Name: Quantifizierung von Schwermetallen und anderen anorganischen Kontaminanten auf die Produktivität von Mikroalgen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Erfahren Sie, wie Schwermetalle und anorganische Kontaminanten die Produktivität von Nannochloropsis salina beeinflussen. Diese Methode nutzt Photobioreaktoren und ICP-MS zur Quantifizierung von Kontaminantenakkumulation.

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Die Autoren möchten sich bei der Finanzierung durch die National Science Foundation (Auszeichnung # 1335550), das Utah Water Research Laboratory, Professor Joan McLean und Tessa Guy für ihre Hilfe während der Metall/Metalloid-Analyse bedanken. Die Autoren danken auch Laura Birkhold für ihre Unterstützung bei der Datenerhebung und Danna Olbright.

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Saline Mikroalgen N. salina erfolgreich im Wachstums gestaltet System reproduzierbare Ergebnisse und hohe Biomasseerträge angebaut werden. Airlift Mischen für einen gut gemischten suspendierten Kultur mit minimaler Absetzen oder Biofouling auf der 7-tägigen Wachstumsperioden erlaubt. Die minimale Licht Variabilität über die Fluoreszenzlicht Bank wird auch gezeigt, dass deutliche Unterschiede in Wachstum nicht zu produzieren. Die Studie zeigt, Schwermetall verschmutzten Medien in Kon...

