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

Эта работа была поддержана фундаментальные исследования средств для университетов Центральной (2017ZY21) и Фонд национальной естественных наук Китая (21607038).

1. лист коллекции, элюирование и измерения массы ТЧ
<ol><li>Выберите пять здоровых отдельных деревьев (т.е. пять реплицирует) каждого вида дерева с аналогичными диаметром в груди. Собрать четыре крупных ветвей случайным образом из четырех направлений внешнего купола в слое среднего н?...

<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>

Точное и правильное коллекция вечера, сохранил на поверхности листьев является основой для оценки способности удаления вечера видов различных деревьев. Однако метод обычной очистки (WC или плюс до н.э.) не удается полностью удалить пыль на поверхности листьев, которая была подтверждена ...

Способности видов различных деревьев для удаления вечера из окружающего воздуха может быть оценена путем количественного определения массы ТЧ, сохранил на поверхности листьев. Для достижения этой цели, были метод вычитания,1,,2,4,3,мембраны фильтра метод5и весом элюции метод, в сочетании с анализа размера частиц6 применяется к количественно оценить массу PM2.5 (диаметром ≤ 2,5 мкм), пп10 (диаметром ≤ 10 мкм) или всего взвешенных частиц (ОВЧ), сохранил на листьях. Однако точность этих методов в основном зависит от их производительности в сборе вечера, сохранил на поверхности листьев. В настоящее время обычных листьев, очистки метод, используемый в соответствующих исследованиях часто включает в себя один или два шага, а именно только воду стиральная (замочить и промыть листья с помощью деионизированной воды)3,7 или плюс чистки5, 8 , 9. Однако, некоторые исследования по10,11 продемонстрировали, что вечера на поверхности листьев может не быть этого eluted полностью методом обычной уборки. Ультразвуковая очистка имеет преимущества высокая скорость, высокое качество и мало повреждения на поверхности объекта, он имеет большой потенциал, чтобы быть использованы для сбора вечера, сохранил на поверхности листьев с сложными микроструктур. В настоящее время ультразвуковой очистки применялся в некоторых исследованиях для сбора вечера, сохранил на поверхности листьев (т.е., Положите листья в дейонизированной воде и использовать ультразвуковые очистители для элюировать PM)12,13. Однако этот метод используется только в качестве дополнения к лист очистки метод, пока не известно ли ультразвуковой очистки имеет положительное влияние на сбор PM от поверхности листьев и оптимальных рабочих параметров также не ясно. Наши предыдущие исследования показали, что вечера, сохранил на поверхности листьев гинкго билоба может быть полностью этого eluted без разрушения поверхности листьев, если надлежащее ультразвуковой очистки процедура была дополнена в обычных метод очистки11 . Однако стабильность и общая применимость ультразвуковой очистки параметров (ультразвуковой энергии, время и другие сведения) для различных видов растений переживает периоды хранения различных пыли до сих пор не ясно.
В настоящее время масса PM2.5, пп10или TSP на единицу листовой поверхности часто использовались для оценки способности видов различных деревьев для удаления вечера из окружающего воздуха14,15. В естественных условиях, PM, сохранил на поверхности листьев могут быть разделены на две части: первая часть вечера, который может упасть листья из-за воздействия ветра и осадков, в то время как другая часть вечера, которая жестко привязан к лист поверхностей и не может быть ea ролик смывается осадков. Однако несколько исследований были сосредоточены на массу обоих типов вечера на поверхности листьев. Кроме того сроки хранения пп листьев в различных исследованиях отличают преогромно. Таким образом сопоставимость результатов этих исследований будет плохим, если массы ТЧ, сохранил на единицу поверхности листьев принимается для оценки способности вечера удаления деревьев16. Следовательно, эффективность удержания PM (масса ТЧ, сохранил на единицу листовой поверхности на единицу времени), в качестве альтернативы было предложено оценить последствия вечера очистки городских деревьев5,17. В общем есть все еще отсутствие исследований в этом аспекте. Это крайне необходимо провести соответствующие исследования для видов различных деревьев обеспечить поддержку методологической basic и данных для оценки способности удаления вечера видов различных деревьев точно.
Здесь были отобраны три широколистных деревьев (G. билоба, Софора японскаяи Ива вавилонская) и двух видов деревьев needleleaf (Pinus tabuliformis и Сабина chinensis) оценить их удаление PM способности двух периодов хранения пп. Лист выборка сайт был в парке Xitucheng (39.97° С.ш., 116.36° E), расположенный в районе с тяжелым загрязнением в Пекине. Три конкретных цели этого исследования были: (1) для оценки эффективности очистки методы (очистки воды (WC), щетка очистки (BC) и ультразвуковой очистки (UC)) в элюирующие вечера на листьях, (2), чтобы проверить эффект ультразвуковой очистки на различных листьев элюирующие вечера и (3), чтобы оценить эффективность сохранения видов различных деревьев PM1, PM2.5,5PM, PM10и Ч.Л.

