3. August 2016
Wir stellen das VacuSIP vor, eine einfache, unaufdringliche und zuverlässige Methode zur sauberen und genauen Punktprobenahme von Wasser. Das System wurde für die gleichzeitige Sammlung des ein- und ausgeatmeten Wassers durch benthische Suspensionsdosierer in situ entwickelt und evaluiert, um die Entfernung und Ausscheidung von partikulären und gelösten Verbindungen sauber zu messen.
Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, den Kollektor des von benthischen Filterfressern unter natürlichen Bedingungen eingeatmeten und ausgeatmeten Wassers zu reinigen, sodass die von ihnen entfernten und ausgeschiedenen partikulären und gelösten Verbindungen quantifiziert werden können. Verwenden Sie für die Vorbereitung der Probenbehälter zur Analyse gelöster organischer Substanzen und Ammoniak neue, vorgereinigte EPA-Fläschchen. Für die Probenahme anderer Nährstoffe verwenden Sie Glasfläschchen nach EPA.
Verwenden Sie HDPE-Fläschchen für Silikat. Spülen Sie die Fläschchen und Verschlüsse mit hochwertigem zweifach destilliertem Wasser aus. Ersetzen Sie dann die durchstochenen Silikon-Teflon-Membranen durch neue und legen Sie die Fläschchen und Verschlüsse mindestens drei Tage lang in 10 % Salzsäure, gefolgt von drei Spülgängen mit hochwertigem zweifach destilliertem Wasser.
Um die Glasfläschchen für Nährstoffe weiter vorzubereiten, verbrennen Sie sie bei 450 Grad Celsius für vier Stunden und lassen Sie sie im Ofen abkühlen. Danach befestigen Sie die Verschlüsse und wickeln Sie die Fläschchen in Aluminiumfolie ein. Als Nächstes mischen Sie DDW mit 0,2-Mikron-gefiltertem Tensid, um die fünfprozentige Lösung herzustellen.
Platzieren Sie nun einen geglühten, bindemittelfreien Glasfaserauffilter in dem gereinigten Inline-Edelstahl-Swinnex-Filterhalter. Anschließend leiten Sie mit einer säuregereinigten Spritze 100 Milliliter der filtrierten Tensidlösung durch die gesamte Apparatur. Spülen Sie die Apparatur anschließend mit 100 Milliliter hochwertigem zweifach destilliertem Wasser sauber.
Wenn die Filteranordnung zur Probenahme von Kieselsäure dient, bereiten Sie sie mit einem Polycarbonatfilter vor und leiten 30 Milliliter fünfprozentige Salzsäure hindurch, gefolgt von 30 Millilitern hochwertigem zweifach destilliertem Wasser. Bauen Sie das System für Unterwasserarbeiten unter Verwendung von PEEK-Schlauch zusammen. Verwenden Sie ein scharfes Messer oder einen PEEK-Schneider, um die erforderlichen Längen zuzuschneiden.
Bestücken Sie jedes Rohr mit einem männlichen Luer-Verbinder, der an einer Spritzennadel befestigt ist. Stellen Sie sicher, dass die flache Seite der blauen flanschlosen Ferrule mit dem Ende des Rohrs ausgerichtet ist, und ziehen Sie die grüne Mutter per Hand fest. Befestigen Sie anschließend das PEEK-Rohr mit Isolierband an den Stativarmen eines selbstgebauten Manipulators.
Befestigen Sie anschließend verschließbare Einweg-Spritzenkanülen an den männlichen Luer-Anschlüssen. Kennzeichnen Sie die Probenahmeausrüstung deutlich und codieren Sie die Komponenten für die Ein- und Ausatemluft-Probenahme farblich, beispielsweise mit blauem Klebeband für die Einatemluft und gelbem für die Ausatemluft. Ebenso sollten die Probenbehälter farblich codiert werden, um Paare von Behältern, die fortlaufend nummeriert sind, leichter identifizieren zu können.
Evakuieren Sie nun die Probenbehälter vor dem Tauchgang, idealerweise mit einer leistungsfähigen Vakuumpumpe. Ein handelsüblicher Gefriertrockner erzeugt ein hohes Vakuum und eignet sich ebenfalls. Richten Sie schließlich alle Probenbehälter entsprechend den Anforderungen für den Tauchgang aus.
Planen Sie alle Schritte der Probenahme im Voraus und packen Sie entsprechend. Überprüfen Sie zuerst, ob das Exemplar pumpt, indem Sie einen gefilterten fluoreszierenden Farbstoff neben die Einströmöffnung geben und bestätigen, dass der Farbstoff an der Ausströmöffnung austritt. Bringen Sie danach das VacuSIP-Gerät an und stellen Sie sicher, dass es stabil sitzt.