Im Vergleich zu herkömmlichen terrestrischen Kulturpflanzen Mikroalgen sind gezeigt worden, um höhere Biomasse und Lipid Ausbeuten aufgrund inhärenter höherer Solarumwandlungseffizienzen 1,2 erzielen. Kultivierung von Mikroalgen bei hohen Produktivitätsraten erfordert die Versorgung mit verschiedenen Nährstoffen, einschließlich einer externen Kohlenstoffquelle. Es wird erwartet, dass großflächige Wachstum Einrichtungen werden mit industriellen Abfallströme wie industriellen Abgas um die Produktionskosten zu minimieren integrieren und gleichzeitig bieten Umweltsanierung. Industrieabfälle Kohlenstoff ist in der Regel in Form von gasförmigem Kohlendioxid und Schadstoffe, die das Potenzial, sich negativ auf die Produktion von Mikroalgen haben, enthalten. Konkret wird Rauchgas aus Kohle eine Vielzahl von Verunreinigungen aufweisen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Verbrennungsprodukte Wasser und Kohlendioxid, sowie Oxide von Schwefel und Stickstoff, Feinstaub, organische Verunreinigungen, wie Dioxine und Furane sowie anorganische con begrenztSchadstoffe wie Schwermetalle. Die Auswirkungen der meisten dieser Verunreinigungen, einschließlich anorganische Stoffe mit einigen von ihnen, wie Schwermetalle auf Mikroalgen Produktivität bekannt wurden nicht untersucht worden. Einige dieser Elemente können Nährstoffe in geeigneten Konzentrationen sein, aber bei höheren Konzentrationen sie Zelldysfunktion und sogar Tod 3 produzieren kann. Die Integration von Mikroalgen mit industriellen Abgas hat das Potential, anorganischen Verunreinigungen in das Wachstumsmedium direkt einzuführen. Kohlebasis Abgas hat eine Vielzahl von anorganischen Elementen (beispielsweise As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V und Zn) in verschiedenen Konzentrationen von denen einige, in niedrigen Konzentration, stellen Nährstoffe für Mikroalgenwachstum. Anorganischen Verunreinigungen haben eine hohe Affinität zu den Mikroalgen zu binden und weiter intern durch Nährstofftransport sorbiert werden. Einige anorganische Verunreinigungen (dh, Co, Cu, Zn und Mn) sind Nährstoffe, die Bestandteil von Enzymen bilden beinhaltend in der Photosynthese, Atmung und andere Funktionen 3,4. Jedoch im Überschuß von Metallen und Metalloiden können toxisch sein. Andere Elemente, wie Pb, Cd, Sn, Sb, Se, As und Hg, sind nicht bekannt, die Zellfunktion in jeder Konzentration unterstützt und stellen nicht-Nährstoff Metalle, die sich negativ auswirken könnte Kulturwachstum 3,5,6. Das Vorhandensein von jeder dieser Verunreinigungen hat das Potenzial, negative Auswirkungen auf die Mikroalgenzellfunktion zu erzeugen. Weiterhin ist die Wechselwirkung von mehreren Metallen mit Mikroalgen verkompliziert Wachstumsdynamik und das Potential hat, das Wachstum auswirken. Großökonomie wurden direkt auf die Produktivität des Kultivierungssystem 7-19 verbunden. Außerdem ist Medium Rückführung in der Mikroalge Wachstumssystem für entweder offen Laufbahn Teichen (ORP) oder Photobioreaktoren (PBR) kritisch, da sie repräsentiert 99,9 und 99,4% der Masse, bzw. 20. Die Anwesenheit von anorganischen Verunreinigungen in den Medien könnte letztlich begrenzen microalgae Produktivität und das Recycling von Medien durch Verunreinigung Aufbau. Diese Studie experimentell bestimmt die Auswirkungen 14 anorganischen Verunreinigungen (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V und Zn) in Konzentrationen von der Integration von Mikroalgen Kultivierungssysteme erwartet Kohle abgeleiteten Rauchgas, auf die Produktivität der N. salina in Luftbrücke PBRs gewachsen. Die in dieser Studie verwendeten Verunreinigungen haben gezeigt, dass nicht nur in Steinkohle gewonnene Rauchgas aber Siedlungsabfall-basierte Abgas, biosolids-basierte Abgas, kommunales Abwasser, erzeugt Wasser, beeinträchtigt das Grundwasser und Meerwasser 21-23 vorliegen. Die in dieser Studie verwendeten Konzentrationen sind auf erwarten wäre, wenn Mikroalgenwachstumssysteme wurden mit einem Kohlebasis CO 2 -Quelle mit einer Aufnahmeeffizienz in kommerziellen PBR Systeme 20 gezeigt, integriert werden kann. Detaillierte Berechnungen unterstützen die Konzentration der Schwermetalle und anorganische Verunreinigungen werden in Napan vorgestelltet al. 24 Analytische Techniken wurden verwendet, um die Verteilung der meisten Metalle in den Biomasse, Medien und Umwelt zu verstehen. Die vorgestellten Methoden ermöglichte die Beurteilung der Produktivitätspotenzial von Mikroalgen unter anorganische Kontaminanten Stress und Quantifizierung ihrer Ende Schicksal.