<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

Основываясь на обычных методов очистки (воды, очистка (WC) + щетка очистки (BC)), это исследование оценивается влияние ультразвуковой очистки (UC) на сбор различных размера твердых частиц (ТЧ), сохранил на поверхности листьев. Мы далее охарактеризовал эффективность удержания листьев различных размеров вечера, который поможет оценить способности городских деревьев для удаления вечера из окружающего воздуха количественно.
Принимая три широколистных деревьев (гинкго билоба, Софора японская и Ива вавилонская) и двух видов деревьев needleleaf (Pinus tabuliformis и Сабина chinensis) как объекты исследования, лист образцы были собрал 4 дня (короткий срок хранения ПП) и 14 дней (срок хранения длинные вечера) после последнего дождя. Вечера, сохранил на поверхности листьев были собраны посредством WC, BC и UC в последовательности. Затем эффективность удержания листьев (листAE) для трех видов различных размера ТЧ, включая легко снимаемые вечера (ERP), трудно удалить вечера (DRP) и полностью съемные вечера (ГТО), были рассчитаны. Только около 23% - 45% общего листья вечера на можно счистить и собранные WC. Когда листья были очищены через WC + БК, недооценка вечера водоудерживающего потенциала видов различных деревьев был в диапазоне от 29% - 46% для различных размеров PM. почти все вечера, сохранил на листьях могут быть удалены, если UC был дополнен для WC + до н. Э.
В заключение Если UC была дополнена после обычных методов очистки, больше вечера на поверхности листьев может этого eluted и собраны. Процедуры, разработанные в этом исследовании может использоваться для оценки способности удаления вечера видов различных деревьев.

Вечера, сохранил на поверхности листьев имел два типа в естественных условиях. PM падает легко от осадков и ветра в естественных условиях определяется как легко снимаемые твердых частиц (ERP). Этот тип вечера была представлена премьера этого eluted путем WC в этом исследован?...

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

Оценке возможности удаления частиц дерева листья

Метод ультразвуковой очистки был применен к элюировать твердых частиц (ТЧ) сохраняется на поверхности листьев, после вечера был этого eluted путем обычных методов очистки (только очистки воды или очистки воды плюс кисти очистки). Методология может помочь улучшить точность оценки для вечера водоудерживающего потенциала листьев.

