JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Integration of microalgal cultivation with industrial flue gas will ultimately introduce heavy metals and other inorganic compounds into the growth media. This study presents a procedure used to determine the end fate and impact of heavy metals and inorganic contaminants on the growth of Nannochloropsis salina grown in photobioreactors.

Abstract

יש להגדיל את הביקוש לדלקים מתחדשים חוקרים חוקרים את ההיתכנות של חומר זינה חלופית, כגון מייקרו. יתרונות הגלומים כוללים תשואה גבוהה פוטנציאלית, שימוש בקרקע שאינה ראויה לעיבוד ואינטגרציה עם זרמי פסולת. הדרישות התזונתית של מערכת ייצור מייקרו בקנה מידה גדולה תדרוש הצימוד של מערכות טיפוח עם משאבי פסולת תעשייתיים, כגון פחמן דו חמצני מגז וחומרים מזינים משפכי ארובה. מזהמים אורגניים הנמצאים בפסולת אלה עלולים להוביל לפגיעים מתמשכים ביומסה microalgal להשפיע לרעה על שימוש קצה הפרודוקטיביות והגבלה. מחקר זה מתמקד בהערכה הניסיונית של ההשפעה ואת גורלם של 14 מזהמים אורגניים (כמו, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn) על צמיחת סלינה Nannochloropsis . מייקרו עובדו בphotobioreactors המואר ב984 מ 'μmol -2 שניות -1 ומתוחזק ב- pH 7 במ' צמיחהעדיה מזוהמת עם מזהמים אורגניים ברמות צפויות בהתבסס על הרכב שנמצא במערכות גז פליטה הפחם מסחריות. מזהמים הנמצאים ביומסה והבינוניים בסוף תקופת צמיחת 7 יום היו לכמת באופן אנליטי באמצעות ספקטרומטריית קליטה אטומית אדים קרים לHg ובאמצעות ספקטרומטר מסת פלזמה בשילוב אינדוקטיבי כל, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn. תוצאות מראות נ ' סלינה היא זן רגיש לסביבה מרובה מתכת עם ירידה סטטיסטית ביומסה yieldwith ההקדמה של מזהמים אלה. הטכניקות שהוצגו כאן הן נאותות לכימות צמיחת אצות וקביעת גורלם של מזהמים אורגניים.

Introduction

בהשוואה לגידולים יבשתיים מסורתיים מייקרו הוכח להשיג תשואות בשל יעילות גבוהה יותר הגלומה המרת שמש 1,2 גבוהות יותר ביומסה ושומנים בדם. טיפוח של מייקרו בשיעורי פריון גבוהים דורש האספקה ​​של חומרים מזינים שונים, כולל מקור פחמן חיצוני. צפוי כי מתקני גידול בקנה מידה גדולה ישולבו עם זרמי פסולת תעשייתיים כגון גז פליטה תעשייתי על מנת למזער את עלויות ייצור ובו בזמן לספק תיקון סביבתי. פחמן פסולת תעשייתי הוא בדרך כלל בצורה של גזי פחמן דו חמצני ויכול להכיל חומרים מזהמים שיש פוטנציאל להשפיע באופן שלילי ייצור מייקרו. באופן ספציפי, גז פליטה נובע מפחם יהיה מגוון של מזהמים כוללים אך לא מוגבל למים מוצרי בעירה ופחמן דו חמצני, כמו גם תחמוצות גופרית וחנקן, אבק דק, מזהמים אורגניים כגון דיאוקסינים ופורנים, ונגד אי-אורגניtaminants כגון מתכות כבדות. ההשפעה של רוב המזהמים אלה כוללים inorganics עם חלק מהם ידועים כמתכות כבדות על תפוקת מייקרו לא נחקרה. חלק מאלמנטים אלו יכולים להיות חומרים מזינים בריכוזים מתאימים, אולם בריכוזים גבוהים יותר הם יכולים לייצר בעיות בתפקוד תא ואף למוות 3.

השילוב של מייקרו עם גז פליטה תעשייתי יש את הפוטנציאל להציג ישירות מזהמים אורגניים לתקשורת צמיחה. יש גז פליטה מבוססת פחם מגוון רחב של אלמנטים אורגניים (למשל, כ, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn) בריכוזים שונים שחלקם, בנמוך ריכוז, מייצגים חומרים מזינים לצמיחת אצות. מזהמים אורגניים יש זיקה גבוהה להיקשר למייקר ועוד יותר להיות sorbed פנימי באמצעות מובילי מזין. כמה מזהמים אורגניים (כלומר, Co, Cu, Zn וMn) הם חומרים מזינים שמהווים חלק מאנזימים כרוךד בפוטוסינתזה, נשימה ופונקציות אחרות 3,4. עם זאת, במתכות וmetalloids עודפות יכול להיות רעיל. אלמנטים אחרים, כגון Pb, Cd, Sn, SB, Se, וכמ"כ, אינם ידועים לתמיכה בתפקוד תא בכל ריכוז ומייצגים מתכות לא מזינים שיכול להשפיע באופן שלילי 3,5,6 צמיחת התרבות. הנוכחות של כל אחד ממזהמים אלה יש הפוטנציאל לייצר השפעות שליליות על תפקוד תאי מייקרו. יתר על כן, האינטראקציה של מתכות מרובות עם מייקרו מסבכת דינמיקת צמיחה ויש לו הפוטנציאל להשפיע על צמיחה.

כלכלה בקנה מידה גדולה נקשרה ישירות לתפוקה של מערכת הטיפוח 7-19. יתר על כן, מחזור בינוני במערכת מייקרו הצמיחה לשתי בריכות פתוחות מסילה (ORP) או photobioreactors (PBR) הוא קריטי שכן היא מייצגת 99.9 ו99.4% מהמסה, בהתאמה 20. הנוכחות של מזהמים אורגניים בתקשורת סופו של דבר עלולה להגביל מ 'פריון icroalgae והמחזור של תקשורת בשל הצטברות מזהם. מחקר זה נקבע באופן ניסיוני את ההשפעה של 14 מזהמים אורגניים (כמו, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn), בריכוזים צפויים מהאינטגרציה של מערכות מייקר טיפוח עם פחם נגזר גז פליטה, על הפרודוקטיביות של נ ' סלינה גדלה בPBRs הרכבת האווירית. המזהמים ששמשו במחקר זה הוכחו לא רק בהווה בגז מבוסס פחם ארובה אבל גז פליטה המבוססת על פסולת עירוני, גז פליטה מבוסס biosolids, שפכים עירוניים, מים מיוצרים, מי תהום ומי ים לקוי 21-23. הריכוזים המשמשים במחקר זה מבוססים על מה שניתן היה לצפות, אם מערכות גידול מייקרו שולבו עם מקור CO 2 מבוסס פחם עם יעילות ספיגה הפגינה במערכות PBR מסחריות 20. חישובים מפורטים התומכים בריכוזים של המתכות הכבדות ומזהמים אורגניים מוצגים בNapanet al. 24 טכניקות אנליטיות שמשו להבין את ההפצה של רוב המתכות ביומסה, התקשורת ואיכות הסביבה. השיטות שהוצגו אפשרו להערכת פוטנציאל פריון של מייקרו תחת לחץ מזהם אורגני וכימות של גורל הקצה שלהם.