<table><tbody><tr><td>Chemikalien</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumchlorid</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-3</td><td></td></tr><tr><td>Calciumchlorid-Dihydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>C79-500</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumchlorid</td><td>Fisher Scientific</td><td>P217-500</td><td></td></tr><tr><td>Natriummetasilikat-Nonahydrat&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>S408-500</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumsulfat-Heptahydrat&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>M63-500</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumnitrat</td><td>EMD Chemikalie</td><td>PX1520-5</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumphosphat monobasisch&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>P285-500</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium-Eisencitrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>I72-500</td><td></td></tr><tr><td>Borsäure</td><td>Fisher Scientific</td><td>A73-500</td><td></td></tr><tr><td>Natriummolybdat, Dihydrat</td><td>EMD Chemical</td><td>SX0650-2</td><td></td></tr><tr><td>Manganchlorid-Tetrahydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>Zinksulfat-Heptahydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>Z68-500</td><td></td></tr><tr><td>Kupfersulfat-Pentahydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>C489-500</td><td></td></tr><tr><td>Biotin</td><td>Acros Organics</td><td>230090010</td><td></td></tr><tr><td>Thiamin&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>148990100</td><td></td></tr><tr><td>Vitamin B12&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>405920010</td><td></td></tr><tr><td>Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221783-100G</td><td>Reizend, umweltgefährlich</td></tr><tr><td>Blei(II)-chlorid&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>268690-250G</td><td>Giftig, gefährlich für die Umwelt</td></tr><tr><td>Natriumdichromatdihydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>398063-100G</td><td>oxidierendes, hochgiftiges, umweltgefährliches</td></tr><tr><td>Kobalt(II)-chlorid-Hexahydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>255599-100G</td><td>giftig, umweltgefährlich</td></tr><tr><td>Nickel(II)-chlorid-hexahydrat&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223387-500G</td><td>giftig, umweltgefährlich</td></tr><tr><td>Natrium (meta) arsenit&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71287</td><td>giftig, umweltgefährlich</td></tr><tr><td>Cadmiumchlorid&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>202908-10G</td><td>hochgiftig, umweltgefährlich</td></tr><tr><td>Quecksilber(II)-chlorid&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215465-100G</td><td>Giftig, gefährlich für die Umwelt</td></tr><tr><td>Zinn(II)-chlorid-Dihydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>T142-500</td><td>Korrosiv. Geeignet für die Hg-Analyse. Sehr gefährlich.</td></tr><tr><td>Manganchlorid-Tetrahydrat</td><td>Fisher Scientific</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>Vanadium(V)-oxid</td><td>Acros Organics</td><td>206422500</td><td>umweltschädlich</td></tr><tr><td>Kohlendioxid&nbsp;</td><td>Air Liquide</td><td>I2301S-1</td><td>Komprimiertes</td></tr><tr><td>Wasserstoffperoxid</td><td>H325-500</td><td>Fisher Scientific</td><td>30% in Wasser</td></tr><tr><td>ICP-MS-Standard</td><td>ICP-MS-6020</td><td>High Purity Standards</td><td></td></tr><tr><td>Quecksilberstandard</td><td>CGHG1-1</td><td>Inorganic Ventures</td><td>1000&plusmn; 6 & Mikro; g/ml in 5 % Salpetersäure</td></tr><tr><td>Argon</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Compressed</td></tr><tr><td>Helium</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Compressed, ultra high rin</td></tr><tr><td>Hydrogen</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Compressed, ultra high reine</td></tr><tr><td>Salpetersäure</td><td>Fisher Scientific</td><td>A509-P212</td><td>67-70 % Salpetersäure, Spurenmetallqualität. Achtung: Unter dem Abzug manipulieren.</td></tr><tr><td>Salzsäure</td><td>Fisher Scientific</td><td>A508-P212</td><td>35 % Salzsäure, Spurenmetallqualität. Achtung: Unter dem Abzug manipulieren.</td></tr><tr><td>Ausrüstung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scientific Vorvakuum-Sterilisator</td><td>Steris</td><td>31626A</td><td>SV-120</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Thermo Fisher</td><td>46910</td><td>RC-6 Plus</td></tr><tr><td>Spektralphotometer</td><td>Shimadzu</td><td>1867</td><td>UV-1800 pH-Regler</td></tr><tr><td></td><td>Hanna</td><td>BL981411</td><td>X4</td></tr><tr><td>Rotometer, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-151-SSV</td><td>T31Y</td></tr><tr><td>Rotometer, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-26-SSV</td><td>T35Y</td></tr><tr><td>Wasserbad-Zirkulator</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-873-45A</td><td></td></tr><tr><td>Kompaktkühler</td><td>VWR</td><td>13270-120</td><td></td></tr><tr><td>Gefriertrockner</td><td>Labconco</td><td>7752020</td><td></td></tr><tr><td>Rührplatte</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-100-49S</td><td></td></tr><tr><td>pH-Laborelektrode</td><td>Phidgets Inc</td><td>3550</td><td></td></tr><tr><td>Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma</td><td>Agilent Technologies</td><td>7700 Serie ICP-MS</td><td>Angeschlossen an Autosampler CETAC ASX-520</td></tr><tr><td>FIAS 100</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B0506520</td><td></td></tr><tr><td>Atomabsorptionsspektrometer</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>AAnalyst 800</td><td></td></tr><tr><td>Zellenheizung (Quarz)</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B3120397</td><td></td></tr><tr><td>Mikrowelle</td><td>Milestone</td><td></td> Programmierbarer Mikrowellenrotor <td>mit einer maximalen Leistung von 1.200 W</td></tr><tr><td></td><td>Milestone</td><td></td><td>Rotor mit 24-75 ml Teflongefäßen für den mikrowellenunterstützten Aufschluss mit geschlossenen Gefäßen.</td></tr><tr><td>Werkstoffe</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0,2 &#956; m Spritzenvorsatzfilter</td><td>Whatman</td><td>6713-0425</td><td></td></tr><tr><td>0,2 &#956; m Spritzenvorsatzfilter</td><td>Whatman</td><td>6713-1650</td><td></td></tr><tr><td>0,45 &#956; m Spritzenvorsatzfilter</td><td>Thermo Fisher</td><td>F2500-3</td><td></td></tr><tr><td>Polystyrol Röhrchen</td><td>Evergreen</td><td>222-2094-050</td><td>17 x 100 mm mit Verschluss, 16 ml, Polystyrol</td></tr><tr><td>Oktogonal magnetisch Rühren Sie sich </td><td>Stangen Fisher scientific</td><td>14-513-60</td><td>Magnete mit PTFE-Fluorpolymer ummantelt</td></tr></tbody></table>

