Name: methane hydrate crystallization on sessile water droplets
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets at JoVE.com

NASA Exobiology grant 80NSSC19K0477 financierde dit onderzoek. Wij danken William Waite en Nicolas Espinoza voor de waardevolle gesprekken.

1. Ontwerp, valideer en machine de drukcel.
<ol><li>Ontwerp de cel om directe visualisatie van hydraatvorming uit een waterdruppel mogelijk te maken. Zorg ervoor dat de cel een hoofdkamer heeft met een doorzichtig saffiervenster en vier poorten voor vloeistof-/gasinlaat, uitlaat, licht en draden(figuur 1). Maak het definitieve ontwerp in engineering ontwerpsoftware(aanvullende figuur S1).</li>
	<li>Om te controleren of de drukcel veilig is onder hoge druk, voert u een eind...

<ol>
	<li>Bohrmann, G., Torres, M. E., Schulz, H. D., Zabel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+hydrates+in+marine+sediments.">Gas hydrates in marine sediments.</a> Marine Geochemistry. , 481-512 (2006).</li><li>Ruppel, C. D., Kessler, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+climate+change+and+methane+hydrates.">The interaction of climate change and methane hydrates.</a> Reviews of Geophysics. 55 (1), 126-168 (2017).</li><li>Hammerschmidt, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+gas+hydrates+in+natural+gas+transmission+lines.">Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines.</a> Industrial and Engineering Chemistry. 26, 851-855 (1934).</li><li>Ke, W., Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+hydrate+inhibitor+studies+for+gas+hydrate+systems:+a+review+of+experimental+equipment+and+test+methods.">Kinetic hydrate inhibitor studies for gas hydrate systems: a review of experimental equipment and test methods.</a> Energy &amp; Fuels. 30 (12), 10015-10028 (2016).</li><li>Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+kinetic+hydrate+inhibitors+from+an+environmental+perspective.">A review of kinetic hydrate inhibitors from an environmental perspective.</a> Energy &amp; Fuels. 32 (12), 12001-12012 (2018).</li><li>Walker, V. 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=Antifreeze+proteins+as+gas+hydrate+inhibitors.">Antifreeze proteins as gas hydrate inhibitors.</a> Canadian Journal of Chemistry. 93 (8), 839-849 (2015).</li><li>Bruusgaard, H., Lessard, L. D., Servio, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+study+of+structure+I+methane+hydrate+formation+and+decomposition+of+water+droplets+in+the+presence+of+biological+and+polymeric+kinetic+inhibitors.">Morphology study of structure I methane hydrate formation and decomposition of water droplets in the presence of biological and polymeric kinetic inhibitors.</a> Crystal Growth &amp; Design. 9 (7), 3014-3023 (2009).</li><li>Jung, J. W., Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+and+phenomena+relevant+to+CH4-CO2+replacement+in+hydrate-bearing+sediments.">Properties and phenomena relevant to CH4-CO2 replacement in hydrate-bearing sediments.</a> Journal of Geophysical Research. 115 (10102), 1-16 (2010).</li><li>Chen, X., Espinoza, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ostwald+ripening+changes+the+pore+habit+and+spatial+variability+of+clathrate+hydrate.">Ostwald ripening changes the pore habit and spatial variability of clathrate hydrate.</a> Fuel. 214, 614-622 (2018).</li><li>DuQuesnay, J. R., Diaz Posada, M. C., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+gas+hydrate+reactor+design:+3-in-1+assessment+of+phase+equilibria,+morphology+and+kinetics.">Novel gas hydrate reactor design: 3-in-1 assessment of phase equilibria, morphology and kinetics.</a> Fluid Phase Equilibria. 413, 148-157 (2016).</li><li>Udegbunam, L. U., DuQuesnay, J. R., Osorio, L., Walker, V. K., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+equilibria,+kinetics+and+morphology+of+methane+hydrate+inhibited+by+antifreeze+proteins:+application+of+a+novel+3-in-1+method.">Phase equilibria, kinetics and morphology of methane hydrate inhibited by antifreeze proteins: application of a novel 3-in-1 method.</a> The Journal of Chemical Thermodynamics. 117, 155-163 (2018).</li><li>Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-CO2-mineral+systems:+Interfacial+tension,+contact+angle,+and+diffusion+-+Implications+to+CO2+geological+storage.">Water-CO2-mineral systems: Interfacial tension, contact angle, and diffusion - Implications to CO2 geological storage.</a> Water Resources Research. 46 (7537), 1-10 (2010).</li><li>Sloan, E. D., Koh, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edn. , (2007).</li><li>Makogon, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Hydrates of natural gas. , 125 (1981).</li><li>Johnson, A. M., 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=Mainly+on+the+plane:+deep+subsurface+bacterial+proteins+bind+and+alter+clathrate+structure.">Mainly on the plane: deep subsurface bacterial proteins bind and alter clathrate structure.</a> Crystal Growth &amp; Design. 20 (10), 6290-6295 (2020).</li></ol>

We hebben een methode ontwikkeld om veilig methaanhydraatschalen op sessiesle waterdruppels te vormen en delen deze methode om een drukcel met een werkdruk van 10 MPa te bewerken en te assembleren, evenals de druk- en koelsystemen. De drukcel is uitgerust met een trap voor de druppel met ingebedde thermokoppels, een saffiervenster voor het visualiseren van de druppel en een drukomvormer die aan de bovenkant van de cel is bevestigd. Het koelsysteem omvat gekoelde ethyleenglycol die door koperen spoelen circuleert in een t...