Protocol

מערכת 1. צמיחה

figure-protocol-185

איור 1. מייקרו מערכת צמיחה. () Rotometer אוויר, (ב) CO 2 rotometer, בקר pH (C) עם סולנואיד, נתונים לוגר (ד), (ה) מסנני אוויר, כותרת פיזור אוויר (F), ב- קו (G) בנק אור הניאון, (H) pH מטר, דוד מערכת (I) קירור, (J) אמבט מים, (K) חוט צמד תרמי, photobioreactor מעלית אוויר (L), (ז), (N) ללכת-בקטר מכסה המנוע, מסנני אוויר (O) לפרוק, צינור נימי אספקת האוויר (P), (ש), (R) צינור דגימה, (S) מכסה סיליקון PBR, ו( T)גם pH במכסת סיליקון. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

  1. לבנות את המערכת הבאה microalgae הניסיונית גידול (איור 1).
    1. לרכוש עשר PBRs רכבת אווירית בהיקף של כורי שפופרת זכוכית 4.5 סנטימטרים קוטר ו -80 סנטימטרים בגובה, עם קיבולת עיבוד של 1.1 ליטר עם מכסי סיליקון. לרכוש צינורות חתוכים מראש נימי זכוכית (קוטר חיצוני 5 מ"מ וקוטר 1 מ"מ פנימי) של 10 סנטימטר (3 לכל PBR) ו -85 סנטימטרים (1 לPBR) באורך.
    2. להקפיא מכסי סיליקון ב-80 ° C במקפיא. לשמן מקדח עם גליצרול ואילו מכסים קפואים תרגיל 3 חורים לארח את צינורות נימי פורקן, דגימה ואספקת הגז, וחור 1 של 17 מ"מ קוטר לארח בדיקה pH.
    3. הכנס את צינורות נימי 3 במקום עם הצינור הארוך ביותר הארכת 2 סנטימטר מהחלק התחתון של PBR. בצינור נימים האחר להוסיף Wi צינור סיליקוןth צינור נימים מחוברים לקצה האחר הארכה לנקודת דגימה רצויה. לכסות את החור למטר pH עם גודל פקק סיליקון 21 'ד.
    4. ללחלח אוויר סביבה על ידי מבעבע זה דרך מים ולספק אוויר humidified לכותרת פיזור האוויר. להעביר את הגז דרך מסנן 0.2 מיקרומטר ויעביר אותו להשעית האצות באמצעות צינור נימי זכוכית המסירה הארוך ביותר.
    5. לספק CO 2 הדחוס לתוך זרם אוויר humidified על מנת לשמור על pH ניטראלי של 7.0 ± 0.1 בהשעית התרבות. לשלוט בקצב של CO 2 משלוח עם מערכת מרקחת CO 2 אוטומטית (בקר pH) שנפתח סולנואיד מגנטי כאשר תרבות האצות מגיעה pH 7.1 ונסגר ברמת חומציות 6.9.
    6. לספק אור באמצעות 24 נורות פלורסנט T5 שתגרומנה להארה ממוצעת של מטר 984 μmol -2 שניות -1 דומות לשיא תנאים חיצוניים.
    7. לטבול את PBRs באמבט מים כדי מ 'aintain טמפרטורה קבועה של כ -25 מעלות צלזיוס. לשלוט על הטמפרטורה של המערכת על ידי שימוש בילר הסירקולציה המחודשת ויחידת בקרה אוטומטית הסירקולציה המחודשת חימום אמבט מים.
    8. צג טמפרטורה וחומציות בזמן אמת ולהקליט עם נתונים לוגר.
    9. ודא שכל הרכיבים של מערכת צמיחת מייקרו עובדים כמו שצריך, במיוחד לפני קצירת הבידוד מייקרו או הכנת מזהמים אורגניים כפי שהם יכולים לא יישמרו.

2. מעבדה ור הכנה

  1. לשטוף צלוחיות נפח, PBRs, carboys וכל מכולות, עם סבון ומים ברז. לשטוף עם מים ללא יונים (DW).
  2. חומצה לשטוף את כלי המעבדה כדי לחסל את כל עקבות של מזהמים אורגניים. ניתן לעשות זאת על ידי אחת משתי דרכים:
    1. משרים O מעבדה כלי / חומצת N ב 10% חנקן כיתה עקבות מתכת (זהירות: אל אדי נשימה, חומצה חנקתית מרוכזת יכולה לייצר שריפה חמורה ואדי רעילים, עבודה בהו קטרד באמצעות כפפות nitrile, המשקפים וחלוקים).
    2. משרים מעבדה כלי במשך 15 דקות ב -50% חומצה חנקתית כיתה עקבות מתכת.
    3. יש לשטוף את כלי המעבדה עם DW ביסודיות לפחות 3 פעמים כדי לוודא שכל החומצה מוסרת. זה קריטי, כי הם שטופים ביסודיות PBRs, במיוחד צינורות הדגימה וצינורות נימים. אם לא יעשה את זה יהיה לייצר החמצה של העיכוב הבינוני והאפשרי של צמיחה. בדוק את ה- pH של המים השטיפה לאמת את כל החומצה הוסר.
    4. לעקר PBRs, מכולות וצלוחיות ידי המעוקר ב- C ° 120 ולחץ אטמוספרי סטנדרטי עבור לפחות 30 דקות.

3. נ סלינה בינונית הכנה

  1. הכנת פתרון: חלקית למלא בקבוק נפח 1 ליטר עם DW. הכנס בר מערבבים מגנטי ולהוסיף הכימיקלים שמוצגים בטבלה 1 בזה אחר זה. ודא שכל מרכיב מתמוסס לפני התוספת של המרכיב הבא. הסר את המגנט ולמלא הבקבוק דואר לסימן נפח 1 ליטר.
רכיב הסכום להוסיף (ז) ריכוז סופי (ז / L)
H 3 BO 3 0.900 0.900
Na 2 Moo 4 · 2H 2 O 0.012 0.012
MnCl 2 · 4H 2 O 0.300 0.300
4 ZnSO · 7H 2 O 0.060 0.060
4 CuSO · 5H 2 O 0.020 0.020

טבלת 1:. פתרון מתכון כמויות סכומים הדרושים בהכנת 1 ליטר של פתרון מרוכז.