quantifizierung von schwermetallen und anderen anorganischen kontaminanten auf die produktivität von mikroalgen

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

Die zunehmende Nachfrage nach erneuerbaren Kraftstoffen hat Forscher die Machbarkeit alternativer Einsatzmaterialien, wie beispielsweise Mikroalgen. Inhärenten Vorteile sind die hohe Ertragspotenzial, Verwendung von Nicht-Ackerland und die Integration mit Abfallströmen. Die Nährstoffbedarf eines großen Mikroalgen-Produktionssystem wird die Kopplung von Anbausystemen mit Industrieabfällen Ressourcen wie Kohlendioxid aus Rauchgas und Nährstoffe aus dem Abwasser erforderlich. In diesen Abfällen vorhanden anorganischen Verunreinigungen kann potenziell zu Bioakkumulation in Mikroalgen-Biomasse führen, sich negativ auf die Produktivität und die Begrenzung der Endanwendung. Diese Studie konzentriert sich auf die experimentelle Evaluierung der Auswirkungen und das Schicksal von 14 anorganischen Verunreinigungen (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V und Zn) auf Nannochloropsis salina Wachstum . Mikroalgen in Photobioreaktoren bei 984 &amp; mgr; mol m -2 s belichtet bei pH 7 in einem Wachstums m -1 kultiviert und gepflegtEdia verschmutzt mit anorganischer Verunreinigungen in Konzentrationen erwartet, basierend auf der Zusammensetzung in kommerziellen Kohlenabgasanlagen gefunden. In der Biomasse und dem Medium am Ende einer 7-tägigen Wachstumsperiode vorhandenen Verunreinigungen wurden analytisch durch Kaltdampf-Atomabsorptionsspektrometrie für Hg und durch induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie für As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni quantifiziert, Pb, Sb, Se, Sn, V und Zn. Die Ergebnisse zeigen, N. salina ist ein empfindlicher Stamm, der zur Mehrmetall-Umgebung mit einer statistischen Abnahme der Biomasse yieldwith der Einführung dieser Verunreinigungen. Die hier vorgestellten Techniken sind ausreichend für die Quantifizierung von Algenwachstum und Bestimmung des Schicksals von anorganischen Verunreinigungen.

Biomasseerträge Herstellung von N. salina in der in dieser Studie verwendeten PBR Systems stieg von 1 g / l -1 auf 8,5 ± 0,19 g / L -1 (N = 12) für die Steuerung Reaktoren und 4,0 ± 0,3 g / L -1 (N = 12) für den in 7 Tagen Multimetall kontaminiert. Die Experimente erzeugt wiederholbare Daten in dreifacher Ausfertigung Reaktoren und mehrere Stapel auf. 2A zeigt die durchschnittlichen Kulturdichte mit sehr geringen Standardfehler basie...

