Name: כימות של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים אחרים בפרודוקטיביות של מייקרו (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: למד כיצד לכמת את השפעת מתכות כבדות על פרודוקטיביות מיקרו-אצות Nannochloropsis salina בשימוש בפוטוביוריאקטורים מבוקרים. שיטה זו מאפשרת הערכת סיכונים ביוטכנולוגיים לייצור דלקים מתחדשים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות למימון מהקרן הלאומית למדע (פרס # 1335550), המעבדה לחקר המים של יוטה, פרופסור ג'ואן מקלין וטסה גאי על עזרתם במהלך ניתוח המתכות/מתכות. המחברים מודים גם ללורה בירקהולד על תמיכתה באיסוף הנתונים ולדנה אולברייט.

<ol><li>Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aquatic+phototrophs%3A+efficient+alternatives+to+land-based+crops+for+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels.</a> Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).</li>
<li>Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+evaluation+of+biofuel+potential+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Global evaluation of biofuel potential from microalgae.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (23), 8691-8696 (2014).</li>
<li>Pinto, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal-induced+oxidative+stress+in+algae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phycol%22%5BJournal%5D)">Heavy metal-induced oxidative stress in algae.</a> J Phycol. 39 (6), 1008-1018 (2003).</li>
<li>Gupta, A., Lutsenko, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+copper+transporting+ATPases+in+eukaryotic+organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Genomics%22%5BJournal%5D)">Evolution of copper transporting ATPases in eukaryotic organisms.</a> Curr Genomics. 13 (2), 124-133 (2012).</li>
<li>Perales-Vela, H. V., Peña-Castro, J. M., Cañizares-Villanueva, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal+detoxification+in+eukaryotic+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Heavy metal detoxification in eukaryotic microalgae.</a> Chemosphere. 64 (1), 1-10 (2006).</li>
<li>Sandau, E., Sandau, P., Pulz, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal+sorption+by+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Heavy metal sorption by microalgae.</a> Acta Biotechnol. 16 (4), 227-235 (1996).</li>
<li>Amer, L., Adhikari, B., Pellegrino, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technoeconomic+analysis+of+five+microalgae-to-biofuels+processes+of+varying+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Technoeconomic analysis of five microalgae-to-biofuels processes of varying complexity.</a> Bioresour Technol. 102 (20), 9350-9359 (2011).</li>
<li>Benemann, J. R., Goebel, R. P., Weissman, J. C., Augenstein, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgae+as+a+source+of+liquid+fuels%5BTitle%5D)+AND+%22Final+Technical+Report%2C+US+Department+of+Energy%2C+Office+of+Research%22%5BJournal%5D)">Microalgae as a source of liquid fuels.</a> Final Technical Report, US Department of Energy, Office of Research. , (1982).</li>
<li>Benemann, J. R., Oswald, W. J. Report No. DOE/PC/93204--T5 Other: ON: DE97052880; TRN: TRN. Systems and economic analysis of microalgae ponds for conversion of CO2 to biomass. , (1996).</li>
<li>Chisti, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodiesel+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Biodiesel from microalgae.</a> Biotechnol Adv. 25 (3), 294-306 (2007).</li>
<li>Davis, R., Aden, A., Pienkos, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techno-economic+analysis+of+autotrophic+microalgae+for+fuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production.</a> Applied Energy. 88 (10), 3524-3531 (2011).</li>
<li>Jones, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+design+and+economics+for+the+conversion+of+algal+biomass+to+hydrocarbons%3A+whole+algae+hydrothermal+liquefaction+and+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22U.S.+Department+of+Energy+Bioenergy+Technologies+Office%22%5BJournal%5D)">Process design and economics for the conversion of algal biomass to hydrocarbons: whole algae hydrothermal liquefaction and upgrading.</a> U.S. Department of Energy Bioenergy Technologies Office. , (2014).</li>
<li>Lundquist, T. J., Woertz, I. C., Quinn, N. W. T., Benemann, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+realistic+technology+and+engineering+assessment+of+algae+biofuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Biosciences+Institute%22%5BJournal%5D)">A realistic technology and engineering assessment of algae biofuel production.</a> Energy Biosciences Institute. , Berkeley, CA. (2010).</li>
<li>Nagarajan, S., Chou, S. K., Cao, S., Wu, C., Zhou, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+updated+comprehensive+techno-economic+analysis+of+algae+biodiesel%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">An updated comprehensive techno-economic analysis of algae biodiesel.</a> Bioresour Technol. 145, 150-156 (2011).</li>
