük olasılıkla bu yana gerekli olmayabilir. Makro-(> 250 µm) ve büyük mikro-(> 53 µm) toplamları bozmaya dağılım boyutu veya yoğunluk ayırma önce makul bir amacı olabilir. Enerjileri 100 J·mL-1 (kumlu topraklarda) 200 J·mL-1 (loamy topraklar) için uygun seçenekleri olabilir. 200 J·mL-1 bir enerji zaten mikrobiyal metabolitleri69(sözde maden ilişkili) bir kısmını elde, böylece daha yüksek sonication enerjileri kullanımı dikkat tabi olmalıdır. Ancak, mineralogically reaktif topraklar çimentolu toplamları ile dağıtmak için 500 J·mL-1 gerektirebilir. Bu dağılım enerji her toprak türüyle eşleşmesi gibi hedefler çalışma için ayarlanması gereklidir. Son olarak, hatta sözde tam ultrasonik dispersiyon sonra kil ölçekli microaggregates70kalıcı olması olasılığı olduğunu hatırlamak önemlidir.
Fiziksel ayırma teknikleri uyumlaştırılması ile bir zorluk topraklarda, özellikle onların mineral bileşiminde bulunan heterojenite bulunur. Yoğun çözümleri seçimi bilinen temel alınarak yapılmalıdır ya da mümkün olduğu kadar homojen olan kesirler yalıtmak için nihai hedefi ile toprak mineraloji anlaşılmaktadır.
Makalede, SPT - pH 371,72kullanılan yoğun çözüm oldu. Düşük pH çözünür organik bileşiklerin kayıplarını en aza indirir. Ancak, yoğunluk ayırma farklı yoğun çözümleri ile gerçekleştirilebilir. Tarihsel olarak, organik sıvılar kullanılan (tetrabromoethane, tetrachloromethane) idi, ama yavaş yavaş inorganik tuzları (sodyum iyodür, SPT) kar halojenli hidrokarbonlar toksisite ve toprağın doğal kirlilik nedeniyle terk edildi organik. Günümüzde, SPT tercih edilen çözüm yoğunluğu 1.0 için 3.1 g·cm-3arasında ayarlanabilir çünkü, geri dönüştürülebilir ve düşük bir toksisite (yutulur sürece) vardır22,50. Ana üreticileri karbon ve azot kontaminasyon düzeyi farklı bir Aralık SPT notlar sunuyoruz. Özellikle kesirler izotopik kompozisyon için analiz edilecek ise yoğunluk ayırma için toprak, en saf sınıf, önerilir.
Yoğunluğu 1.6 g·cm-3 çözüm klasik ayırmak için kullanılan maden ilişkili kesirler organik ışık - örneğin Golchin ve ark.21bakın. Bazı yazarlar-si olmak önermek bir yoğunluğu 1 g·cm-3 (su) ışık Kesir73,74, çoğunu ayıklamak için yeterli olabilir iken diğerleri önerilen daha yüksek yoğunluk kesintileri dayalı 1.62 veya 1.65 g·cm-3 gibi var fikir bazı organik bileşenler yoğunlukları 1,60 g·cm-3 33,75,76kadar gösterebilirim. Yoğunlukları 1,85 g·cm-3 yüksek istihdam50bile olmuştur. Işık ağır kesirleri ayırmak için bir yoğunluk seçerken, mükemmel bir çözüm var olduğunu belirtmek gerekir. Nitekim, bazı 'hafif' organik ışık kesirler bazı mineraller dahil olmak üzere daha yüksek yoğunlukları risk ise ağır kesirler atfederek yoğunlukları riski daha düşük. Bu son etkisi ne zaman % SOC 40-45 dereceye mineral kirlenme gösteren % düşük ışık kesirler karbon içeriği gözlemleyerek tespit edilebilir.
Ağır kesirler, XRD gibi ön analizler toplu mineraloji içgörü sağlayabilir için örnek60 ve yoğunluk kesintileri yüksek göz önünde bulundurarak bir toprak ana mineral bileşenleri arasında ayırt yetenekli tanımlamaya yardımcı olmak organik yükleri teorik değerine göre bir mineral yoğunluğunu düşürür. Benzer şekilde, parçacık boyutu ayrılması için küme uygun sınırları dokusal analiz77,78 yardımcı olabilir. Sıralı yoğunluğu ayırma zor olduğunda partikül büyüklüğü ayrılık basit yoğunluğu ayırma için özellikle çekici bir ektir. Örneğin büyük miktarda oxyhydroxides ve örnek dağılım neden ve ağır sıvı içinde açık renk ayrımları önlemek düşük etkinlik kil içeren topraklar için durum böyle. Partikül büyüklüğü ayrılık adım de farklı boyutlarda (Örneğin, kuvars ve ıllite) ama benzer yoğunlukları minerallerin ayırmak için endikedir.
Ücretsiz kalsiyum iyonları ile SPT çözünmez Ca metatungstate oluşturmak için tepki olacaktır. Böylece kötü kristal, pedogenic karbonatı büyük miktarlarda içeren alkali topraklar için uygun olmayan bir yöntemdir. Örnekleri ile temas SPT uzun süre bırakılmış değil sürece düşük-reaktivite karbonatı küçük miktarlarda ayırma ile müdahale değil. Metatungstate CA precipitates kesir kitleler üzerinde bir tahmin için yol açacaktır. LFs C konsantrasyonu için temel bir Çözümleyicisi üzerinde çalıştırırsanız, sorun keşfetti ama ayırma tehlikeye girer.
Bu teknik sorunlar yanı sıra topraklarda reaktif mineraller nadiren ayrık ayıran kaplamalar ve çimento gibi ama onun yerine gerçekleşmemesini aslında temel sınırlama CSDF (veya herhangi bir fiziksel ayırma düzeni) kaynaklanmaktadır. Çok sorptive ama çok ince kaplama (kuvars gibi) Aksi takdirde tepkisizdir mineralleri üzerindeki oluşumunu, organo-mineral ilişkisi önyargılı bir görünüme yol açabilir. Dikkat böylece sonuçları, özellikle toprak olan reaktivite tarafından kötü kristal hakimdir ve oksit aşamaları yorumlarken gereklidir. Daha fazla kesirler karakterizasyonu böyle belirsizlikleri hafifletmeye yardımcı olabilir. Yine de, CSDF gibi ayrıntılı fiziksel ayırma yöntemleri doğal olarak meydana gelen organo-mineral kompleksleri bileşimi bir anlayış kazanmak için eşsiz bir yeteneği var. Böyle bir fikir organik madde, mineral ilişkili olan en büyük havuzu biogeochemistry yeni anlayış verim bekleniyor.

