Diese Forschung wurde durch einen Zuschuss von BP / Der Golf von Mexiko Research Initiative, C-IMAGE, DEEP-C und teilweise von der British Petroleum / Florida Institute of Oceanography (BP / FIO) -Gulf Ölpest Prävention teil, Response and Recovery Grants Program. Die Autoren danken Nico Zenzola für seinen Eingang in die Entwicklung dieses Verfahrens. Die Autoren danken auch die Mannschaft der R / V Weatherbird II für ihre Hilfe während des Feldprogramms. Die Daten können auf der GRIIDC Webseite abgerufen werden: https://data.gulfresearchinitiative.org/ (Daten / R1.x135.119: 0004 /), (Daten / Y1.x031.000: 0003 /), (Daten / Y1. x031.000: 0006 /), (R1.x135.120: 0004).

1. Sammeln Bohrkernen <ol><li> Sammeln Wassersedimentkern mit Multi-Core, Box - Kern, Kolbenkern usw. 4,7,12,14. Stellen Sie sicher, dass der Kernabschnitt ist 1 m oder weniger. </li><li> Einfügen Polycarbonat oder Acryl Puck in die Unterseite des Kerns. Sicherzustellen, dass der Puck mit dem Innendurchmesser des Kernrohres übereinstimmt. Legen Sie eine Gummidichtung auf dem äußersten Durchmesser des Pucks die Gesamtheit des Sedimentkern zu halten. </li><li> Nach dem Abrufen des Kerns, extrudieren sofort oder Paket für Transport und Lagerung (siehe Schritte 1.4 bis 1.6 für Lagerung und Transport). </li><li> Setzen Sie einen Schaum oder Acryl Puck in die Oberfläche des Rohrkerns und sanft nach unten drücken, bis der Schaum oder Acryl ist knapp über dem Sediment-Schnittstelle, die Integrität der Sediment-Wasser-Grenzfläche während des Transports und der Lagerung zu erhalten. </li><li> Legen Sie Kappe auf dem Kernrohr und Dichtung mit Isolierband. Setzen Sie Deckel auf der Unterseite des Kernrohr und Dichtung mit Electrical Band. Beschriften Sie die obere Kappe mit den notwendigen Projekt- und Sample-IDs. </li><li> Shop Kerne auf gewünschte Temperatur basierend auf gewünschte Analyse. HINWEIS: Zum Beispiel Kerne für organische chemische Analyse oder biologische Analyse verwendet werden, können eingefroren werden (-20 ° C), während kurzlebigen Radioisotopen-Kerne können bei Raumtemperatur (~ 20-25 ° C) gelagert werden. </li></ol> 2. Bereiten Sie den Unterprobengefäße und Werkzeuge <ol><li> Label - Teilprobengefäße (zB Gläser, Taschen oder Becher) mit Projektnamen, Kernstelle und Schritt (zB PROJECT NAME_CORE SITE_0 - 2 mm), zusammen mit allen anderen relevanten Identifikationsinformationen (zB Datum, Kern - Typ). </li><li> Montieren und sterilisieren (Methanol) notwendig Schneidgeräte (zB Acryl Paddel, Spachtel, etc.) und persönliche Schutzausrüstung (zB Handschuhe, Kittel, etc.). Hinweis: Diese Werkzeuge und ihre Sterilisationsverfahren von der Art abhängenAnalyse auf jeder Unterprobe zu tun. Zum Beispiel kann die Verwendung von Metall und Acryl implementiert (im Gegensatz zu Kunststoff Gegensatz) ist wesentlich für die organisch-chemische Analyse, während Acryl- und Kunststoffanbaugeräte (im Gegensatz zu Metall im Gegensatz) müssen für anorganische Spurenelementanalysen verwendet werden. </li></ol> 3. Bereiten Sie Bohrkern für die Extrusion <ol><li> Wenn der Kern gespeichert oder aufbewahrt wurde, entfernen Sie die untere Kappe zuerst. Dieser Schnitt die untere Kappe zu tun mit einer Rasierklinge und ermöglichen die obere Kappe ein Vakuum aufrecht zu erhalten, die das Sediment in das Rohr hält, während in den Extruder (der Extrusions Puck übertragen muss bereits in der Unterseite der erhaltenen Kerne eingesetzt werden ) (Abbildung 1). </li><li> Wenn unmittelbar nach der Sammlung Extrudieren, legen Sie die Extrusion Puck