<li>Pienkos, P. T., Darzins, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+promise+and+challenges+of+microalgal-derived+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels+Bioproducts+%26+Biorefining-Biofpr%22%5BJournal%5D)">The promise and challenges of microalgal-derived biofuels.</a> Biofuels Bioproducts & Biorefining-Biofpr. 3, 431-440 (2009).</li>
<li>Richardson, J. W., Johnson, M. D., Outlaw, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Economic+comparison+of+open+pond+raceways+to+photo+bio-reactors+for+profitable+production+of+algae+for+transportation+fuels+in+the+Southwest%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Economic comparison of open pond raceways to photo bio-reactors for profitable production of algae for transportation fuels in the Southwest.</a> Algal Research. 1 (1), 93-100 (2012).</li>
<li>Rogers, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+analysis+of+paddlewheel-driven+raceway+ponds+for+algal+biofuel+production+at+commercial+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">A critical analysis of paddlewheel-driven raceway ponds for algal biofuel production at commercial scales.</a> Algal Research. 4, 76-88 (1016).</li>
<li>Sun, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+cost+analysis+of+algal+oil+production+for+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Comparative cost analysis of algal oil production for biofuels.</a> Energy. 36 (8), 5169-5179 (2011).</li>
<li>Thilakaratne, R., Wright, M. M., Brown, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+techno-economic+analysis+of+microalgae+remnant+catalytic+pyrolysis+and+upgrading+to+fuels%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">A techno-economic analysis of microalgae remnant catalytic pyrolysis and upgrading to fuels.</a> Fuel. 128, 104-112 (2014).</li>
<li>Quinn, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nannochloropsis+production+metrics+in+a+scalable+outdoor+photobioreactor+for+commercial+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Nannochloropsis production metrics in a scalable outdoor photobioreactor for commercial applications.</a> Bioresour Technol. 117, 164-171 (2012).</li>
<li>Borkenstein, C., Knoblechner, J., Frühwirth, H., Schagerl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+Chlorella+emersonii+with+flue+gas+derived+from+a+cement+plant%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phycol%22%5BJournal%5D)">Cultivation of Chlorella emersonii with flue gas derived from a cement plant.</a> J Appl Phycol. 23 (1), 131-135 (2010).</li>
<li>Douskova, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+flue+gas+bioremediation+and+reduction+of+microalgal+biomass+production+costs%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Simultaneous flue gas bioremediation and reduction of microalgal biomass production costs.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 82 (1), 179-185 (2009).</li>
<li>Israel, A., Gavrieli, J., Glazer, A., Friedlander, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+flue+gas+from+a+power+plant+for+tank+cultivation+of+the+red+seaweed+Gracilaria+cornea%5BTitle%5D)+AND+%22Aquaculture%22%5BJournal%5D)">Utilization of flue gas from a power plant for tank cultivation of the red seaweed Gracilaria cornea.</a> Aquaculture. 249 (1-4), 311-316 (2012).</li>
<li>Napan, K., Teng, L., Quinn, J. C., Wood, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNapan%2C+K+%22Impact+of+Heavy+Metals+from+Flue+Gas+Integration+with+Microalgae+Production%22">Impact of Heavy Metals from Flue Gas Integration with Microalgae Production</a>. , Algal Research. (2015).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3125B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inductively+coupled+plasma%2Fmass+spectrometry+%28ICP%2FMS%29+method%5BTitle%5D)+AND+%22Standard+methods+for+the+examination+of+water+and+wastewater%22%5BJournal%5D)">Inductively coupled plasma/mass spectrometry (ICP/MS) method.</a> Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. Standard methods for the examination of water and wastewater. , APHA-AWWA-WEF. (2005).</li>
<li>Matrix effects in the ICP-MS analysis of selenium in saline water samples. Smith, M., Compton, J. S. Proceedings of the 2004 Water Institute of Southern Africa Biennial Conference, Cape Town, South Africa, , (2004).</li>
<li>Mehta, S. K., Gaur, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+algae+for+removing+heavy+metal+ions+from+wastewater%3A+progress+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Rev+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Use of algae for removing heavy metal ions from wastewater: progress and prospects.</a> Crit Rev Biotechnol. 25 (3), 113-152 (2005).</li>
<li>EPA, U. Method: 200.8: Determination of trace elements in waters and wastes by inductively coupled plasma - mass spectrometry. , (1994).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3120B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inductively+coupled+plasma+%28ICP%29+method%5BTitle%5D)+AND+%22Standard+methods+for+the+examination+of+water+and+wastewater%22%5BJournal%5D)">Inductively coupled plasma (ICP) method.</a> Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