Die Integration der Mikroalgenkultivierung mit industriellem Rauchgas wird letztendlich Schwermetalle und andere anorganische Verbindungen in das Wachstumsmedium einbringen. In dieser Studie wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem das Endschicksal und die Auswirkungen von Schwermetallen und anorganischen Kontaminanten auf das Wachstum von Nannochloropsis salina bestimmt werden können, die in Photobioreaktoren gezüchtet werden.

Quantifizierung von Schwermetallen und anderen anorganischen Kontaminanten auf die Produktivität von Mikroalgen

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Auswirkungen und das endgültige Schicksal von Schwermetallen zu quantifizieren, die durch die Verwendung von Kohlendioxid aus Kohlekraftwerken als Kohlenstoffquelle für das Wachstum in Mikroalgen-Kultursysteme eingetragen werden. Dies wird erreicht, indem zunächst die potenziellen Kontaminationsniveaus anhand der Integration von Kohle und Rauchgas ermittelt werden. Bei der Mikroalgenkultivierung dienen diese Niveaus als Basis für die Kontamination, und entsprechende Stammlösungen werden hergestellt.Anschließend wird der benötigte Inokulum kultiviert und die Plattform für das Wachstum im großen Maßstab eingerichtet. Danach wird das System beimpft und in regelmäßigen Abständen Proben zur Verarbeitung entnommen. Schließlich wird die Biomasse isoliert und das endgültige Schicksal der Kontaminanten quantifiziert.Schließlich wird die induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie oder I-C-P-M-S verwendet, um die Metalle zu bestimmen, die von der Biomasse aufgenommen werden, und in Kombination mit optischen Dichtemessungen ermöglicht es, die Auswirkungen der Kontaminanten auf das System zu verstehen. Der Hauptvorteil dieser Methode gegenüber bestehenden Verfahren liegt in der Fähigkeit, das endgültige Schicksal eines Mehrmetall-Systems direkt zu quantifizieren. Diese Methode kann Einblicke in die Auswirkungen von Schwermetallen aus Rauchgasen liefern.Es kann auch auf andere Systeme angewendet werden. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Mikroalgen zu beantworten, beispielsweise die Auswirkungen von Schwermetallen auf die Produktivität sowie die Eignung von Mikroalgen für die Bioremediation. In der Regel haben Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten aufgrund des Kontaminationsrisikos und der erforderlichen Präzision.Bei der Probenvorbereitung und Analyse mit einem IC-PMS hatten wir zuerst die Idee zu dieser Methode. Wir versuchten, die möglichen Auswirkungen von Metallen und Algen aus der Abgasintegration zu verstehen. Dies geschah im Rahmen von Diskussionen mit anderen Forschern im Wasserforschungslabor. Uns wurde diese Methode bekannt, nachdem das Experimentiersystem für Mikroalgen aufgebaut und LabWare gemäß dem schriftlichen Protokoll vorbereitet wurde. Einen 20-Liter-Behälter, der autoklavierbar ist, teilweise mit deionisiertem Wasser füllen und einen magnetischen Rührstab hineingeben. Den Behälter auf eine magnetische Rührplatte stellen und nacheinander die hier gezeigten Chemikalien hinzufügen, wobei jeweils vollständige Auflösung abgewartet wird, bevor die nächste hinzugefügt wird. Das Medium bei 120 Grad Celsius 30 Minuten lang autoklavieren und es anschließend auf Raumtemperatur abkühlen lassen, bevor die Vitamine zugegeben werden.Zur Herstellung von Stammlösungen anorganischer Kontaminanten mit destilliertem Wasser füllen Sie Maßkolben teilweise und geben das jeweils aufgeführte einzelne Salz hinzu. Danach füllen Sie mit destilliertem Wasser bis zur erforderlichen Volumenmarke auf und mischen gründlich. Sterilisieren Sie die Stammlösungen anorganischer Kontaminanten, indem Sie die Lösungen durch einen sterilen Spritzenfilter mit einer Porengröße von 0,2 Mikrometern filtrieren, und sammeln Sie die Filtrate in sterilen Röhrchen. Um nach dem Anzüchten von Kolonien in sterilen Petrischalen einen Salina-Inokulum herzustellen, impfen Sie gemäß dem schriftlichen Protokoll 200 Milliliter zuvor hergestelltes nährstoffreiches Medium in baffle-bewehrten Erlenmeyerkolben mit Salina-Kolonien an und inkubieren Sie diese auf einem beleuchteten Schütteltablett.Lassen Sie die Kultur wachsen, bis das Medium grün wird. Überführen Sie die Mikroalgen in einen sterilen 1,1-Liter-Photobioreaktor oder PBR. Stellen Sie den PBR in ein Inokulum-Wasserbad. Beleuchten Sie mit 200 µmol/(m²·s) mittels T8-Fluoreszenzlampen und verwenden Sie einen umwälzenden Kühler sowie ein automatisiertes, umwälzendes Wasserbad, um eine Temperatur von 23 °C aufrechtzuerhalten.Stellen Sie die Rotameter für Luft und