  1. הכנת פתרון ויטמין: בשלושה כרך נפרדצלוחיות umetric להוסיף הוויטמינים, כפי שמוצגים בטבלה 2. מסננים כל פתרון ויטמין דרך פילטר מזרק 0.2 מיקרומטר סטרילי למכל סטרילי. לשמר ויטמינים ב-4 ° C בחושך.
ויטמינים הכמות (מ"ג) נפח סופי (מ"ל) ריכוז ויטמין סופי (מ"ג / ליטר)
ביוטין 12.22 500 24.43
ויטמין B12 13.50 100 135.00
הידרוכלוריד תיאמין 977.63 500 1,955.27

טבלה 2:. מתכון פתרון ויטמין כמויות סכומים הדרושים להכנת solu המרוכזtion.

  1. חלקית למלא מיכל autoclavable 20 L עם DW ולהכניס בר מערבבים מגנטי. מניחים את המכל על גבי צלחת בוחש מגנטית ולהוסיף כימיקלים שמוצגים בטבלה 3 (מלבד הוויטמינים), והוסיף אותם אחד אחרי השני ואחרי כל מתמוסס באופן מלא. מלא את המכל כדי להגיע ל 20
רכיב הסכום להוסיף עד בינוני יחידה
NaCl 350.00 ז
CaCl 2 · 2H 2 O 3.00 ז
KCl 9.60 ז
Na 2 SiO 3 · 9 שעות 2 O 1.14 ז
MgSO 4 · 7H 2 O 29.60 ז
KNO 3 20.40 ז
KH 2 PO 4 1.36 ז
ציטראט ברזל אמוניום 0.10 ז
פתרון 20.00 מיליליטר
פתרון ביוטין * 818.00 μl
פתרון ויטמין B12 * 296.20 μl
פתרון hydrochloride תיאמין * 521.60 μl
* הוסף למקורר תקשורת autoclaved

טבלה 3: נ ' סלינה מתכון בינוני. כמויות הם הסכומים הדרושים בהכנת 20 ליטר של מדיום עשיר בחומרים מזינים.

  1. לעקר את המדיום על ידי מעוקר למשך 30 דקות ב 120 מעלות צלזיוס ובלחץ אטמוספרי. בואו COO הבינוניl עד RT.
  2. מניחים את המכל על צלחת stirrer מגנטית. להוסיף הוויטמינים מוכנים בשלב 3.2 ולתת התערובת בינונית ביסודיות.

4. מזהמים אורגניים הכנת מניות

  1. חלקית למלא את צלוחיות נפח מצויינים בטבלה 4 עם DW ולהוסיף מלח הבודד ברשימה. מלא עם DW לנפח הסופי הנדרש ומערבבים היטב. אל לשמר מניות אלה כחלק מרכיבים לספוג לבקבוקון קירות
    זהירות: מספר מזהמים אורגניים בשימוש בפרוטוקול זה הם מסרטנים, טרטוגניות וmutagenic, ללבוש מסיכה, כפפות ומעייל מעבדה בעת טיפול במלחים.
אנליטי מקור מלח נפח של המניה להכין (L) מלח להוסיף לבקבוק60; (מלח מ"ג) ריכוז אנליטי הוסיף לתרבות (אנליטי מ"ג / ליטר)
כ NaAsO 2 0.1 14.8 7.74E-02
CD CdCl 2 0.5 13.5 1.50E-02
שיתוף CoCl 2 .6H 2 O 0.5 34.7 1.56E-02
Cr Na 2 Cr 2 O 7 · 2H 2 O 0.1 40.6 1.29E-01
Cu CuCl 2 .2H 2 O 0.1 38.3 1.30E-01
Hg HgCl 2 1.0 14.6 9.80E-03
Mn MnCl 2 .4H 2 O 0.1 58.8 1.49E-01
ניקל NiCl 2 .6H 2 O 0.1 112.0 2.51E-01
Pb PbCl 2 0.5 39.9 5.41E-02
Sb Sb 2 O 3 0.5 26.7 4.06E-02
Se Na 2 SEO 3 0.5 11.8 9.80E-03
Sn SnCl 2 .2H 2 O 0.5 3.9 3.76E-03
V V 2 O 5 0.1 22.2 1.13E-01
Zn ZnCl 2 0.1 99.9 4.36E-01

לוח 4:. הכנת מניית מזהמים אורגנית מרוכזת תוספת של 1 מיליליטר של המניה מרוכזת זה למדיום PBR 1.1 L מייצר ריכוז הסופי מוצג בטור האחרון.

  1. לעקר את המניות המזהמים אורגניות על ידי עובר את הפתרון דרך פילטר מזרק 0.2 מיקרומטר סטרילי ולאסוף התסנין בצינור סטרילי.

5. נ סלינה הבידוד ההפקה

  1. בבקבוק 500 מיליליטר Erlenmeyer להוסיף 200 מיליליטר של מדיום מוכן בשלב 3 ולאחר מכן להוסיף 3 גרם של אגר. מכסה את הבקבוק בנייר אלומיניום וחיטוי במשך 20 דקות ב 120 מעלות צלזיוס. יוצקים את הפתרון לפטרי-מנות סטרילי ולתת לו מגניב עד שמתמצק. זה אמור להסתיים להיות מכסה המנוע סטרילי או לפחות ליד להבה בסביבה נקייה כדי להפחית את הסיכון לזיהום.
  2. נ 'הפס תאי סלינה בפטרי-דיס סטריליהס מוכן בשלב 5.1 באמצעות זריעת לולאת סטרילי. מניחים את תרבויות צלחת פטרי, על שולחן מואר באורות T12 שמרו על RT. בואו מייקרו לגדול עד מושבות גלויות.
  3. העברת מושבות לסטרילי מבולבלות צלוחיות Erlenmeyer המכילות 200 מיליליטר של מדיום עשיר מזין מוכן בשלב 3 ולשמור אותם על שולחן מואר שייקר (1,000 סל"ד). בואו התרבות לגדול עד בינוני הופך ירוק.
  4. העבר את microalgae לPBR סטרילי 1.1 L. מניחים את PBR באמבט מים הבידוד המואר ב 200 מ 'μmol -2 שניות -1 עם אורות ניאון T8 ומתוחזק על 23 מעלות צלזיוס בילר הסירקולציה המחודשת ושליטת אמבט מים הסירקולציה המחודשת חימום אוטומטי. התאם את האוויר ו -2 rotometers CO 2.5 L דקות -1 ו -25 סמ"ק דקות -1, בהתאמה.
  5. אחרי שבוע של ביומסה צמיחת הפיצול לPBRs L חדש 1 .1 המכיל מדיום חדש ולתת לו לגדול עד סך של לפחות 28 גרם של ביומסה המשקל היבשהושג בין שני הכורים שניתן לקבוע באמצעות צפיפות אופטית.
  6. קציר ביומסה הבידוד על ידי צנטריפוגה ב2,054 × גרם במשך 15 דקות ב 10 מעלות צלזיוס באמצעות בקבוקי צנטריפוגות סטרילי וטכניקות סטרילי כדי למנוע זיהום. השלך את supernatant ולהמשיך ריכוז תא לפי צורך.
  7. ברגע שכל ביומסה היא centrifuged, מחדש להשעות את התאים 300 מיליליטר של מדיום סטרילי הטרי.
  8. לדלל 0.1 מיליליטר של תרבות microalgal ב 3 מיליליטר של DW ואז לדלל 0.1 מיליליטר של פתרון חדש זה ב 3 מיליליטר של DW. ודא המדגם הוא מעורב באופן יסודי. מדוד את הצפיפות האופטית (OD) של תרכיז האצות ב 750 ננומטר () באמצעות מייד ספקטרופוטומטר.
  9. השתמש משוואה (1) כדי לקבוע את הסכום של ביומסה בתרכיז.
    הערה: משוואה (1) התקבל מרגרסיה ליניארית בין לעומת מוצקים מרחפים כולל (בג '/ -1 L) לנ סלינה (R 2 = .9995). משוואת 1 פותחה עבור spectrophotometer מודל בלוח חומרים, ליצור כיול חדש אם באמצעות מודל ספקטרופוטומטר אחר.
    1. שימוש במשוואה (2) לחשב את הנפח של תרכיז אצות (בL) דרושה כדי להשיג צפיפות 4 g / L -1 תרבות בנפח של 1.1 ליטר PBR (בL).