Toprak jeolojik ve biyolojik kökenli unsurları içeren karmaşık bir sistemdir. Arası ilişkilerini ekosistem işlevi1anlayışımızı temel taşı çalışmadır. Özellikle, organo-mineral etkileşimleri toprak organik madde (SOM) dynamics2' önemli bir rol oynamak tahmin edilmektedir. Unravelling SOM dynamics halen çeşitli nedenlerden dolayı bir çok aktif araştırma alanı olduğunu. Bir toprak yüksek SOM stokları ile iyi içsel doğurganlık göstermek eğiliminde olacaktır ve aynı zamanda bir çevre değerli karbon tutma fırsat3,4teşkil edebilir.
Toprakta organik madde iken diğerleri için yıl5bin kalıcı uzayda bir kaç saat içinde teslim bazı bileşenleri ile son derece heterojen. Bu heterojenlik belirleyicileri tartışmalı bir konu kalır, ancak mineral matris ile dernek özellikle önemli6,7, özellikle için toprakaltı ufuklar8olduğu düşünülmektedir. Sonuç olarak, mineral aşamaları yakından organik bileşenleri ile ilişkilendirmek için bilinen artan faiz9,10,11alıyorsunuz.
Toprak çok çeşitli mineraller nitelik ve nicelik som doğru sorptive potansiyel değişen içerir Mineraller büyük belirli alanları ve/veya büyük ölçüde reaktif yüzeyler ile organik bileşikler4,12bir yüksek MPA'dan kapasitesine sahip gösterilmiştir. Topraklarda, yüksek-etkinlik phyllosilicates (örneğin, smectites) gibi ikincil mineraller demir oxyhydroxides ve kötü kristal aluminosilicates tüm önemli ölçüde bazı organik bileşikler13 sorptive korunması girişme gösterilmiştir , 14 , 15 , 16 , 17. mineraloji içinde farklı kesirler içine toprak ayıran böylece yardımcı olabilir organik madde havuzları göreli fonksiyonel homojenliği ile yalıtmak.
Bu kağıt, organo-mineral kompleksleri onların özelliklerini kolaylaştırır kompozisyon göre ayırmak için bir metodoloji sunmak için amaçtır. Yöntemi fiziksel olarak toplu toprak kesirler farklı kompozisyon bir dizi ayırmak için boyutu ve yoğunluğu ayırma birleştirir. Kombine boyutu ve yoğunluğu ayırma (CSDF) iki etkili fiziksel ayırma yaklaşım (Parçacık boyut ayırma ve yoğunluk ayırma) entegre. Bu iki yaklaşım kombinasyonu geliştirilmiş çözünürlük organo-mineral kurum içinde toprak bizim anlayış getiriyor.
Kesirler bir toplu toprak örnek18,19' belirtmek için kullanılır (kimyasal, fiziksel ve / veya biyokimyasal) birçok farklı yaklaşım vardır. Basit yoğunluğu ayırma olduğunu çok toprak bilim adamları tarafından SOM dynamics eğitim için kullanılan fiziksel bir ayrılık (örneğin Grunwald vd., 2017 görmek ve orada başvuran)20. Klasik haliyle, basit yoğunluğu ayırma malzemeleri bir verilen kesim (genellikle 1.6-1,85 g·cm-3) - ışık kesir (LF) ağır malzemeleri - ağır kesir (hF) hafif ayırır. Eğer bazen daha fazla ücretsiz hafif kesir (fLF) ve tehlikesi ışık kesir (oLF)21bölünmüş.
Birçok topraklarda en büyük SOM havuzu içinde hF22bulunur. SOM içinde hF genellikle Eğer23yılında bundan daha kararlı olmak düşündüm, henüz bir yüksek tutulacağı gösterilmiştir kompozisyon ve muhtemelen, fonksiyonel heterojenite18. Bu daha fazla ayrı gerek hF SOM havuzları (ikamet süresi veya işlevselliği gibi) farklı biyojeokimyasal özellikleri ile izole görüş daha homojen subfractions içine puan. Sollins vd (2009)24tarafından açıklandığı gibi sıralı yoğunluğu ayırma, gerçekten başarılı bir yöntem olduğunu kanıtlamıştır; henüz sadece yoğunluğu temelinde yapılan bir ayrım bakan farklılıklar varyasyon tane boyutu ve böylece belirli yüzey alanı kaynaklanan riski çalışır. Örneğin, kaolinite kuvars olarak yaklaşık aynı yoğunluğa sahiptir ama onun boyutlandırma modu (Tablo 1) temelinde ayrılmış. CSDF tane boyutu dikkate içerir ve ayırma çözünürlüğünü artırır.
SOM ayırma fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal özelliklerine göre uzun bir geçmişi vardır. CSDF gibi fiziksel Yöntemler boyutunu (parçacıklar veya toplamları) veya yoğunluk gibi toprak bileşenlerinin fiziksel özellikleri temel alır. Kimyasal yöntemler belirli bileşikler veya sınıflar bileşikleri, hem de kimyasal oksidasyon seçici çekimi içerir. Biyokimyasal yöntemleri çeşitli deneysel koşullarda mikrobiyal oksidasyon güveniyor. Kimyasal ve biyokimyasal Yöntemler farklı ilkelere dayalı ve fiziksel yöntemlerine göre farklı hedefleri var ama yine de kısaca aşağıda incelenir.