נ &#39;מייקרו המלוח סלינה ניתן לגדל בהצלחה במערכת הצמיחה נועדה עם תוצאות הדיר ותשואות גבוהות ביומסה. רכבת אווירית ערבוב אפשרה לתרבות מושעה מעורבת היטב עם יישוב או biofouling מינימאליים על פני תקופות צמיחה של 7 ימים. השתנות האור מינימליות על פני בנק אור הניאון מוצגות גם לא לייצר הבדלים בולטים בצמיחה. המחקר מראה מתכת כבדה מזוהם תקשורת בנציג ריכוזים של אינטגרציה עם גז פליטה פחם לרעה צמיחה ביומסה מש...

בהשוואה לגידולים יבשתיים מסורתיים מייקרו הוכח להשיג תשואות בשל יעילות גבוהה יותר הגלומה המרת שמש 1,2 גבוהות יותר ביומסה ושומנים בדם. טיפוח של מייקרו בשיעורי פריון גבוהים דורש האספקה ​​של חומרים מזינים שונים, כולל מקור פחמן חיצוני. צפוי כי מתקני גידול בקנה מידה גדולה ישולבו עם זרמי פסולת תעשייתיים כגון גז פליטה תעשייתי על מנת למזער את עלויות ייצור ובו בזמן לספק תיקון סביבתי. פחמן פסולת תעשייתי הוא בדרך כלל בצורה של גזי פחמן דו חמצני ויכול להכיל חומרים מזהמים שיש פוטנציאל להשפיע באופן שלילי ייצור מייקרו. באופן ספציפי, גז פליטה נובע מפחם יהיה מגוון של מזהמים כוללים אך לא מוגבל למים מוצרי בעירה ופחמן דו חמצני, כמו גם תחמוצות גופרית וחנקן, אבק דק, מזהמים אורגניים כגון דיאוקסינים ופורנים, ונגד אי-אורגניtaminants כגון מתכות כבדות. ההשפעה של רוב המזהמים אלה כוללים inorganics עם חלק מהם ידועים כמתכות כבדות על תפוקת מייקרו לא נחקרה. חלק מאלמנטים אלו יכולים להיות חומרים מזינים בריכוזים מתאימים, אולם בריכוזים גבוהים יותר הם יכולים לייצר בעיות בתפקוד תא ואף למוות 3. השילוב של מייקרו עם גז פליטה תעשייתי יש את הפוטנציאל להציג ישירות מזהמים אורגניים לתקשורת צמיחה. יש גז פליטה מבוססת פחם מגוון רחב של אלמנטים אורגניים (למשל, כ, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn) בריכוזים שונים שחלקם, בנמוך ריכוז, מייצגים חומרים מזינים לצמיחת אצות. מזהמים אורגניים יש זיקה גבוהה להיקשר למייקר ועוד יותר להיות sorbed פנימי באמצעות מובילי מזין. כמה מזהמים אורגניים (כלומר, Co, Cu, Zn וMn) הם חומרים מזינים שמהווים חלק מאנזימים כרוךד בפוטוסינתזה, נשימה ופונקציות אחרות 3,4. עם זאת, במתכות וmetalloids עודפות יכול להיות רעיל. אלמנטים אחרים, כגון Pb, Cd, Sn, SB, Se, וכמ&quot;כ, אינם ידועים לתמיכה בתפקוד תא בכל ריכוז ומייצגים מתכות לא מזינים שיכול להשפיע באופן שלילי 3,5,6 צמיחת התרבות. הנוכחות של כל אחד ממזהמים אלה יש הפוטנציאל לייצר השפעות שליליות על תפקוד תאי מייקרו. יתר על כן, האינטראקציה של מתכות מרובות עם מייקרו מסבכת דינמיקת צמיחה ויש לו הפוטנציאל להשפיע על צמיחה. כלכלה בקנה מידה גדולה נקשרה ישירות לתפוקה של מערכת הטיפוח 7-19. יתר על כן, מחזור בינוני במערכת מייקרו הצמיחה לשתי בריכות פתוחות מסילה (ORP) או photobioreactors (PBR) הוא קריטי שכן היא מייצגת 99.9 ו99.4% מהמסה, בהתאמה 20. הנוכחות של מזהמים אורגניים בתקשורת סופו של דבר עלולה להגביל מ &#39;פריון icroalgae והמחזור של תקשורת בשל הצטברות מזהם. מחקר זה נקבע באופן ניסיוני את ההשפעה של 14 מזהמים אורגניים (כמו, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn), בריכוזים צפויים מהאינטגרציה של מערכות מייקר טיפוח עם פחם נגזר גז פליטה, על הפרודוקטיביות של נ &#39; סלינה גדלה בPBRs הרכבת האווירית. המזהמים ששמשו במחקר זה הוכחו לא רק בהווה בגז מבוסס פחם ארובה אבל גז פליטה המבוססת על פסולת עירוני, גז פליטה מבוסס biosolids, שפכים עירוניים, מים מיוצרים, מי תהום ומי ים לקוי 21-23. הריכוזים המשמשים במחקר זה מבוססים על מה שניתן היה לצפות, אם מערכות גידול מייקרו שולבו עם מקור CO 2 מבוסס פחם עם יעילות ספיגה הפגינה במערכות PBR מסחריות 20. חישובים מפורטים התומכים בריכוזים של המתכות הכבדות ומזהמים אורגניים מוצגים בNapanet al. 24 טכניקות אנליטיות שמשו להבין את ההפצה של רוב המתכות ביומסה, התקשורת ואיכות הסביבה. השיטות שהוצגו אפשרו להערכת פוטנציאל פריון של מייקרו תחת לחץ מזהם אורגני וכימות של גורל הקצה שלהם.

