Name: assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves
Uploaded: 2018-10-07T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי המימון למחקר בסיסי האוניברסיטאות המרכזי (2017ZY21), את נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (21607038).

1. העלים אוסף, • תנאי, מדידת מסה PM
<ol><li>בחר חמישה בריא בודדים עצים (קרי, חמש משכפל) של כל מין עץ בקוטר דומה בגובה השדיים. לאסוף ארבעה סניפים גדולים באופן אקראי מארבעה כיוונים של החופה החיצוני בשכבה האמצעית החופה, לחתוך את כל העלים ללא פגע. הערה: כל הצמחים לדיגום עלה צריך להיות ממוקם היטב...

<ol>
	<li>Baidurela, A., Halik, U., Aishan, T., Nuermaimaiti, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximum+dust+retention+of+main+greening+trees+in+arid+land+oasis+cities,+Northwest+China.">Maximum dust retention of main greening trees in arid land oasis cities, Northwest China.</a> Scientia Silvae Sinicae. 51, 57-63 (2015).</li><li>Fan, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust+capturing+capacities+of+twenty-six+deciduous+broad-leaved+trees+in+Beijing.">Dust capturing capacities of twenty-six deciduous broad-leaved trees in Beijing.</a> Chinese Journal of Plant Ecology. 39, 736-745 (2015).</li><li>Dzierzanowski, K., Gawro&#324;ski, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+trees+for+reducing+particulate+matter+pollution+in+air.">Use of trees for reducing particulate matter pollution in air.</a> Challenges of Modern Technology. 2, 69-73 (2011).</li><li>Przybysz, A., S&#230;b&#248;, A., Hanslin, H. M., Gawro&#324;ski, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accumulation+of+particulate+matter+and+trace+elements+on+vegetation+as+affected+by+pollution+level,+rainfall+and+the+passage+of+time.">Accumulation of particulate matter and trace elements on vegetation as affected by pollution level, rainfall and the passage of time.</a> Science of the Total Environment. 481, 360-369 (2014).</li><li>Chen, L. X., Liu, C. M., Zou, R., Yang, M., Zhang, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+examination+of+effectiveness+of+vegetation+as+bio-filter+of+particulate+matter+in+the+urban+environment.">Experimental examination of effectiveness of vegetation as bio-filter of particulate matter in the urban environment.</a> Environmental Pollution. 208, 198-208 (2016).</li><li>Zhang, Z. D., Xi, B. Y., Cao, Z. G., Jia, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+of+a+quantitative+methodology+to+characterize+the+retention+of+PM2.5+and+other+atmospheric+particulate+matter+by+plant+leaves:+Taking+Populus+tomentosa+as+an+example.">Exploration of a quantitative methodology to characterize the retention of PM2.5 and other atmospheric particulate matter by plant leaves: Taking Populus tomentosa as an example.</a> Chinese Journal of Applied Ecology. 25, 2238-2242 (2014).</li><li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+Existing+Shrubs+of+the+Road+in+Changchun+and+the+Dust+Retention+Capacity+of+the+Three+Shrubs.">Studies on the Existing Shrubs of the Road in Changchun and the Dust Retention Capacity of the Three Shrubs.</a> Jilin Agricultural University. , (2013).</li><li>Beckett, K. P., Freer-Smith, P., Taylor, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+tree+species+for+local+air-quality+management.">Effective tree species for local air-quality management.</a> Journal of Arboriculture. 163, 12-19 (2000).