Alkali ayıklama (ile sodyum hidroksit örneğin) kimyasal olarak toprak6organik bileşenini ayırmak için kullanılan en eski yöntemler arasında yer alıyor. Daha modern, kimyasal yöntemler SOM ayırma için örnekler ben) Na pirofosfat ile alkali Çıkarma amaçlı mineralleri; bağlı SOM yalıtma II) eski, kalıcı SOM miktarının asit hidroliz (HCl) yönelik. ve III) seçmeli oksidasyonunu SOM kimyasal maddeler ile amaçlı ücretsiz veya değişken SOM2saldıran. Bu yöntemler işlevsel olarak farklı organik madde havuzu bir anlayış kazanmak yararlı olabileceği bazı sınırlamaları acı. İlk olarak, çekimi mükemmel olmayan veya eksik olabilir. Örneğin, klasik alkalin yöntemi sadece 50-70 oranında toprak organik karbon (SOC)6ayıklar. İkincisi, ayırma ürün içinde bulundu SOM temsilcisi olmayabilir ve5kategorize etmek zor olabilir. Üçüncü olarak, bunların çoğu organik ve mineral arasında orijinal dernek korumaz bu yana bu kimyasal yöntemler sadece organo-mineral etkileşim içine sınırlı fikir sunuyoruz.
Biyokimyasal çıkarma incubations deneyler de dahil olmak üzere özellikle değişken ve reaktif SOM çalışma için kullanılır (bkz. Strosser32 biyokimyasal Yöntemler bir daha gözden geçirme için). Kuluçka deneyleri, biyokimyasal oksijen ihtiyacı bir ölçüsü olarak düşünülebilir ve sezgisel biyoyararlanım organik yüzeylerde belirlenmesi için uygundur. Ancak, uzun bir kuluçka kez (sıcaklık, nem, fiziksel rahatsızlık, yeni girişleri yokluğu) alanından farklı koşullarda ihtiyacını ekstrapolasyon in-situ SOM dynamics için hassas yapar.
Dönüştürücü ya da yıkıcı, inanılan kimyasal ve biyokimyasal yöntemlerine göre fiziksel ayırma teknikleri olarak daha fazla koruyucu22 kabul edilebilir (çözünür organik bileşikler, önemli istisna ile hangi işlem sırasında kaybolur). Kesirler, bir 'katı faz toprak bileşenleri alanında mevcut olarak anlık görüntü görüntü görüntüsünü ' düşünülebilir ve böylece olabilir en iyi, fiziksel onların toprak daha doğrudan SOM dynamics in situ33' e ilgilidir. Ayrıca, tahribatsız yapısı tekniği ve kesirler daha sonra analizleri kullanarak ya da daha fazla kimyasal ve biyokimyasal Yöntemler göre şeker karakterize edilebilir olduğunu anlamına gelir.
Toprak fiziksel ayırma son bir fikir değil. Bilimsel literatür hakkında fiziksel ayırma teknikleri tarihleri geri orta-20 yüzyıl. Yoğunluk ayırma uygulamaları gibi erken 196534,35olarak rapor edilmiştir. Aynı dönemde ve aşağıdaki yıllarda SOM dinamikleri ile ilgili yayınlar ve mineraller ile etkileşimi zaten toprak bilim adamları36,37,38arasında,39 yaygın hale gelmişti .
Ayırma, yoğunluğu dayalı toplam boyutu veya parçacık boyutu şu anda kullanılan en yaygın fiziksel ayırma yöntem vardır. Ana zorluklar fiziksel ayrılık homojen fonksiyonel SOM havuzları, yalıtım dönüş-over oranı, boyutu veya diğer gösterge işlev tarafından tanımlanan biridir. Ayırma yöntemleri veya ölçüt, CSDF, olduğu gibi birleştiren fonksiyonel çözünürlük toprak kesirler için getirmek yardımcı; Nitekim, bu yöntemlerin daha fazla kombinasyon18,40,41,42,43yılında kullanılmak üzere gibi görünüyor. Sıralı yoğunluğu ayırma, kesirler ile farklı organik önemi vermeye içerik ve farkları için belirli yüzey alanı, CSDF atfedilebilecek hesapları boyutu ayırmalı mineralojik kompozisyon sözü tutar mümkün birleştirerek çeşitlilik ve işlevi, organo-mineral ilişkisi toprak verimli.
CSDF fiziksel olarak toplu toprak örnekleri göreli mineralojik ve dokusal homojenliği kesirler fractionate amaçlamaktadır. Yoğunluk ve parçacık boyutu kesintileri yanı sıra burada kullanılan dağılım enerji bizim toprak türüne göre seçilmiştir ama bu parametreler garnülleri olmak örnekleri ve çalışmada bağlı olarak adapte olabilir. Bu örnekte, bir dağılım adım, iki yoğunluğu ve bir boyut kesintileri, kullanmak toplu toprak ayrılması 6 kesirler (Tablo 2) içine sonuçlanan seçtik. Şekil 1 Yöntem kavramsal genel bakış sağlar. Burada garnülleri olduğunuz malzemeler, tropikal toprak olmakla birlikte, herhangi bir toprak tipi yanı sıra çökeller yöntemi uygulanabilir. Malzemeler arasında kesirler dağılımı ve kendisini çok bilgilendirici olabilir rağmen CSDF genellikle daha fazla analizleri önce hazırlık bir adım olarak kullanılır. Topraklar için uygulandığında, CSDF (1) mineral bileşimi (mineraloji ve doku) ve (2) SOM konsantrasyon ve kompozisyon farklı kesirler verir.

