بصفتنا عالمين في التربة ، نحتاج دائما إلى أخذ مياه مسحوق التربة للتحليل. ومع ذلك ، فإنه ليس بالأمر السهل للغاية ، خاصة عندما تكون المواد الكيميائية الموجودة في مسحوق الماء حساسة جدا للأكسجين. هذه تقنية جديدة.
نحن نسميها أخذ العينات API. باستخدام جهاز أخذ العينات ، يمكننا أخذ مسحوق التربة كل ملليلتر مع اضطراب الحمل الفعلي للتربة. سيوضح طلابي تشانغ شا ويوجيا وليو زيان وليو هاو كيفية بناء جهاز أخذ العينات واستخدامه لأخذ مياه مسحوق التربة.
ابدأ بقطع أنابيب الغشاء النانوي البكر بدقة إلى 33 أنبوبا قصيرا ، بطول 58 ملم. ثم قطع أنبوب polytetrafluoroethylene أو PTFE إلى 66 أنبوبا ، بطول 180 ملم بسكين خزفي. بعد ذلك ، امزج جزأين من لاصق الإيبوكسي AB بالكامل على أي لوحة بلاستيكية نظيفة ، واتركه لمدة 30 دقيقة حتى يصبح لزجا قبل وضعه على السطح الخارجي لأعلى أنبوب PTFE.
تأكد من أن لاصق الإيبوكسي AB يغطي فقط أربعة ملليمترات من الأنبوب وأنه لا يوجد مادة لاصقة إضافية تسد الأنابيب. قم بتوصيل أنبوبي PTFE مع كل أنبوب غشاء نانو عن طريق شد أنابيب PTFE برفق في أنبوب الغشاء النانوي لتجميع جميع عينات غسيل الكلى البكر البالغ عددها 33 عينة. دع أجهزة أخذ العينات المجمعة تقف طوال الليل لضمان المعالجة الكاملة وتثبيت المادة اللاصقة.
لتعزيز محبة الماء وتنظيف عينات غسيل الكلى الدقيقة ، انقعها في الإيثانول لمدة ساعة واحدة ، متبوعة بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية بحمض النيتريك المخفف بنسبة 2٪ والماء عالي النقاء لمدة 15 دقيقة لكل منهما. تحقق من المباح وضيق الهواء لجهاز أخذ عينات غسيل الكلى عن طريق الفقاعات في الماء باستخدام حقنة سعة خمسة ملليلترات. لتجميع منشئ ملفات تعريف غسيل الكلى ، استخدم ملف CAD لطباعة الهيكل العظمي المصمم مسبقا باستخدام مادة النايلون.
ثم قم بتفريغ حاوية PVC مغسولة بالحمض بفتحتين متوازيتين بفواصل زمنية تبلغ خمسة سنتيمترات لتتناسب مع حجم الهيكل العظمي. استخدم وحدة النقش في طابعة 3D للشق. قم ببناء موصل واحد إلى متعدد عن طريق تثبيت لاصق الإيبوكسي على شكل غطاء أنبوب طرد مركزي 50 ملم.
ثم أدخل 33 غطاء سيليكون بطول سنتيمتر واحد في لاصق الإيبوكسي قبل المعالجة واتركه طوال الليل. بعد ذلك ، قم بإزالة الموصل واحد إلى متعدد من غطاء الأنبوب وقطع لاصق الإيبوكسي المنسق باستخدام سكين خزفي بحيث تكون جميع نهايات غطاء السيليكون دون عائق. اشطف الموصل من واحد إلى متعدد جيدا بحمض النيتريك المخفف بنسبة 2٪ والماء عالي النقاء لمدة 15 دقيقة لكل منهما وجففه في الظروف المحيطة.
