Şeker boyutu deniz Plankton ve askıya alınan parçacıkları toplamak için Ultra temiz bir çok katmanlı aparat

Özet

Plankton ve askıya alınan parçacıklar okyanusta biyojeokimyasal döngüleri içinde önemli bir rol oynamaktadır. Burada, deniz suyu büyük miktarlarda işleme yeteneği ile parçacıklar ve plankton denizde irili ufaklı derlemesinin bir ultra temiz, düşük stres yöntemi sağlamak.

Özet

Birçok eser elementler okyanusta dağılımları güçlü büyüme, ölüm ve re-mineralization deniz plankton ve bu parçacıkların askıya/batan ile ilişkilidir. Burada, bir bütün plastik (polipropilen ve Polikarbonat), çok katmanlı filtrasyon sistemi askıya alınmış Partiküler madde (SPM) denizde topluluğu için mevcut. Bu ultra temiz örnekleme aygıtı tasarlanmış ve özellikle trace öğe çalışmaları için geliştirilmiştir. Tüm metalik olmayan malzemelerin titiz seçimi ve akışı ile bir satır içi yordam kullanımı mümkün her türlü metal kirlilik örnekleme sırasında en aza indirir. Bu sistem başarıyla test ve izleme metaller (örneğin, Fe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) parçacıkları kadar değişen boyutlarda kıyı ve açık okyanus suları üzerinde belirlemek için tweaked. Güney Çin Denizi Güney Doğu Asya zaman serileri (koltuk) istasyonunda sonuçlarından diurnal varyasyonları ve plankton euphotic bölgedeki kayma dağılımını kolayca çözüldü tanınan ve olduğunu gösterir. Tayvan Boğazı yüzeydeki sularda boyutu şeker parçacıkların kimyasal analiz göstermektedir daha büyük partiküller (> 153 µm) daha küçük parçacıklar (10-63 µm) çoğunlukla inorganik madde oluşturuldu ise çoğunlukla biyolojik olarak, elde edilmiştir. Ayrı--dan CD, metaller (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) konsantrasyonları boyutunun artırılması ile azalmıştır.

Giriş

Okyanus parçacıklar deniz biyojeokimyasal döngüleri¹' de önemli bir rol oynamaktadır. Parçacıkların boyutu, Mineraloji ve kompozisyon, gibi özelliklerin çoğu son derece başka bir²' ye bir jeolojik veya hidrografik ayarını değiştirebilirsiniz. Ayrıca, öğeleri okyanusta dağıtımları da Deniz fitoplankton yaşam döngüsü ile ilişkili: büyüme, ölüm, batan ve re-mineralization^3,4. Deniz parçacıklar span en az 4 büyüklük Mikronaltı parçacıkları için büyük toplamları arasında değişen boyutunda (> 5 mm). En parçacıkları, viral lizis, reaksiyon, salgı, dışkı Pelet üretimigibi işlemlerden biyolojik olarak türetilir. Diğer parçacıklar hücreleri, hücresel enkaz veya lithogenic malzemeler¹fiziksel koagülasyon oluşur. Çeşitli kimyasal ve biyolojik özellikleri parçacıkların jeokimyasal döngüleri ve biyolojik süreçler ve parçacıklar^4,5,6içinde meydana gelen kontrol eder. Bu parçacıklar önemli alanlarından plankton veya saprotrophs gibi bazı organizmalar için gıda kaynakları şunlardır. Buna göre parçacıklar kaderi üzerinde ve çevresinde parçacıklar biyolojik işlemler tarafından değiştirilebilir büyüklükleri kez ilgilidir.