<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

Kombine boyutu ve yoğunluğu ayırma (CSDF) fiziksel olarak farklı partikül büyüklüğü ve mineraloji kesirler içine toprak ayırmak için kullanılan bir yöntemdir. CSDF (1 ücretsiz hafif kesir (uncomplexed organik madde), (2 tehlikesi ışık kesir (toprak toplamları kapana uncomplexed organik madde) ve (3) değişken sayıda ağır yalıtmak için sıralı yoğunluğu ayırma ve sedimantasyon adımlarına dayanır kesirler (toprak mineraller ve bunların ilişkili organik madde) kompozisyon farklı. CSDF (dağılım enerji, yoğunluk kesintileri, sedimantasyon zaman) parametreleri düzgün seçilir şartıyla, yöntem nispeten homojen mineral bileşimi ağır kesirler verir. Bu kesirler herbiri farklı kompleks yetenek bu yalıtmak ve organo-mineral etkileşimleri doğa eğitim için yararlı bir Yöntem render organik madde doğru olması beklenir. Yoğunluk ve Parçacık boyut ayırma birleştirerek getiriyor mineraloji ve boyutu (yüzey alanıyla ilgili) göre ağır bileşenlerinin ayrılması sağlayan basit boyutu veya yoğunluk ayırma yöntemlerini kıyasla geliştirilmiş bir çözünürlük ölçüt. Tüm fiziksel ayırma yöntemleri için olduğu gibi gibi daha az rahatsız edici veya kimyasal olarak tabanlı çıkarma yöntemleri daha Agresif düşünülebilir. Ancak, CSDF zaman alan bir yöntemdir ve ayrıca, bazı kesirler elde edilen malzeme miktarını daha sonraki analiz için sınırlama. CSDF, kesirler mineralojik kompozisyon, toprak organik karbon konsantrasyonu ve organik madde Kimya için analiz. Yöntem bir toprak örneği içinde organik karbon dağıtımı hakkında kantitatif bilgi sağlar ve böylece Tercihli hakkında mekanik bilgi sağlayan farklı, doğal olarak meydana gelen mineral aşamaları, sorptive kapasitesi için ışık getiriyor organo-mineral etkileşimleri topraklarda (i.e., hangi mineral, organik madde türünü) doğası.

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

Kombine boyutu ve yoğunluğu ayırma (CSDF) fiziksel olarak farklı doku (parçacık boyutu) ve mineraloji (yoğunluk) kesirler içine toprak ayırmak için bir yöntemdir. Amaç daha iyi organo-mineral etkileşimleri ve SOM dinamiklerini anlamak için kesirler toprak organik madde (SOM), doğru farklı ayrıntıları ile izole etmektir.

Kombine boyutu ve toprak yoğunluğu ayırma Organo-Mineral etkileşimlerin araştırmalar için