</li><li>Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+captured+quantity+of+particulate+matter+by+plant+leaves+under+typical+weather+conditions.">Dynamics of the captured quantity of particulate matter by plant leaves under typical weather conditions.</a> Acta Ecologica Sinica. 35, 1696-1705 (2015).</li><li>Wang, Z. H., Li, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacity+of+dust+uptake+by+leaf+surface+of+Euonymus+Japonicus+Thunb.+and+the+morphology+of+captured+particle+in+air+polluted+city.">Capacity of dust uptake by leaf surface of Euonymus Japonicus Thunb. and the morphology of captured particle in air polluted city.</a> Ecology &amp; Environment. 15, 327-330 (2006).</li><li>Liu, H. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+Role+of+Ultrasonic+Cleaning+in+Quantitative+Evaluation+of+the+Retention+of+Tree+Leaves+to+Atmospheric+Particles:+A+Case+Study+with+Ginkgo+biloba.">Analysis of the Role of Ultrasonic Cleaning in Quantitative Evaluation of the Retention of Tree Leaves to Atmospheric Particles: A Case Study with Ginkgo biloba.</a> Scientia Silvae Sinicae. 52 (12), 133-140 (2016).</li><li>Chen, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust+absorption+effect+of+urban+conifers+in+Northeast+China.">Dust absorption effect of urban conifers in Northeast China.</a> Chinese. Journal of Applied Ecology. 14 (12), 2113-2116 (2003).</li><li>Li, H., Yang, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+of+suspended+particulates+adhering+to+salt+marsh+plants.">Changes of suspended particulates adhering to salt marsh plants.</a> Acta Oceanolo Giga Sinica. 32 (1), 114-119 (2010).</li><li>Nguyen, T., Yu, X. X., Zhang, Z. M., Liu, M. M., Liu, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+types+of+urban+forest+and+PM2.5+capture+at+three+growth+stages+of+leaves.">Relationship between types of urban forest and PM2.5 capture at three growth stages of leaves.</a> Journal of Environmental Sciences. 27 (1), 33-41 (2015).</li><li>Fan, S. X., Li, X. P., Han, J., Cao, Y., Dong, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+assessment+of+the+impacts+of+landscape+structure+on+different-sized+airborne+particles+in+residential+areas+of+Beijing,+China.">Field assessment of the impacts of landscape structure on different-sized airborne particles in residential areas of Beijing, China.</a> Atmospheric Environment. 166, 192-203 (2017).</li><li>Liu, J. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+based+investigation+on+particulate+size+distribution+and+retention+efficiency+of+particulate+matters+retained+on+tree+leaves-Taking+Ginkgo+biloba+and+Pinus+tabuliformis+as+examples.">Ultrasonic based investigation on particulate size distribution and retention efficiency of particulate matters retained on tree leaves-Taking Ginkgo biloba and Pinus tabuliformis as examples.</a> Chinese Journal of Applied Ecology. 40, 798-809 (2016).</li><li>Yao, X. Y., Hu, Y. S., Liu, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust-retention+effect+of+8+common+greening+Tree+Species+in+Beijing.">Dust-retention effect of 8 common greening Tree Species in Beijing.</a> Journal of Northwest Forestry University. 29, 92-95 (2014).</li><li>Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H., Duan, J., Wang, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+surface+structure+on+the+particle+size+distribution+captured+by+Ligustrum+lucidum.">Influence of surface structure on the particle size distribution captured by Ligustrum lucidum.</a> Journal of Safety &amp; Environment. 1, 258-262 (2015).</li></ol>