Gashydraten zijn kooien van waterstofgebonden watermoleculen die gastgasmoleculen vangen via van der Waals-interacties. Methaanhydraten vormen zich onder hoge druk en lage temperatuuromstandigheden, die in de natuur voorkomen in het ondergrondse sediment langs continentale randen, onder Arctische permafrost en op andere planetaire lichamen in het zonnestelsel1. Gashydraten slaan enkele duizenden gigaton koolstof op, met belangrijke implicaties voor klimaat en energie2. Gashydraten kunnen ook gevaarlijk zijn in de aardgasindustrie omdat omstandigheden die gunstig zijn voor hydraten voorkomen in gaspijpleidingen, die de leidingen kunnen verstoppen, wat kan leiden tot dodelijke explosies en olielozingen3.
Vanwege de moeilijkheid om gashydraten in situte bestuderen, worden laboratoriumexperimenten vaak gebruikt om hydraateigenschappen en de invloed van remmers en substraten te karakteriseren4. Deze laboratoriumexperimenten worden uitgevoerd door gashydraat onder verhoogde druk te laten groeien in cellen van verschillende vormen en maten. Inspanningen om gashydraatvorming in gaspijpleidingen te voorkomen, hebben geleid tot de ontdekking van verschillende chemische en biologische gashydraatremmers, waaronder antivrieseiwitten (AFP's), oppervlakteactieve stoffen, aminozuren en polyvinylpyrrolidon (PVP)5,6. Om de effecten van deze verbindingen op gashydraateigenschappen te bepalen, hebben deze experimenten verschillende vatontwerpen gebruikt, waaronder autoclaven, kristallisatoren, geroerde reactoren en schommelcellen, die volumes van 0,2 tot 106 kubieke centimeter ondersteunen4.
De hier en in eerdere studiesgebruikte sessiespruppelmethode 7,8,9,10,11,12 omvat het vormen van een gashydraatfilm op een sessiesruppel water in een drukcel. Deze vaten zijn gemaakt van roestvrij staal en saffier om drukken tot 10-20 MPa op te vangen. De cel is verbonden met een methaangasfles. Twee van deze studies gebruikten de druppelmethode om AFP's te testen als gashydraatremmers in vergelijking met commerciële kinetische hydraatremmers (KHIs), zoals PVP7,11. Bruusgard et al.7 richtten zich op de morfologische invloed van remmers en ontdekten dat druppels met Type I AFP's een gladder, glazig oppervlak hebben dan het dendritische druppeloppervlak zonder remmers bij hoge drijvende krachten.
Udegbunam et al.11 gebruikten een methode die in een eerdere studie10was ontwikkeld om KHIs te beoordelen , die de analyse van morfologie / groeimechanismen, de hydraat-vloeistof-damp evenwichtstemperatuur / druk en kinetiek als functie van temperatuur mogelijk maakt. Jung et al. bestudeerden CH4-CO2 vervanging door de cel te overspoelen met CO2 na het vormen van een CH4 hydraat shell8. Chen et al. observeerden Ostwald-rijping als de gehydrateerde schaal9vormt. Espinoza et al. bestudeerden CO 2-hydraatschalen op verschillende minerale substraten12. De druppelmethode is een relatief eenvoudige en goedkope methode om het morfologische effect van verschillende verbindingen en substraten op gashydraten te bepalen en vereist kleine hoeveelheden additieven vanwege het kleine volume. Dit artikel beschrijft een methode voor het vormen van dergelijke hydraatschalen op een druppel water met behulp van een roestvrijstalen cel met een saffiervenster voor visualisatie, met een werkdruk tot 10 MPa.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CAMERA AND LAPTOP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Body</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>D7200</td>
			<td>Name in Protocol: camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Control Pro 2 Software</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: camera software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>HP Pavilion</td>
			<td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td>
			<td>Needs to be PC with plenty of storage (~ 1 Tb) 
			Name in Protocol: laptop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macrophotography Lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED Lens</td>
			<td>Name in Protocol: lens</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONSUMABLES</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: DI water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry Ice</td>
			<td>VWR or grocery store</td>
			<td></td>
			<td>Buy just before nucleation 
			Name in Protocol: dry ice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: ethanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene Glycol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: ethylene glycol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COOLING SYSTEM</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2 in. O.D. x 3/8 in. I.D. x 25 ft. Polyethylene Tubing</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # 301844</td>
			<td>For circulating coolant from chiller to copper coils in aquarium 
			Name in Protocol: 3/8&#8221; (inner diameter) plastic tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating chiller</td>
			<td>Polyscience</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: chiller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Economical Flexible Polyethylene Foam Pipe Insulation</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>4530K162</td>
			<td>3/4&#34; thick wall; 1/2&#34; inner diameter; R Value 3; 6&#39; long 
			Name in Protocol: foam pipe insulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>use any tubing that fits the airline connection in the lab and long enough to travel from the airline connection to the front of the aquarium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DATALOGGER</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Armature Multiplexer Module for 34970A/ 
			34972A, 20-Channel</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>34901A</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger multichannel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchvue or Benchlink software</td>