in den Boden des Kerns. Dann setzen Sie vorsichtig das Kernrohr auf den Kolben und befestigen Sie den Kern in den Extruder die Schellen. </li><li> Stellen Sie sicher, dass es mindestens 5 cm von Kernrohr verbleibenden abov iste die oberste Klammer für die Probenahme Kragen. </li><li> Entfernen Sie die obere Kappe. </li><li> Legen Sie die Sampling-Kragen auf der Oberseite des Kernrohr. Stellen Sie sicher, dass der Bund mit dem obersten Erstreckung des Kernrohres bündig sitzt jede Probenverlust zu vermeiden. </li><li> Die Probe (oder zu verwerfen, wenn nicht erforderlich) das Wasser über dem Sediment an dieser Stelle mit einer Spritze oder absaugen. </li><li> Nachdem das Wasser zu extrahieren, beginnen der Kolben Drehen des oberflächen meisten sediment mit der Oberfläche des Probenentnahme Kragens auszurichten. </li></ol> 4. Extrusion <ol><li> Drehen Sie den Kolben in die gewünschte Abtastauflösung (typischerweise 1-2 mm, 1 volle Umdrehung = 2 mm Teilprobe) (Abbildung 1). </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54363/54363fig1.jpg" /> Abb . 1: Fotografien von Extruder Fotografien des Extruders , den Kolben (1) definiert, Kupplung (2), Gewindestange (3), Extruder Basis (4), Klammern (5), Kernrohr (6), sampling Kragen (7) und Gummiband (8). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54363/54363fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54363/54363fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="2"><li> Verwenden Sie die Acrylplatte (geschnitten dem Innendurchmesser des Probenahme Kragen), um die Ausgangsprobe Schnitt zu machen. bewegen Sie anschließend die Teilprobe in Richtung der Kante des Probenahme Kragen langsam, während die entsprechende Probenbehälter unterhalb der Mündung des Probenahme Kragen zu positionieren. </li><li> Beginnen Sie mit der Probe in den Probenbehälter zu schieben. Nachdem die Mehrheit der Probe in dem Gefäß ist, verwenden die kleineren Utensilien (zB Spachtel) jede verbleibende Probe in der Proben Kragen auf den Probenbehälter zu bewegen. </li><li> Verwenden Sie die kleineren implementieren, um die verbleibende Menge der Probe aus der Acrylplatte zu reinigen und jede andere Probenahmefläche in den Probenbehälter. </li><li> Sobald die Probe vollständig von der Probenahme Kragen auf das Schiff übertragen wird, reinigen Sie die Sampling-tools mit deionisiertem Wasser, Labortüchern und / oder anderen Sterilisierungsfluid (beispielsweise Methanol). Reinigen Sie die Probenahme Kragen entsprechend mit Labortücher, VE-Wasser und andere Sterilisationslösung. </li><li> Verschließen Sie die Probenbehälter und bereiten die nächste Probengefäß für die Extrusion. Wiederholen Sie die Schritte 4.1 bis 4.5 für jeden Unterstichprobe. </li></ol> 5. Zurücksetzen der Extruder <ol><li> Setzen Sie den manuell Extruder. Mit einem Bohrer und Gummiband um den Prozess des Zurücksetzens des Kolbens an der Unterseite der Gewindestange zu beschleunigen. </li><li> Legen Sie das Gummiband um den Kolben in der Nähe der Basis für die meisten Stabilität. </li><li> Dehnen Sie das Gummiband um den Kopf des Bohrers und stellen Sie die Richtung des Bohrers den Kolben nach unten zu drehen. </li><li> Drehen, um den Kolben mit einer niedrigen Geschwindigkeit auf dem Bohrer, bis es die gewünschte Höhe über der Basis des Extruders erreicht. Anmerkung: Diese Höhe wird auf der Grundlage der Länge des Kerns extrudiert und Bemusterung HEIG zu wünschen übright. </li></ol>

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

The authors have nothing to disclose.

