Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cảm biến thẩm thấu bán vĩnh viễn nâng cao cho giám sát môi trường dài hạn trong trầm tích bão hòa
Tóm tắt
Khả năng lấy mẫu các quy trình môi trường tự nhiên tại chỗ đã chứng minh là một thách thức khi làm việc với các chất gây ô nhiễm nhạy cảm với redox trong các trầm tích bão hòa ở các hệ sinh thái đất ngập nước, đặc biệt trong vùng rễ nơi mà các gradient redox sắc nét là phổ biến. Nhiều phương pháp truyền thống mang tính xâm lấn và làm rối loạn hóa học trầm tích tự nhiên. Thông qua các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và hiện trường, công trình được trình bày trong nghiên cứu này cho thấy một loại cảm biến thẩm thấu bán vĩnh viễn mới cho phép giám sát dài hạn, kỵ khí các trầm tích cạn. Các thiết bị thẩm thấu đã được triển khai và thử nghiệm trong hơn 1 năm trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Các thiết bị thiết kế mới này tạo ra dữ liệu có khả năng tái lập thống kê và ghi lại các xu hướng redox nhạy cảm. Kết quả từ các thiết bị thiết kế mới được so sánh với các thiết bị thông thường. Ban đầu, cả thiết kế mới và cũ đều cho dữ liệu thống kê tương tự, nhưng những dữ liệu này đã phân kỳ trong một khoảng thời gian vài tháng. Các thiết bị mới ít xâm lấn hơn, vì vậy dữ liệu thu thập từ các thiết bị này có khả năng gần gũi hơn với các điều kiện thực tế dưới bề mặt. Bằng cách cung cấp dữ liệu đáng tin cậy từ một vị trí nhất quán trong không gian, các cảm biến mới này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc ghi lại tính biến đổi không gian và thời gian trong hóa học redox của đất ngập nước trong suốt quá trình giám sát dài hạn.
Từ khóa
#giám sát môi trường #trầm tích bão hòa #cảm biến thẩm thấu #hóa học redox #giám sát dài hạnTài liệu tham khảo
Carignan, R. (1984). Interstitial water sampling by dialysis—methodological notes. Limnology and Oceanography, 29(3), 667–670.
Carignan, R., & St-Pierre, R. (1994). Use of diffusion samplers in oligotrophic lake sediments: effects of free oxygen in sampler material. Limnology and Oceanography, 39(2), 468–474.
Choi, J. H., Park, S. S., & Jaffe, P. R. (2006). The effect of emergent macrophytes on the dynamics of sulfur species and trace metals in wetland sediments. Environmental Pollution, 140, 286–293.
Cooke, J. C., & Lefor, M. W. (1998). The mycorrhizal status of selected plant species from Connecticut wetlands and transition zones. Restoration Ecology, 6, 213–222.
Doig, L., & Liber, K. (2000). Dialysis minipeeper for measuring pore-water metal concentrations in laboratory sediment toxicity and bioavailability tests. Environmental Toxicology and Chemistry, 19(12), 2882–2889.
Eary, L. E., & Rai, D. (1991). Chromate reduction by subsurface soils under acidic conditions. Soil Science Society of America Journal, 55(3), 676–683.
Franz, T. E., Nolan, J., Nordbotten, J. M., Caylor, K. K., & Slater, L. D. (2011). Quantifying transient soil moisture dynamics using multipoint direct-current resistivity in homogeneous sand. Vados Zone Journal, 10(1), 286–298.
Harper, M. P., Davison, W., & Tych, W. (1997). Temporal, spatial, and resolution constraints for in situ sampling devices using diffusional equilibration: dialysis and DET. Environmental Science & Technology, 31(11)), 3110–3119.
Harter, T., & Talozi, S. A. (2004). Evaluation of a simple, inexpensive dialysis sampler for small diameter monitoring wells. Journal of Groundwater Monitoring and Remediation, 24(4), 97–105.
Hesslein, R. H. (1976). An in situ sampler for close interval pore water studies. Limnology and Oceanography, 21, 912–914.
Jackson, W., Martino, L., Hirsh, S., Wrobel, J., & Pardue, J. (2005). Application of a dialysis sampler to monitor phytoremediation processes. Environmental Monitoring and Assessment, 107, 155–171.
James, B. R. (2001). Remediation-by-reduction strategies for chromate- contaminated soils. Environmental Geochemistry and Health, 23(3), 175–179.
Li, X., & Gallagher, J. L. (1996). Tissue culture and plant regeneration of big cordgrass, Spartina cynosuroides: implications for wetland restoration. Wetlands, 16(4), pp. 410–415.
Lorah, M. M., & Olsen, L. D. (1998). Degradation of 1,1,2,2-tetrachloroethane in a freshwater tidal wetland: field and laboratory evidence. Environmental Science Technology, 33, 227–234.
MacDonald, L. H., Moon, H. S., & Jaffé, P. R. (2011). The role of biomass, electron shuttles, and ferrous iron in the kinetics of Geobacter sulfurreducens-mediated ferrihydrite reduction. Water Research, 45(3), 1049–1062.
McCarthy, K. (2006). Assessment of the usefulness of semipermeable membrane devices for long-term watershed monitoring in an urban slough system. Environmental Monitoring and Assessment, 159, 51–62.
Mohlenbrock, R. H., & Nelson, P. W. (1999). Sedges: Carex (p. 288). Illinois: Southern Illinois University.
Morel, M. M. F., & Hering, J. G. (1993). Principles and applications of aquatic chemistry. New York: Wiley.
Muthukumar, B., Arockiasamy, D., & Natarajan, E. (2004). Direct organogenesis in Datura metal L. from in vivo nodal explants. Indian Journal of Biotechnology, 3, 449–451.
Robertson, E. L., & Liber, K. (2008). Effect of sampling method on contaminant measurement in pore-water and surface water at two uranium operations: can method affect conclusions? Environmental Monitoring and Assessment, 155, 539–553.
Ronen, D., Magaritz, M., & Levy, I. (1987). An in situ multilevel sampler for preventive monitoring and study of hydrochemical profiles in aquifers. Ground Water Monitoring and Remediation, 7(4), 69–74.
Sakaki, T., & Illangasekare, T. H. (2007). Comparison of height-averaged and point-measured capillary pressure–saturation relations for sands using a modified Tempe cell. Water Resources Research, 43, W12502. doi:10.1029/2006WR005814.
Stookey, L. L. (1970). Ferrozine - a new spectrophotometric reagent for iron. Analytical Chemistry, 42, 779–781.
Webster, I. T., Teasdale, P. R., & Grigg, N. J. (1998). Theoretical and experimental analysis of peeper equilibration dynamics. Environmental Science Technology, 32, 1727–1733.
Xu, S., & Jaffe, P. R. (2006). Effects of plants on the removal of hexavalent chromium in wetland sediments. Journal of Environmental Quality, 35, 334–341.
Zazo, J. A., Paull, J. S., & Jaffe, P. R. (2008). Influence of plants on the reduction of hexavalent chromium in wetland sediments. Environmental Pollution, 156, 28–35.