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

Bu yöntem, farklı mineraller ile ilişkisine göre toprak organik madde fraksiyonu çünkü organo-mineraller etkileşimleri çalışma için ilginç bir yaklaşımdır. Fiziksel bir kesirleşme süreci, yani kesirlerin kimyasını değiştirmez. Sonuç olarak, fraksiyonun analizi bize organo-mineral komplekslerinin doğal bileşimi hakkında bir şeyler söyler.Farklı toprakların atmosferden karbon ayırma yeteneği hakkında daha fazla bilgi edinmeye çalıştığımız için bu yöntem gerçekten yararlıdır. Serbest ışık fraksiyonunu ayırmak için, 50 mililitrelik konik santrifüj tüpünde 5 ila 8 gram hava kurutulmuş elek toprağı tartın. Dört önemli rakamlar ile toprak kütlesi kaydedin.Mezun bir silindir kullanarak, sodyum politungstate veya SPT 35 ila 40 mililitre ekleyin. Santimetreküp başına 1,62 gram yoğunluğu ile, serbest ışık fraksiyonu ve pelet arasında net bir ayrım göze bir sallanan kova santrifüj 2500 kez yerçekimi 90 dakika santrifüj. 250 mililitrelik polikarbonat santrifüj şişesine tüm yüzen ve askıda malzeme dökün.Paletin tüpün alt kısmında sıkıca kaldığından emin olun. Tüpün duvarına yapışan malzemeyi aynı polikarbonat şişeye durulayın. Polikarbonat şişenin üzerinde tüpü neredeyse baş aşağı tutan deiyonize su yla dolu bir fışkırtıcı şişe kullanın.0,45 mikron filtreli bir vakum ultrafiltrasyon hattı kurun. Filtreleri hafifçe nemlendirin ve yırtılan ları önlemek için hunileri sıkmadan önce vakum uygulayın. Polikarbonat şişenin içeriğini yavaşça vakumlu filtrasyon ünitesinin hunisine dökün.Polikarbonat şişede kalan kalıntıları filtrasyon ünitesine durulayın. Çözümün filtrenin yaklaşık bir santimetre üzerinde yaklaşık bir santimetreden daha büyük bir derinliği çekmesine izin vermeyin. SPT'nin tüm izlerinin kaldırıldığından emin olmak için filtreleme ünitesine en az üç kez 10 mililitreden fazla deiyonize su ekleyin.Filtrasyon hunisinin yan tarafını durulayıdığından emin olun. Vakumu filtrasyon hattında serbest bıraktıktan sonra, huniyi filtrasyon ünitesinden çıkarın. Deiyonize su ile dolu bir fışkırtma şişesi kullanarak etiketli alüminyum bir kase içine yanlara yapışan malzeme yitirir.Filtreyi cımbızla dikkatlice kaldırın ve mevcut malzemeyi deiyonize suyla dolu bir fışkırtma şişesi kullanarak aynı alüminyum kaseye durulayın. Tekne içeriğini maksimum 65 santigrat dereceden sabit ağırlıkta kurutun. En az 48 saat sonra, en az 30 dakika boyunca taze kurutucu içeren bir kurutucu kase içeriğini soğutun.Hafifçe plastik bir spatula ile alüminyum kase malzeme kazıyın. Serbest ışık fraksiyonunun kütlesini dört önemli rakamla kaydedin ve örneği bir depolama şişesine yerleştirin. Tıkanmış ışık fraksiyonunun salınımını gerçekleştirmek için, serbest ışık fraksiyonu çıkarma pelet içeren santrifüj tüpüne santimetreküp başına 1,62 gram yoğunlukla 35 ila 40 mililitre SPT ekleyin.Peleti yeniden askıya alın. Ultrasonik probu çözeltiyüzeyinin iki santimetre altına yerleştirin ve toplu çözelti ısıtmasını önlemek için tüpü buzlu suya yerleştirin. Mililitre başına 280 joule hedef enerjiulaşmak için gerekli zamanı kullanarak örnek sonicate.Tıkanmış ışık fraksiyonu ayırmak için, sallanan kova santrifüj 2500 kez yerçekimi 90 dakika santrifüj. 250 mililitrelik polikarbonat santrifüj şişesine tüm yüzen ve askıda malzemeleri dökün. Peletin tüpün alt kısmında sıkıca kaldığından emin olun.Tüpün tamamına yapışan tıkalı hafif organik maddeyi daha önce olduğu gibi aynı polikarbonat şişeye yapıştırın. 