Der Extruder kann modifiziert werden, um mehrere Durchmessern von Kernrohr aufzunehmen. Wenn der Kerndurchmesser geändert wird, dann werden die Kolben, Puck und Klemmdurchmesser müssen entsprechend angepasst werden. Diese Änderung ermöglicht eine breite Anwendung in lacustrine und Meeressediment Sammlung. Die Sedimentkerne können auch auf dem Feld oder im Labor extrudiert werden. Eine gemeinsame Änderung Versand dieses Extrusionsanlage zu erleichtern, ist es in zwei Abschnitten zu bauen; einen unteren Abschnitt (Basis und Kolben) kann dann in den oberen Abschnitt (Klemmen) gekoppelt werden. Es gibt einige Einschränkungen dieser Extrusionsverfahren. Die erste davon ist, dass jeder Kern oder Kernabschnitt, muss von einem Meter Länge oder weniger geschnitten werden. Wie bei jedem Extrusionsverfahren ist es auch unvermeidlich einige Verdichtung. Jedoch durch dieses Verfahren verursachte Verdichtung ist minimal. Die Reproduzierbarkeit mehrerer Datensätze in dieser Art und Weise extrudiert wird innerhalb von 2-4 mm. Diese Reproduzierbarkeit wird geschätzt, auf Vergleiche zwischen den verschiedenenAufzeichnungen (Spurenmetall, organische Geochemie, benthischer Foraminiferen, Sedimentologie) auf dem gleichen Einsatz eines acht Kernmulticore-System gesammelt. Dieses Extrusionsverfahren ist auch für die Sedimente am besten geeignet, die hauptsächlich (&gt; 50%) Schluff und Ton große Partikel sind. Sedimentieren überwiegend (&gt; 50%), bestehend aus Sand Größe Teilchen neigt zu binden, zusätzliche Verdichtung verursacht, aufgrund eines höheren Reibungskoeffizienten. Die endgültige Beschränkung bei dieser Methode ist die Menge an Sediment, erhältlich von jedem Inkrement bei Millimetermaßstab Auflösung. Dieses Verfahren stellt etwa 15-20 g feuchte Masse und 3-10 g Trockenmasse bei 2 mm Auflösung, die für einige analytische Protokolle restriktiv sein kann. Die Sediment Aufzeichnungen der Bohrinsel Deepwater Horizon Veranstaltung im nördlichen Golf von Mexiko zeigen die Wirksamkeit von Millimeterskala Subsampling. Zunächst einmal 234 Th Datierung wäre nicht möglich gewesen ohne Millimeterskala Subsampling. Diese Datierung methode kann nur unter bestimmten Umständen angewendet werden, die weitere 4 diskutiert werden. Der Puls von verölten flockige Material nach dem Deepwater Horizon-Ereignis erfüllt diese Bedingungen, innerhalb von 6-12 Monaten bis 8 mm Material an bestimmten Stellen im nördlichen Golf von Mexiko Ablagerung auf. Ohne mm Skala Probenahme, würde die Geochronologie dieser Veranstaltung nicht auf dem Unterjahresskala (Tabellen 2 und 3) wurden gelöst. Zusätzlich zu den 234 Th Aufzeichnungen, redoxsensitiven Spurenmetalle, benthische Foraminiferen Dichte und die organischen Geochemie Aufzeichnungen dieser Veranstaltung einen Datenpunkt wurden in der Oberfläche Zentimeter (Tabelle 3) wäre begrenzt. Stattdessen versehen mit Millimeterskala Subsampling eine detaillierte und robuste (5-10 Datenpunkt) Aufzeichnung der MOSSFA Veranstaltung. Insbesondere wird ein 4-facher Anstieg (n = 18), über den vor der Bohrinsel Deepwater Horizon Werte insgesamt Aliphaten mm Skala Subsampling verwendet hätte zu einer 2-fach reduziertErhöhung cm Skala Subsampling mit (n = 6). Dementsprechend hätte zu einer Abnahme von 60 reduziert eine Abnahme der benthischen Foraminiferen Dichte von 90% mm Skala Subsampling mit% cm Skala Subsampling verwendet wird. Ohne diese hochauflösende Abtastung diskrete Doppelpeaks von Mn-Oxid, sowie Änderungen in sedimentären Re-Konzentrationen im Zusammenhang mit nicht stationären Zustand Redoxänderungen nicht aufgelöst werden würde. Insgesamt bietet dieses Extrusionssystem die Fähigkeit, Sedimentkerne im mm-Skala, um ein Subsampling, das gesamte Volumen der Probe zu halten und kann für eine breite Anwendung in Wassersedimentproben modifiziert werden. Zukünftige Anwendungen dieser Methode kann Beurteilung der früheren Ölkatastrophen aufgrund der mm-Skala Ereignis Stratigraphie sind mit unterirdischen Öl Releases verbunden. Andere Anwendungen können lacustrine Aufzeichnungen mm Skala Klimavariabilität sind. Millimeterskala Unterabtastung wurde bei der Charakterisierung Ereignis Stratigraphie im Rahmen der anthropogen beeinflussten wirksam erwiesenSystemen.