			<td>Benchvue or Benchlink</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: temperature transducer software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Acquisition/Switch Unit. GPIB, RS232</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>34970A</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB/GPIB interface</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>82357B</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger USB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>datalogger multichannel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott Fostec -Llc 20510 Ace Fiber Optic Light Source</td>
			<td>Schott Fostec</td>
			<td>A20500</td>
			<td>3115PS-12W-B20 115 V ~AC 50/60Hz 5/4.5 W 
			Name in Protocol: light source unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott Fostec light source guide - single bundle</td>
			<td>Schott Fostec</td>
			<td>A08031.40</td>
			<td>Name in Protocol: fiber optic light source cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>METHANE GAS AND REGULATOR</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 OD in. x 20 ft. Copper Soft Refrigeration Coil</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # D 04020PS</td>
			<td>For pressurizing ISCO pressure pump. An additional pack is needed for coolant circulation, as listed below. 
			Name in Protocol: high pressure-rated 1/4&#8221; copper pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane cylinder regulator</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>Y11N114G350-AG</td>
			<td>Name in Protocol: methane cylinder regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane gas cylinder</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>ME UHP300</td>
			<td>Name in Protocol: methane gas cylinder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRESSURE PUMP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 in.&#160; flexible tubing, ~ 3 ft.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Connect to pump inlet for leak test 
			Name in Protocol: 1/4&#34;&#160; flexible tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>260D Syringe Pump W/Controller</td>
			<td>Teledyne Instruments Inc.</td>
			<td>67-1240-520</td>
			<td>Name in Protocol: pressure pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller &#8722; Ethernet/USB</td>
			<td>Teledyne Instruments Inc.</td>
			<td>62-1240-114</td>
			<td>Purchase if you would like to install Labview onto computer and control pressure pump remotely. We did not do this.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth-Bore Seamless 316 Stainless Steel Tubing, 1/4&#34; OD, 0.035&#34; Wall Thickness, 1 Foot Long (x5)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>89785K824</td>
			<td>Name in Protocol: 1/4&#34; pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth-Bore Seamless 316 Stainless Steel Tubing, 1/8&#34; OD, 0.02&#34; Wall Thickness, 1 Foot Long (x4)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>89785K811</td>
			<td>Name in Protocol: 1/8&#34; pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Reducing Union, 1/4 in. x 1/8 in. Tube OD (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-6-2</td>
			<td>Name in Protocol: 1/8&#8221; to 1/4&#8221; adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRESSURE CELL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>316 Stainless Steel Nut and Ferrule Set (1 Nut/1 Front Ferrule/1 Back Ferrule) for 1/4 in. Tube Fitting (20)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-NFSET</td>
			<td>Used for fitting connections where necessary 
			Name in Protocol: ferrule set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>316L Stainless Steel Convoluted (FM) Hose, 1/4 in., 316L Stainless Steel Braid, 1/4 in. Tube Adapters, 60 in. (1.5 m) Length</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>SS-FM4TA4TA4-60</td>
			<td>Connects pressure pump to pressure cell 
			Name in Protocol: 1/4&#34; braided stainless steel flexible pressure-rated hose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABAQUS</td>
			<td>ABAQUS FEA</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: simulation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion-Resistant Cushioning Washer for 7/8&#34; Screw Size, 0.875&#34; ID, 2.25&#34; OD, packs of 10 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90131A107</td>
			<td>Name in Protocol: 2.25&#34; rubber washer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion-Resistant Sealing Washer, Aramid Fabric/Buna-N Rubber, 3/8&#34; Screw Size, 0.625&#34; OD, packs of 10 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>93303A105</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic Sheet | White 2447 / WRT31 
			Extruded Paper-Masked (Translucent 55% (0.118 x 12 x 12)</td>
			<td>Interstate Plastics</td>
			<td>ACRW7EPSH</td>
			<td>Machine a circle of acrylic to fit in the inner chamber of the pressure cell to serve as the background for imaging 
			Name in Protocol: acrylic disc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD</td>
			<td>AutoCAD</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: engineering design software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conax fitting</td>
			<td>Conax Technologies</td>
			<td>311401-011</td>
			<td>TG(PTM2/)-24-A6-T, OPTIONAL 1/4&#34; NPT 
			Name in Protocol: pressure seal connector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Accuracy Oil Filled Pressure 
			Transducers/Transmitters for General 
			industrial applications (x2)</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td>PX409-3.5KGUSBH</td>
			<td>Buy two so there is a backup. 
			Name in Protocol: pressure transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIGH PRESSURE CHAMBER&#160; PARTS</td>
			<td>Wither Tool, Die and Manufacturing Company</td>
			<td></td>
			<td>Machining for pressure cell parts as listed in CAD drawings (Figure S1) 
			Name in Protocol: Part B = stainless steel washer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Strength 316 Stainless Steel Socket Head Screw, M5 x 0.80 mm Thread, 14 mm Long (x20)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90037A119</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Strength 316 Stainless Steel Socket Head Screw, M8 x 1.25 mm Thread, 25 mm Long (x20)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90037A133</td>
			<td>Name in Protocol: M8 stainless steel screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Hard Buna-N O-Ring, 3/32 Fractional Width, Dash Number 120, packs of 50 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5308T178</td>