40 mililitre işareti kadar pelet içeren tüp efrizeed deiyonize su ekleyin. Mililitre başına 75 joule sonicate Yerleşmek için sekiz mikron daha ince malzeme için gerekli süre için yerleşim için içerik bırakın.Sonra 50 mililitrelik bir santrifüj tüpü içine 10 mililitre işareti aşağı supernatant dışarı pipet. Kalan fazla sıvıyı buharlaştırmak için sekiz mikrondan daha az fraksiyoniçeren tüpleri ve sekiz mikrondan büyük fraksiyonu içeren tüpleri 45 santigrat derecede fırına yerleştirin. Yoğunluk fraksiyonu gerçekleştirmek için, her boyut fraksiyonuna santimetreküp başına 2,78 gram yoğunluğu ile 35 ila 40 mililitre SPT ekleyin.Pelet ve santrifüjü 2500 kat yerçekiminde 90 dakika süreyle yeniden askıya alın. Daha sonra, palet sıkıca tüpün altında sıkışmış kalır sağlanması, 250 mililitrelik polikarbonat santrifüj şişe içine tüm yüzen ve askılı malzemeler dökün. Yüzen malzeme ve pelet arasında net bir ayrım elde etmek zor olabilir.Bu durumda, supernatant'ın aspirasyonunun belirli bir düzeye inmesini deneyebilirsiniz. Şimdi deiyonize su ile dolu bir fışkırtmak şişesi kullanarak 250 mililitrelik polikarbonat şişeiçine pelet aktarın. 200 mililitre işareti aşmadan yoğunluğunu azaltmak için polikarbonat şişelere deiyonize su ekleyin.Bunu tüm kesirler için yapın. 5000 kez yerçekimi 20 dakika boyunca şişesanrugation sonra, geri dönüşüm için kullanılan SPT kavanoz içine supernatant decant. Metin protokolünde açıklandığı gibi yıkama işlemi yaptıktan sonra, bir alüminyum kase ağır fraksiyonu toplamak, ağır fraksiyonu şişe tarafına yapışan pelet ve ince parçacıklar olduğunu.Ağır fraksiyonu maksimum 105 santigrat dereceden sabit ağırlıkta kurutun. Ağır kesirleri ışık fraksiyonuyla aynı şekilde saklayın. Kesirler arasında malzeme kütlesidağılımı, siteler arasında güçlü farklılıklar gösterdi.Başlangıçta toz X-ışını kırınımı ile değerlendirildiği gibi dökme numune mineralojisi ile gösterildiği gibi, kuvars ve feldispatlar gibi birincil silikatların hakim olduğu bir yerde, malzemelerin çoğu kaba silikatları yoğunleştirmek için tasarlanmış ağır fraksiyonbir de ele geçirilmiştir. İkinci bölge, mineralogical analiz sırasında çoğunlukla kaolinit olan fillosilikatların daha büyük bir yüzdesini gösterdi. Buna göre, ince silikatları yoğunlaştırmak için tasarlanmış ağır kesir üç, ikinci bölgede birinci bölgeden daha fazla malzemeye sahipti.Son olarak, site üç oksitler açısından en zengin ve aynı zamanda kaba oksitler konsantre tasarlanmıştır ağır fraksiyonu iki malzemenin en büyük miktarda gösterdi. Genel olarak, veriler yöntemin toplu örnekleri ana mayınsal bileşenlerine fiziksel olarak kesirlemede başarılı olduğunu göstermektedir. Herhangi bir fiziksel ayırma şeması na gelince, kesirleme parametrenizi belirli hedeflerinize göre uyarlamak önemlidir.Bir test çalışması olduğundan ve tekrarlanabilirliği denetlemek için birkaç çoğaltmayla çalıştığınızdan emin olun. Sodyum politungstate daha önce kullanılan ve çözelti daha az toksik olmasına rağmen, bir tahriş edici kalır ve yutulur veya solunduğunda zararlıdır. Ortama salınmasından kaçının.İzolasyondan sonra, farklı kesirler mineraloji yanı sıra organik madde içeriği ve bileşimi için analiz edilebilir. Bu bize organo-mineral birliğinin hem mineral hem de organik madde ortağı hakkında bilgi verir. Bu yöntem organik madde bozulmasına yeni bir ışık tutabilir.Gerçekten de belirgin inatçılar çok belirli bir organik bileşik bir özellik ama farklı mineraller için yakınlığı olmayabilir.