Sedimentkernproben aus lacustrine, Mündungs- und Marine (Kontinentalschelf und Steigung) Umgebungen haben tausendjährig Zeitskalen Aufzeichnungen Salzgehalt, Temperatur, organische und anorganische Schadstoffe und viele andere Umweltparameter auf dekadischen vorgesehen 1-3,6,8,13 , 17. In den meisten Fällen sind die Standardpraktiken Abschnitt diese Kerne mit halber Zentimeter oder Zentimeter Abstand 5,15. Diese Auflösung ist geeignet für mehrjährige, dekadischen oder höher Stufenauflösung in den meisten Fällen. Die Notwendigkeit für eine erhöhte Extrusions Auflösung hat vor kurzem in einigen Berichten gezeigt worden , die 11,16 entlang der vertikalen Profil des Sedimentkerns Variabilität von Sediment Biomarker / Proxies auf einer feinen Skala erfasst. Im Falle der jüngsten Sedimentation , die auf Zeitskalen von Monaten bis zu einem Jahr stattfindet, ist es dann notwendig , eine feinere Auflösung Subsampling Methoden (zB mm - Skala) zu verwenden. Dies ist oft eine Herausforderung mit Wassersedimente aufgrund ter unkonsolidiert Art der Oberflächensedimente. Wir präsentieren ein Extrusionsverfahren Sedimentkern, der mm-Skala Sediment Teilproben zur Verfügung stellt. Wir wenden dann diese Extrusionsverfahren zu den Sedimenten des nördlichen Golf von Mexiko nach der Bohrinsel Deepwater Horizon (DWH) Ereignis. Diese Anwendung zeigt die Wirksamkeit von Millimeterskala Subsampling bei der Charakterisierung von Unter jährlich zu anthropogen beeinflusste depositional Systeme in Verbindung stehendes Ereignis Stratigraphie. Monatlich oder Unter jährlichen Stufenauflösung in Sediment Aufzeichnungen ist besonders vorteilhaft, wenn kurzfristige Ereignis Stratigraphie zu charakterisieren. Umweltprüfungen unterjährige Auflösung verwenden können, um voll anthropogen bedingte Sedimentation Ereignisse zu charakterisieren. Sediments im nördlichen Golf von Mexiko, die von der Bohrinsel Deepwater Horizon Öl Veranstaltung bieten ein Beispiel Ereignis Stratigraphie voll betroffen waren gekennzeichnet Millimeter unter Verwendung von (Unter jährlich) sCale Auflösung Probenahme. Im Anschluss an die Bohrinsel Deepwater Horizon (DWH) Veranstaltung im Jahr 2010, Kontinentalhang Sedimente des nordöstlichen Golf von Mexiko (NgoM) kam in Kontakt mit Kohlenwasserstoffen durch eine Größenordnung Erhöhung der flockige Kohlenwasserstoff- Ablagerung 4,9,10,12,14,18. Die Zunahme der Sedimentation wurde von einem Marineöl Schnee Sedimentation und Flockungsmittel Accumulation (MOSSFA) Ereignis 4,9,10,12,14,18 verursacht. Dies führte in etwa 6-10 mm Sedimentansammlung in einem 6-12 Monate Zeitraum von Mitte 2010 bis Anfang 2011 4. Es war notwendig , um Teilprobe diese Sedimentkerne im Millimetermaßstab vollständig die Eingänge zu charakterisieren, Raten der Sedimentation und Post-Ablagerungsprozesse.