Deniz parçacıklar genellikle örnekleme filtrasyon gerektiriyor, ancak bu yaklaşım deniz parçacıklar kompozisyon ve boyut olarak homojen değildir beri parçacıklar, özelliklerinin belirlenmesinde belirli bir belirsizlik tanıttı. Askıya alınan parçacıklar, neredeyse kalıcı olarak süspansiyon, çoğu küçük ve düşük yoğunluklu parçacıkları çoğunlukla oluşan hidrodinamik şartlarına bağlı olarak kısa bir süre için sadece değişen miktarlarda süspansiyon daha büyük ve daha yoğun parçacıkları ile karıştırılır ⁷. plankton örnekleri izleme metal bileşimi ilk raporlar üzerinde bir araştırma gemisi⁸plankton römorkörler veya askıya almadan plankton ağlar tarafından toplanmıştır. Yazarlar genellikle metal parçacıklar buldum ve kirlenme kimyasal analiz için deniz parçacık örnekleme sırasında ciddi bir sorun düşündüren örnekleri, fiş boya. Net kauçuk sallar tarafından çekme veya Polivinil klorür (PVC) kullanarak diğer çabaları dahil-vinç³el. Parçacıkların güvenilir örnekleme zorluk ilerleme anlayışımız deniz parçacıklar kimyasal bileşimi, özellikle eser elementler zorlaştırır. Bu nedenle, fitoplankton eser elementler konsantrasyonu hakkında en önemli bilgi kültür çalışmaları^9,10' dan geldi. Bu tanıma deniz bilim adamları parçacıklar denizin geçen otuz yıl¹¹eğitim için yeni yöntemleri oluşturmak için motive vardır.

Oşinograflar gemi filtrasyon, in situ filtrasyon, dahil olmak üzere çeşitli örnekleme teknikleri kullandık ve tortu¹¹yakalar. Sigara-kirlenmiş örnekleri toplamak için deniz suyu geniş hacimli işlenmesi, özellikle açık okyanus ve derin sularda parçacık konsantrasyonu çok düşük olduğu için zor olabilir (0,001 - 0.1 mg/L). Geniş hacimli parçacıkların izleme metal konsantrasyonları ölçmek için yeterli bir miktarı elde etmek için deniz suyu filtre uygulamak gereklidir. Bazı araştırmacılar parçacıklar--dan batmak askıya alınan parçacıklar ayırmak için boyut-ayırma yöntemi kullandık. Ancak, parçacık boyutu, gözeneklilik, yoğunluk ve şekli hızları batan bütün etkisi parçacık olabilir. Tortu tuzaklar bu parçacıklar batan için tasarlanmış bu yana asılı parçacıklar, toplamak için pratik araçlar değildir. Bu nedenle, yeterli miktarda en az kirlenme ile asılı parçacıkların toplayabilir örnekleme ve tedavi yöntemleri geliştirmek önemlidir. Bu nedenle, kritik bilgi deniz parçacık dinamiği ortaya çıkarabilir bu yana boyutu-ayırma situ filtrasyon sayesinde hala Deniz bilimci'nın örnekleme araç, umut verici bir araç olduğunu. Burada, izleme metal Temizleme başarıyla test edilmiş tarif, politetrafloroetilin (PTFE) üzerinden tek seferde gemide deniz suyu geniş hacimli (120-240 L) tedavi cihazları, örnekleme çok katmanlı yerçekimi filtrasyon kaplı su örnekleme şişelerde bir çok şişe örnekleme dizisi. Bu örnekleme cihaz sentetik naylon asit yıkanmış ağlar sırayla kullanır ve ağları yavaşça boyutu şeker askıya alınan madde ve fitoplankton^12,13, toplamak için bir polikarbonat kapsayıcıda içine alınır ^14,15 (şekil 1). Bu çalışmanın amacı, metal-parçacık dernekler ve onların tepki dynamics deniz ortamlarda çalışmak için daha iyi bir araç sağlamak ve çok çeşitli planktons, parçacıklar ve izleme metaller bu kaderi bizim anlayış geliştirmek etmektir ortamlar.

Protokol

Aşağıdaki iletişim kuralı zararlı kimyasal madde ile çalışma gerektirir. Lütfen güvenlik veri sayfaları (SDS) dikkatle okuyun ve kurumsal kimyasal güvenlik yönergeleri izleyin.

1. çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici hazırlık

1. Temizlik örnekleyici
   1. Boru ve filtrasyon ünitesi % 1 ile (w/v) Anyonik proteaz enzimi deterjan solüsyonu doldurmak ve çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici Ters Ozmos Çift Kişilik distile su (RO-DDW) ile iyice 24 h floş için emmek o zaman %0,1 (v/v) ile doldurmak Hidroklorik asit (HCl, reaktif sınıf) ve 72 h ıslatmak.
   2. Çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici Çift Kişilik distile deiyonize su (RO-DD-DIW) üç beş kat, en az 20 litre her zaman ve montaj plastik torbalarda saklamak Ters Ozmos ile kanül.
2. Parçacık örnek konteyner temizlik/hazırlık
   1. Düşük yoğunluk polietilen (LDPE, 125 mL) veya Fluorlu etilen propilen (FEP, 125 mL) şişe kap olarak parçacıklar için kullanın. Onları ilk alkalin deterjan (mikro, %1), daha sonra da % 50 (v/v) nitrik asit (HNO₃, reaktif sınıf), sonra en az 24, 48 ve 24 h, % 10 (v/v) HCl çözümleri içinde sırasıyla ıslatarak şişeleri temizle. Şişeleri de-iyonize su (RO-DD-DIW) iki iliklerine adımlar arasındaki ile yıkayın.
   2. İliklerine kadar bir son HCl sonra şişeleri de-iyonize su (RO-DD-DIW) ile iyice durulayın ve kuru bir temiz oda veya sınıf-100 temiz Bank şişelerde.
      Çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici için temizlenmiş şişe takın veya temizlenmiş mühür PE fermuarlı çanta ve iki onları taşıma için şişe.
3. Çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici topluluğu
   1. Altı 4 m kadar kimyasal olarak dayanıklı Termoplastik elastomer tüpler (dış çap 0.635 cm) altı yön alıcılar örnekleyiciyi üstüne takın.
   2. Bir temiz Oda (onlar (aşağıya bakınız), dışarıdan konumlandırılmış 10 µm gözenekli filtre ile temizlenir sonra tezgah) sırayla üç farklı mesh naylon filtre düşük yoğunluklu polietilen örnek kapları (125 mL LDPE) ile monte 63 µm gözenekli filtre Orta ve 153 µm gözenekli filtre iç. Nakliye, polietilen (PE) torbalar iki kat çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici depolamak sonra polipropilen (PP) nakliye konteyner yerleştirin.

2. örnekleme

1. Örnek koleksiyonu
   1. Otele varışta örnekleme sitesinde araştırma gemisi güvertede bir nakliye konteyner çok katmanlı yerçekimi filtrasyon örnekleyici kaldırmak ve örnekleyici ile çantayı aç bir kişi var. O zaman, onları PE eldiven takmışım, yükseltilmiş çok şişe örnekleme dizi üzerinde altı 20 L PTFE kaplı örnekleme şişe su spigots altı 4 m Termoplastik elastomer borular bağlanmak ve deniz suyu bu filtrasyon ünitesi kılavuzu var. Deniz suyu yönlü giriş akacaktır ve parçacıklar/plankton hafifçe ayrılmış/ağlar şeker ve ağları tabanında güvenli LDPE şişe 125 mL yerleşmek.
   2. Deniz suyu (genellikle 120 L kıyı deniz suyu için ve açık okyanus su için 240 L) aracılığıyla aktı sonra sırayla her net kaldırın (ilk olarak, 153 µm sonra 63 µm ve nihayet 10 µm) bir sınıf-100 temiz Bank daha sonra net izleme-metal-temiz 0.4 µm f ile sprey. iltered deniz suyu herhangi bir plankton durulama için ağları iç yüzeyinde sıkışmış. Deniz suyu konsantre partiküller/125 mL polietilen şişelerde plankton ile toplamak.
   3. Nets bu şişe sökün ve konsantre partiküller/plankton tekrar bir vakum filtrasyon asit yıkanmış aparatı aracılığıyla çözümlerle filtre önceden tartılır, asit yıkanmış-47 mm, 10 µm gözenek boyutu polikarbonat filtreler yüksek vakum altında koşullar (< 5 kPa).
   4. Parçacıklar/plankton 10 µm küçük toplamak için en az 20 M deniz suyu sampler, o zaman bundan sonra akışı, 2-5 M su 5 L PE kapsayıcısında toplamak ve bu örnek sular bir vakum filtrasyon asit yıkanmış aparatı ile göre filtre uygulamak bekleyin önceden tartılır, asit yıkanmış, 47-mm, 0,4-µm gözenek boyutu polikarbonat filtreler.
   5. Vakum filtrasyonu sonra örnek filtreleri hemen yüksek saflıkta deniz suyu, Kuru Ağırlık parçacıklar/plankton belirleme deniz tuzları etkisini en aza indirerek artıklarını çıkarın DDW su ile durulayın. Durulama ses sadece birkaç mililitre kırılgan plankton zarar önlemek için tutun.
   6. O zaman, durulama bu adımdan sonra dikkatli bir şekilde vakum filtrasyon ünitesi filtreyi kaldırmak, asit yıkanmış, önceden ağırlığını akrilik plastik petri yemeklerinde örnek filtreler depolamak ve resealable plastik torbalarda mühür. Çanta onboard-20 ˚C dondurucuya geri daha fazla örnek tedavi öncesi ve kimyasal analiz için bir kara tabanlı laboratuvar için geri dönen kadar tutmak.

