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Oscillating grid mesocosm for studying oxygen dynamics under controlled unsteady turbulence

机译:振荡网格介观用于研究非稳态湍流下的氧动力学

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摘要

In shallow environments, common unsteady flows, such as tides, waves or wind-driven currents modulate the diffusive boundary layer thickness that controls the exchange of electron acceptors for mineralization and oxidation processes in surficial sediment. This study demonstrated the ability of an oscillating grid mesocosm to (1) produce homogenous turbulence at the sediment-water interface of multiple sediment cores (between-core variability
机译:在浅层环境中,潮汐,波浪或风力等常见的非恒定流会调节扩散边界层的厚度,从而控制表层沉积物中矿化和氧化过程中电子受体的交换。这项研究证明了振荡网格介观的能力(1)在多个沉积物核心的沉积物-水界面处产生均质湍流(核心间变异性<核心内变异性;平均16%); (2)通过容易地控制湍流强度来模拟在不同时间尺度上的扩散边界层厚度动力学,以及(3)研究在不同湍流条件下有机物矿化的瞬态氧动力学。研究了不同有机质富集度和沉积物渗透率的湍流强度与氧扩散边界层厚度以及沉积物中氧渗透深度之间的关系。氧气扩散边界层厚度随U_(RMS)的增加而线性减小。氧气渗透深度随着湍流强度的增加而增加,并且在一个较高的上限时,泥质沉积物中低(3.28 mm±5.8%)的有机物含量高于高(1.77 mm±11.8%)的值。在沙质沉积物中,对流流动和再悬浮导致氧气渗透深度随着湍流强度的增加而不断增加,湍流速度为9.6 cm s〜(-1)时,氧气渗透深度达到13.2 mm±19%。该介观装置将使在瞬态氧动力学下进行微生物动力学的实验研究成为可能,以改善在非稳定流动下的早期成岩建模。

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