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

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

Aquatic Sedimentkern Subsampling wird in cm oder Halb cm Auflösung häufig durchgeführt. In Abhängigkeit von der Sinkgeschwindigkeit und Ablagerungsraum bietet diese Auflösung Aufzeichnungen auf der jährlichen Skala zu dekadische, am besten. Ein Extrusionsverfahren, ein kalibriertes, Gewindestange verwendet, wird hier vorgestellt, die für Millimeterskala Subsampling von Wassersedimentkernen unterschiedlicher Durchmesser ermöglicht. Millimeterskala Subsampling ermöglicht Unterjahres monatliche Analyse der sedimentären Aufzeichnung, eine Größenordnung höher als typische Stichprobenpläne. Der Extruder besteht aus einem 2 m Aluminium-Rahmen und Sockel, zwei Kernrohrschellen, eine Gewindestange und einem 1 m langen Kolben. Das Sediment Kern wird über dem Kolben angeordnet und an den Rahmen eingespannt. Ein Acrylprobenahme Kragens ist an den oberen 5 cm des Kernrohrs befestigt ist und eine Plattform, von der Teilproben zu extrahieren. Der Kolben wird in kalibrierte Abständen um die Gewindestange gedreht und drückt sanft das Sediment aus der zup des Kernrohres. Das Sediment wird dann in die Proben Kragen isoliert und in einen geeigneten Probengefäß platziert (zB Glas oder Beutel). Dieses Verfahren bewahrt auch die unkonsolidierte Proben (dh hohe Porenwassergehalt) an der Oberfläche, einem konsistenten Volumen bereitstellt. Dieser mm Maßstab Extrusionsverfahren wurde auf Kerne im nördlichen Golf von Mexiko nach der Bohrinsel Deepwater Horizon Ölfelder Release gesammelt angewendet. Hinweise darauf, dass es notwendig ist, in der mm-Skala zur Probe Ereignisse vollständig zu charakterisieren, die für Kontinentalhang Sedimente auf der Monatszeitskala auftreten.