3. örnek tedavi

1. Donma kurutma ve sindirim parçacıkların
   1. Freeze-drying makine toplayıcı TMMOB parçacık örnekleri filtreleriyle yerleştirin ve makinede açın. Makine sıcaklığı-40 ° C ulaşır gibi üzerinde vakum pompası makine açın ve süreçlerinde donma başlatın.
      Not: Vakum seviyesi sürekli 0,12 mBar sağlanmalıdır. Lütfen kullanım kılavuzunu dikkatle okuyun ve her adımı için üreticinin yönergeleri izleyin.
   2. 72 h sonra freeze-drying makineyi kapatmak, kurutulmuş filtreleri çıkartın ve onları tartın. Sonra kurutulmuş örnek filtreleri önceden ağırlığını perfluoroalkoxy Alkan (PFA) gemiler (60 mL kapasiteli) yerleştirin ve gemi^2,3,6,7ultrasaf nitrik asit 3 mL ekleyin.
   3. Gemi 2.5 kg-m sabit tork tork anahtarı ile sıkın ve damarları ilk sindirim sırası için 12 h için 130 ° C'de geleneksel fırında yerleştirin. Soğutma sonra gemilerin Kaldır fırın, açık ve 2 mL ultrasaf hidroflorik asit gemi^2,3,6,7ekleyin.
   4. Gemi bir tork 2.5 kg-m ile sıkın ve damarlara 130 ° c ikinci sindirim sıra 12 h için geleneksel bir fırında yerleştirin. Soğutma sonra açık ve gemi^2,3,6,716 mL % 4.5 ultra-saf Borik asit çözeltisi ekleyin.
   5. Gemileri 2.5 kg-metre bir sabit tork sıkın ve son sindirim sırası için 12 h için 130 ° C fırında örnekleri sindirmek. Soğutma sonra her araç tartmak ve son kütle ve belirli bir son digestant ses vermeye sindirilir her çözüm kütlesi belirlemek.
      Not: Belirli kütle digestant tam olarak 1.00 mL ağırlığı ölçerek belirlenir.
   6. Dikkatle digestant daha fazla izleme metal çözümleme için 30 mL asit temizlenmiş PE şişe içine dökün.
2. İzleme Metal çözümlemesi
   1. İzleme metal konsantrasyonları (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni ve Al) sindirilir çözümlerinde parçacıklar bir grafit fırın atomik Absorpsiyon spektrometresi (GF-AAS)⁶kullanarak belirleyin.
   2. Sertifikalı referans malzeme (CRM), deniz tortu başvuru malzemeleri Ulusal Araştırma Konseyi Kanada, National Institute of Standards ve teknoloji, nehir ağzı tortu standart referans malzeme gibi bir doğruluğu test olarak kullanın ABD ve Avrupa Komisyonu'nun bilim ve bilgi Servisi plankton referans malzeme. CRM'de sağlanan izleme metaller için fatura değerinin % 95-107 kurtarma işlemi sağlar.