بمجرد التجفيف ، قم بتوصيل صمام ثلاثي الاتجاهات بأسفل الأنبوب ليكون بمثابة حاوية تخزين مؤقت. قم بتجميع حاوية التخزين المؤقت عن طريق تثبيت موصل واحد إلى متعدد بأنبوب حقنة سعة 50 ملليلتر باستخدام لاصق إيبوكسي AB قم بتجميع عينات غسيل الكلى الدقيقة الفردية على الهيكل العظمي باستخدام مادة لاصقة ساخنة ، مما يضمن أن كل جهاز أخذ عينات مواز للحافة العلوية أو السفلية للهيكل العظمي. قم بتركيب جميع أجهزة أخذ عينات غسيل الكلى الدقيقة البالغ عددها 33 على الهيكل العظمي ، مما يضمن مرور أجهزة أخذ العينات البالغ عددها 33 على كلا الجانبين عبر فتحات PVC.
سد الفجوات في المفاصل الهيكلية والفتحات بمادة لاصقة من مادة AB الإيبوكسي. بعد ذلك ، قم بتوصيل جميع أجهزة أخذ العينات بجانب واحد من الهيكل العظمي بحاوية تخزين مؤقت عبر صمام موصل واحد إلى متعدد مثبت مسبقا في أنبوب طرد مركزي سعة 50 ملليلتر. ثم قم بتوصيل كيس التسريب الطبي المملوء مسبقا بماء 18.3 مللي أوم بالحاوية العازلة من خلال الصمام ثلاثي الاتجاهات.
أغلق جميع أجهزة أخذ العينات على جانب أخذ العينات باستخدام أغطية السيليكون. تحقق مرة أخرى من المباح وضيق الهواء لكل جهاز أخذ عينات غسيل الكلى عن طريق تدوير الصمام ثلاثي الاتجاهات ، مما يسمح بتدفق المياه من كيس التسريب الطبي إلى جهاز أخذ العينات. ثم أغلق وأوقف تشغيل جميع أجهزة أخذ العينات والصمام الموجود على حاوية التخزين المؤقت.
قبل احتضان التربة المغمورة ، قم بإزالة الأكسجين عن طريق تفريغ الماء في كيس التسريب الطبي. غاز النيتروجين الفقاعي بين عشية وضحاها في مسار خط غاز النيتروجين عالي النقاء إلى كيس التسريب الطبي. باستخدام صمام ثلاثي الاتجاهات ، أغلق الاتصال بين ملف التعريف والكيس الذي تم تفريغه.
ثم أضف 450 جراما من التربة المجففة بالهواء المنخل في حاوية PVC ، مما يضمن بقاء خمسة عينات لغسيل الكلى فوق سطح التربة. قم بتغطية سطح التربة بالأنسجة قبل إغراق التربة بالماء عالي النقاء. بمجرد غمر التربة خمسة سنتيمترات فوق سطح التربة ، قم بإزالة الأنسجة.
بمجرد تهيئة حضانة التربة ، قم بتطهير النظام على الفور باستخدام المحلول المحمل مسبقا. ثم اغسل نظام أخذ العينات عن طريق تشغيل الاتصال بين الكيس اللاهوائي وجهاز أخذ عينات غسيل الكلى. استخدم عشرة أضعاف الحجم الإجمالي لجهاز أخذ العينات عند تطهير كل جهاز أخذ عينات بالماء.
بمجرد اكتمال تطهير أحد أجهزة أخذ العينات ، قم بتغطيتها باستخدام غطاء سيليكون نظيف قبل تطهير كل جهاز أخذ عينات لإنشاء نظام واحد لحضانة التربة وأخذ العينات المغمورة. بعد ذلك ، اضبط الكيس اللاهوائي على ارتفاع سطح الماء ، مع التأكد من امتلاء جميع الأنابيب بالماء. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقم بإزالة الغطاء وخفض الجزء العلوي من الأنبوب ، مما يسمح للماء بالتدفق من الكيس اللاهوائي.
أغلق الأغطية والصمامات واحتضانها لمدة سبعة أيام مع إيقاف تشغيل الاتصال بين الكيس اللاهوائي وأخذ عينات غسيل الكلى. قبل أخذ العينات ، اضبط مستويات المياه في حاوية التربة ، وقمم أخذ العينات ، والكيس اللاهوائي على ارتفاع مماثل لتجنب إمكانات المياه المختلفة بشكل ملحوظ. ثم قم بتشغيل الاتصال بين الكيس اللاهوائي والحاوية العازلة.