			<td>Name in Protocol: 1&#34; o-ring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Hard Buna-N O-Ring, 3/32 Fractional Width, Dash Number 128, packs of 50 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5308T186</td>
			<td>Name in Protocol: 1.5&#34; o-ring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omega Inc. pressure transducer software</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: pressure transducer software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Disc</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8571K31</td>
			<td>Listed in CAD drawings for illumination port, Fig. S1 Part E</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sapphire windows (x3)</td>
			<td>Guild Optical Associates, Inc.</td>
			<td>Optical Grade Sapphire Window, C-Plane 
			Diameter: 1.811&#8221; &#177;.005&#8221; 
			Thickness: .590&#8221; &#177;.005&#8221; 
			Surface Quality: 60/40 
			Edges ground and safety chamfered</td>
			<td>Buy three so there are two backups. 
			Name in Protocol: sapphire window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid Thermocouple Wire FEP Insulation and Jacket, Type K, 24 Gauge, 50 ft. Length (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3870K32</td>
			<td>Name in Protocol: thermocouples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Integral Bonnet Needle Valve, 0.37 Cv, 1/4 in. Swagelok Tube Fitting, Regulating Stem (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-1RS4</td>
			<td>Two will be used for the pressure pump as well. 
			Name in Protocol: 1/4&#34; needle valves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Pipe Fitting, Hex Nipple, 1/4 in. Male NPT (x2)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-4-HN</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Female Branch Tee, 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Female NPT (x2)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-3-4TTF</td>
			<td>Used with pressure transducer 
			Name in Protocol: branch tee fitting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Male Connector, 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Male NPT (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-1-4</td>
			<td>Used on top port and side port leading to needle valves 
			Name in Protocol: NPT screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Port Connector, 1/4 in. Tube OD (x8)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-401-PC</td>
			<td>Use as tube connections between NTP and valve connections 
			Name in Protocol: port connector fitting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TANK</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 OD in. x 20 ft. Copper Soft Refrigeration Coil</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # D 04020PS</td>
			<td>For circulating coolant 
			Name in Protocol: 1/4&#34; copper pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 gallon aquarium</td>
			<td>Tetra</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: 10 gallon tank</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 oz. Waterweld</td>
			<td>J-B Weld</td>
			<td>Model # 8277</td>
			<td>Name in Protocol: underwater sealant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 in. x 25 ft. Foil Backed Fiberglass Pipe Wrap Insulation</td>
			<td>Frost King</td>
			<td>Model # SP42X/16</td>
			<td>For wrapping around aquarium 
			Name in Protocol: foil-lined fiberglass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8 7/8 in. Stainless Steel Hose Clamp (10 pack)</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # 670655E</td>
			<td>Name in Protocol: worm drive hose clamps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styrofoam</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: insulating material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOOLS</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-1/8 in. Ratcheting Tube Cutter</td>
			<td>Husky</td>
			<td>Model # 86-036-0111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2 in. to 1 in. Pipe Cutter</td>
			<td>Apollo</td>
			<td>Model # 69PTKC001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable wrench (x2)</td>
			<td>Steel Core</td>
			<td>Model # 31899</td>
			<td>Need two wrenches with jaw at least 1&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allen wrench set</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duct tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: duct tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible tubing, like an IV line, to fit on the end of grainger probe (canula)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: IV tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grainger 18 gauge probe</td>
			<td>Grainger</td>
			<td></td>
			<td>For inserting droplet 
			Name in Protocol: cannula</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Grease</td>
			<td>Dow corning</td>
			<td></td>
			<td>Apply to o-rings before inserting sapphire window 
			Name in Protocol: vacuum grease</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Klein Tools Professional 90 Degree 4-in-1 Tube Bender</td>
			<td>Klein Tools</td>
			<td>Model # 89030</td>
			<td>Name in Protocol: tube bender</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snoop liquid leak detector</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>MS-SNOOP-8OZ</td>
			<td>To detect leaks when pressurized when methane 
			Name in Protocol: liquid leak detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suction cup</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td></td>
			<td>For removing tight fitting sapphire window 
			Name in Protocol: suction cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon Tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: plumber&#39;s tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temflex 3/4 in. x 60 ft. 1700 Electrical Tape Black</td>
			<td>3M</td>
			<td>Model # 1700-1PK-BB40</td>
			<td>Name in Protocol: electrical tape</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methane hydrate crystallization on sessile water droplets