Sonuçlar

Modern Oşinografi gelişmesiyle birlikte, "temiz teknikleri" kullanmak için yaygın bir uygulama oldu doğru izleme deniz parçacıkları veya plankton metal konsantrasyonları elde etmek için. En parçacıkları doğal sularda düşük mg/L µg/L Aralık içinde olduğundan, çok sayıda deniz suyu tedavisi izleme metaller jeokimyasal ve biyolojik etkileri ortam ortamlarda çeşitli parçacıklar araştırmak gereklidir. Temiz, çok katmanlı yerçekimi filtrasyon ("CATNET") örneklem...

Tartışmalar

Güvenilir izleme plankton ve askıya alınan parçacıklar doğal sularda, çok düşük konsantrasyonlarda genellikle mevcut olan metal konsantrasyonları alma örnek toplama, işleme, pretreatments ve amacı ile analiz sırasında büyük dikkat gerektirir kirlenme azaltır. Bu nedenle, tasarım ve örnekleme dişli, örnek kapları ve malzemeleri hazırlamak için yordamları toplamak için kullanılan ve işlem örnekleri için izleme metaller deniz ortamlarda yüksek kaliteli veri alma doğru tüm önemli adımlard...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
thermoplastic elastomer (C-Flex) Tubings	Cole Palmer	EW-06424-67	O.D. 0.635 cm, Opaque White 1/8"ID x 1/4"OD, 25 ft/pack
LDPE Bottle (Nalgene)	ThermoFisher Scientific	2103-0004	125 mL, Nalgene Wide-Mouth LDPE Bottles with Closure
anionic protease enzyme detergent detergent (Tergazyme)	Alconox	1104-1	1×4 lb box (1.8 kg)
Hydrochloric Acid	Sigma-Aldrich	258148	Reagent grade
Nitric acid	Sigma-Aldrich	695025	Reagent grade
alkaline detergnet (Micro)	Cole Palmer	EW-99999-14	Micro-90 Cleaning Solution
polycarbonate filter, 47 mm, 0.4 µm	Sigma-Aldrich	WHA111107	Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 0.4 μm, polycarbonate
polycarbonate filter, 47 mm, 10 µm	Sigma-Aldrich	WHA111115	Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 10 μm, polycarbonate
PFA vessel, 60 ml capacity	Savillex	300-060-03	60 mL Digestion Vessel, Flat Interior, Flat Exterior, Buttress Threaded Top
Nitric acid, ultrapure	Seastar Chemicals	N/A	BASELINE Nitric Acid
HF, ultrapure	Seastar Chemicals	N/A	BASELINE Hydrofluoric Acid
Boric acid, ultrapure	Seastar Chemicals	N/A	BASELINE Hydrobromic Acid
polyethylene (PE) gloves	Safty Zone	GDPL-MD-5	Clear Powder Free Polyethylene Gloves
Multiple layer filtering and collecting device	Sino Instrumnets Co. Ltd	not available	Multiple layer filtering and collecting device, CATNET
10 um Nylon filters, Nitex	Dynamic Aqua-Supply Ltd.	NTX 10	Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
60 um Nylon filters, Nitex	Dynamic Aqua-Supply Ltd.	NTX 60	Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
150 um Nylon filters, Nitex	Dynamic Aqua-Supply Ltd.	NTX 150	Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
torque wrench	Halfords	200238	Halfords Professional Torque Wrench 8-60Nm
multi-bottle sampling array, Rosette	General Oceanics	Model 1018	Rosette Sampler
PTFE-coated sampling bottles, GO-Flo	General Oceanics	108020T	GO-Flo water sampler teflon coated
Marine sediment reference materials	National Research Council Canada	MESS-3
Estuarine sediment standard reference material	National Institute of Standards and Technology	1646a
Plankton reference material	The European Commission's science and knowledge service	CRM414