Kerne von Standort DSH08 wurden im Dezember 2010 (29 ° 7.25 &#39;N, 87 ° 51.93&#39; W, 1143 m Tiefe) mit einem Ozean Instruments MC-800 Multicorers gesammelt. Diese Kerne wurden bei 2 mm für die oberflächlichen 15 cm (oder mehr) unter Verwendung des Protokolls über extrudiert. Die Pre-DWH (vor 2010) und Post-DWH (2010) Intervalle des Kerns wurden unter Verwendung eines gekoppelten kurzlebigen Radioisotopen (234 Th und 210 Pb) Geochronologie 4 bestimmt. Es wurden mehrere andere Analysen durchgeführt, um die Sediment Eingänge, Abscheidungsraten zu begrenzen, und post-Ablagerungsprozesse an dieser Stelle nach dem Deepwater Horizon-Ereignis. Neben kurzlebigen Radioisotopen - Analyse, Gesamt aliphatische Konzentration 12, redoxsensitiven Metalle (Mangan, Rhenium) 7, und insgesamt benthic Foraminiferen Dichte 14 wurden quantifiziert. Ein Vergleich der einzelnen Parameter in der mm - Skala und cm - Maßstab durchgeführt wurde (Tabellen2 und 3, Abbildung 2). Centimeter Skala Daten wurden von integrierten zusammengesetzt, bedeuten Daten mm-Skala. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Top Tiefe (mm) </td><td> Überschuss Pb-210 (dpm / g) </td><td> Überschuss Th-234 (dpm / g) </td><td> Th-234 und Pb-210 Merged Alter Modell (Jahr) </td><td> Gesamt Foraminiferen Dichte (indiv./cm 3) </td><td> [Re] (ng / g) </td><td> [Mn] (mg / g) </td><td> insgesamt Aliphaten (ng / g) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 71,81 </td><td> 6.19 </td><td> 2010.9 </td><td> 1 </td><td></td><td></td><td> 336.922,6 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 71,81 </td><td> 5.14 </td><td> 2010.9 </td><td> 3 </td><td> 0,69 </td><td> 10.2 </td><td> 53.701,4 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 69,91 </td><td> 2,72 </td><td> 2010.8 </td><td> 2 </td><td> 0,53 </td><td> 15.9 </td><td> 77.081,2 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> 70,32 </td><td> 1.57 </td><td> 2010.8 </td><td> 6 </td><td> 0,57 </td><td> 12.1 </td><td> 48.057,4 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> 69,67 </td><td> 1.15 </td><td> 2010.7 </td><td> 10 </td><td> 0,61 </td><td> 11.3 </td><td> 42.888,0 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 61,39 </td><td> 0,29 </td><td> 2009.6 </td><td> 10 </td><td> 0,73 </td><td> 8.30 </td><td> 50.786,4 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 56,50 </td><td> 0,64 </td><td> 2008.5 </td><td> 12 </td><td> 0,75 </td><td> 7.1 </td><td> 51.582,9 </td></tr><tr><td> 14 </td><td> 63,31 </td><td> 0.00 </td><td> 2007.5 </td><td> 11 </td><td></td><td></td><td> 52.126,8 </td></tr> &lt;tr&gt; <td> 16 </td><td> 51,55 </td><td> 0.00 </td><td> 2006.5 </td><td> 11 </td><td> 0,79 </td><td> 6.9 </td><td> 59.046,6 </td></tr><tr><td> 18 </td><td> 51,69 </td><td> 0.00 </td><td> 2005.6 </td><td> 10 </td><td> 0,77 </td><td> 7.1 </td><td> 48.384,8 </td></tr><tr><td> 26 </td><td> 44.26 </td><td></td><td> 2.000,7 </td><td> 9 </td><td></td><td></td><td> 31.774,7 </td></tr><tr><td> 32 </td><td> 38,25 </td><td></td><td> 1.997,2 </td><td> 9 </td><td> 0,83 </td><td> 8.3 </td><td> 37.128,4 </td></tr><tr><td> 34 </td><td> 41.57 </td><td></td><td> 1.996,0 </td><td> 12 </td><td></td><td></td><td> 25.849,4 </td></tr><tr><td> 38 </td><td> 39,11 </td><td></td><td> 1.993,1 </td><td></td><td></td><td></td><td> 29.901,6 </td></tr><tr><td> 42 </td><td> 35,18 </td><td></td><td> 1.990,1 </td><td> 10 </td><td> 0,89 </td><td> 8.0 </td><td> 257300,4 </td></tr><tr><td> 46 </td><td> 38,80 </td><td></td><td> 1.987,0 </td><td> 12 </td><td></td><td></td><td> 23.159,6 </td></tr><tr><td> 48 </td><td> 32.58 </td><td></td><td> 1.985,3 </td><td></td><td></td><td></td><td> 21.387,0 </td></tr><tr><td> 50 </td><td> 26.71 </td><td></td><td> 1.983,3 </td><td> 9 </td><td> 0,94 </td><td> 5.3 </td><td> 15.331,0 </td></tr><tr><td> 70 </td><td> 17.32 </td><td></td><td> 1.965,8 </td><td> 11 </td><td> 1,33 </td><td> 2.2 </td><td></td></tr><tr><td> 90 </td><td> 10.32 </td><td></td><td> 1.945,9 </td><td></td><td> 2.04 </td><td> 1.3 </td><td></td></tr><tr><td> 110 </td><td> 5,36 </td><td></td><td> 1.923,3 </td><td></td><td> 2.12 </td><td> 1.2 </td><td></td></tr><tr><td> 130 </td><td> 2.21 </td><td></td><td> 1.899,1 </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 140 </td><td> 1,71 </td><td></td><td> 1.888,5 </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Millimeter-Skala aufgelöste Daten von Core - Site - DSH08 Kurzlebige Radioisotop Aktivitäten, Geochronologie, benthische Foraminiferen Dichte, Festphasen redoxsensitiven Metallkonzentrationen (Mn, Re) und die Gesamt aliphatische Konzentration Sätze für Kernstelle DSH08 im Dezember gesammelt. 