Platzieren Sie dann das Inhalationsprobennahmeröhrchen in der Inhalationsöffnung oder sehr nahe an ihr, wobei sichergestellt werden muss, dass sich das Inhalationsröhrchen nicht in der Nähe anderer Exhalationsöffnungen befindet. Leiten Sie anschließend das Exhalationsprobennahmeröhrchen vorsichtig in Richtung des Exhalationssiphons und schieben Sie es sehr sanft um ein bis fünf Millimeter in den Siphon hinein. Achten Sie darauf, den untersuchten Organismus weder zu berühren noch anderweitig zu stören.
Befestigen Sie anschließend die Probenahmeeinheit in unmittelbarer Arbeitsnähe. Wenn Sie den angepassten Manipulator verwenden, achten Sie sorgfältig auf die Positionierung des Ein- und Ausatmungsschlauchs. Für die Ultra-Plankton-Probenahme ist kein Filter erforderlich.
Um Ultra-Plankton zu entnehmen, sticht man mit der Nadel durch die Septen der evakuierten Röhrchen für eingeatmete und ausgeatmete Luft. Überprüfen Sie, ob Wasser tropft, und sammeln Sie zwei bis sechs Milliliter Wasser aus jedem Röhrchen. Für Silikate installieren Sie die inline Edelstahl-Polycarbonat-Filtrationshalter mit den Polycarbonat-Membranen zwischen der Nadel und dem Luer-Mann-Verbinder am abgehenden Ende des Röhrchens.
Dann durchstechen Sie die Septumkappe der vorbereiteten HDPE-Fläschchen, um mit der Probenahme zu beginnen. Zum Sammeln gelöster organischer und anorganischer Substanzen bereiten Sie drei Paare von Fläschchen vor: eines für Nitrate und Phosphate, eines für Ammoniak und ein drittes Paar für gelöste organische Stoffe.
Um gelöste organische Stoffe oder Nährstoffe zu entnehmen, ersetzen Sie die Polycarbonat-Filteranordnung durch einen vorgereinigten, in Reihe geschalteten Edelstahl-Filterhalter, der einen vorverbrannten Glasfilter enthält. Stechen Sie anschließend durch die Septumkappe eines EPA-Glasfläschchens, um mit der Probenahme zu beginnen. Gelöste anorganische Stoffe wurden in neuen, vom Hersteller gereinigten EPA-Glasfläschchen oder in wiederverwendeten EPA-Fläschchen gesammelt, die gemäß dem beschriebenen Protokoll gereinigt wurden.
Die wiederverwendeten Gefäße wiesen höhere Ammoniak-Konzentrationen auf, andere Werte waren jedoch ähnlich. Edelstahl-Filterhalter und Polycarbonat-In-Line-Swinnex-Filterhalter wurden verglichen, indem reines Wasser filtriert und auf gelöste organische und anorganische Nährstoffe getestet wurde. Mit jedem Halter wurden Polycarbonat-Membran und vorgeglühte Glasfasermembran getestet.
Die Kombination aus Edelstahl-Filtrationshalter und verbranntem Glasfaservlies erwies sich als am besten geeignet. Die Zellzahlen wurden mit dem Durchflusszytometer bestimmt, um die Probenqualität zu überprüfen. Wenn In-ex-Probenpaare korrekt gesammelt werden, werden die meisten Zellen aus dem ausgeatmeten Wasser entfernt.
Im Gegensatz dazu führte eine unsachgemäße Probenentnahme nicht zu dem gleichen Ergebnis. Wenn der VacuSIP korrekt angewendet wird, waren Muster des Abbaus oder der Ausscheidung für die meisten analysierten Verbindungen erkennbar. Die hier gezeigten Messungen stammten von einer mediterranen Schwammart.
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Der VacuSIP ist eine neuartige Methode, die für die saubere und präzise Punktprobenahme von Wasser entwickelt wurde, insbesondere für benthische Suspensionsetier. Diese Technik ermöglicht die gleichzeitige Sammlung von eingeatmetem und ausgeatmetem Wasser, um die Entfernung und Ausscheidung verschiedener Verbindungen zu messen.
Eine genaue Quantifizierung der von Schwebstofffilterern vermittelten Nährstoffflüsse ist entscheidend für das Verständnis der bentho-pelagischen Kopplung in marinen Ökosystemen. Die VacuSIP-Methode ermöglicht zuverlässige in-situ-Messungen partikulärer und gelöster Verbindungen, die von aktiven Schwebstofffilterern verarbeitet werden, und unterstützt mechanistische Ent风险bewertungen in ökologischen und umweltbezogenen Risikomodellen. Dieser Ansatz erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Bewertung der funktionellen Rolle von Filterern im Nährstoffkreislauf und der ökologischen Gesundheit von Ökosystemen.
Die VacuSIP-Methode lässt sich in Entdeckungsworkflows integrieren, indem sie zuverlässige quantitative Ergebnisse für die Hypothesenprüfung in der Umweltbiologie und der ökologischen Risikobewertung bereitstellt.