Research

JoVE Journal

Environment

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

Yüksek Verimli Mikroplate Tahliller kullanarak Waters, Topraklar ve tortulları Mikrobiyal Ekstrasellüler Enzim Aktivitesi Belirlenmesi

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

Entegre Saha Lysimetry ve gözenek suyu Örnekleme Topraklarda Kimyasal Hareketlilik Değerlendirilmesi ve kurulan Bitki Örtüsü

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

Statik Chambers kullanma Tarım Topraklarının Sera Gazı Flux Ölçümü

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

Topraklarda Atterberg Plastik Limiti Belirleme A Bükme Testi

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

Ekstraksiyon ve Topraklarda Mikrobiyal Fosfolipid Yağ Asitleri Analizi

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

Coupled Hidrolojik, jeokimyasal ve Mikrobiyolojik Araştırmalar Toprak Lizimetre Kazı

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

Toprak Yeniden örnekleme yöntemleri Orman Topraklarının Kimyasal Konsantrasyonlarına Değişiklik Monitör

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

Sualtı Stereo video araçları kullanarak balık yoğunluğu miktarının için yeni yöntemler geliştirilmesi

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

Şeker boyutu deniz Plankton ve askıya alınan parçacıkları toplamak için Ultra temiz bir çok katmanlı aparat

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