Kohlendioxid auf 2,5 Liter pro Minute bzw. 25 Kubikzentimeter pro Minute ein. Kultivieren und ernten Sie die Mikroalgen gemäß dem Textprotokoll. Kalibrieren Sie das pH-Messgerät und den pH-Regler mit 70 % Ethanol.Sterilisieren Sie den kalibrierten pH-Meter für jeden zuvor vorbereiteten PBR. Geben Sie je ein Milliliter der sterilen anorganischen Kontaminanten-Stammlösungen hinzu, um die in dieser Tabelle angegebene Endkonzentration zu erreichen. Fügen Sie anschließend das konzentrierte Mikroalgen-Inokulum den experimentellen PBRs bei einer Anfangskultur-Dichte von einem Gramm pro Liter hinzu.Schalten Sie dann die Hochintensitätslampen und pH-Regler ein und stellen Sie das Kohlendioxid auf 30 Kubikzentimeter pro Minute ein. Nach einer siebentägigen Kultivierung gemäß dem Textprotokoll wird die Biomasse durch Zentrifugation bei 9.936 × g gewonnen. Sammeln Sie sowohl die Biomasse als auch das überstehende Medium und lagern Sie beides bei minus 80 Grad Celsius. Anschließend wird die Biomasse über Nacht bei 0,1 Millibar und minus 50 Grad Celsius gefriertrocknet.Verwenden Sie einen Spatel innerhalb des Zentrifugenröhrchens, um die Biomasse zu pulverisieren, um Proben für die induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie vorzubereiten. Beginnen Sie damit, Teflon-Mikrowellen-Druckaufschlussgefäße mit Seife und Wasser zu waschen und an der Luft trocknen zu lassen. Nach dem Entfernen von Spurenelementen gemäß dem beschriebenen Protokoll geben Sie 50 Milligramm gefriergetrocknete Biomasse in die Mikrowellen-Druckaufschlussgefäße, um die Biomasse aufzuschließen.Zur Qualitätskontrolle bereiten Sie zwei mit Laborstandards angereicherte Blindproben oder LFB-Ansatzfläschchen vor, die entweder fünf Milliliter des ICP-MS-Standards der Stufe sieben oder fünf Milliliter des Kalt-Dampf-Atomabsorptionsspektrometrie- oder CVAS-Standards für Quecksilber enthalten. Ein weiteres Ansatzfläschchen bleibt leer und dient als Laborreagenzien-Blankprobe oder LRB.Fügen Sie neben jedes Reagenzglas sieben Milliliter konzentrierte, spurenmethaltige Salpetersäure und drei Milliliter Wasserstoffperoxid hinzu. Anschließend wird die Lösung geschwenkt, um sie zu homogenisieren, bevor der Inhalt jedes Reagenzglases aufgearbeitet und gemäß dem Textprotokoll analysiert wird. Diese Abbildung zeigt die durchschnittlichen Kulturdichten von Lina nach sieben Tagen für Kontrollreaktoren und Reaktoren mit Multi-Metallkontamination mit sehr kleinem Standardfehler, basierend auf Proben aus drei unabhängigen PBRs.Um sicherzustellen, dass es sich nicht um ein isoliertes Ergebnis handelte, wurden drei weitere Chargen angezogen, und die kombinierten Ergebnisse aller vier Chargen sind hier dargestellt. Diese Studie zeigt, dass anorganische Kontaminanten ab dem zweiten Tag im Vergleich zu den Kontrollen eine statistisch signifikante und negative Wirkung auf die Lina-Produktion haben. 12 der 14 analysierten Elemente waren nach der Aufschlussbehandlung vollständig rückführbar, wie der LFB-Prozentsatz R zeigt, wobei ein Prozent-R-Wert nahe 100 % auf keine Verluste, keinen Gewinn und keine Kreuzkontamination der Analyten während des Aufschlusses hinweist.Die Konzentrationen von schweren und anorganischen Kontaminanten in der Biomasse für die 12 analysierten Elemente sind hier dargestellt. Die Kombination von Daten aus dreifachen PBRs über vier Chargen zeigt durchgängig, dass anorganische Kontaminanten in der Biomasse vorhanden sind. Ergebnisse aus dreifachen PBRs der ersten Charge zeigen, dass die meisten Kontaminanten in der Biomasse lokalisiert waren und nicht im Überstand.Mit mehreren Probenkonzentrationen nahe der MRL des Instruments. Ergebnisse für alle vier Chargen werden hier dargestellt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, stets penibel auf ein sauberes System zu achten, da Kontaminationen die Ergebnisse beeinträchtigen können. Ergebnisse nach diesem Verfahren. Weitere Wachstumsexperimente können durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, beispielsweise den Einfluss von Leiter-Nährstoffen auf Wachstumssysteme, die mit Schwermetallen kontaminiert sind, oder das Potenzial von Mikroalgen für die Bioremediation.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Algen nicht nur kultiviert, sondern auch Proben für die ICP-MS vorbereitet. Vergessen Sie nicht, dass das Arbeiten mit Schwermetallen äußerst gefährlich sein kann, und ergreifen Sie Vorsichtsmaßnahmen wie den Gebrauch von Handschuhen, Augenschutz und die Nutzung einer Abzugsanlage, während Sie dieses Verfahren durchführen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