قم بإزالة غطاء جهاز أخذ العينات الأول من أعلى إلى أسفل. باستخدام ماصة ، انقل 133 ميكرولترا من العينة من جهاز أخذ العينات إلى قارورة سعة 0.6 ملليلتر ، محملة مسبقا ب 133 ميكرولترا من حمض النيتريك 2٪ للحفظ. أثناء أخذ العينات ، لاحظ تدفقا بطيئا ولكن منتظما لقطرات الماء نحو جهاز أخذ عينات غسيل الكلى الدقيق في غرفة مراقبة الكيس اللاهوائي.
أغلق الجزء العلوي من الأنبوب بغطاء من السيليكون قبل الانتقال إلى أنبوب أخذ العينات التالي. كرر هذا لجميع العينات ال 33 قبل إيقاف الاتصال بين الكيس اللاهوائي والحاوية العازلة. قم بتجديد المياه المغمورة في اليوم السادس بعد أخذ العينات.
احسب استرداد حجم العينة عن طريق وزن قارورة العينة قبل وبعد نقل عينة الماء الفقيرة. ثم قم بقياس التركيزات الكلية الذائبة للعناصر في المياه الفقيرة باستخدام مطياف كتلة البلازما المقترن بالحث أو ICPMS. بلغ متوسط نسبة الاسترداد لحجم العينة 101.4٪ وتراوحت من 100.2٪ إلى 103.6٪ أشار الاسترداد الأعلى قليلا لحجم العينة إلى اختلاف مستوى الماء بين الكيس اللاهوائي وأعلى أنبوب أخذ العينات.
باستخدام العينات عبر واجهة مياه التربة التي تم جمعها في اليومين السادس والسابع ، تم تحديد إجمالي التركيزات الذائبة للحديد والمنغنيز والزرنيخ والكادميوم والنحاس والرصاص والنيكل والزنك في المياه الفقيرة. في اليوم السادس ، زادت تركيزات المنغنيز والحديد والزرنيخ المذابة مع عمق التربة ، بينما انخفضت تركيزات النحاس والرصاص مع زيادة عمق التربة. ومع ذلك ، بالنسبة للكادميوم والنيكل والزنك ، أشارت ملامح عمق التركيز إلى نمط مختلف ، حيث زادت التركيزات الذائبة من ناقص 20 ملم إلى مواقع أعمق.
كانت ملامح عمق تركيز الحديد والزرنيخ على عمق ناقص 12 ملم في اليوم السادس أعلى بكثير من المستويات في اليوم السابع. ومع ذلك ، كانت تركيزات الحديد والزرنيخ أعلى بكثير من أعماق ناقص 18 إلى ناقص 50 ملم. بالنسبة لمعظم العناصر المحددة باستثناء المنغنيز ، كانت التركيزات الذائبة في المياه السطحية والتربة السطحية المتساوية على عمق ناقص 15 ملم أقل بكثير بعد تجديد المياه الهوائية.
أظهرت ذروة تركيز الرصاص في اليوم السابع على عمق 10 ملليمترات تقريبا ناقص نمط متناقض مع اليوم السادس. هذه التقنية مفيدة بشكل خاص للباحثين الذين درسوا عمليات الواجهة الدقيقة البيوجيوكيميائية. يمكن أن يضيق العوامل المربكة الطبية.
يتم تطبيق هذا الإجراء على التربة المسطحة ، مما يعني أن تسرب الأكسجين أو تسربه سيغير بشكل كبير العمليات الكيميائية غير المتوقعة ، ويضمن أن جميع التوصيلات محكمة الإغلاق وأن تفريغ المياه كاف. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل كروماتوغرافيا السائل الرسغي والكروماتوغرافيا الجماعية والتحليل الميكروبي بدقة خاصة لسد العمليات الكيميائية والبيولوجية. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين لاستكشاف أسئلة جديدة حول كيفية تأثير اضطرابات الفيروس على سلوكيات عنصر المستشعر المنقح في ظل بيئة متغيرة.