2010 um zwei Millimeter - Schritten 4,7,12,14 unterabgetastet. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Top Tiefe (mm) </td><td> Überschuss Pb-210 (dpm / g) </td><td> Überschuss Th-234 (dpm / g) </td><td> Th-234 und Pb-210 Merged Alter Modell (Jahr) </td><td> Gesamt Foraminiferen Dichte (indiv./cm 3) </td><td> [Re] (ng / g) </td><td> [Mn] (mg / g) </td><td> insgesamt Aliphaten (ng / g) </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 70,70 </td><td> N / A </td><td> 2010 </td><td> 4 </td><td> 0,60 </td><td> 12.4 </td><td> 111.730,1 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 56.89 </td><td></td><td> 2006.2 </td><td> 11 </td><td> 0,76 </td><td> 7.3 </td><td> 52.385,5 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 44.26 </td><td></td><td> 2.000,5 </td><td> 9 </td><td> 0.00 </td><td></td><td> 31.774,7 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> 39,65 </td><td></td><td> 1.995,5 </td><td> 12 </td><td> 0,83 </td><td> 8.3 </td><td> 30.959,8 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 35,52 </td><td></td><td> 1.989,7 </td><td> 11 </td><td> 0,89 </td><td> 8.0 </td><td> 22.273,3 </td></tr><tr><td>5 </td><td> 26.71 </td><td></td><td> 1.981,9 </td><td> 9 </td><td> 0,94 </td><td> 5.3 </td><td> 15.331,0 </td></tr><tr><td> 6 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 7 </td><td> 17.32 </td><td></td><td> 1.967,1 </td><td> 11 </td><td> 1,33 </td><td> 2.2 </td><td></td></tr><tr><td> 8 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 9 </td><td> 10.32 </td><td></td><td> 1.945,2 </td><td></td><td> 2.04 </td><td> 1.3 </td><td></td></tr><tr><td> 10 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 11 </td><td> 5,36 </td><td></td><td> 1.917,6 </td><td></td><td> 2.12 </td><td> 1.2 </td><td></td></tr><tr><td> 12 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td> &lt;td&gt; </td><td></td></tr><tr><td> 13 </td><td> 2.21 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 14 </td><td> 1,71 </td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> Tabelle 2: Centimeter -s Cale aufgelöste Daten von Core - Site - DSH08 Kurzlebige Radioisotop Aktivitäten, Geochronologie, benthische Foraminiferen Dichte, Festphasen redoxsensitiven Metallkonzentrationen (Mn, Re) und die Gesamt aliphatische Konzentration Aufzeichnungen für Kernstelle DSH08 gesammelt in. Dezember 2010 an einem Zentimeter - Schritten 4,7,12,14 integriert. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54363/54363fig2.jpg" /> Abbildung 2: Grafische Darstellung von Millimeter- und Zentimeterskala Auflösung Daten. Kurzlebige Radioisotop activkeiten, Alter Modell, benthic Foraminiferen Dichte, Festphasen redoxsensitiven Metallkonzentrationen (Mn, Re) und die Gesamt aliphatische Konzentration Sätze für Kernstelle DSH08 im Dezember 2010 gesammelt, um zwei Millimeter-Schritten (blaue Rauten) und Ein-Zentimeter-Schritten unterabgetastet (rote Quadrate) 4,7,11,13. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54363/54363fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54363/54363fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Millimeterskala Subsampling (und sedimentären Bedingungen siehe 4) für 234 Th darf als Chronometer auf der Unter jährlichen Skala verwendet werden (n = 7). An der cm-Skala, würde diese Daten nicht überlebensfähig sein für die Herstellung eines Geochronologie, weil die Oberfläche Zentimeter würde zu einer Messung reduziert werden (n = 1). Insgesamt aliphatische Konzentrationen erhöhte sich von 36,322.3 ng / g dw (pre-DWH) zu 336,922.6 ng / g dw (post-DWH) nach den mm-Skala Aufzeichnungen, während the post-DWH Anstieg nach dem zentimeterintegrierten Mittelwert war 111,730.1 ng / g dw. Insgesamt benthic Foraminiferen Dichte verringerte sich von pre-DWH (Mittelwert = 11 indiv./cm 3) zu post-DWH (Mittelwert = 1 indiv./cm 3) an der mm - Skala (n = 17) und von pre-DWH (Mittelwert = 10 indiv./cm 3) zu post-DWH (Mittelwert = 4 indiv./cm 3) an der cm - Skala (n = 7). Die subtile Erhöhung der Rhenium in der oberflächlichen 2 mm, die der Reduktionsbedingungen anzeigt, würde auch nicht auf Zentimeter Auflösung aufgelöst werden.