אוסף מדויק ונכון של ראש הממשלה שמרה על משטחים עלה היא הבסיס להערכת היכולות להסרת PM של מינים עץ שונים. לעומת זאת, שיטת הניקוי קונבנציונליים (בב ש או פלוס לפנה ס) לא יכול להסיר לחלוטין את האבק על משטחים עלה, אשר אושרה על-ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים10. זה עוד יותר הודגם בבירור על י?...

וצריך להעריך את היכולות של מינים שונים עץ כדי להסיר PM אויר דרך לכימות המסה של PM נשמר על משטחים עלה. כדי להשיג מטרה זו, כבר את שיטה1,של חיסור2ממברנה מסנן שיטה3,4,5, שיטת שקילה • תנאי בשילוב עם ניתוח חלקיקים בגודל6 החלת להעריך באופן כמותי את המסה של PM2.5 (≤ בקוטר 2.5 מיקרומטר), PM10 (קוטר ≤ 10 מיקרומטר) או חלקיקים הכולל תנאי (כפית) שמרו על עלים. עם זאת, הדיוק של שיטות אלה בעצם תלוי את הביצועים שלהם באיסוף PM נשמר על משטחים עלה. בזמן הנוכחי, העלה קונבנציונאלי שיטת שימוש במחקרים הקשורים לעתים קרובות הניקוי כולל שלבים אחד או שניים, כלומר רק מים כביסה (להשרות ולשטוף עלים באמצעות מים יונים)3,7 או פלוס צחצוח5, 8 , 9. אולם,10,11 כמה מחקרים הראו כי PM על משטחים עלה יכול לא להיות לגמרי eluted על ידי שיטת הניקוי קונבנציונלי. כמו שטיפה-יש את היתרונות של מהירות גבוהה באיכות גבוהה, נזק מועט על פני השטח של האובייקט, יש פוטנציאל אדיר כדי לשמש כדי לאסוף את ראש הממשלה שמרה על משטחים עלה עם מזערים מורכבים. בזמן הנוכחי, שטיפה-הוחל במחקרים מסוימים כדי לאסוף PM נשמר על משטחים עלה (קרי, מכניסים את העלים מים יונים, והשתמש המנקה אולטראסאונד כדי elute PM)12,13. עם זאת, שיטה זו משמשת רק כתוספת עלה ניקוי שיטה, בזמן לא ידוע אם ניקוי אולטראסוניות יש השפעה חיובית על איסוף PM משטחים עלה, פרמטרי הפעלה אופטימלית שלה הם גם לא ברור. שלנו מחקר קודם הראה כי ראש הממשלה שמרה על גינקו בילובה עלים השטח יכול להיות לגמרי eluted מבלי להרוס את המשטחים עלה, אם הליך נאות ניקוי אולטראסוניות היה שיושלם לשיטת ניקוי קונבנציונלי11 . עם זאת, היציבות של תחולת כללי ניקוי אולטראסוניות פרמטרים (כוח קולי, זמן, ומידע אחר) כדי מינים שונים חווה תקופות השמירה אבק שונים הם עדיין לא ברור.
כיום, המסה של PM2.5, PM10או כפית על יחידת שטח העלה יש נעזרו לעיתים קרובות כדי להעריך את היכולות של מינים שונים עץ כדי להסיר PM הסביבתית14,15. בתנאים טבעיים, ראש הממשלה שמרה על משטחים עלה יכול להיות מסווגים לשני חלקים: החלק הראשון הוא ראש הממשלה זה יכול ליפול עלים בשל ההשפעות של רוח, משקעים, בעוד החלק השני הוא ראש הממשלה כי הוא הדוק דבקה העלה משטחים ואין אפשרות ea sily נשטף על ידי גשמים. עם זאת, מחקרים מעטים התמקדו המסה של שני סוגי PM על משטחים עלה. בנוסף, תקופות השמירה PM עלים במחקרים שונים נבדלים מאוד... לפיכך, comparability של התוצאות של מחקרים אלה יהיו עניים, אם המסה של PM על עלה ליחידת שטח מאומצת כדי להעריך את היכולות להסרת PM עצים16. כתוצאה מכך, PM השמירה יעילות (המסה של PM על יחידה באזור עלה ליחידת זמן), כחלופה, הוצע כדי להעריך את השפעת טיהור PM עירוני עצים5,17. באופן כללי, עדיין יש חוסר מחקר בהיבט הזה. זה הכרחי מאוד לבצע מחקרים רלוונטיים עבור מינים שונים עץ לספק בסיסי מתודולוגי ותמיכה נתונים להערכת היכולות להסרת PM של מינים שונים העץ במדויק.
שלושה מינים עץ רחב עלים (בילובה ג Sophora japonica, ערבת בבל), שני מינים עץ needleleaf (tabuliformis אורן , סבינה chinensis) נבחרו כדי להעריך את הוצאתם PM יכולות תקופות השמירה PM תחת שני. האתר דגימה עלה היה בפארק Xitucheng (39.97° N, 116.36° E), הממוקם באזור עם זיהום כבד בבייג'ינג. מטרות ספציפיות שלושה במחקר זה היו: (1) כדי להעריך את היעילות של עלים שונים ניקוי שיטות (מים (שירותים), מברשת ניקוי (לפנה ס), וניקוי אולטראסאונד (UC)) ב- eluting ראש הממשלה על עלים, (2) כדי לבדוק את ההשפעה של שטיפה על eluting PM, ו- (3) כדי להעריך את יעילות השמירה של מינים שונים עץ PM1, PM2.5, PM5, PM10של כפית.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1519px;" width="1518">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:349px;">MSA2258-1CE-DU ten-thousandth scale</td>
			<td style="width:328px;">Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd.</td>
			<td style="width:153px;">MSA2258-1CE-DU</td>
			<td style="width:688px;">precision: 0.01 mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">The IS13320 laser granularity instrument</td>
			<td>Beckman Coulter, Brea, USA</td>
			<td>IS13320</td>
			<td>working conditions: liquid/power samples; particle size range of measurement: 0.017-2000 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Epson Twain Pro high-quality scanner</td>
			<td>Seiko Epson, Nagano, Japan</td>
			<td>expression1680</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Automatic image analysis software WinRHIZO</td>
			<td>Regent Instruments Inc., Quebec, Canada</td>
			<td>WinRHIZO Pro 2013a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves

המבוסס על שיטות ניקוי רגיל (מים ניקוי (שירותים) + מברשת ניקוי (לפנה ס)), מחקר זה העריך את ההשפעה של שטיפה (UC) על איסוף שונים בגודל חלקיקים (PM) נשמרות על משטחים עלה. אנחנו עוד יותר מאופיין יעילות השמירה של עלים כדי PM בגדלים שונים, אשר יעזרו להעריך את יכולותיהם של עירוני עצים כדי להסיר PM הסביבתית באופן כמותי.
לוקח שלושה מינים עץ רחב עלים (גינקו בילובה, Sophora japonica, ערבת בבל), שני needleleaf עץ המינים (אורן tabuliformis , סבינה chinensis) כאובייקטים המחקר, היו דגימות עלים אסף 4 ימים (תקופת השמירה PM קצר) ו-14 ימים (תקופת זמן השמירה PM) אחרי הגשמים האחרונים. PM נשמר על משטחים עלה נאספה באמצעות שירותים, לפני הספירה, UC ברצף. לאחר מכן, יעילות השמירה של העלים (leafAE) שלושה סוגי ראש הממשלה בגדלים שונים, כולל נשלף בקלות PM (ERP), קשה להסיר PM (DRP), ו- PM לגמרי נשלף (TRP), חושבו. יכול להיות תנקה את עצמך, שנאספו על ידי שירותים רק סביב 23% - 45% מכלל PM על עלים. כאשר העלים נוקו דרך שירותים + לפנה ס, underestimation השמירה PM לקיבולת של מינים שונים עץ היה בטווח של 29% - 46% עבור כמעט אחה"צ בגדלים שונים היתה אפשרות להסיר את כל PM נשמר על עלים אם UC היה בתוספת שירותים + לפנה ס.
לסיכום, אם UC היה החמיא לאחר שיטות ניקוי קונבנציונאלי, PM יותר על משטחים עלה יכול להיות eluted ואסף. ההליך שפותחו במחקר זה יכול לשמש להערכת היכולות להסרת PM של מינים עץ שונים.

ראש הממשלה שמרה על משטחים עלה היו שני סוגים בתנאים טבעיים. ראש הממשלה תיפול בקלות על-ידי גשמים, הרוח בתנאים טבעיים מוגדר נשלף בקלות חלקיקי החומר (ERP). סוג זה של PM היה מיוצג על ידי ראש הממשלה eluted על ידי שירותים במחקר זה. רה מ כי בחוזקה דבקה העלה צף, לא יכול להיות נשטף בקלות על י?...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves at JoVE.com

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

הערכת היכולות הסרת חלקיקים של העץ עלים

שיטת ניקוי אולטראסוניות הוחל על elute את חלקיקי החומר (PM) נשמרות על משטחים עלה לאחר PM היה eluted על ידי שיטות ניקוי קונבנציונאלי (ניקוי רק מים או מים ניקוי בתוספת מברשת ניקוי). המתודולוגיה יכול לסייע לשפר את דיוק אומדן לקיבולת השמירה PM של עלים.