figure-protocol-15035

figure-protocol-15183

  1. באמצעות שימוש בטכניקות סטרילי, להוסיף הנפח של מייקרו להתרכז נמצא בשלב 5.9 לPBR autoclaved להגיע צפיפות תרבות ראשונית של 4 גר '/ L -1. מלא PBR עם מדיום ל -1.1 ל 'חזור על פעולה זו עד 6 PBRs הם מחוסן. מניחים את PBRs באמבט המים הבידוד.
  2. בואו microalgae בPBRs לגדול במשך 8 ימים ולאחר מכן לקצור את ביומסה (על ידי צעדים חוזרים על 5.6-5.7). חזור על שלב 5.8 לחישוב הראשוניהבידוד נפח לצפיפות תרבות ראשונית של L -1 / 1 גרם.

6. כורים ניסיוניים

  1. טכניקות סטרילי באמצעות להוסיף כ 1 ליטר של המדיום מוכן בשלב 3 לכל אחד מPBRs סטרילי-שטף החומצה 12. מניחים את PBRs באמבט המים של מערכת הצמיחה הניסיונית. הפעל אוויר מניד בב 1.5 L דקות -1.
  2. לעקר מטר pH מכויל על ידי ניקוי אותו עם 70% אתנול. למדוד את ה- pH של המדיום בPBR ולהבטיח pH הוא כ 7.0; אם לא, חזור על שלב 2 כדי להסיר חומצה דלפו מהצעד שטיפת החומצה.
  3. לכייל כל בקר pH באמצעות חיץ pH 7, לחטא את הבדיקות באמצעות אתנול (70%) ולאחר מכן להכניס אותם במכסי PBRs.
  4. לכל PBR (למעט PBRs השליטה) להוסיף 1 מיליליטר של כל אחד ממזהמים אורגני המניות סטרילי מוכנות בשלב 4. תנו המזהמים ומערבב היטב בPBR. הריכוז הסופי של המזהמים אורגניים בPBRs הוא מופעn בעמודה האחרונה בטבלה 4, והריכוזים מרביים המשוערים צפויים משילוב תחנת כוח פחמית.
  5. להוסיף 14 מיליליטר של DW סטרילי לPBRs השליטה.
  6. הוסף את הבידוד microalgae המרוכז שהושג בשלב 5.11 לPBRs הניסיוני כדי להשיג צפיפות תרבות ראשונית של L -1 / 1 גרם. בואו תערובת ביומסה ביסודיות.
  7. הפעל אורות גבוהים אור אינטנסיביות (של 984 מ 'μmol -2 שניות -1) ו- pH בקרים ובלהתאים CO 2 לדקות 30 סמ"ק 1. להגביר את זרימת CO 2 לדקות 50 סמ"ק -1 מיום 3 לאחר מכן. קצב זרימה נמוך ראשוני CO 2 הוא קריטי על מנת למנוע שינויים גדולים בpH בשל עיכובים בגז / העברת נוזל ומדידת pH.
  8. למדוד ולקחת דגימות בהתאם לצורך. הקפד לסמן את מפלס המים לאחר דגימה. (זהירות: כמה מזהמים אורגניים בPBR הם מסרטנים, טרטוגניות וmutagenic; כפפות שימוש וCAPPמכולות אד בעת טיפול בדגימות).
  9. להוסיף DW סטרילי יומי לPBRs כדי לפצות על הפסדים בשל התאדות.
  10. לאחר 7 ימים של צמיחה, לקצור את ביומסה על ידי צנטריפוגה ב9936 × גרם ולשמר את שניהם, בינוני ביומסה וsupernatant, ב -80 מעלות צלזיוס.
  11. להקפיא לייבש את ביומסה על 0.1 mbar ו-50 CO ° / N. אבקת ביומסה (להשתמש במרית ביומסה אבקה בתוך צינור צנטריפוגות). לשמר ביומסה מיובשת בהקפאה ב -80 מעלות צלזיוס.

7. מיקרוגל סיוע עיכול של דוגמאות

העיכול של הדגימות ביומסה נדרש כצעד עיבוד מראש לניתוח ICP-MS.
הערה: שלבים אלה להשתמש במערכת עיכול מיקרוגל כלי סגורה בהקלה לחץ מבוקרת. (זהירות: לחצים גבוהים לפתח במהלך עיכול חומצה, לבדוק את שלמות הגוף של כלי העיכול ומגינים, ולעצב מחדש את מכסי כלי עיכול מיקרוגל לפני כל שימוש).

  1. כלי עיכול מיקרוגל לשטוף טפלון עם מים וסבון, לשטוף עם DW ולתת כלי אוויר יבש. כדי להסיר זיהום מתכות קורט בכלי לעכל חומצה כפי שמתוארת בשלבים הבאים.
  2. לעצב מחדש את מכסי כלי עיכול מיקרוגל ולסגור את הבקבוקונים בחוזקה.
  3. להוסיף 10 מיליליטר של חומצה חנקתית לכל אחד.
  4. להציג את הכלי במגן הבטיחות. ודא שאין ביומסה, מים או כל ריאגנטים נותרים על קירות מגן הבטיחות או בקירות החיצוניים של כלי העיכול כדי למנוע נזק למגן הבטיחות. כובע מגן הבטיחות עם שסתום הבטיחות לוודא האביב בבקבוקון זה לרוקן. אתר את המגן על הרוטור עם פתחי אוורור הכובע מצביעים החוצה בשורה החיצונית ופנימה בשורה הפנימית.
  5. על מספר כלי אחד, הכנס את thermowell הקרמיקה וחיישן הטמפרטורה. מדחום זה מנטר את הטמפרטורה הפנימית בפועל בבקבוקון ומשמש כפרמטר השליטה לבצע progr העיכולאני. ודא שמספר בקבוקון אחד מכיל את אותו מדגם ומגיב סכומי הבקבוקונים האחרים.
  6. הפרמטרים עיכול הקלט מוצגים בטבלה 5 ולהתחיל עיכול. כאשר התכנית הסתיימה, האוויר לקרר את הבקבוקונים עד שהם מגיעים RT.
שלב בקבוקוני שטיפה עיכול לדוגמא
טמפרטורה (° C) זמן (דקות) מקס. כוח (W) טמפרטורה (° C) זמן (דקות) מקס. כוח (W)
1 RT 190 25 1,000 RT 180 15 1,000
2 190 10 1,000 180 15 1,000
פליטה - 20 - - 20 -

לוח 5: פרמטרים המשמשים בתכנית עיכול מיקרוגל.

