Um aparelho ultra limpo Multicamado para coleta de plâncton marinho tamanho fracionado e partículas em suspensão
Summary
Plâncton e partículas em suspensão desempenham um papel importante nos ciclos biogeoquímicos no oceano. Aqui, nós fornecemos um método ultra-limpo, baixo stress para a recolha de vários tamanhos de partículas e plâncton no mar com a capacidade de lidar com grandes volumes de água do mar.
Abstract
As distribuições de muitos elementos de traço no oceano são fortemente associadas com o crescimento, morte e remineralização do plâncton marinho e das partículas suspensas/afundando. Aqui, apresentamos um todo plástico (polipropileno e policarbonato), multi-camada sistema de filtragem para coleção de partículas em suspensão (SPM) no mar. Este dispositivo de amostragem ultra-limpo foi projetado e desenvolvido especificamente para estudos do elemento de traço. Seleção meticulosa de todos os materiais não-metálicos e a utilização de um procedimento de escoamento em linha minimiza qualquer possível contaminação de metal durante a amostragem. Este sistema com êxito foi testado e tweaked para determinação de metais (por exemplo, Fe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) em partículas de tamanho variável em águas costeiras e aberto do oceano. Resultados do mar da China Meridional, na estação South East Asia séries temporais (lugares) indicam que as variações diurnas e distribuição espacial de plâncton na zona eufótica podem ser facilmente resolvidos e reconhecidos. Análise química de partículas de tamanho-fracionada nas águas de superfície do Estreito de Taiwan sugere que as partículas maiores (> 153 µm) foram principalmente biologicamente derivado, enquanto as partículas menores (10-63 µm) foram na sua maioria compostas de matéria inorgânica. Além do Cd, as concentrações de metais (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) diminuíram com o aumento de tamanho.
Introduction
Partículas no oceano desempenham um papel importante nos ciclos biogeoquímicos marinhos1. A maioria das propriedades de partículas, tais como tamanho, mineralogia e composição, pode mudar profundamente de uma configuração geológica ou hidrográfica para mais2. Além disso, as distribuições de elementos no oceano também estão associadas com o ciclo de vida do fitoplâncton marinho: crescimento, morte, afundando e remineralização3,4. Partículas marinhas abrangem pelo menos 4 ordens de magnitude, em tamanho, variando de partículas submicron para agregados grandes (> 5 mm). A maioria das partículas são biologicamente derivadas, processos como lise viral, exsudação, secreção, produção de sedimento fecal, etc. Outras partículas são formadas de física coagulação das células, restos celulares ou de materiais de lithogenic1. Várias características químicas e biológicas de partículas controlam ambos os ciclos geoquímicos e processos biológicos que ocorrem na e dentro as partículas4,5,6. Estas partículas são habitats importantes, bem como fontes de alimento para alguns organismos, tais como o zooplâncton ou saprófitas. Nesse sentido, o destino das partículas é muitas vezes relacionado com seu tamanho, o que pode ser modificado por processos biológicos e em torno de partículas.
Amostragem de partículas marinhas geralmente requer filtragem, mas esta abordagem apresenta uma certa ambiguidade em identificar as propriedades das partículas, desde partículas marinhas não são homogêneas em composição e tamanho. Partículas em suspensão, compostas principalmente de partículas pequenas e de baixa densidade que são quase permanentemente em suspensão, são misturadas com diferentes quantidades de partículas maiores e mais densas em suspensão apenas por um curto período de tempo, dependendo das condições hidrodinâmicas 7. os primeiros relatos de na composição de metal de rastreamento das amostras de plâncton foram coletados por reboques de plâncton ou suspensão de redes de plâncton em um navio de investigação8. Os autores frequentemente encontraram partículas de metal e pintar fichas nas amostras, sugerindo um grave problema de contaminação durante a amostragem de partículas marinho para análise química. Outros esforços incluem reboque por balsas de borracha líquida ou usando um cloreto de polivinila (PVC)-mão guincho3. A dificuldade de amostragem confiável de partículas faz progressos em nossa compreensão da composição química das partículas marinhas mais difícil, especialmente para os oligoelementos. Como tal, informações cruciais sobre a concentração de oligoelementos em fitoplâncton tem provenientes de9,de estudos de cultura10. Este reconhecimento tem motivado os cientistas marinhos para criar novos métodos para o estudo de partículas no mar durante os últimos trinta anos11.