<table><tbody><tr><td>כימיקלים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>נתרן כלורי</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>S271-3</td><td></td></tr><tr><td>סידן כלוריד דיהידרט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>C79-500</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן כלורי</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>P217-500</td><td></td></tr><tr><td>נתרן מטה סיליקט nonahydrate&nbsp;</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>S408-500</td><td></td></tr><tr><td>מגנזיום גופרתי heptahydrate&nbsp;</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>M63-500</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן חנקתי</td><td>EMD כימי</td><td>PX1520-5</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן פוספט מונובסיס&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>P285-500</td><td></td></tr><tr><td>אמוניום ברזל ציטראט</td><td>Fisher Scientific</td><td>I72-500</td><td></td></tr><tr><td>חומצה בורית</td><td>Fisher Scientific</td><td>A73-500</td><td></td></tr><tr><td>נתרן מוליבדט, דיהידראט</td><td>EMD Chemical</td><td>SX0650-2</td><td></td></tr><tr><td>מנגן כלוריד טטרהידרט</td><td>Fisher Scientific</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>אבץ גופרתי heptahydrate</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>Z68-500</td><td></td></tr><tr><td>קופריק סולפט פנטהידראט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>C489-500</td><td></td></tr><tr><td>ביוטין&nbsp;</td><td>אקרוס אורגניקס</td><td>230090010</td><td></td></tr><tr><td>תיאמין&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>148990100</td><td></td></tr><tr><td>ויטמין B12&nbsp;</td><td>אקרוס אורגניקס</td><td>405920010</td><td></td></tr><tr><td>נחושת (II) כלוריד דיהידרט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>221783-100G</td><td>מגרה, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>עופרת (II) כלוריד&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>268690-250G</td><td>רעיל, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>נתרן דיכרומט דיהידרט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>398063-100G</td><td>מחמצן, רעיל מאוד, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>קובלט (II) כלוריד הקסהידרט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>255599-100G</td><td>רעיל, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>ניקל (II) כלוריד הקסהידרט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>223387-500G</td><td>רעיל, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>נתרן (מטא) ארסניט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>71287</td><td>רעיל, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>קדמיום כלוריד&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>202908-10G</td><td>רעיל מאוד, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>כספית (II) כלוריד&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>215465-100G</td><td>רעיל, מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>פח (II) כלוריד דיהידראט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>T142-500</td><td>קורוזיבי. מתאים לניתוח כספית. מסוכן מאוד.</td></tr><tr><td>מנגן כלוריד טטרהידרט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>תחמוצת ונדיום (V)</td><td>אקרוס אורגני</td><td>206422500</td><td>מסוכן לסביבה</td></tr><tr><td>פחמן דו חמצני&nbsp;</td><td>Air Liquide</td><td>I2301S-1</td><td></td></tr> מי <tr><td>חמצן</td> דחוס <td>H325-500</td><td>Fisher Scientific</td><td>30% במים</td></tr><tr><td>תקן ICP-MS ICP-MS-6020</td><td></td><td>תקני</td><td></td>טוהר גבוהים</tr><tr><td>תקן כספית</td><td>CGHG1-1</td><td>Inorganic Ventures</td><td>1000&plusmn; 6 ומיקרו; גרם/מ"ל ב-5% חומצה חנקתית</td></tr><tr><td>ארגון</td><td>אוויר נוזלי</td><td></td><td>דחוס</td></tr><tr><td>הליום</td><td>אוויר נוזלי</td><td></td><td>דחוס, טוהר גבוה במיוחד</td></tr><tr><td>מימן</td><td>אוויר</td><td></td><td>נוזלי דחוס,</td></tr><tr><td>חומצה חנקתית</td> בטוהר גבוה במיוחד <td>פישר סיינטיפיק</td><td>A509-P212</td><td>67-70% חומצה חנקתית, דרגת קורט מתכת. אזהרה: בצע מניפולציה מתחת למכסה המנוע.</td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A508-P212</td><td>35% חומצה הידרוכלורית, דרגת קורט מתכת. אזהרה: בצע מניפולציה מתחת למכסה המנוע.</td></tr><tr><td>ציוד</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מדעי מעקר קדם ואקום</td><td>סטריס</td><td>31626A</td><td>SV-120</td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>תרמו פישר</td><td>46910</td><td>RC-6 פלוס</td></tr><tr><td>ספקטרופוטומטר</td><td>Shimadzu</td><td>1867</td><td>UV-1800</td></tr><tr><td>בקר pH</td><td>Hanna</td><td>BL981411</td><td>X4</td></tr><tr><td>רוטומטר, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-151-SSV</td><td>T31Y</td></tr><tr><td>רוטומטר, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-26-SSV</td><td>T35Y</td></tr><tr><td>סירקולטור אמבט מים</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>13-873-45A</td><td></td></tr><tr><td>צ'ילר קומפקטי</td><td>VWR</td><td>13270-120</td><td></td></tr><tr><td>מייבש הקפאה</td><td>Labconco</td><td>7752020</td><td></td></tr><tr><td>צלחת ערבוב</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>11-100-49S</td><td></td></tr><tr><td>אלקטרודה מעבדת pH</td><td>Phidgets Inc</td><td>3550</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרומטר מסה פלזמה בצימוד אינדוקטיבי</td><td>Agilent Technologies</td><td>7700 סדרת ICP-MS</td><td>מחובר לדגימה אוטומטית CETAC ASX-520</td></tr><tr><td>FIAS 100</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B0506520</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרומטר ספיגה אטומית</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>AAnalyst 800</td><td></td></tr><tr><td>מחמם תאים (קוורץ)</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B3120397</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Microwave Milestone</td><td></td><td>ניתן לתכנות, הספק מרבי 1,200 W</td></tr><tr><td>רוטור מיקרוגל</td> רוטור <td>Milestone</td><td></td><td>עם כלי טפלון 24-75 מ"ל לעיכול בסיוע מיקרוגל בכלי סגור.</td></tr><tr><td>חומרים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.2 & # 956; מסנן מזרק m</td><td>Whatman</td><td>6713-0425</td><td></td></tr><tr><td>0.2 & #956; מסנן מזרק m</td><td>Whatman</td><td>6713-1650</td><td></td></tr><tr><td>0.45 & # 956; m מסנן מזרק</td><td>Thermo Fisher</td><td>F2500-3</td><td></td></tr><tr><td>צינורות פוליסטירן</td> ירוק <td>עד</td><td>222-2094-050</td><td>17 x 100 מ"מ עם מכסה, 16 מ"ל, פוליסטרין</td></tr><tr><td>מגנטי מתומן&nbsp; לערבב&nbsp; ברים</td><td>פישר מדעי</td><td>14-513-60</td><td>מגנטים עטופים בפלואורופולימר PTFE</td></tr></tbody></table>

