2016年8月3日
私たちは、水のクリーンで正確なポイントサンプリングのためのシンプルで非侵入型で信頼性の高い方法であるVacuSIPを紹介します。このシステムは、底生懸濁液フィーダーによって吸い込まれた水と吐き出された水をその場で同時に収集するために開発され、評価され、粒子状物質と溶解した化合物の除去と排泄をきれいに測定しました。
本手法の総合的な目的は、自然条件下で底生懸濁物食者が吸入および呼気として排出した水のコレクターを洗浄し、彼らが除去および排出した粒子状および溶解性化合物を定量化することである。溶解性有機物およびアンモニア分析用の採取容器を準備する場合は、洗浄済みの新品のEPAバイアルを使用する。その他の栄養塩をサンプリングする場合は、EPAガラスバイアルを使用する。
ケイ酸の分析にはHDPEバイアルを使用してください。バイアルとキャップを高純度の二回蒸留水で洗浄します。次に、穴の開いたシリコンセプタムを新しいものに交換し、バイアルとキャップを10%塩酸に少なくとも3日間浸した後、高純度の二回蒸留水で3回洗浄します。
栄養剤用のガラスバイアルをさらに準備するため、450 °Cで4時間加熱処理し、炉内で冷却させます。その後、キャップを取り付け、バイアルをアルミホイルで包みます。次に、DDWに0.2 µmフィルタでろ過した界面活性剤を混ぜ合わせ、5%溶液を調製します。
次に、燃焼させたバインダーフリーのガラス繊維フィルターを、洗浄済みのインラインステンレス製Swinnexフィルターホルダーにセットします。その後、酸洗浄したシリンジを用いて、ろ過済みの界面活性剤溶液100 millilitersをアセンブリ全体に通します。さらに、高品質の二回蒸留水100 millilitersを使用して、アセンブリを洗浄します。
フィルターアセンブリをシリカのサンプリングに使用する場合は、ポリカーボネートフィルターを用意し、5% 塩酸を 30 milliliters 流した後、高品質の二回蒸留水を 30 milliliters 流して準備します。PEEKチューブを用いて、水中作業用のシステムを組み立てます。必要な長さに調整するには、鋭利なナイフまたはPEEKカッターを使用してください。
各チューブに、シリンジ針に取り付けられたオス型ルアーコネクタを装着します。青色のフランジレスフェルールの平坦な面がチューブの端と一致していることを確認し、緑色のナットを手で締めて固定します。次に、絶縁テープを使用して、PEEKチューブを三脚のアームに固定し、カスタムメイドのマニピュレーターを作成します。
次に、キャップ付きの使い捨て注射針をオス・ルアーコネクターに取り付けます。サンプリング器具に明確なラベルを貼り、吸入側と呼気側のサンプリングコンポーネントを、例えば吸入側は青いテープ、呼気側は黄色いテープで色分けします。同様に、サンプリング容器も色分けし、連番が振られた容器のペアをより容易に識別できるようにします。
潜水前に、サンプリング容器内を排気します。理想的には高性能な真空ポンプを使用してください。標準的な凍結乾燥機(Lyophilizer)でも高真空が得られるため、同様に使用可能です。最後に、潜水計画に合わせてすべてのサンプリング容器を並べます。
すべてのサンプリング手順を事前に計画し、それに合わせて準備してください。まず、ろ過した蛍光染料を吸気口の横に放出し、その染料が呼気口から出ていることを確認して、検体がポンプ動作をしているかを確認します。次に、VacuSIPデバイスを設置し、安定していることを確認してください。
次に、吸入サンプリングチューブを吸入口の中またはそのごく近くに配置し、吸入チューブが他の呼出口に近接していないことを確認します。続いて、呼出サンプリングチューブを呼出サイフォンに向け、非常にゆっくりと1〜5 mmサイフォン内に挿入します。サンプリング対象の生物に接触したり、刺激を与えたりしないよう十分注意してください。
次に、サンプリングアセンブリを作動範囲内の至近距離に固定します。カスタムマニピュレーターを使用する場合は、吸気管と排気管の配置にも同様の注意を払ってください。ウルトラプランクトンのサンプリングにフィルターは不要です。
超プランクトンをサンプリングするには、針を用いて吸気および排気用の真空チューブのセプタムを貫通させます。水が滴下していることを確認し、各チューブから2〜6 mLの水を採取します。ケイ酸類を分析する場合、チューブの採取端にあるニードルとルアーオスコネクタの間に、ポリカーボネートメンブレンを備えたインラインステンレス製ポリカーボネートフィルターホルダーを取り付けます。
次に、準備したHDPEバイアルのセプタムキャップに穴を開け、サンプリングを開始します。溶解有機物および無機物をサンプリングするために、3組のバイアルを用意してください。1組は硝酸塩およびリン酸塩用、1組はアンモニア用、そして3組目は溶解有機物用です。
溶存有機物または栄養塩をサンプリングするには、ポリカーボネートフィルターアセンブリを、事前に燃焼処理したガラスフィルターを装着し、あらかじめ洗浄したインラインステンレス製フィルターホルダーに交換します。次に、EPAガラスバイアルのセプタムキャップを穿刺してサンプリングを開始します。溶存無機物は、メーカーによって洗浄された新品のEPAガラスバイアル、または記載されたプロトコルに従って洗浄し再利用したEPAバイアルに回収しました。
再利用されたバイアルではより高いアンモニア濃度が報告されましたが、その他の値は同様でした。純水をろ過し、溶解している有機および無機栄養素を試験することで、ステンレス製フィルターホルダーとポリカーボネート製インラインSwinnexフィルターホルダーを比較しました。各ホルダーにおいて、ポリカーボネート膜と事前燃焼させたガラス繊維フィルターの試験が行われました。
ステンレス製フィルターホルダーと焼結ガラス繊維フィルターの組み合わせが最適でした。サンプルの品質を検証するため、フローサイトメーターを用いて細胞数を計測しました。吸気・呼気のサンプルペアが適切に採取された場合、呼気中の水からほとんどの細胞が除去されていました。
対照的に、不適切な採取では同様の結果は得られませんでした。VacuSIPが適切に使用されると、分析したほとんどの化合物において、除去または排泄のパターンが明確に認められました。ここでの測定値は、地中海の海綿から得られたものです。
完全なトランスクリプトを表示し、数千本の科学動画にアクセス
VacuSIPは、水中のクリーンかつ正確なポイントサンプリング、特に底生懸濁物食者のための新しい手法です。この技術により、吸入水と呼気水を同時に採取し、さまざまな化合物の除去および排泄量を測定することが可能になります。
懸濁物食者によって媒介される栄養塩フラックスの正確な定量化は、海洋生態系における底生・表層結合を理解するために不可欠です。VacuSIP法は、活動的な懸濁物食者によって処理される粒子状および溶解性化合物の信頼性の高いin situ測定を可能にし、生態学的および環境リスクアセスメントモデルにおけるメカニズム的なリスク低減を支援します。このアプローチにより、栄養塩循環および生態系の健全性におけるフィルターフィーダーの機能的役割を評価する際の予測の信頼性が向上します。
VacuSIP法は、環境生物学および生態学的リスク評価における仮説検証のための信頼性の高い定量的な出力結果を提供することで、探索ワークフローへと統合されます。