Ein Verfahren zur Bestimmung der Fettsäuregehalt und der Zusammensetzung in Mikroalgen anhand von mechanischen Zellaufschluss, Lösungsmittelbasis Lipidextraktion, Umesterung und die Quantifizierung und Identifizierung der Fettsäuren mittels Gaschromatographie beschrieben. Ein tripentadecanoin interner Standard verwendet wird, um für die möglichen Verluste bei der Extraktion und unvollständiger Umesterung kompensieren.

Die Analyse der Fettsäuregehalt und Zusammensetzung in Mikroalgen

Eine experimentelle Methodik vorgestellt, die Leistung von kleinen (100 L) und große (1.000 L) -Skala Reaktoren zur Algen Sanierung von Deponieabwasser entwickelt zu vergleichen. System Merkmale, einschließlich der Oberfläche zu Volumen Verhältnis, Retentionszeit, Biomassendichte und Abwasserzulaufkonzentrationen können je nach Anwendung angepasst werden.

Vergleich von Scale in einer Photosynthetic Reaktorsystem für Algal Sanierung von Abwasser

Die axtische Kultivierung auf Der Bench-Skala erleichtert die Mikroalgencharakterisierung und Produktivitätsoptimierung vor dem anschließenden Prozessskalieren. Photobioreaktoren bieten die notwendige Kontrolle für zuverlässige und reproduzierbare Mikroalgenexperimente und können angepasst werden, um Mikroalgen mit den korrosiven Gasen(CO2, SO2, NO2) aus kommunalen oder industriellen Verbrennungsemissionen sicher zu kultivieren.