כימות של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים אחרים בפרודוקטיביות של מייקרו

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

יש להגדיל את הביקוש לדלקים מתחדשים חוקרים חוקרים את ההיתכנות של חומר זינה חלופית, כגון מייקרו. יתרונות הגלומים כוללים תשואה גבוהה פוטנציאלית, שימוש בקרקע שאינה ראויה לעיבוד ואינטגרציה עם זרמי פסולת. הדרישות התזונתית של מערכת ייצור מייקרו בקנה מידה גדולה תדרוש הצימוד של מערכות טיפוח עם משאבי פסולת תעשייתיים, כגון פחמן דו חמצני מגז וחומרים מזינים משפכי ארובה. מזהמים אורגניים הנמצאים בפסולת אלה עלולים להוביל לפגיעים מתמשכים ביומסה microalgal להשפיע לרעה על שימוש קצה הפרודוקטיביות והגבלה. מחקר זה מתמקד בהערכה הניסיונית של ההשפעה ואת גורלם של 14 מזהמים אורגניים (כמו, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn) על צמיחת סלינה Nannochloropsis . מייקרו עובדו בphotobioreactors המואר ב984 מ &#39;μmol -2 שניות -1 ומתוחזק ב- pH 7 במ&#39; צמיחהעדיה מזוהמת עם מזהמים אורגניים ברמות צפויות בהתבסס על הרכב שנמצא במערכות גז פליטה הפחם מסחריות. מזהמים הנמצאים ביומסה והבינוניים בסוף תקופת צמיחת 7 יום היו לכמת באופן אנליטי באמצעות ספקטרומטריית קליטה אטומית אדים קרים לHg ובאמצעות ספקטרומטר מסת פלזמה בשילוב אינדוקטיבי כל, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, SB, Se, Sn, V וZn. תוצאות מראות נ &#39; סלינה היא זן רגיש לסביבה מרובה מתכת עם ירידה סטטיסטית ביומסה yieldwith ההקדמה של מזהמים אלה. הטכניקות שהוצגו כאן הן נאותות לכימות צמיחת אצות וקביעת גורלם של מזהמים אורגניים.

תשואות ביומסה ייצור של נ &#39; סלינה גדלה במערכת PBR שימשה במחקר זה מז 1 / L -1 ל -8.5 ± 0.19 g / L -1 (N = 12) לכורי שליטה ו± 4.0 L / 0.3 G -1 (N = 12) ל רב-מתכת מזוהמת ב -7 ימים. הניסויים מיוצרים נתונים הדיר פני כורי שלושה עותקים וקבוצות מרובות. איור 2 א מציג את צפיפות התרבות הממוצעת עם סטיית תקן קטן מאוד המבוסס על דגימה משלוש PBRs העצמאי. כדי להבטיח תו...

שילוב של גידול מיקרו-אצות עם גז פליטה תעשייתי יכניס בסופו של דבר מתכות כבדות ותרכובות אנאורגניות אחרות למצע הגידול. מחקר זה מציג הליך המשמש לקביעת גורלן הסופי וההשפעה של מתכות כבדות ומזהמים אנאורגניים על צמיחת Nannochloropsis salina הגדל בפוטו-ביו-ריאקטורים.