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח ביחסים בין יערות עירוניים לשדה זיהום חומר חלקיקי, כגון כיצד לבחור מיני עצים עם יכולות גבוהות להסרת חומר חלקיקי. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להעריך במדויק וב וכמותי את יכולות הסרת העצים על ידי איסוף ראש הממשלה שנשמר על משטח עלה לחלוטין. כדי להתחיל, בחר חמישה עצים בודדים בריאים בקוטר דומה בגובה השד של כל מין עץ.לאחר מכן, לאסוף באופן אקראי ארבעה ענפים גדולים מארבעה כיוונים של החופה החוצה בשכבת החופה האמצעית, ולנתק את כל העלים שלמים. מניחים את העלים בשקיות שסתום שכותרתו לפני הובלת השקיות למעבדה ואחסון אותם במקרר. לאחר מכן, לשטוף ולייבש beakers בתנור להגדיר 80 מעלות צלזיוס.יש לצייד את הפעמים בטמפרטורת החדר ובלחות לפני שהם שוקלים אותן. לאחר מכן, מניחים עלים שנבחרו באקראי לתוך אחת הסקירות הגדולות. לאחר מכן, להוסיף 270 מיליליטר של מים DI כדי המקור A, ולטבול את העלים לחלוטין.מערבבים את המים במשך 60 שניות בכיוון אחד עם מוט זכוכית. לאחר מכן, יוצקים באופן שווה את האלונט לשלושה מקורים קטנים יותר. לאחר מכן, מוסיפים 270 מיליליטר של מים DI לסק גדול אחר, ולטבול את העלים במים שוב.באמצעות מברשת ניילון, לשפשף את משטחי העלה עם מי DI, דואג להימנע מהרס מיקרו מבנה העלה. לאחר מכן, לשטוף את העלים במים DI עם בקבוק לסחוט עם קצה בסדר, ולהעביר אותם מקור גדול חדש. לאחר מכן, יוצקים את האלונט לתוך קבוצה נקייה של שלוש מקורים קטנים יותר.מוסיפים 270 מיליליטר של מים DI לבקבוק הגדול, ולטבול את העלים במים שוב. לאחר מכן, מניחים את ה במכונת ניקוי קולי במשך שלוש עד 10 דקות, ומערבבים את העלים בכיוון אחד עם מוט זכוכית. לאחר מכן, להעביר את העלים לסק גדול חדש.לאחר מכן, יוצקים את האלונט לתוך קבוצה חדשה של שלוש מקורים קטנים. מכסים כל אחד מהסטים של שלוש ערכות קטנות בנייר סינון נקי, ומייבשים את הפקקים בתנור הייבוש במשך חמישה ימים או עד שמסת המזווה הופכת קבועה. לאחר מכן, לשים את הפקקים על ספסל מעבדה במשך 30 דקות, ולמדוד את המסה של כל מקור.ראשית, להוסיף 50 מיליליטר של מים DI לכל אחד מהבקבוקים הקטנים. לאחר מכן, מניחים את המכונות במכונת הניקוי הקולית במשך 30 דקות עד שראש הממשלה מתפזר בנוזל. מוסיפים את העל-טבעי מהפקקים למכשיר צפיפות לייזר, ומודדים את התפלגות הגודל של ראש הממשלה בשלבי הניקוי השונים.לאחר מכן, מורחים את העלים על לוח פלסטיק, וסורקים את העלים באמצעות סורק. לבסוף, השתמש בתוכנת ניתוח תמונה כדי להעריך את שטח הפנים ואת האזור המוקרן של העלים. במחקר זה, PM היה eluted מן העלים של חמישה מינים של עצים באמצעות שיטות ניקוי שונות.מספר רב של PM בגודל שונה היו eluted ממשטחי עלה לאחר תוספת ניקוי קולי לניקוי מים בתוספת ניקוי מברשת. הפרופורציות הגבוהות הממוצעות של PM בגודל שונים של חמשת מיני העצים על ידי ניקוי קולי היו 41%ו 36% תחת שימור אבק קצר תקופות שימור אבק ארוכות, בהתאמה. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לשלוט הדופק הקולי ותזמן קולי בקפדנות.בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו איסוף ראש הממשלה בשכבה שעווה של עלים כדי לענות על שאלות נוספות, כמו ייצור המסה של PM על פני השטח ובשכבה שעווה של עלים. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך למחקר בתחום זיהום החומר ביער ובחלקיקים כדי לחקור את החומר החלקיק שנשמר עלים בבחירת מיני עצים עם האופן שבו חלקיקי יכולות הסרת חומר.

assessing-the-particulate-matter-removal-abilities-of-tree-leaves

Research

JoVE Journal

Environment

Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues

Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms. Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear young, feed, or hide from natural enemies or harsh environmental conditions outside of the tree. Organisms that persist within the phloem habitat are difficult to observe given their location under bark. We provide a technique to preserve intact phloem and prepare it for experimentation with invertebrates and microorganisms. The apparatus is called a &#8216;phloem sandwich&#8217; and allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms. This technique has resulted in a better understanding of the feeding behaviors, life-history traits, reproduction, development, and interactions of organisms within tree phloem. The strengths of this technique include the use of inexpensive materials, variability in sandwich size, flexibility to re-open the sandwich or introduce multiple organisms through drilled holes, and the preservation and maintenance of phloem integrity. The phloem sandwich is an excellent educational tool for scientific discovery in both K-12 science courses and university research laboratories.

We provide a technique to preserve intact tree phloem and prepare it for observation. We create an apparatus called a phloem sandwich that allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms that inhabit phloem tissues.

טכניקת לימוד של פרוקים-רגליים וקהילות חיידקים בתוך רקמות עץ

Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms.  Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear ...

