In situ long-term redox potential measurements in a dyked marsh soil
In situ long-term redox potential measurements in a dyked marsh soil
复制标题
堤坝沼泽土壤中的原位长期氧化还原电位测量
DOI：
--
复制
发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
T. Mansfeldt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Mansfeldt
长期测量土壤氧化还原电位（EH）的永久安装的铂电极可能会受到电极击穿（电极破裂和树脂泄漏）和污染，特别是在潮湿和强还原土壤条件下。在北方德国石勒苏益格-荷尔斯泰因的堤坝沼泽的海洋沉积物中开发的微碱性（pH 7.1至7.3）石灰性潜育土的EH，每周监测在4年期间使用永久安装的Pt电极。在10、30、60、100和150 cm处进行五次测量。此外，还记录了地下水位。硫化物赋存于150 cm处，是以前海洋环境的遗产。平均地下水位为84厘米以下的土壤表面，但其特点是短期和季节性的强烈波动。地下水位在土壤表面以下33至200厘米之间。随着土壤深度的增加，土壤水分含量不断降低，与地下水位变化趋势一致。平均氧化还原条件为在10（550 mV）和30 cm（430 mV）处氧化，在60 cm（230 mV）处弱还原，在100（120 mV）和150 cm深度（-80 mV）处中度还原。土壤水文学显着不同，在研究期间表示的水饱和度为每个深度。Pt电极反应反映了这一点，因为根据每年和深度计算的含水饱和期和EH显著负相关（rs = -0.971; n = 20; P < 0.01）。60 cm深度最常受地下水位波动的影响，表现出最大的EH范围（920 mV）和最明显的季节性模式在EH。即使在土壤中安装很长时间后，也可以得出电极在该深度下的良好功能。虽然建立在含硫化物的环境中，在150厘米处的五个电极中的三个在调查的第三和第四年的夏季表现出EH的大幅增加（+500 mV），其中地下水位较低。目前尚不清楚两个电极的无响应是否是由于电极污染或EH的空间变化。当在还原系统中操作时，可以通过安装大量电极或定期更换电极来避免这个问题。使用适当构造和永久安装的Pt电极，可以在潮湿和还原土壤条件下长时间监测土壤EH。
一种消化道中氧化还原电位的原位测定
在铂电极博登装置上测量氧化还原电位（EH）的时间轴可以通过电极的充电、电极的放电和电极的污染韦尔登的放电来实现，从而使博登的放电和还原明显。在北德意志州石勒苏益格-荷尔斯泰因州的一个海洋沉积物中，为了获得一种碱性（pH 7.1至7.3）标准钾碱，在博登的铂电极装置上进行了永久性安装。Messungen在10、30、60、100和150 cm的Bodentiefe中进行了穿孔。后来，他又把地面的水倒掉了。In 150 cm trat Sullivan infolge vorheriger mariner Bedingungen auf.中间的地面比Bodenoberflache低84厘米。他的伤口也很深，在Bodenoberflache下面33到200厘米处。在使用基础设施时，EH必须与董事会保持联系。在10（550 mV）和30 cm（430 mV）处，氧化还原作用减弱，在60 cm（230 mV）处，氧化还原作用减弱，在100（120 mV）处，氧化还原作用减弱，在150 cm（-80 mV）处，氧化还原作用减弱。在德国的水电站中，水电站的地下水管理是为了保证水电站的安全而进行的。结果表明，不同年份和不同年龄组的EH和Dauer与Wassersattigung呈显著负相关（rs =-0，971; n = 20; P <0，01）。60 cm的接头通过基本水蒸气注入而升高，通过大跨度（920 mV）和在EH wahrend中进行的常规测试而升高。在博登安哈特安装后，电驱动器将具有很好的功能。在一个硫化物腐蚀试验中，在150 cm处的三个电极在夏季和夏季的干燥和干燥过程中，将一个EH-Anstieg（+500 mV）插入，然后将基本电解质标准升高。这并不明显，因为电接触器的电污染或电接触器的内部可变性是不好的。当系统减速时，这些问题可能会出现韦尔登，因此需要安装一个大的电气设备或将电气设备调整为韦尔登。福尔斯电极可能会产生异常，通过安装电极的两个轴，可以使博登的氧化还原电位降低，也可以使其保持稳定并降低博登的氧化还原电位。
The long-term measurement of soil redox potential (EH) by permanently installed Pt electrodes may be restricted by electrode breakdown (electrode rupture and resin leakage) and contamination, especially under wet and strongly reducing soil conditions. The EH of a slightly alkaline (pH 7.1 to 7.3) Calcaric Gleysol developed from marine sediment in the dyked marsh of Schleswig-Holstein, Northern Germany, was monitored weekly during a 4-year period using permanently installed Pt electrodes. Measurements were performed in fivefold at 10, 30, 60, 100, and 150 cm. Furthermore, water table level was recorded. Sulfide occurred in 150 cm as a heritage of the previous marine environment. Mean water table level was 84 cm below the soil surface but was characterized by both short-term and seasonally strong fluctuations. Levels of water table ranged from 33 to >200 cm below soil surface. In consistence with water table level, the EH continually decreased with soil depth. Mean redox conditions were oxidizing at 10 (550 mV) and 30 cm (430 mV), weakly reducing at 60 cm (230 mV), and moderately reducing at 100 (120 mV) and 150 cm depth (–80 mV). Soil hydrology differed markedly during the study as expressed by periods of water saturation for each depth. This was reflected by Pt electrodes response, since period of water saturation and EH were significantly negatively correlated as calculated for each year and depth (rs = –0.971; n = 20; P < 0.01). The 60-cm depth was most frequently influenced by water table fluctuations, showed the largest EH range (920 mV) and the most distinct seasonal pattern in EH. Good