  1. בתוך מנדף, להכניס את כלי ההקלה לחץ על כובע מגן עם פתחי אוורור הכובע להצביע ממך. ברגע שהלחץ משתחרר פתוח הכובע (זהירות: בקבוקונים מתעכלים תמיד פתוחים בתוך מנדף מאז עיכול ביומסה באמצעות חומצה מייצרת אדים רעילים).
  2. השלך את החומצה. יש לשטוף את כלי הטפלון עם DW 3 פעמים. בואו בקבוקוני אוויר יבש.
  3. לעיכול ביומסה, להוסיף 50 מ"ג של ביומסה הקפאה מיובשת לכלי עיכול מיקרוגל. לבקרת איכות (QC) להכין את הבקבוקונים הבאים: בשני בקבוקונים שונים להוסיף או 5 מיליליטר של רמת 7 ICPMS או 5 מיליליטר של רמה סטנדרטית 7 Hg CVAAS מוכן בצעדי 9.1 ו -10.1 (הפתרון מתעכל מבקבוקון זה נקרא המעבדה מבוצרת ריק (LFB)), לעזוב נוסף (פתרון מתעכל ריק בקבוקוןמבקבוקון זה נקרא מגיב המעבדה ריקה (LRB)).
  4. לעכל בינוני, להוסיף 10 מיליליטר בינוני supernatant לייבוש כלי עיכול מיקרוגל חומצה שטפה. לבקרת איכות (QC) להכין את הבקבוקונים הבאים: בשני בקבוקונים שונים להוסיף 5 מיליליטר של רמת 7 ICPMS או סטנדרטי מתכת CVAAS מוכנה בשלב 9.1 ו10.1 (הפתרון מתעכל מבקבוקון זה נקרא LFB), למשנהו בקבוקון להוסיף 10 מיליליטר של DW (הפתרון מתעכל מבקבוקון זה נקרא LRB).
  5. לעצב מחדש את מכסי כלי עיכול מיקרוגל ולסגור את הבקבוקונים בחוזקה.
  6. להוסיף 7 מיליליטר של חומצה חנקתית כיתה מתכת עקבות מרוכזות ו -3 מיליליטר מי חמצן לכל בקבוקון. Homogenize התוכן בעדינות על ידי מתערבל הפתרון. לעכל את התוכן של הבקבוקונים ידי חזרה על שלבי 7.4-7.7 (השתמש בפרמטרי עיכול מיקרוגל לעיכול מדגם בלוח 5).
  7. להוסיף מדגם מתעכל בבקבוק נפח 25 מיליליטר, שטיפת כלי עם DW להתאוששות מוגברת. מלא את בקבוק volumetric עם DWלסימן.
  8. העברה מתעכל דגימות למכל כתרים. לשמר דגימות ב 4 מעלות צלזיוס עד ניתן להשלים ניתוח. לניתוח מחקר זה נעשה באותו היום לHg ובתוך שלושה ימים לאלמנטים האחרים.

8. בקרת איכות דוגמאות (QC)

הערה: ניתוח דגימות QC כדי להבטיח אמינות של התוצאות מדגימות ניסוי.

  1. חלקית למלא חומצה שטפה בקבוק נפח 1 ליטר עם DW. להוסיף 280 מיליליטר של חומצה חנקתית מרוכזת עקבות כיתה מתכת ומערבבים היטב (פתרון זה נקרא גם הפתרון הריק) (זהירות: תמיד להוסיף חומצה למים, לא להוסיף מים לחומצה כתגובה אקסותרמית יכולה להיות אלימה). בואו פתרון מגניב RT.
  2. בנוסף לדגימות QC מוכנות בצעדים 7.9 ו7.10, להכין את דגימות QC הבאות.
    1. לאימות כיול ההמשך (CCV): מלא צינור קלקר עם תקן כיול (להכנה לראותצעד 9.2 ו -10.1). שים את הפתרון הסטנדרטי כספית על מדף CVAAS וICPMS פתרון סטנדרטי בautosampler ICPMS.
    2. לכיול ממשיך ריק (CCB): מלא שני צינורות פוליסטירן (16 מיליליטר) עם ריק (הפתרון מוכן בשלב 8.1). מניחים דגימה אחת במעמד CVAAS ומדגם האחר בautosampler ICPMS.
    3. למטריקס מועשר במעבדה (LFM): באופן אקראי לבחור מדגם 1 מכל 12 דגימות לכל סוג של מדגם (כלומר, ביומסה או בינוני) ולהשתמש בו כדי להכין LFM. לICPMS, להוסיף 0.5 מיליליטר של ICPMS רמה סטנדרטית 7 ו -3 מיליליטר של מדגם ניסיוני מתעכל (משני ביומסה או בינוני) לצינור קלקר.
    4. מערבבים את התוכן ולמקם את הבקבוקונים בautosampler ICPMS. לCVAAS, להוסיף 2 מיליליטר רמת Hg סטנדרטי 7 ו -6 מיליליטר של מדגם ניסיוני מתעכל (משני ביומסה או בינוני) לצינור קלקר. מערבבים תוכן ובקבוקוני מקום על מדף CVAAS.
    5. לדגימות הכפולות: באופן אקראי לבחור מדגם 1 של פעםy 12 דגימות לכל סוג של מטריקס (למשל, ביומסה, בינוני, LFM או כל מטריצה ​​בדילול) ולשכפל את הבקבוקון. מניחים את הבקבוקונים חזרו בautosampler ICPMS או מדף CVAAS.
    6. לדגימות הכפולות: באופן אקראי לבחור מדגם 1 מכל 12 דגימות לכל סוג של מטריקס (למשל, ביומסה, בינוני, LFM או כל מטריצה ​​בדילול) ולשכפל את הבקבוקון. מניחים את הבקבוקונים חזרו בautosampler ICPMS או מדף CVAAS.
  3. הגדר את קריטריוני איכות נתונים למחקר. לצורך המחקר הנוכחי לשכפל את קריטריוני האיכות שנקבעו על ידי איטון, Clesceri, רייס וגרינברג 25. הפרמטרים שנקבעו לQC הם: הבדל אחוזים (% D) לCCV בתוך ± 10% 25 (עם חריג של Pb וSb, ראה דיון), התאוששות אחוזים LFB (R%) בתוך ± 70-130% 25, אחוזים LFM התאוששות (R%) בתוך 75-125% 25, והבדל אחוזים יחסי (RPD) בתוך ± 20% 25, וממשיך CAlibration הריק (CCB) מתחת לגבול דיווח שיטה (MRL) 25. ראה משוואות חישוב בשלב 9.7.