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

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в взаимосвязи между городскими лесами и полем загрязнения твердыми частицами, например, как выбрать виды деревьев с высокими способностями удаления твердых частиц. Основным преимуществом этой техники является то, что способности PM удаления деревьев могут быть оценены точно и количественно путем сбора ТЧ сохраняется на поверхности листьев полностью. Для начала выберите пять здоровых отдельных деревьев с аналогичным диаметром на высоте груди каждого вида деревьев.Затем случайным образом соберите четыре большие ветви с четырех направлений навеса в среднем слое навеса и отрежьте все нетронутые листья. Поместите листья в мешки с марками клапана перед транспортировкой мешков в лабораторию и хранением их в холодильнике. Затем вымойте и сухие стаканы в духовке, настроенной до 80 градусов по Цельсию.Equilibrate стаканы комнатной температуры и влажности, прежде чем взвешивать их. После этого, место случайно выбранных листьев в один из больших стаканов. Затем добавьте 270 миллилитров воды DI, чтобы стакан А, и полностью погрузите листья.Перемешать воду в течение 60 секунд в одном направлении со стеклянным стержнем. Затем равномерно налейте элюент на три меньших стакана. Затем добавьте 270 миллилитров воды DI в другой большой стакан и снова погрузите листья в воду.Используя нейлоновую щетку, скраб поверхностей листьев с ВИ Воды, заботясь, чтобы избежать разрушения микроструктуры листьев. Затем вымойте листья в воде DI с сжимаемой бутылкой с тонкой наконечником, и передать их в новый большой стакан. После этого, залить элюент в чистый набор из трех небольших стаканов.Добавьте 270 миллилитров воды DI в большой стакан и снова погрузите листья в воду. Затем поместите стакан в ультразвуковой чистящий аппарат в течение трех-десяти минут, и перемешать листья в одном направлении со стеклянным стержнем. Затем перенесите листья в новый большой стакан.Далее, залить элюент в новый набор из трех небольших стаканов. Обложка каждого из наборов из трех небольших стаканов с чистой фильтровальной бумагой, и высушить стаканы в сушильной печи в течение пяти дней или до тех пор, пока масса стаканов становится постоянной. После этого положите стаканы на лабораторную скамейку на 30 минут и измерьте массу каждого стакана.Во-первых, добавьте 50 миллилитров воды DI к каждому из маленьких стаканов. Затем поместите стаканы в ультразвуковой очищающая машину на 30 минут, пока ПМ не рассеется в жидкости. Добавьте супернатант из стаканов в лазерный гранулированный инструмент и измерьте распределение размеров PM, элатимированное в различных шагах очистки.Затем выложить листья на пластиковую доску и сканировать листья с помощью сканера. Наконец, используйте программное обеспечение для анализа изображений для оценки площади поверхности и проецируемой площади листьев. В этом исследовании, PM был eluted из листьев пяти видов деревьев с помощью различных методов очистки.Большое количество различных размеров PM были eluted от листьев поверхностей после дополнения ультразвуковой очистки для очистки воды плюс чистка кисти. Средние эластичные пропорции различных размеров ТЧ пяти видов деревьев по ультразвуковой очистке составили 41% и 36% в условиях короткого удержания пыли и длительных периодов удержания пыли, соответственно. При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы контролировать ультразвуковой импульс и ультразвуковое время строго.После этой процедуры, другие методы, такие как сбор ТЧ сохраняется в восковой слой листьев могут быть выполнены для того, чтобы ответить на дополнительные вопросы, как производство массы ТЧ на поверхности и в восковой слой листьев. После своего развития, этот метод проложил путь для исследований в области лесов и загрязнений твердыми частицами для изучения твердых частиц, сохраненных на листьях в выборе видов деревьев с тем, как способности удаления твердых частиц.

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.

Техника для изучения членистоногих и микробных сообществ в Tree тканей

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.

Стенограмма и метаболитов профилирования по оценке табака Дерево и тополя в качестве сырья для био-основанной промышленности

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, усовершенствованный метод InEx<em&gt; В Ситу</em&gt; Измерение частиц примесей и растворенных веществ Обработанные Активные сестонофагов

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.

Понимание растворенное органическое вещество биогеохимии Через<em&gt; В Ситу</em&gt; Питательные манипуляциях в потоке экосистемам

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.

Производство и измерение органических частиц в реакторе трубки потока

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.

Производство и измерение органических частиц в зале окружающей среды Гарвардского

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.

Улучшение инфракрасной спектроскопии характеристика органического вещества почвы с спектральных вычеты

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.

Измерения CO2 Fluxes на неидеальных сайтах Эдди Ковариантки

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.

Исследование метаболизма ксенобиотиков в листьях Salix alba с помощью масс-спектрометрии

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.

Оценка межтидальных популяций инвазивного европейского зеленого краба

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