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

המטרה הכללית של הליך זה היא לכמת את ההשפעה ואת הגורל הסופי של מתכות כבדות המוחדרות למערכות גידול של מיקרואצות, כתוצאה משימוש בפחמן דו-חמצני מתחנות כוח פחמיות כמקור הפחמן לצמיחה. דבר זה מושג תחילה על ידי הבנת רמות הזיהום הפוטנציאליות בהתבסס על שילוב של פחם וגזי פליטה. בגידול מיקרואצות, רמות אלו משמשות כזיהום בסיס ויש להכין מלאים.בשלב הבא, מגדלים את האינוקולום הנדרש ומקימים את פלטפורמת הגידול בקנה מידה גדול. לאחר מכן, מחדירים את האינוקולום למערכת ודוגמיות נלקחות באופן תקופתי לעיבוד. לבסוף, מבודלים את הביומסה ומכמתים את גורלם הסופי של המזהמים.בסופו של דבר, נעשה שימוש בספקטרומטריית מסה עם פלזמה בשיתוף השראה, או I-C-P-M-S, כדי לקבוע את המתכות שנספגו על ידי הביומסה, ובשילוב עם מדידות של צפיפות אופטית הדבר מאפשר להבין את השפעת המזהמים על המערכת. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות הוא היכולת לכמת ישירות את הגורל הסופי של מערכת רב-מטרים. שיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי השפעתם של מתכות כבדות מתוך גז פליטה.ניתן להחיל זאת גם על מערכות אחרים. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום המיקרואצות, כגון השפעתם של מתכות כבדות על הפרודוקטיביות, והיכולת של מיקרואצות לשמש לביורמדיאציה (bioremediation). באופן כללי, אנשים שאינם מכירים את השיטה יתקשו בביצועה בשל הפוטנציאל לזיהום והדיוק הנדרש.במהלך הכנת דגימות ואנליזה באמצעות IC PMS, עלה לנו לראשונה הרעיון לשיטה זו. ניסינו להבין את ההשפעות הפוטנציאליות של מתכות ואצות הנובעות משילוב גזי פליטה. הדבר התגבש באמצעות דיונים עם חוקרים עמיתים במעבדה למחקר מים.הכרנו שיטה זו לאחר בניית מערכת הגידול הניסויית של המיקרו-אצות והכנת כלי המעבדה בהתאם לפרוטוקול הכתוב; מלאו חלקית מכל של 20 ליטר הניתן לעיקור באוטוקלאב במים דה-יוניים והכניסו מגנט ערבוב. הניחו את המכל על גבי פלטת ערבוב מגנטית והוסיפו, אחד אחרי השני, את הכימיקלים המוצגים כאן, תוך מתן זמן לכל אחד מהם להתמוסס לחלוטין לפני הוספת הבא בתור. עיקרו את המצע באוטוקלאב בטמפרטורה של 120 °C למשך 30 דקות, והמתינו שיתקרר לטמפרטורת החדר לפני הוספת הוויטמינים.להכנת תמיסות סטוק של מזהמים אנאורגניים עם מים מזוקקים, מלאו חלקית בקבוקים מדידיים והוסיפו את המלחים הבודדים המפורטים כאן. לאחר מכן, מלאו במים מזוקקים עד לנפח הנדרש וערבבו היטב. סטריליזו את תמיסות הסטוק של המזהמים האנאורגניים על ידי העברת התמיסות דרך מסנן מזרק סטרילי של 0.2 מיקרון ואספו את התסננים למבחנות סטריליות. להכנת אינוקולום של Salina, לאחר גידול מושבות בצלחות פטרי סטריליות בהתאם לפרוטוקול הכתוב, זרעו מושבות של Salina לתוך 200 מיליליטר של מצע עשיר בחומרים מזינים שהוכן מראש בבקבוקי ארלנמאייר עם מחיצות (baffled erlenmeyer flasks), והדגירו אותם על שולחן ניעור מואר.יש להניח לתרבית לגדול עד שהתווך יהפוך לירוק. העבירו את המיקרואצות לביו-ריאקטור פוטוסינתטי (PBR) סטרילי בנפח 1.1 ליטר. מקמו את ה-PBR באמבט מים להחדרה. האירו ב-200 micromoles per meter square per second באמצעות נורות פלורסצנט T8, והשתמשו בצ'ילר עם סירקולציה ובקרת אמבט מים מחומם אוטומטית עם סירקולציה כדי לשמור על טמפרטורה של 23 °C.כווננו את מדי-הזרימה של האוויר והפחמן הדו-חמצני ל-2.5 liters per minute ו-25 cubic centimeters per minute, בהתאמה. גדלו וקצרו את המיקרואצות בהתאם לפרוטוקול הכתוב. כיילו את מד ה-pH ובקר ה-pH באמצעות 70%ethanol.