9. כימות על ידי מצמידים אינדוקטיבי פלזמה ספקטרומטריית מסה (ICPMS)

  1. ביום של ניתוח, להעביר כ 5 מיליליטר של מדגם מתעכל לצינורות קלקר ולמקם אותם בautosampler ICPMS. להוסיף כ 15 מיליליטר של דגימות מתעכלים לצינורות קלקר ולמקם אותם במעמד CVAAS.
  2. באותו היום של ניתוח להכין את הסטנדרטים הכיול. להוסיף ICPMS רכש פתרון סטנדרטי ולמלא עם ריק (פתרון מוכן בשלב 8.1) כפי שמתוארים בטבלה 6 (ראה תיאור סטנדרטי פתרון בחומר טבלה) לצלוחיות נפח-שטף חומצה.
0.0
פרמטר רמת 1 רמה 2 רמה 3 רמה 4 רמה 5 רמה 6 רמה 7
סטנדרטי שנרכש ליתווסף (מיליליטר) - - - - - - 10.0
רמת 7 שתתווסף (מיליליטר) 0.0 1.0 2.5 5.0 20.0 25.0 -
* סופי נפח (מיליליטר) - 50.0 50.0 50.0 100.0 50.0 100.0
ריכוז סופי (מיקרוגרם / ליטר)
75 כ 0.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100.0
111 Cd 0.0 1.0 2.5 5.0 10.0 25.0 50.0
59 Co 0.0 10.0 25.0 50.0 100.0 250.0 500.0
52 Cr 0.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100.0
63 Cu 0.0 5.0 12.5 25.0 50.0 125.0 250.0
55 Mn 0.0 3.0 7.5 15.0 30.0 75.0 150.0
60 ניקל 0.0 8.0 20.0 40.0 80.0 200.0 400.0
208 Pb 0.0 1.0 2.5 5.0 10.0 25.0 50.0
121 Sb 0.0 12.0 30.0 60.0 120.0 300.0 600.0
51 V 0.0 10.0 25.0 50.0 100.0 250.0 500.0
66 Zn 4.0 10.0 20.0 40.0 100.0 200.0
* להשיג ספר זה על ידי הוספת הפתרון מוכן בשלב 8.1

לוח 6: ריכוז של סטנדרטים כיול רמות 1 עד 7..

  1. הסר את הקונוסים מICPMS וsonicate דקות 1 בDW. ייבש את האצטרובלים ולהחזיר אותם במכשיר.
  2. הפעל את Chiller המים, גזים (Ar, H 2, הוא), ICPMS, קווי תקע לתקן פנימי, ולמלא את מיכל שטיפה האוטומטי סמפלר (DW, 10% חומצה חנקתית, 1% חומצה חנקתית + 0.5% חומצה הידרוכלורית) .
  3. פתח את תוכנת תחנת העבודה Masshunter ולהדליק את הפלזמה, מנגינת ICPMS ולטעון את השיטה להגדיר פרמטרים בטבלה 7.
פרמטרים ערכים
סטנדרטים פנימיים 72 Ge, 115 ב
כוח RF 1500 W
זרימת גז שיעור פלזמה 14.98
קצב זרימת גז nebulizer / Min 1.1 L (גז מוביל ודילול בשילוב - 0.6 + 0.5 L / min)
קונוס דגימה ניקל לעדשת x
קונוס הרחפן ניקל
שיעור ספיגת מדגם 0.3 RPS
משאבת nebulizer 0.1 RPS
S / C טמפרטורה 2 מעלות צלזיוס
מצב סריקה להתעכב זמן 1 שניות, מספר לשכפל 3
זרימת גז 2 H N /
הוא זרימת גז 4.3 מיליליטר / דקה

לוח 7: תנאי הפעלה ICPMS.

  1. הנח סטנדרטי כיול, דגימות QC ודגימות ניסוי בautosampler. בתוכנת ICPMS להוסיף את רצף הניתוח ולנתח דגימות. לשאוב הדגימה בתוך המכשיר לפלזמה שבו האלמנטים מיוננים. אז ואקום ייסוג היונים לדלפק. היונים יפרידו בהתאם למשקל האטומי שלהם מהקל אל הכבד.
    זהירות: איסוף פסולת ICPMS בבלימה מסוכנת ולטפל כראוי לרשות.
  2. ודא שערך מקדם מתאם (R) לעקומת הכיול עבור כל מתכת או מתכות למחצה הוא גדול יותר מ.995 24.
  3. במהלך ניתוח מדגם, לחשב% R,% D וRPD כמתואר במשוואות 3-6 26 ולהשוות את התוצאות לקריטריוני איכות נתוני פרויקט ב8.3.
    1. לחשב התאוששות אחוזים (% R) כדי לקבוע הפסדים / צובר מבלה המעבדה המבוצרתnk (LFB) ומטריצת הפרעות ממטריצה ​​מועשרת במעבדה (LFM).

figure-protocol-31954

figure-protocol-32102

  1. לחשב הבדל אחוזים (% D) כדי לקבוע שינויי ביצועי מכשיר עם זמן בעת ​​הפעלת דגימות CCV.

figure-protocol-32443

  1. לחשב הבדל ביחס אחוזים (RPD) כדי לקבוע שינויים בשיטת דיוק עם זמן בעת ​​הפעלת דגימות ניסוי.

figure-protocol-32790

  1. כדי להפחית הפרעות מטריצה ​​(R% מחוץ לטווח מקובל), לדלל את הדגימות למחקר% עניים ליחס 1: 3 (לדוגמא: DW).
10. Hg כימות על ידי ספקטרופוטומטר קליטה קר החמקן האטומי (CVAAS)

  1. הכן סטנדרטים כיול באותו היום של ניתוח. לדלל סטנדרטי כספית שנרכש על ידי הוספת 1 מיליליטר של תמיסה סטנדרטית כספית שנרכשה בבקבוק נפח 100 מ"ל ולמלא עם הפתרון מוכן בשלב 8.1.
    1. להוסיף 2.5 מיליליטר של פתרון זה לתוך בקבוק נפח 100 מיליליטר ולמלא עם הפתרון מוכן בשלב 8.1 (פתרון חדש זה הוא רמה 7 סטנדרטי כספית). להוסיף סטנדרטי Hg רמת 7 מדוללים לצלוחיות נפח ולמלא עם ריק (פתרון מוכן בשלב 8.1.) כפי שמתואר בטבלה 8 (ראה תיאור רכש כספית סטנדרטי פתרון בחומר טבלה).
פרמטר רמת 1 רמה 2 רמה 3 רמה 4 רמה 5 רמה 6
סטנדרטי L7 כספית שיתווסף (מיליליטר) 0 1 2.5 5 20 25
* סופי נפח (מיליליטר) - 50 50 50 100 50
ריכוז סופי (מיקרוגרם / ליטר) 0 0.5 1.25 2.5 5 12.5
* להשיג ספר זה על ידי הוספת הפתרון מוכן בשלב 8.1

לוח 8: ריכוז של תקן כיול כספית רמות 1 עד 6..