function of the electrodes in this depth can be concluded even after long time of installation in soil. Although established in a sulfide-bearing environment, three of five electrodes at 150 cm showed a substantial increase (+500 mV) in EH during summer of the third and fourth years of investigation, which had low water tables. It is not clear whether the non-response of two electrodes was due to electrode contamination or spatial variation in EH. When operating in reducing systems, this problem can be circumvented by installing a large number of electrodes or by a regular replacement of electrodes. Using properly constructed and permanently installed Pt electrodes, soil EH can be monitored for extended periods under wet and reducing soil conditions.
In situ-Langzeitmessung des Redoxpotenzials in einem eingedeichten Marschboden
Die Langzeitmessung des Redoxpotentials (EH) mittels dauerhaft im Boden installierter Pt-Elektroden kann durch Bruch der Elektroden, Auflosen des Harzes und Kontamination der Elektroden eingeschrankt werden, insbesondere unter nassen und stark reduzierenden Bodenbedingungen. In dieser Arbeit wurde das EH einer schwach alkalischen (pH 7,1 bis 7,3) Norm-Kalkmarsch aus marinen Sedimenten in der eingedeichten Marsch von Schleswig-Holstein, Norddeutschland, wochentlich mittels permanent im Boden installierter Pt-Elektroden gemessen. Die Messungen erfolgten mit funffacher Wiederholung in 10, 30, 60, 100 und 150 cm Bodentiefe. Weiterhin wurde der Grundwasserstand gemessen. In 150 cm trat Sulfid infolge vorheriger mariner Bedingungen auf. Der mittlere Grundwasserstand lag 84 cm unterhalb der Bodenoberflache. Er war durch kurzzeitige als auch saisonale starke Schwankungen gekennzeichnet und reichte von 33 bis >200 cm unter Bodenoberflache. In Ubereinstimmung mit dem Grundwasserstand nahmen die EH mit der Bodentiefe kontinuierlich ab. Die mittleren Redoxbedingungen waren oxidierend in 10 (550 mV) und 30 cm (430 mV), schwach reduzierend in 60 cm (230 mV) und masig reduzierend sowohl in 100 (120 mV) als auch in 150 cm (–80 mV). Die bodenhydrologischen Verhaltnisse unterschieden sich wahrend der Messkampagne deutlich, was in der Dauer der Wassersattigung fur jede Bodentiefe zum Ausdruck kam. Dies wurde durch die Messwerte der Elektroden widergespiegelt, denn Berechnungen fur jedes Jahr und jede Tiefe ergaben signifikante negative Korrelationen zwischen EH und Dauer der Wassersattigung (rs = –0,971; n = 20; P < 0,01). Die Tiefe 60 cm war am haufigsten durch Grundwasserschwankungen beeinflusst, zeigte die groste Spannweite (920 mV) und das ausgepragteste saisonale Muster im EH wahrend der gesamten Messkampagne. Daraus wird eine gute Funktion der Elektroden gefolgert, die auch nach langer Dauer der Installation im Boden anhalt. Obwohl in einer sulfidhaltigen Umgebung eingesetzt, zeigten drei von funf Elektroden in 150 cm einen wesentlichen EH-Anstieg (+500 mV) in den Sommern des dritten und vierten Untersuchungsjahres, die niedrige Grundwasserstande aufwiesen. Es ist nicht klar, ob die Nichtreaktion der beiden Elektroden auf Elektrodenkontamination oder raumlicher Variabilitat des EH beruht. Wenn in reduzierenden Systemen gearbeitet wird, kann dieses Problem umgangen werden, indem eine grosere Anzahl von Elektroden installiert wird oder indem die Elektroden regelmasig ersetzt werden. Falls Pt-Elektroden sorgfaltig angefertigt sind, wird eine Langzeitaufnahme des Redoxpotenzials von Boden mit dauerhaft installierten Elektroden empfohlen, auch unter standig nassen und reduzierenden Bodenbedingungen.