Dit artikel beschrijft een methode om methaanhydraatschillen te vormen op waterdruppels. Daarnaast biedt het blauwdrukken voor een drukcel met een werkdruk van 10 MPa, met een podium voor zitdruppels, een saffiervenster voor visualisatie en temperatuur- en drukomvormers. Een drukpomp aangesloten op een methaangasfles wordt gebruikt om de cel onder druk te zetten tot 5 MPa. Het koelsysteem is een tank van 10 gallon (37,85 L) met een 50% ethanoloplossing gekoeld via ethyleenglycol door koperspiralen. Deze opstelling maakt de observatie mogelijk van de temperatuurverandering geassocieerd met hydraatvorming en dissociatie tijdens respectievelijk afkoeling en depressurisatie, evenals visualisatie en fotografie van de morfologische veranderingen van de druppel. Met deze methode werd snelle vorming van een hydraatschelp waargenomen bij ~-6 °C tot -9 °C. Tijdens de drukmeting werd een temperatuurdaling van 0,2 °C tot 0,5 °C waargenomen bij de druk/temperatuur (P/T) stabiliteitscurve als gevolg van exotherme hydraatdissociatie, bevestigd door visuele waarneming van smelten aan het begin van de temperatuurdaling. Het "geheugeneffect" werd waargenomen na het onder druk zetten tot 5 MPa van 2 MPa. Dit experimentele ontwerp maakt het mogelijk om de druk, temperatuur en morfologie van de druppel in de loop van de tijd te bewaken, waardoor dit een geschikte methode is voor het testen van verschillende additieven en substraten op hydraatmorfologie.