  1. פתח את גז Ar ושסתום אוויר, להפעיל את ההתעסקות האטומיתtion ספקטרופוטומטר והזרקת זרימת ספקטרוסקופיה האטומית (FIAS). פתח את תוכנת CVAAS Winlab, להדליק את המנורה כספית ולתת לו להתחמם עד פרמטר האנרגיה של התוכנה מגיע 79. טען את התכנית לניתוח כספית עם הפרמטרים בלוח 9. התאם את נתיב האור במכשיר לתת העברה המרבית.
פרמטרים ערכים
גז מוביל ארגון, 100 מיליליטר / דקה
מנורה מנורה הפריקה electrodeless כספית, התקנה ב185 mA
אורך גל 253.7 nm
חריץ 0.7 ננומטר
טמפרטורת תא 100 מעלות צלזיוס
נפח דגימה 500 μl
מוביל 3% HCl, 9.23 מיליליטר / דקה
Reductant 10% SnCl 2, 5.31 מיליליטר / דקה
מדידה גובה שיא
קראו משכפל 3

לוח 9: תנאי הפעלה CVAAS.

  1. חבר את הקו לפתרון המוביל עשויים 3% חומצה הידרוכלורית כיתה עקבות מתכת.
  2. חבר את הקו לפתרון סוכן צמצום עשוי 10% כלוריד בְּדִילִי (מתאים לניתוח Hg) בחומצה הידרוכלורית 3% כיתה עקבות מתכת. הכן את הפתרון הזה באותו היום של ניתוח כפי שהוא נוטה חמצון אטמוספרי (זהירות: כלוריד בְּדִילִי הוא מאוד מסוכן, להשתמש ללבוש מגן בעת ​​עבודה עם אותו לאסוף את פסולת CVAAS בבלימה מסוכנת ולהיפטר כראוי.).
  3. מניחים את הסטנדרטים כספית, דגימות QC ודגימות ניסוי במעמד CVAAS וקלט הרצף בתוכנת CVAAS Winlab. הפעל סטנדרטים וליצור משוואת הכיול.
  4. הפעלת QC סםPles ודגימות ניסוי. CVAAS שואב כ 5 מיליליטר של דגימה לתוך המכשיר, מפחית את ההווה כספית במדגם לHg יסודות (Hg 0) גז ומטהר את הגז מפתרון עם גז (Ar) מוביל במערכת סגורה. האדים כספית עוברים דרך תא בנתיב אור המנורה כספית. גלאי קובע את האור נספג ב253.7 nm וקושרת אותו לריכוז. (זהירות: האדים כספית רעילים, להבטיח קולט אדים מכשיר נמצא במקום).
  5. לחשב% R,% D וRPD בשלב 9.7 במהלך הניתוח ולהשוות את התוצאות לקריטריוני איכות נתוני פרויקט.

תוצאות

תשואות ביומסה

ייצור של נ ' סלינה גדלה במערכת PBR שימשה במחקר זה מז 1 / L -1 ל -8.5 ± 0.19 g / L -1 (N = 12) לכורי שליטה ו± 4.0 L / 0.3 G -1 (N = 12) ל רב-מתכת מזוהמת ב -7 ימים. הניסויים מיוצרים נתונים הדיר פני כורי שלושה עותקים וקבוצות מ?...

Discussion

נ 'מייקרו המלוח סלינה ניתן לגדל בהצלחה במערכת הצמיחה נועדה עם תוצאות הדיר ותשואות גבוהות ביומסה. רכבת אווירית ערבוב אפשרה לתרבות מושעה מעורבת היטב עם יישוב או biofouling מינימאליים על פני תקופות צמיחה של 7 ימים. השתנות האור מינימליות על פני בנק אור הניאון מוצג?...

Disclosures

The authors declare that they have no competing financial interests.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge funding from the National Science Foundation (award # 1335550), Utah Water Research Laboratory, Professor Joan McLean and Tessa Guy for their help during the metal/metalloids analysis. The authors also thank Laura Birkhold for her support with the data collection and Danna Olbright.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Chemicals
Sodium chlorideFisher ScientificS271-3
Calcium chloride dihydrateFisher ScientificC79-500
Potassium chlorideFisher ScientificP217-500
Sodium meta silicate nonahydrate Fisher ScientificS408-500
Magnesium sulfate heptahydrate Fisher ScientificM63-500
Potassium nitrateEMD ChemicalPX1520-5
Potassium phosphate monobasic Fisher ScientificP285-500
Ammonium ferric citrateFisher ScientificI72-500
Boric acidFisher ScientificA73-500
Sodium molybdate, dihydrateEMD ChemicalSX0650-2
Manganese chloride tetrahydrateFisher ScientificM87-500
Zinc sulfate heptahydrateFisher ScientificZ68-500
Cupric sulfate pentahydrateFisher ScientificC489-500
Biotin Acros Organics230090010
Thiamine Acros Organics148990100
Vitamin B12 Acros Organics405920010
Copper (II) chloride dihydrate Sigma-Aldrich221783-100GIrritant, Dangerous to the Environment
Lead (II) chloride Sigma-Aldrich268690-250GToxic, Dangerous to the Environment
Sodium dichromate dihydrate Sigma-Aldrich398063-100GOxidizing, Highly Toxic, Dangerous to the Environment
Cobalt (II) chloride hexahydrate Sigma-Aldrich255599-100GToxic, Dangerous to the Environment
Nickel (II) chloride hexahydrate Sigma-Aldrich223387-500GToxic, Dangerous to the Environment
Sodium (meta) arsenite Sigma-Aldrich71287Toxic, Dangerous to the Environment
Cadmium chloride Sigma-Aldrich202908-10GHighly Toxic, Dangerous to the Environment
Mercury (II) chloride Sigma-Aldrich215465-100GToxic, Dangerous to the Environment
Tin (II) chloride dihydrateFisher ScientificT142-500Corrosive. Suitable for Hg analysis. Very hazardous.
Manganese chloride tetrahydrateFisher ScientificM87-500
Vanadium (V) oxideAcros Organics206422500Dangerous to the Environment
Carbon dioxide Air LiquideI2301S-1Compressed
Hydrogen peroxideH325-500Fisher Scientific30% in water
ICP-MS standardICP-MS-6020High Purity Standards
Mercury standardCGHG1-1Inorganic Ventures1000±6 µg/mL in 5% nitric acid
ArgonAir LiquideCompressed
HeliumAir LiquideCompressed, ultra high purity
HydrogenAir LiquideCompressed, ultra high purity
Nitric acidFisher ScientificA509-P21267-70% nitric acid, trace metal grade. Caution: manipulate under fume hood.
Hydrochloric acidFisher ScientificA508-P21235% hydrochloric acid, trace metal grade. Caution: manipulate under fume hood.
Equipment
Scientific prevacuum sterilizerSteris31626ASV-120
CentrifugeThermo Fisher46910RC-6 Plus
SpectrophotometerShimadzu1867UV-1800
pH controllerHannaBL981411X4
Rotometer, X5DwyerRMA-151-SSVT31Y
Rotometer, X5DwyerRMA-26-SSVT35Y
Water bath circulatorFisher Scientific13-873-45A
Compact chillerVWR13270-120
Freeze dryerLabconco7752020
Stir plateFisher Scientific11-100-49S
pH lab electrodePhidgets Inc3550
Inductively coupled plasma mass spectrometerAgilent Technologies7700 Series ICP-MSAttached to autosampler CETAC ASX-520
FIAS 100Perkin Elmer InstrumentsB0506520
Atomic absorption spectrometerPerkin Elmer InstrumentsAAnalyst 800
Cell heater (quartz)Perkin Elmer InstrumentsB3120397
MicrowaveMilestoneProgrammable, maximum power 1,200 W
Microwave rotorMilestoneRotor with 24-75 ml Teflon vessels for closed-vessel microwave assisted digestion.
Materials
0.2 μm syringe filterWhatman6713-0425
0.2 μm syringe filterWhatman6713-1650
0.45 μm syringe filterThermo FisherF2500-3
Polystyrene tubesEvergreen222-2094-05017 x 100 mm w/cap, 16 ml, polysteryne
Octogonal magnetic stir barsFisher scientific14-513-60Magnets encased in PTFE fluoropolymer