Transcript and Metabolite Profiling for the Evaluation of Tobacco Tree and Poplar as Feedstock for the Bio-based Industry

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the exploration of renewable resources are necessary to overcome these challenges. Within the multinational framework MultiBioPro we are developing biorefinery pipelines to maximize the use of plant biomass. More specifically, we use poplar and tobacco tree (Nicotiana glauca) as target crop species for improving saccharification, isoprenoid, long chain hydrocarbon contents, fiber quality, and suberin and lignin contents. The methods used to obtain these outputs include GC-MS, LC-MS and RNA sequencing platforms. The metabolite pipelines are well established tools to generate these types of data, but also have the limitations in that only well characterized metabolites can be used. The deep sequencing will allow us to include all transcripts present during the developmental stages of the tobacco tree leaf, but has to be mapped back to the sequence of Nicotiana tabacum. With these set-ups, we aim at a basic understanding for underlying processes and at establishing an industrial framework to exploit the outcomes. In a more long term perspective, we believe that data generated here will provide means for a sustainable biorefinery process using poplar and tobacco tree as raw material. To date the basal level of metabolites in the samples have been analyzed and the protocols utilized are provided in this article.

Plant biomass offers a renewable resource for multiple products, including fuel, feed, food, and a variety of materials. In this paper we investigate the properties of tobacco tree (Nicotiana glauca) and poplar as suitable sources for a biorefinery pipeline.

תמליל והמטבוליט Profiling להערכת של טבק ועץ צפצפה כחומר גלם לתעשייה המבוססת על ביו

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the ...

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and detritus, and excreting particulate and dissolved compounds, they serve as important agents for benthic-pelagic coupling. Accurately measuring the compounds removed and excreted by suspension feeders (such as sponges, ascidians, polychaetes, bivalves) is crucial for the study of their physiology, metabolism, and feeding ecology, and is fundamental to determine the ecological relevance of the nutrient fluxes mediated by these organisms. However, the assessment of the rate by which suspension feeders process particulate and dissolved compounds in nature is restricted by the limitations of the currently available methodologies. Our goal was to develop a simple, reliable, and non-intrusive method that would allow clean and controlled water sampling from a specific point, such as the excurrent aperture of benthic suspension feeders, in situ. Our method allows simultaneous sampling of inhaled and exhaled water of the studied organism by using minute tubes installed on a custom-built manipulator device and carefully positioned inside the exhalant orifice of the sampled organism. Piercing a septum on the collecting vessel with a syringe needle attached to the distal end of each tube allows the external pressure to slowly force the sampled water into the vessel through the sampling tube. The slow and controlled sampling rate allows integrating the inherent patchiness in the water while ensuring contamination free sampling. We provide recommendations for the most suitable filtering devices, collection vessel, and storing procedures for the analyses of different particulate and dissolved compounds. The VacuSIP system offers a reliable method for the quantification of undisturbed suspension feeder metabolism in natural conditions that is cheap and easy to learn and apply to assess the physiology and functional role of filter feeders in different ecosystems.

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

We introduce the VacuSIP, a simple, non-intrusive, and reliable method for clean and accurate point sampling of water. The system was developed and evaluated for the simultaneous collection of the water inhaled and exhaled by benthic suspension feeders in situ, to cleanly measure removal and excretion of particulate and dissolved compounds.

VacuSIP, שיטת INEX משופרת<em&gt; באתרו</em&gt; מדידה של חלקיקים מומס תרכובות מעובד על ידי האכלת השעית Active

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. Yet the in situ study of DOM is difficult as the molecular complexity of the DOM pool cannot be easily reproduced for experimental purposes. Nutrient additions to streams however, have been shown to repeatedly alter the in situ and ambient DOM pool. Here we demonstrate an easily replicable field-based method for manipulating the ambient pool of DOM at the ecosystem scale. During nutrient pulse experiments changes in the concentration of both dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen can be examined across a wide-range of nutrient concentrations. This method allows researchers to examine the controls on the DOM pool and make inferences regarding the role and function that certain fractions of the DOM pool play within ecosystems. We advocate the use of this method as a technique to help develop a deeper understanding of DOM biogeochemistry and how it interacts with nutrients. With further development this method may help elucidate the dynamics of DOM in other ecosystems.

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter provides an important source of energy and nutrients to stream ecosystems. Here we demonstrate a field-based method to manipulate the ambient pool of dissolved organic matter in situ through easily replicable nutrient pulses.