Met deze methode kan een gashydraatschaal op een druppel visueel worden bewaakt door een saffiervenster van de drukcel en via temperatuur- en drukomvormers. Om de hydraatschaal na druk tot 5 MPa te nucleeren, kan droogijs aan de bovenkant van de drukcel worden toegevoegd om een thermische schok te induceren om een snelle hydraatkristallisatie te veroorzaken. Er is een duidelijk morfologisch verschil bij droogijs-geforceerde hydraatvorming. De waterdruppel ging over van een glad, reflecterend oppervlak (<strong class="xfi...

Watch this Scientific Journal Video about Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets at JoVE.com

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

We beschrijven een methode om gashydraat te vormen op sessiesle waterdruppels om de effecten van verschillende remmers, promotors en substraten op de morfologie van het hydraatkristal te bestuderen.

Methaanhydraatkristallisatie op Sessile Waterdruppels

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Het effect van verschillende additieven op de morfologie van gashydraat en op de stabiliteit van de druktemperatuur kan worden getest. Maar het belangrijkste belang ligt in het uitzoeken hoe biomoleculen kunnen interageren en gashydraten in situ kunnen beïnvloeden. Het grote voordeel van dit protocol is dat men op een zitdruppel veilig reproduceerbaar een hydraatschaal kan vormen.Het nivelleren van de druppelfase is een uitdaging en moet worden geoefend terwijl de druppel op een oneffen podium glijdt. Maak ook vertrouwd met Swagelok-verbindingen en veiligheid met betrekking tot hogedruk brandbare gassen. Begin met het aansluiten van de methaancilinderregelaar op de pomp met een koperen buis van één bij vier inch met behulp van een nieuwe moer- en ferruleset.Lijm een flexibele punt van iv-buizen, snijd een hoek, naar het uiteinde van de canule om de druppel naar het saffiervenster te leiden. Bevestig een spuit van één milliliter aan de canule en trek het gewenste volume gedeïoniseerd water naar binnen. Zonder de naaldklep of het saffiervenster bevestigd, steekt u het uiteinde van de canule in het bovenste bord en oefent u met het verdrijven van de druppel op het middenpodium.Bevestig het saffiervenster en de ringen opnieuw met M8-schroeven en bevestig het bovenste drukcelventiel. Sluit de gevlochten roestvrijstalen slang van de drukpomp aan op de drukcel. En controleer nog eens of alle aansluitingen van de gasfles naar de drukcel strak zitten.Open de inlaatklep van de drukcel en stel de drukcel in het aquarium in. Steek vervolgens een glasvezellichtbronkabel in de drukcelverlichtingspoort. Voeg in een aquarium gevuld met een 50/50-verhouding van ethanol en water meer ethanol toe naarmate het oplossingsniveau in de volgende weken daalt, totdat het waterpas is met de bovenkant van de drukcel, net onder de lichtbronaansluiting.Stel de koelmachine in op de temperatuur die ongeveer nul tot drie graden Celsius in de cel zal bereiken en begin door spoelen te circuleren. Schakel de luchtstroom naar de voorkant van het aquarium in om condensatie op het aquariumoppervlak te voorkomen. Start een temperatuurlog in de dataloggersoftware.Stel het scaninterval in op 30 seconden en wacht tot de temperatuur in de drukcel stabiel is op twee graden Celsius. Nadat de camera is geplaatst, schakelt u de lichtbron in op ongeveer 80% en opent u de camerasoftware. Stel in Live View de cameralens scherp op de binnenkamer van de cel en pas de lichtbron aan voor de beste beeldvorming.Start een nieuw temperatuurlogboek met een scaninterval van één seconde. Indien bevestigd, maak de uitlaatnaaldklep in de bovenste poort van de drukcel los. Bevestig een spuit van één milliliter aan de canule en trek het gewenste volume gedeïoniseerd water naar binnen.Steek de canule door het bovenste bord totdat de punt zichtbaar is in de camerasoftware in de Live View-modus. Verdrijft de vloeistofdruppel uit de spuit over het centrale thermokoppel. Bevestig vervolgens de naaldklep opnieuw.Richt de camera op de druppel in de drukcel. Begin elke 60 seconden met time-lapse-beeldvorming. Open de drukomvormersoftware op de laptop.Begin met het verzamelen van gegevens op de grafiek en het gegevenslogboek met het scaninterval van één seconde en wacht tot de druppeltemperatuur stabiel is tussen nul en drie graden Celsius. Schakel de pomp en de controller in. Sluit de inlaatklep van de drukpomp.Open de uitlaatklep van de pomp en de kleppen van de drukcel. Tarra de pompdruk door op nul te drukken op de drukpompregelaar. Selecteer Pomp A op de drukpompregelaar om de druk te controleren.Zorg ervoor dat de drukpomp leeg is als er een andere vloeistof dan methaangas in de pomp aanwezig was. Doe dit door het maximale debiet en de constante stroom in te stellen op 100 milliliter per minuut en op Run te drukken. Laat het draaien totdat de pomp leeg is.Sluit de uitlaatklep van de pomp en open de inlaatklep van de pomp. Open de gasfles en stel de gasflesregelaar in op 1.000 kilopascal. Druk op Bijvullen op de drukpompregelaar.Wanneer de pomp vol is en in de buurt van 1.000 kilopascal, sluit u de inlaatklep van de pomp en de gasfles. Open de uitlaatklep van de pomp enigszins naar de cel. Bewaak de drukceldruk in de drukomvormersoftware, omdat deze kan afnemen als gevolg van de relatief lagere temperatuur in de drukcel.Stel het maximale debiet in op 10 milliliter per minuut, de maximale druk op 5.000 kilopascal en de constante druk op 1.000 kilopascal op de drukpompregelaar zoals beschreven in het tekstmanuscript. Druk op Uitvoeren. Wanneer 1.000 kilopascal is bereikt, drukt u op Stop op de pompregelaar en sluit u de uitlaatklep van de pomp.Controleer de druk in de drukcel om er zeker van te zijn dat er geen lekken zijn. Als de druk daalt, gebruik dan de vloeistoflekdetector om het lek bij de aansluitingen te vinden en draai de lekkende componenten voorzichtig vast. Als de cel stabiel is, opent u de pompuitlaat en stelt u de constante druk geleidelijk in op 2.000, 3.000, 4.000 en 5.000 kilopascal, waarbij u de stabiliteit van de cel bewaakt door na elke instelling op Stop te drukken.Als de druk stabiel is, sluit u de pompuitlaat en wacht u ongeveer 12 tot 24 uur tot het gas de druppel doordringt. Schakel de time-lapse om elke twee tot vijf seconden foto's te maken. Voeg droogijs toe aan de bovenkant van de cel totdat de gehydrateerde schil in time-lapse wordt gezien.Als het droogijs glijdt, plakt u tape rond de bovenkant van de cel. Observeer de voortgang van de vorming van methaanhydraat door middel van time-lapse-foto's gedurende twee tot zes uur. Zet de cel onder druk tot 2.000 kilopascal door de pompuitlaat te openen en de constante druk in te stellen op 2.000 kilopascal, waarbij wordt gepast wanneer smelten optreedt.Na 30 minuten, druk de drukcel tot 5.000 kilopascal om het geheugeneffect te observeren. Let op wanneer een gehydrateerde schil begint te hervormen en laat de schaal zich gedurende 30 minuten tot twee uur vormen. Zet de cel onder druk door de pompuitlaat te openen en de constante druk in te stellen op 100 kilopascal.Als er restdruk in de drukcel is, open dan de drukceltopklep enigszins met 1/16 inch. Sla de druk- en temperatuurgegevens op als CSV-bestanden. Verwijder de druppel door het bovenste drukcelventiel te verwijderen en de druppel te extraheren met de spuit, canule of infuusbuis.Volg de aanwijzingen in het teksthandschrift als er bezorgdheid is over besmetting tussen proeven. Er is een duidelijk morfologisch verschil bij droogijs geforceerde hydraatvorming, waarbij de waterdruppel overging van een glad reflecterend oppervlak naar een ondoorzichtige hydraatschil met een licht dendritisch oppervlak. De toevoeging van 100 microgram per milliliter bij type één antivrieseiwitten veranderde de morfologie van het hydraat door geribbelde randen langs de druppel en uitsteeksels van de bovenkant van de druppel te induceren.Nadat de gehydrateerde schil zich gedurende een uur had ontwikkeld, werd de cel onder druk gezet tot twee megapascals, wat leidde tot een temperatuurdaling van 2 tot 5 graden Celsius in de buurt van de P / T-stabiliteitscurve. Als gevolg van exotherme hydraatdissociatie werd hydratedissociatie bevestigd door visueel smelten door time-lapse beeldvorming aan het begin van de temperatuurdaling. Negatieve controles zonder druppel en met een druppel die geen hydraatschil vormde, vertoonden geen temperatuurdaling tijdens de drukverlaging.Omdat de apex van elke temperatuurgraad boven de eerder vastgestelde P/T-stabiliteitscurve lag, werd een regressiecurve berekend op basis van de apex P/T van deze proeven. Twee dingen zijn belangrijk om in gedachten te houden bij het uitvoeren van dit protocol. Eén, controleer of alle verbindingen veilig zijn voordat u onder druk zet, en twee, oefen met het verdrijven van de druppel voordat u het saffiervenster bevestigt.Volgens dit protocol kan men het gasverbruik berekenen en de afbeeldingen analyseren om de dikte van de hydraatschaal te berekenen, om het gevormde volume van het gehydrateerde te bepalen.