Oceanógrafos utilizaram várias técnicas de amostragem, incluindo a bordo filtração, filtração em situ , e armadilhas de sedimentos11. O processamento de grandes volumes de água do mar para recolher amostras não-contaminada pode ser um desafio, especialmente para mar aberto e águas profundas, em que as concentrações de partículas são muito baixas (0,001 – 0,1 mg/L). Também é necessário filtrar grandes volumes de água do mar para obter uma quantidade adequada de partículas para medir concentrações de metal de rastreamento. Alguns pesquisadores usou o método de fracionamento de tamanho para separar partículas suspensas de partículas a afundar-se. No entanto, forma, porosidade, densidade e tamanho de partícula podem todas as partículas de influência velocidades a afundar-se. Armadilhas de sedimentos não são ferramentas práticas para coletar partículas em suspensão, uma vez que aqueles são projetados para afundar as partículas. Portanto, é importante desenvolver métodos de amostragem e tratamento que podem coletar quantidades suficientes de partículas em suspensão com contaminação mínima. Daí, tamanho-fracionamento por filtração em situ ainda é uma ferramenta promissora na caixa de ferramentas de amostragem da oceanógrafa, já que pode revelar informações críticas sobre a dinâmica da partícula marinho. Aqui, descrevemos um testado com êxito rastreamento-metal-limpa, filtração por gravidade multi-camada aparelho, que pode tratar grandes volumes (120-240 L) de amostragem de água do mar a bordo em um passe de politetrafluoretileno (PTFE) revestido garrafas de colheita de amostras de água em um matriz de amostragem multi garrafa. Este aparelho de amostragem utiliza redes de nylon sintético desbotados em sequência, e as redes são colocadas dentro de um recipiente de policarbonato para coletar suavemente tamanho-fracionada suspendida matéria e fitoplâncton12,13, 14,15 (Figura 1). O objetivo deste trabalho é fornecer uma ferramenta melhor para estudar as associações de metal-partícula e sua dinâmica de reação em ambientes marinhos e melhorar a nossa compreensão do destino de uma grande variedade de planktons, partículas e metais em estas ambientes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Obtenção de rastreamento confiável metais concentrações em plâncton e partículas em suspensão nas águas naturais, que são geralmente presentes em concentrações muito baixas, exige muito cuidado durante a coleta, processamento, pré-tratamentos e análise, com o objectivo de reduzindo a contaminação. Portanto, os procedimentos para projetar e preparar o equipamento de amostragem, recipientes de amostras e materiais usados para coletar e amostras do processo são todos críticos passos em direção à obtenç…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores graças a Miss Pi-Fen Lin, Sr. Wei-Lung Tseng, Miss Pei-Hsuan Lin e Dr. Lu Jia-Chuan para sua assistência durante a amostragem de campo e análise de laboratório para o desenvolvimento prático e aplicação de “CATNET.” A assistência de equipe e técnico a bordo do navio de pesquisa pesquisa oceano-eu e o oceano pesquisa-II durante as expedições de amostragem é muito apreciada. Este trabalho foi financiado em parte por Taiwan Ministério da ciência e tecnologia de concede 91-2611-M-002-007, 95-2611-M-002-009, 96-2611-M-002-004, 97-3114-M-002-006, 104-2611-M-002-019. Este manuscrito é escrito em memória de Miss Wen-Huei Lee por sua imensa dedicação e contribuição para pesquisas marinhas em Taiwan.
Materials
| 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 |
References
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