הבנה מומס אורגני Biogeochemistry דרך<em&gt; באתרו</em&gt; מניפולציות מזינות במערכות אקולוגיות זרמו

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the production of synthetic PM for laboratory studies have become a widespread necessity. Herein, experimental protocols demonstrate approaches to produce aerosolized organic PM by &#945;-pinene ozonolysis in a flow tube reactor. Methods are described for measuring the size distributions and morphology of the aerosol particles. The video demonstrates basic operations of the flow tube reactor and related instrumentation. The first part of the video shows the procedure for preparing gas-phase reactants, ozonolysis, and production of organic PM. The second part of the video shows the procedures for determining the properties of the produced particle population. The particle number-diameter distributions show different stages of particle growth, namely condensation, coagulation, or a combination of both, depending on reaction conditions. The particle morphology is characterized by an aerosol particle mass analyzer (APM) and a scanning electron microscope (SEM). The results confirm the existence of non-spherical particles that have grown from coagulation for specific reaction conditions. The experimental results also indicate that the flow tube reactor can be used to study the physical and chemical properties of organic PM for relatively high concentrations and short time frames.

This paper describes the operation procedure for the flow tube reactor and related data collection. It shows the protocols for setting the experiments, recording data and generating the number-diameter distribution as well as the particle mass information, which gives useful information about chemical and physical properties of the organic aerosols.

ייצור, מדידה של החומר חלקיקים אורגניים כור צינור זרימה

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric chemistry and climate. The complex production mechanisms and reaction pathways make this a challenging research topic. To address these issues, an environmental chamber, providing enough residence time and close-to-ambient concentrations of precursors for secondary organic materials, is needed. The Harvard Environmental Chamber (HEC) was built to serve this need, simulating the production of gas and particle phase species from volatile organic compounds (VOCs). The HEC has a volume of 4.7 m3 and a mean residence time of 3.4 h under typical operating conditions. It is operated as a completely mixed flow reactor (CMFR), providing the possibility of indefinite steady-state operation across days for sample collection and data analysis. The operation procedures are described in detail in this article. Several types of instrumentation are used to characterize the produced gas and particles. A High-Resolution Time-of-Fight Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) is used to characterize particles. A Proton-Transfer-Reaction Mass Spectrometer (PTR-MS) is used for gaseous analysis. Example results are presented to show the use of the environmental chamber in a wide variety of applications related to the physicochemical properties and reaction mechanisms of organic atmospheric particulate matter.

This paper describes operation procedures for the Harvard Environmental Chamber (HEC) and related instrumentation for measuring gaseous and particle species. The environmental chamber is used to produce and study secondary organic species produced from the organic precursors, especially related to atmospheric organic particulate matter.

ייצור, מדידה של חלקיקים אורגניים בבית הבליעה סביבתיים הרווארד

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic bonds that constitute the organic component of soils. However, the relatively low organic matter content of soils (commonly &#60; 5% by mass) and absorbance overlap of mineral and organic functional groups in the mid-infrared (MIR) region (4,000-400 cm-1) engenders substantial interference by dominant mineral absorbances, challenging or even preventing interpretation of spectra for SOM characterization. Spectral subtractions, a post-hoc mathematical treatment of spectra, can reduce mineral interference and enhance resolution of spectral regions corresponding to organic functional groups by mathematically removing mineral absorbances. This requires a mineral-enriched reference spectrum, which can be empirically obtained for a given soil sample by removing SOM. The mineral-enriched reference spectrum is subtracted from the original (untreated) spectrum of the soil sample to produce a spectrum representing SOM absorbances. Common SOM removal methods include high-temperature combustion (&#39;ashing&#39;) and chemical oxidation. Selection of the SOM removal method carries two considerations: (1) the amount of SOM removed, and (2) absorbance artifacts in the mineral reference spectrum and thus the resulting subtraction spectrum. These potential issues can, and should, be identified and quantified in order to avoid fallacious or biased interpretations of spectra for organic functional group composition of SOM. Following SOM removal, the resulting mineral-enriched sample is used to collect a mineral reference spectrum. Several strategies exist to perform subtractions depending on the experimental goals and sample characteristics, most notably the determination of the subtraction factor. The resulting subtraction spectrum requires careful interpretation based on the aforementioned methodology. For many soil and other environmental samples containing substantial mineral components, subtractions have strong potential to improve FTIR spectroscopic characterization of organic matter composition.

SOM underlies many soil functions and processes, but its characterization by FTIR spectroscopy is often challenged by mineral interferences. The described method can increase the utility of SOM analysis by FTIR spectroscopy by subtracting mineral interferences in soil spectra using empirically obtained mineral reference spectra.