methane-hydrate-crystallization-on-sessile-water-droplets

Research

JoVE Journal

Environment

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.

-Laboratorium bepaald Fosfor Flux van het meer van sedimenten als een interne maatregel Fosfor Laden

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

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.

EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.

EPA Method 1615. Meting van Enterovirus en Norovirus Voorkomen in water per cultuur en RT-qPCR. I. Het verzamelen van Virus Samples

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a standardized method for use in multiple analytical laboratories during monitoring period 3 of the Unregulated Contaminant Monitoring Rule. Herein we present the protocol for extraction of viral ribonucleic acid (RNA) from water sample concentrates and for quantitatively measuring enterovirus and norovirus concentrations using reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR). Virus concentrations for the molecular assay are calculated in terms of genomic copies of viral RNA per liter based upon a standard curve. The method uses a number of quality controls to increase data quality and to reduce interlaboratory and intralaboratory variation. The method has been evaluated by examining virus recovery from ground and reagent grade waters seeded with poliovirus type 3 and murine norovirus as a surrogate for human noroviruses. Mean poliovirus recoveries were 20% in groundwaters and 44% in reagent grade water. Mean murine norovirus recoveries with the RT-qPCR assay were 30% in groundwaters and 4% in reagent grade water.

Here we present a procedure to quantify enterovirus and norovirus in environmental and drinking waters using reverse transcription-quantitative PCR. Mean virus recovery from groundwater with this standardized procedure from EPA Method 1615 was 20% for poliovirus and 30% for murine norovirus.

EPA Method 1615. Meting van Enterovirus en Norovirus Voorkomen in water per cultuur en RT-qPCR. Deel III. Virus Detectie door RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

Een CO<sub&gt; 2</sub&gt; Concentratiegradiënt Facility for Testing CO<sub&gt; 2</sub&gt; Verrijking en Soil Effecten op Weide Ecosysteem Functie

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties' measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties' measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants' analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.

We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

Protocol voor het meten van de thermische eigenschappen van een onderkoelde synthetische zand-water-gas-methaanhydraat Sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

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.