עקרו את מד ה-pH המכויל לפני כל PBR שהוכן קודם לכן. הוסיפו מיליליטר אחד מכל אחד ממלאי המזהמים האנאורגניים הסטריליים כדי להגיע לריכוז הסופי המופיע בטבלה זו. לאחר מכן, הוסיפו את תרבית ההתחלה המרוכזת של המיקרואצות ל-PBRs הניסיוניים בצפיפות תרבית ראשונית של גרם אחד לליטר.לאחר מכן, הדלק את התאורה בעצימות גבוהה ואת בקרי ה-pH, וכוון את זרימת הפחמן הדו-חמצני ל-30 cubic centimeters per minute. לאחר גידול התרביות למשך שבעה ימים, בהתאם לפרוטוקול הכתוב, קצור את הביומסה באמצעות סרכזגציה ב-9,936 ×g. אסוף הן את הביומסה והן את המדיום העליון (supernatant) ושמור אותם בטמפרטורה של 80- °C. לאחר מכן, בצע ליישוף (freeze dry) של הביומסה ב-0.1 millibars ובטמפרטורה של 50- °C למשך לילה.השתמשו בשפכטל בתוך מבחנת הצנטריפוגה כדי לדקו את הביומסה לאבקה לצורך הכנת דגימות לבדיקת ספקטרומטריית מסה עם פלזמה מצומדת השראית (I-C-P-M-S). התחילו בשטיפת כלי עיכול במיקרוגל העשויים טפלון באמצעות סבון ומים, והניחו להם להתייבש באוויר. לאחר הסרת עקבות של מתכות, בהתאם לפרוטוקול הכתוב, כדי לעכל את הביומסה, הוסיפו 50 milligrams של ביומסה מיובשת בהקפאה לכלי העיכול במיקרוגל.לבקרת איכות, הכין שני מבחנות של בנק מועשר במעבדה (LFB) המכילות חמישה מיליליטר של סטנדרט I-C-P-M-S ברמה שבע, או חמישה מיליליטר של סטנדרט ספקטרומטריה של בליעת אטומים באדי כספית קרים (CVAS) ברמה שבע. השאר מבחנה נוספת ריקה כדי לשמש כבנק ריאגנט של המעבדה (LRB).לצד כל מבחנה, הוסיפו שבעה מיליליטר של חומצה חנקית בריכוז גבוה בדרגת trace metal, ושלושה מיליליטר של מימן פראוקסיד. לאחר מכן, סובבו את התמיסה כדי להומוגניזציה לפני עיכול התוכן של כל מבחנה ואנליזה בהתאם לפרוטוקול הטקסט. איור זה מציג את צפיפויות התרבית הממוצעות של Lina למשך שבעה ימים עבור ריאקטורי ביקורת וריאקטורים מזוהמים במתכות מרובות, עם שגיאה סטנדרטית קטנה מאוד המבוססת על דגימה משלושה PBRs עצמאיים.כדי להבטיח שלא מדובר בתוצאה מקרית, גודלו שלושה מנות נוספות, והתוצאות המשולבות עבור כל ארבע המנות מוצגות כאן. מחקר זה מראה כי ישנה השפעה שלילית ושונה באופן סטטיסטי של מזהמים אנאורגניים על ייצור Lina החל מהיום השני ואילך בהשוואה לקבוצות הביקורת. 12 מתוך 14 האלמנטים שנותחו היו ניתנים לשחזור מלא לאחר עיכול, כפי שמעיד אחוז ה-LFB, R עם אחוז R קרוב ל-100%, המצביע על כך שלא היו אובדנים, תוספות או זיהום צולב של האנליטים במהלך העיכול.ריכוזי המזהמים הכבדים והאנאורגניים שנמצאו בביומסה עבור 12 היסודות שנבדקו מוצגים כאן. שילוב נתונים מארבע סדרות של PBRs בשלוש חזרות מראה בעקביות כי מזהמים אנאורגניים נוכחים בביומסה. תוצאות משלוש חזרות של PBRs עבור סדרה מספר אחת מראות כי רוב המזהמים היו ממוקמים בביומסה ולא בנוזל העל (supernatant).עם מספר ריכוזי דגימות הקרובים ל-MRL של המכשיר. התוצאות עבור ארבע הסדרות מוצגות כאן. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להיות קפדנים בשמירה על מערכת נקייה, שכן מזהמים עלולים לפגוע בתוצאות. תוצאות בעקבות פרוצדורה זו. ניסויי גידול נוספים יכולים להתבצע כדי להשיב על שאלות נוספות, כגון השפעת חומרי הזנה מדורגים על מערכות גידול המזוהמות במתכות כבדות, או הפוטנציאל של מיקרואצות לשימוש בביורמדיאציה.לאחר צפייה בסרטון זה, תגיעו להבנה טובה לא רק כיצד לגדל אצות, אלא גם כיצד להכין דגימות ל-I-C-P-M-S. זכרו כי עבודה עם מתכות כבדות עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט באמצעי זהירות כגון הגנה על העיניים, שימוש בכפפות ועבודה תחת מנדף כימי בעת ביצוע פרוצדורה זו.