References

  1. Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels. Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).
  2. Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C. Global evaluation of biofuel potential from microalgae. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (23), 8691-8696 (2014).
  3. Pinto, E., et al. Heavy metal-induced oxidative stress in algae. J Phycol. 39 (6), 1008-1018 (2003).
  4. Gupta, A., Lutsenko, S. Evolution of copper transporting ATPases in eukaryotic organisms. Curr Genomics. 13 (2), 124-133 (2012).
  5. Perales-Vela, H. V., Peña-Castro, J. M., Cañizares-Villanueva, R. O. Heavy metal detoxification in eukaryotic microalgae. Chemosphere. 64 (1), 1-10 (2006).
  6. Sandau, E., Sandau, P., Pulz, O. Heavy metal sorption by microalgae. Acta Biotechnol. 16 (4), 227-235 (1996).
  7. Amer, L., Adhikari, B., Pellegrino, J. Technoeconomic analysis of five microalgae-to-biofuels processes of varying complexity. Bioresour Technol. 102 (20), 9350-9359 (2011).
  8. Benemann, J. R., Goebel, R. P., Weissman, J. C., Augenstein, D. C. Microalgae as a source of liquid fuels. Final Technical Report, US Department of Energy, Office of Research. , (1982).
  9. Benemann, J. R., Oswald, W. J. Report No. DOE/PC/93204--T5 Other: ON: DE97052880; TRN: TRN. Systems and economic analysis of microalgae ponds for conversion of CO2 to biomass. , (1996).
  10. Chisti, Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnol Adv. 25 (3), 294-306 (2007).
  11. Davis, R., Aden, A., Pienkos, P. T. Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production. Applied Energy. 88 (10), 3524-3531 (2011).
  12. Jones, S., et al. Process design and economics for the conversion of algal biomass to hydrocarbons: whole algae hydrothermal liquefaction and upgrading. U.S. Department of Energy Bioenergy Technologies Office. , (2014).
  13. Lundquist, T. J., Woertz, I. C., Quinn, N. W. T., Benemann, J. R. A realistic technology and engineering assessment of algae biofuel production. Energy Biosciences Institute. , (2010).
  14. Nagarajan, S., Chou, S. K., Cao, S., Wu, C., Zhou, Z. An updated comprehensive techno-economic analysis of algae biodiesel. Bioresour Technol. 145, 150-156 (2011).
  15. Pienkos, P. T., Darzins, A. The promise and challenges of microalgal-derived biofuels. Biofuels Bioproducts & Biorefining-Biofpr. 3, 431-440 (2009).
  16. Richardson, J. W., Johnson, M. D., Outlaw, J. L. Economic comparison of open pond raceways to photo bio-reactors for profitable production of algae for transportation fuels in the Southwest. Algal Research. 1 (1), 93-100 (2012).
  17. Rogers, J. N., et al. A critical analysis of paddlewheel-driven raceway ponds for algal biofuel production at commercial scales. Algal Research. 4, 76-88 (1016).
  18. Sun, A., et al. Comparative cost analysis of algal oil production for biofuels. Energy. 36 (8), 5169-5179 (2011).
  19. Thilakaratne, R., Wright, M. M., Brown, R. C. A techno-economic analysis of microalgae remnant catalytic pyrolysis and upgrading to fuels. Fuel. 128, 104-112 (2014).
  20. Quinn, J. C., et al. Nannochloropsis production metrics in a scalable outdoor photobioreactor for commercial applications. Bioresour Technol. 117, 164-171 (2012).
  21. Borkenstein, C., Knoblechner, J., Frühwirth, H., Schagerl, M. Cultivation of Chlorella emersonii with flue gas derived from a cement plant. J Appl Phycol. 23 (1), 131-135 (2010).
  22. Douskova, I., et al. Simultaneous flue gas bioremediation and reduction of microalgal biomass production costs. Appl Microbiol Biotechnol. 82 (1), 179-185 (2009).
  23. Israel, A., Gavrieli, J., Glazer, A., Friedlander, M. Utilization of flue gas from a power plant for tank cultivation of the red seaweed Gracilaria cornea. Aquaculture. 249 (1-4), 311-316 (2012).
  24. Napan, K., Teng, L., Quinn, J. C., Wood, B. . Impact of Heavy Metals from Flue Gas Integration with Microalgae Production. , (2015).
  25. Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3. 1. 2. 5. B. Inductively coupled plasma/mass spectrometry (ICP/MS) method. Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).
  26. Smith, M., Compton, J. S. . Matrix effects in the ICP-MS analysis of selenium in saline water samples. , (2004).
  27. Mehta, S. K., Gaur, J. P. Use of algae for removing heavy metal ions from wastewater: progress and prospects. Crit Rev Biotechnol. 25 (3), 113-152 (2005).
  28. Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3. 1. 2. 0. B. Inductively coupled plasma (ICP) method. Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

101NannochloropsisPhotobioreactorICPMSCVAAS

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved