2016年8月3日
我们介绍一种名为VacuSIP的简单、非侵入性且可靠的水体定点取样方法,可实现洁净而精确的水样采集。该系统已开发并用于同步采集底栖悬浮物滤食生物吸入和呼出的水样 原位, 准确测量颗粒物和溶解性化合物的去除与排泄。
本方法的总体目标是清除底栖滤食性生物在自然条件下吸入和呼出的水中的收集器,以便定量分析它们去除和排泄的颗粒物及溶解性化合物。在准备用于溶解性有机物和氨分析的收集容器时,应使用新的、预先清洁过的美国环保署(EPA)小瓶。对于其他营养物质的采样,则使用EPA玻璃小瓶。
硅酸盐样品使用高密度聚乙烯(HDPE)小瓶。用高质量的重蒸馏水冲洗小瓶及瓶盖。然后将穿刺过的硅胶隔垫更换为新的,并将小瓶和瓶盖浸泡在10%盐酸中至少三天,随后用高质量的重蒸馏水冲洗三次。
为了进一步准备用于营养物的玻璃小瓶,将其在 450 摄氏度下灼烧 4 小时,并在炉中冷却。然后盖上瓶盖,并用铝箔包裹小瓶。接下来,将去离子水(DDW)与经 0.2 微米滤膜过滤的表面活性剂混合,配制 5% 的溶液。
现在将一个灼烧过的无黏合剂玻璃纤维滤膜放入已清洗的不锈钢串联式滤器中。然后使用经酸清洗过的注射器,将100毫升过滤后的表面活性剂溶液通过整个装置。再用100毫升高质量的重蒸馏水冲洗装置,使其清洁。
如果滤膜组件用于采集二氧化硅样品,则需使用聚碳酸酯滤膜进行准备,并让30毫升5%的盐酸溶液通过滤膜,随后通过30毫升高质量的双蒸水。使用PEEK管路组装适用于水下作业的系统。使用锋利的刀片或PEEK切割工具裁切所需长度的管路。
为每根管子安装一个连接在注射器针头上的公鲁尔接头。确保蓝色无凸缘卡套的平面一侧与管子末端对齐,然后用手拧紧绿色螺母。接着,使用绝缘胶带将PEEK管固定在定制操纵器的三脚架臂上。
接下来,将带帽的一次性注射器针头连接至雄性鲁尔接头。对采样设备进行清晰标记,并使用颜色编码区分吸气和呼气采样组件,例如用蓝色胶带标记“进”、黄色胶带标记“出”。同样,对采样容器进行颜色编码,以便更清楚地识别依次编号的容器配对。
在下潜前,最好使用性能良好的真空泵将采样容器抽成真空。标准的冷冻干燥机可提供高真空度,同样适用。最后,根据下潜需求将所有采样容器排列整齐。
提前规划所有采样步骤并相应准备设备。首先,通过在进水口附近释放过滤后的荧光染料,确认标本是否处于泵水状态,并观察染料是否从出水口排出以验证其泵水功能。随后安装 VacuSIP 装置,并确保其稳固。
然后将吸入液采样管置于吸入孔口内或非常接近的位置,确保吸入管不靠近任何其他排水孔口。接着,小心地将排水液采样管对准排水虹吸管,并极其轻柔地将其插入虹吸管内1至5毫米。务必注意避免接触或干扰被采样的生物体。
然后将采样装置固定在便于操作的近距离位置。如果使用定制的操纵器,需同样小心地放置进水和出水管道。超浮游生物采样无需过滤器。
采集超微型浮游生物时,使用针头刺穿吸入和呼出真空管的隔膜。检查水流是否呈滴状,并从每根管中收集 2 至 6 毫升水样。对于硅酸盐样品,在管子远端的针头与鲁尔公接头之间安装带有聚碳酸酯膜的不锈钢聚碳酸酯在线滤器。
然后刺穿已准备好的高密度聚乙烯小瓶的隔垫盖,开始取样。为取样溶解性有机物和无机物,需准备好三对小瓶:一对用于硝酸盐和磷酸盐,一对用于氨,第三对用于溶解性有机物。
采集溶解性有机物或营养盐样品时,将聚碳酸酯滤器组件替换为预先清洗过的内置预灼烧玻璃滤膜的一次性不锈钢滤器。然后穿刺EPA玻璃小瓶的隔垫帽,开始采样。溶解性无机物样品采集至由生产商清洗过的新EPA玻璃小瓶中,或按照所述方案清洗后重复使用的EPA小瓶中。
回收的小瓶报告的氨浓度较高,但其他数值相似。通过过滤纯水并检测溶解的有机和无机营养物质,比较了不锈钢滤器和聚碳酸酯在线Swinnex滤器。每种滤器均分别测试了聚碳酸酯膜和预燃烧玻璃纤维滤膜。
不锈钢滤器与经燃烧处理的玻璃纤维滤膜的组合效果最佳。使用流式细胞仪进行细胞计数,以检测样品质量。当正确采集呼出水样品对时,大部分细胞均被从呼出水中去除。
相比之下,不正确的采集方法并未获得相同的结果。当正确使用VacuSIP时,大多数被分析化合物的去除或排泄模式均清晰可见。此处显示的测量数据来自一种地中海海绵。
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VacuSIP 是一种新型方法,专为底栖悬浮物摄食者的水体洁净、精确点采样而设计。该技术可同时收集吸入和呼出的水样,以测量多种化合物的去除和排泄情况。
准确量化悬浮物摄食者介导的营养物质通量,对于理解海洋生态系统中底栖-水层耦合过程至关重要。VacuSIP 方法能够可靠地原位测量活跃的悬浮摄食者所处理的颗粒态和溶解态物质,从而支持生态与环境风险评估模型中的机制性风险消减。该方法有助于提高对滤食性生物在营养循环及生态系统健康中功能作用进行预测的可信度。
VacuSIP 方法通过为环境生物学和生态风险评估中的假设检验提供可靠的定量输出,融入到发现性研究的工作流程中。