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

Ein Extrusionsverfahren eine kalibrierte Gewindestange mit vorgestellt, das für mm-Skala Subsampling von Wassersedimentkernen ermöglicht. Millimeterskala Probenahme ist notwendig, um vollständig jüngsten Ereignis Stratigraphie in Sediment Aufzeichnungen zu charakterisieren.

Bohrkern Extrusionsverfahren bei Millimeter-Auflösung ein kalibriertes, Gewindestange Mit

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

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.2K Aufrufe.  University of South Florida.  Ein Extrusionsverfahren eine kalibrierte Gewindestange mit vorgestellt, das für mm-Skala Subsampling von Wassersedimentkernen ermöglicht. Millimeterskala Probenahme ist notwendig, um vollständig jüngsten Ereignis Stratigraphie in Sediment Aufzeichnungen zu charakterisieren. 

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

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

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

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

Labor-Phosphor bestimmt Flux von Seesedimenten als Maß der internen Phosphorbelastung

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

Forschung

Umwelt

Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions

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

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

Bohrkern Sectioning und Gewinnung von Porenwasser unter anoxischen Bedingungen

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

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

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

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

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

Die Benthic Austausch von O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; Und gelöste Nährstoffe mit kleinen Kern Inkubationen

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

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

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

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

Boden Lysimeter Ausgrabung Gekoppelte hydrologische, geochemische und mikrobiologische Untersuchungen

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

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

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

Resurrection of Dormant Daphnia magna: Protocol and Applications

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

Auferstehung des ruhenden Daphnia Magna: Protokoll und Anwendungen

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

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

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

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

Spannungsverteilung bei kalten Verdichtung von Steinen und mineralischen Zuschlagsstoffen mit Synchrotron-basierte x-Ray Diffraction

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

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

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

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

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

Schätzung der Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N2O Mikrosensoren

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

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

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

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

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

Isolierung von Quarzkörnern zur optisch stimulierten Lumineszenz (OSL) Datierung quartärer Sedimente für die Paläoumweltforschung

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

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

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

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

Erweiterter Arbeitsablauf für die Aufnahme hochwertiger Inkrementalkerne – neue Techniken und Geräte

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

<meta charset="utf8"></head><body>Protokoll für die Digitalisierung von Feld-zu-Labor-Baumringen in dendroökologischen Studien

A New Workflow for Sampling and Digitizing Increment Cores

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

<meta charset="utf8"></head><body>Author Spotlight: Innovative Geräteentwicklung zur Weiterentwicklung der Dendroökologie und Holzanatomieforschung

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

Ein neuer Workflow für die Probenahme und Digitalisierung von inkrementellen Kernen 

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

Bohrkern Extrusionsverfahren bei Millimeter-Auflösung ein kalibriertes, Gewindestange Mit

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