Mikroalgen-Anbau und Biomasse-Quantifizierung in einem Bench-Scale Photobioreaktor mit ätzenden Rauchgasen

Wir zeigen Algentoxizitätstests für schwierige Stoffe (z.B. farbige Substanzen oder Nanomaterialien) anhand eines vertikal mit einer LED beleuchteten Setups.

Ein kleines Setup für Algentoxizitätstests von Nanomaterialien und anderen schwierigen Stoffen

Es wird ein Protokoll beschrieben, um das Kohlendioxid im Rauchgas von Erdgaskraftwerken zu nutzen, um Mikroalgen in offenen Laufsteichen zu kultivieren. Die Rauchgasinjektion wird mit einem pH-Sensor gesteuert, und das Wachstum von Mikroalgen wird mit Echtzeitmessungen der optischen Dichte überwacht.

Kopplung der Kohlenstoffabscheidung aus einem Kraftwerk mit halbautomatischen offenen Laufsteichen für die Mikroalgenzucht

Dieses Protokoll demonstriert die Verwendung einer Phänotyp-Microarray-Technologieplattform (PM), um die metabolischen Anforderungen von Chlamydomonas reinhardtii, einer grünen Mikroalge, zu definieren und ein bestehendes metabolisches Netzwerkmodell zu verfeinern.

Metabolisches High-Throughput-Profiling für Modellverfeinerungen von Mikroalgen

Diese Veröffentlichung beschreibt das Design von Labor-Photobioreaktoren (PBRs) mit anpassbaren Lichtregimen. Das Wachstum von Cyanobakterien oder Mikroalgen, die Bicarbonat als Kohlenstoffquelle verwenden, wird kontinuierlich überwacht, indem die volumetrische Sauerstoffproduktion gemessen wird. Diese PBRs ermöglichen schnelle, replizierte Laborwachstumsvergleiche mit wenig Benutzereingriffen während der Experimente.

Betrieb von Labor-Photobioreaktoren mit Online-Wachstumsmessungen und anpassbaren Lichtregimen

Luftverschmutzung wirkt sich auf die Lebensqualität aller Organismen aus. Hier beschreiben wir den Einsatz der Mikroalgen-Biotechnologie zur Aufbereitung von Biogas (gleichzeitige Entfernung von Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff) und die Produktion von Biomethan durch semi-industrielle offene Hochraten-Algenteiche und die anschließende Analyse der Aufbereitungseffizienz, des pH-Werts, des gelösten Sauerstoffs und des Mikroalgenwachstums.

Biogasreinigung durch den Einsatz eines Mikroalgen-Bakterien-Systems in semi-industriellen Hochstrom-Algenteichen

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Bewertung der Wirkung von Wachstumsfaktoren auf die Produktion von Chlorophyllen a und b aus Mikroalgen

Rauchgas von Kraftwerken ist eine billige CO 2-Quelle für das Algenwachstum. Wir haben Prototyp "Rauchgas auf Algenanbau" gebaut Systeme und beschrieben, wie Scale-up der Algenkultivierungsprozess. Wir haben die Verwendung einer Massentransfer Bio-Reaktionsmodell, um das Wachstum von Chlorella sp simulieren und Design der optimalen Betrieb des Rauchgases gezeigt. in Algenphotobioreaktoren.

Optimieren Rauchgas Einstellungen, um Mikroalgen in Photobioreaktoren Wachstum über Computer-Simulationen fördern

Erfahren Sie, wie Schwermetalle und anorganische Kontaminanten die Produktivität von Nannochloropsis salina beeinflussen. Diese Methode nutzt Photobioreaktoren und ICP-MS zur Quantifizierung von Kontaminantenakkumulation.

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