שיפור ספקטרוסקופית אינפרא אדום אפיון של חומר אורגני בקרקע עם המתחוללות ספקטרלי

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem production, NEP), in non-typical ecosystems, on a currently reforested windthrow area in Poland. After a tornado event, a relatively narrow &#8220;corridor&#8221; was created within surviving forest stands, which complicates such kind of experiments. The application of other measuring techniques, such as the chamber method, is even more difficult under these circumstances, because especially at the beginning, fallen trees and in general great heterogeneity of the site provide a challenging platform to perform flux measurements and then to properly upscale obtained results. In comparison with standard EC measurements carried out in untouched forests, the case of windthrow areas requires special consideration when it comes to the site location and data analysis in order to ensure their representativeness. Therefore, here we present a protocol of real-time, continuous CO2 flux measurements at a dynamically changing, non-ideal EC site, which includes (1) site location and instrumentation setup, (2) flux computation, (3) rigorous data filtering and quality control, and (4) gap filling and net fluxes partitioning into CO2 respiration and absorption. The main advantage of the described methodology is that it provides a detailed description of the experimental setup and measurement performance from scratch, which can be applied to other spatially limited ecosystems. It can also be viewed as a list of recommendations on how to deal with unconventional site operation, providing a description for non-specialists. Obtained quality-checked, gap filled, half-hour values of net CO2, as well as absorption and respiration fluxes, can be finally aggregated into daily, monthly, seasonal or annual totals.

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

The presented protocol uses the eddy covariance method at non-typical locations, applicable to all types of short-canopy ecosystems with limited area, on a currently reforested windthrow site in Poland. Details of measuring site setup rules, flux calculations and quality control, and final result analysis, are described.

מדידות של CO2 פלוסים באתרים לא אידיאליים של אדי השונות המשותפת

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem ...

Investigation of Xenobiotics Metabolism In Salix alba Leaves via Mass Spectrometry Imaging

The method presented uses mass spectrometry imaging (MSI) to establish the metabolic profile of S. alba leaves when exposed to xenobiotics. Using a non-targeted approach, plant metabolites and xenobiotics of interest are identified and localized in plant tissues to uncover&#160;specific distribution patterns. Then, in silico prediction of potential metabolites (i.e., catabolites and conjugates) from the identified xenobiotics is performed. When a xenobiotic metabolite is located in the tissue, the type of enzyme involved in its alteration by the plant is recorded. These results were used to describe different types of biological reactions occurring in S. alba leaves in response to xenobiotic accumulation in the leaves. The metabolites were predicted in two generations, allowing the documentation of successive biological reactions to transform xenobiotics in the leaf tissues.

Investigation of Xenobiotics Metabolism In Salix alba Leaves via Mass Spectrometry Imaging

This method uses mass spectrometry imaging (MSI) to understand metabolic processes in S. alba leaves when exposed to xenobiotics. The method allows the spatial localization of compounds of interest and their predicted metabolites within specific, intact tissues.

חקירת חילוף החומרים של קסנוביוטיקה בעלי אלבה סליקס באמצעות הדמיה ספקטרומטרית מסה

The method presented uses mass spectrometry imaging (MSI) to establish the metabolic profile of S. alba leaves when exposed to xenobiotics. Using a ...

Assessing Intertidal Populations of the Invasive European Green Crab

Invasive species have caused major disruptions to ecosystems worldwide. The European green crab invaded North America in the 1800s and is considered one of the world&#8217;s 100 worst invaders by the IUCN. Observations of spatiotemporal green crab population dynamics are essential for predicting and managing the ecological and economic impacts of this harmful invasive species. This protocol was developed in an effort to create a standardized method for assessing green crab population dynamics in the rocky intertidal zone of New England and Atlantic Canada. The protocol was designed to be accessible to multiple users including researchers, educators, students, and citizen scientists. Although it was designed for surveying crab populations, this protocol is easy to adapt and could be used for any number of intertidal species. The resulting data collected using this protocol has a wide range of uses, including to inform ecological research, conservation efforts, mitigation strategies, and fishery development, as well as for educational outreach purposes.

Understanding spatiotemporal patterns in green crab population dynamics is essential for predicting and managing the ecological and economic impacts of this harmful invasive species. This protocol was developed in an effort to create a standardized method for assessing green crab populations in the rocky intertidal zone of the Northwest Atlantic.

הערכת אוכלוסיות בין-סטידליות של הסרטן הירוק האירופי הפולשני

Invasive species have caused major disruptions to ecosystems worldwide. The European green crab invaded North America in the 1800s and is considered one ...