quantification-heavy-metals-other-inorganic-contaminants-on

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

שיטה לקביעת תכולת חומצות שומן והרכב באצות המבוססות על הפרעה מכאנית של תאים, מיצוי שומנים מבוסס ממס, transesterification, וכימות וזיהוי של חומצות שומן באמצעות גז כרומטוגרפיה מתוארת. תקן פנימי tripentadecanoin משמש כדי לפצות על ההפסדים האפשריים בחילוץ וtransesterification שלם.

ניתוח התוכן של חומצות שומן והרכב בMicroalgae

מתודולוגיה ניסיונית מוצגת להשוות את הביצועים של קטן (100 ליטר) וגדול (1,000 ליטר) בהיקף כורה המיועד משיקום אצות בשפכי הטמנה. מאפייני מערכת, כולל שטח פן יחס נפח, זמן שמירה, צפיפות ביומסה, וריכוזים להאכיל שפכים, יכולים להיות מותאמים על פי בקשה.

השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

מרחב הספסל, הטיפוח-תרגול מסייע לאפיון מיקרוראלגל ולמיטוב הפרודוקטיביות לפני המשך התהליך העוקב. Photobioreactors חקנים לספק את השליטה הנחוצה עבור ניסויים מיקרוראלגל אמין ולאחר והוא יכול להיות מותאם בבטחה לטפח מיקרואצות עם גזים מאכל (CO2, כך2, לא2) מתוך העירונית או התעשייה בעירה.

מיקרואצות וטיפוח ביומסה ביופיקציה בפוטובילקטור הספסל עם גזים בארובה מאכל

אנו מדגימים בדיקות רעילות אצות לחומרים קשים (למשל, חומרים צבעוניים או ננו חומרים) באמצעות התקנה מוארת אנכית עם LED.

התקנה בקנה מידה קטן לבדיקת רעילות אצות של ננו חומרים וחומרים קשים אחרים

פרוטוקול מתואר לשימוש בפחמן דו-חמצני בגז טבעי של גז טבעי כדי לטפח מיקרו-אצות בבריכות פתוחות של מסלולי מרוצים. הזרקת גז Flue נשלטת באמצעות חיישן pH, וצמיחת מיקרו-אצות מנוטרת באמצעות מדידות בזמן אמת של צפיפות אופטית.

צימוד לכידת פחמן מתחנת כוח עם בריכות מסלול מרוץ פתוחות אוטומטיות למחצה לגידול מיקרו-אצות

פרוטוקול זה מדגים את השימוש בפלטפורמת טכנולוגיית microarray פנוטיפ (PM) כדי להגדיר דרישות מטבוליות של כלמידומונס ריינהרדטי, מיקרו-ריאלגה ירוקה, ולחדד מודל רשת מטבולית קיים.

פרופיל מטבולי בעל תפוקה גבוהה לעידון מודלים של אצות מיקרו

פרסום זה מתאר את התכנון של פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים (PBRs) עם משטרי אור הניתנים להתאמה אישית. הצמיחה של ציאנובקטריה או מיקרו-אצות, תוך שימוש בביקרבונט כמקור הפחמן שלהם, מנוטרת באופן רציף על ידי מדידת ייצור חמצן נפחי. PBRs אלה מאפשרים השוואות מהירות ומשוכפלות של צמיחת מעבדה עם התערבות מועטה של משתמשים במהלך ניסויים.

הפעלת פוטו-ביוריאקטורים מעבדתיים עם מדידות צמיחה מקוונות ומשטרי אור הניתנים להתאמה אישית

זיהום אוויר משפיע על איכות החיים של כל האורגניזמים. במאמר זה נתאר את השימוש בביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות לטיפול בביו-גז (סילוק סימולטני של פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי) ואת ייצור הביו-מתאן באמצעות בריכות אצות פתוחות חצי-תעשייתיות בקצב גבוה, וניתוח עוקב של יעילות הטיפול, pH, חמצן מומס וגידול מיקרו-אצות.

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

המחקר הנוכחי מדגיש את היתרונות של שימוש בשיטה שפיתחו ג'פרי והאמפרי למיצוי וכימות פיגמנטים מסיסי שומן ממיקרו-אצות. שיטה זו משמשת כלי רב ערך להערכת ההשפעה של גורמי גדילה על ייצור הכלורופיל ותכולת התאים באורגניזמים אלה.

הערכת ההשפעה של גורמי גדילה על ייצור כלורופילים A ו-B ממיקרו-אצות

גז פליטה מתחנות כוח הוא CO 2 מקור זול לצמיחת אצות. בנינו "גז פליטה לאצות טיפוח" אב טיפוס של מערכות ותיארו כיצד בהיקף של עד תהליך טיפוח האצות. אנחנו הדגמנו את השימוש במודל ביו תגובת העברה המוני כדי לדמות ולעצב את הפעולה האופטימלית של גז פליטה לצמיחה של sp כלורלה. בצילום bioreactors אצות.

לייעל ארובות הגדרות גז לקידום Microalgae צמיחה בphotobioreactors באמצעות הדמיות מחשב

למד כיצד לכמת את השפעת מתכות כבדות על פרודוקטיביות מיקרו-אצות Nannochloropsis salina בשימוש בפוטוביוריאקטורים מבוקרים. שיטה זו מאפשרת הערכת סיכונים ביוטכנולוגיים לייצור דלקים מתחדשים.

כימות של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים אחרים בפרודוקטיביות של מייקרו

גלה סרטונים נוספים