Soil Lysimeteronderzoek Opgraving voor Gekoppeld Hydrologisch, geochemische en microbiologische Onderzoeken

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

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of scientific publications address microplastic pollution of the sea surface. The protocol below describes the methodology for sampling, sample preparation, separation and chemical identification of microplastic particles. A manta net fixed on an &#187;A frame&#171; attached to the side of the vessel was used for sampling. Microplastic particles caught in the cod end of the net were separated from samples by visual identification and use of stereomicroscopes. Particles were analyzed for their size using an image analysis program and for their chemical structure using ATR-FTIR and micro FTIR spectroscopy. The described protocol is in line with recommendations for microplastics monitoring published by the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) Technical Subgroup on Marine Litter. This written protocol with video guide will support the work of researchers that deal with microplastics monitoring all over the world.

The protocol below describes the methodology for: microplastics sampling on the sea surface, separation of microplastic and chemical identification of particles. This protocol is in line with the recommendations for microplastics monitoring published by the MSFD Technical Subgroup on Marine Litter.

Protocol voor microplastics bemonstering op het zeeoppervlak en Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with herbaceous plants. This protocol describes a simple, cost-effective tree planting technique needed for restoring degraded Everglade tree islands. The design is patterned after a natural Everglades process that creates floating peat islands, which allows tree survival and growth in flooded conditions and often leads to the development of tree islands. Commercially available peat bags were used as the medium for the growth and establishment of potted native tree saplings. The pop-up configuration floated initially and provided additional elevation to minimize inundation, with a single native tree species sapling and a single tree fertilizer spike. During a 3 year study involving 105 pop-ups, most plants survived (80%) and many thrived. Determining whether this technique can establish trees on a degraded tree island will require longer studies and extensive field tests.

This protocol describes a simple, cost-effective tree planting technique for restoring degraded Everglades tree islands that experience inundation. The design creates an island (pop-up) which floats initially and adds elevation to promote tree survival and growth under flooded conditions.

Een eenvoudige aanplant techniek voor het opnieuw vaststellen van bomen waar frequente inundatie treedt op

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard for evaluating the mining value of shale gas. Currently, studies on the correlation between particle size and methane adsorption are controversial. In this study, an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, is used to test the adsorption capacity of different particle sizes in shale to determine the relationship between the particle size and the adsorption capacity of shale. Thegravimetric method requires fewer parameters and produces better results in terms of accuracy and consistency than methods like the volumetric method. Gravimetric measurements are performed in four steps: a blank measurement, preprocessing, a buoyancy measurement, and adsorption and desorption measurements. Gravimetric measurement is presently considered to be a more scientific and accurate method of measuring the amount of adsorption; however, it is time-consuming and requires a strict measuring technique. A Magnetic Suspension Balance (MSB) is the key to verify the accuracy and consistency of this method. Our results show that adsorption capacity and particle size are correlated, but not a linear correlation, and the adsorptions in particles sieved into 40 - 60 and 60 - 80 meshes tend to be larger. We propose that the maximum adsorption corresponding to the particle size is approximately 250 &#181;m (60 mesh) in the shale gas fracturing.

We use an isothermal adsorption apparatus, the gravimetric sorption analyzer, to test the adsorption capacity of different particle sizes of shale, in order to find out the relationship between particle size and the adsorption capacity of shale.

Experimentele studie van de relatie tussen deeltjesgrootte en methaan Sorption capaciteit in leisteen

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water quality. However, commercially available incubators are often costly, difficult to transport, not flexible in terms of volume, and/or poorly adapted to local field conditions where access to electricity is unreliable. The purpose of this study was to develop an adaptable, low-cost and transportable incubator that can be constructed using readily available components. The electronic core of the incubator was first developed. These components were then tested under a range of ambient temperature conditions (3.5 &#176;C - 39 &#176;C) using three types of incubator shells (polystyrene foam box, hard cooler box, and cardboard box covered with a survival blanket). The electronic core showed comparable performance to a standard laboratory incubator in terms of the time required to reach the set temperature, inner temperature stability and spatial dispersion, power consumption, and microbial growth. The incubator set-ups were also effective at moderate and low ambient temperatures (between 3.5 &#176;C and 27 &#176;C), and at high temperatures (39 &#176;C) when the incubator set temperature was higher. This incubator prototype is low-cost (&lt; 300 USD) and adaptable to a variety of materials and volumes. Its demountable structure makes it easy to transport. It can be used in both established laboratories with grid power or in remote settings powered by solar energy or a car battery. It is particularly useful as an equipment option for field laboratories in areas with limited access to resources for water quality monitoring.

This paper describes a method for building an adaptable, low-cost and transportable incubator for microbial testing of drinking water. Our design is based on widely available materials and can operate under a range of field conditions, while still offering the advantages of higher-end laboratory-based models.

Bouw van een lage-kosten mobiele Incubator voor veld en het laboratoriumgebruik

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...