Summary
Plankton och suspenderade partiklar spela en viktig roll i de biogeokemiska kretslopp i havet. Här ger vi en ultra ren, låg stress metod för insamling av olika storlekar av partiklar och plankton i havet med förmåga att hantera stora mängder havsvatten.
Abstract
Fördelningen av många spårämnen i havet är starkt associerade med tillväxt, döden och re-mineralization av Marina plankton och de tillfälligt/sjunkande partiklar. Här presenterar vi en alla plast (polypropen och polykarbonat), multi-layer filtreringssystem för insamling av suspenderade partiklar (SPM) vid havet. Denna ultra ren provtagningsutrustning har utformats och utvecklats specifikt för spårämnet studier. Noggranna urval av alla icke-metalliska material och användning av en i-line genomflöde förfarandet minimerar eventuella möjliga metall kontaminering under provtagning. Detta system har framgångsrikt testats och tweaked för fastställande av spårmetaller (t.ex., Fe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) på partiklar av varierande storlek i kustområden och öppet hav vatten. Resultat från Sydkinesiska havet på South East Asia tidsserier (platser) station indikerar att dagaktiva variationer och rumslig distribution av plankton i den euphotic zonen kan enkelt lösas och erkänd. Kemisk analys av storlek-fractionated partiklar i ytvattnen i Taiwansundet tyder på att de största partiklarna (> 153 µm) erhölls mestadels biologiskt, medan de mindre partiklarna (10-63 µm) bestod mestadels av oorganisk materia. Förutom Cd minskade halterna av metaller (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) med ökande storlek.
Introduction
Partiklar i havet har en viktig roll i Marina biogeokemiska kretslopp1. De flesta av egenskaperna för partiklar, såsom storlek, mineralogi och sammansättning, kan ändra djupt från en geologisk eller hydrografiska inställning till en annan2. Dessutom fördelningorna av element i havet är också associerade med livscykeln för växtplankton: tillväxt, döden, förlisningen och re-mineralization3,4. Marina partiklar span minst 4 tiopotenser i storlek, alltifrån submicron partiklar till stora aggregat (> 5 mm). De flesta partiklar härleds biologiskt, från processer såsom viral lysis, exsudation, sekretion, fekal pelletsproduktion, etc. Andra partiklar bildas från fysiska koagulering av celler, cellulära skräp eller lithogenic material1. Olika kemiska och biologiska egenskaperna hos partiklar styra både geokemiska cykler och biologiska processer som sker på och inom de partiklar4,5,6. Dessa partiklar är viktiga livsmiljöer samt matkällor för vissa organismer, till exempel djurplankton eller saprotrophs. Därför är ödet av partiklar ofta relaterade till deras storlek, som kan ändras av biologiska processer på och runt partiklar.
Provtagning Marina partiklar oftast kräver filtrering, men denna metod införs en viss tvetydighet i identifiera egenskaper för partiklar, eftersom Marina partiklar inte är homogen i sammansättning och storlek. Suspenderade partiklar, främst består av små och låg densitet partiklar som är nästan permanent i suspension, blandas med varierande mängder av större och tätare partiklar i suspension endast för en kort tidsperiod, beroende på hydrodynamiska villkor 7. de första rapporterna av trace metall sammansättningen av plankton prover samlades in av plankton låter flytta eller uppskjutande plankton nät på en forskning fartyget8. Författarna ofta hittade metallpartiklar och måla marker i prover, vilket tyder på ett allvarligt problem av kontaminering under Marina partikel provtagning för kemisk analys. Andra insatser inkluderar netto bogsering av gummi flottar eller använda en polyvinylklorid (PVC)-hand vinsch3. Svårigheten att tillförlitlig provtagning av partiklar gör framsteg i vår förståelse av den kemiska sammansättningen av Marina partiklar svårare, särskilt för spårämnen. Som sådan, har mest avgörande information om koncentrationen av spårämnen i växtplankton kommit från kultur studier9,10. Detta erkännande har motiverat Marina forskare att skapa nya metoder för att studera partiklar i havet under de senaste trettio år11.
Oceanografer har använt olika urvalsmetoder, inklusive ombordanställda filtrering, i situ filtrering, och sediment fällor11. Bearbetning av stora mängder havsvatten att samla in icke-kontaminerade prover kan vara en utmaning, särskilt för öppet hav och djupa vatten där partikel halterna är mycket låg (0,001 - 0,1 mg/L). Det är också nödvändigt att filtrera stora mängder havsvatten att erhålla en tillräckligt stor kvantitet av partiklar att mäta trace metall koncentrationer. Vissa forskare har använt metoden storlek-fraktionering för att separera partiklar från sjunkande partiklar. Partikelstorlek, porositet, densitet och formen kan dock alla inflytande partikel sjunka hastigheter. Sediment fällor är inte praktiska verktyg för att samla in partiklar, eftersom de är konstruerade för sjunkande partiklar. Det är därför viktigt att utveckla metoder för provtagning och behandling som kan samla in tillräckliga mängder partiklar med minimal nedsmutsning. Storlek-fraktionering av i situ filtrering är därför fortfarande ett lovande verktyg i oceanografs provtagning verktygslåda, eftersom det kan avslöja viktig information om Marina partikel dynamics. Här beskriver vi ett framgångsrikt testade trace-metall-ren, multi-layer gravitation filtrering provtagning apparater, som kan behandla stora volymer (120-240 L) av havsvatten ombord i ett pass från polytetrafluoreten (PTFE) belagd provtagning vattenflaskor i en flera flaska provtagning matris. Denna provtagning apparat använder Syramättad syntetiska nylon nät i sekvens, och näten är innesluten i en polykarbonat behållare försiktigt samla storlek-fractionated svävande materia och växtplankton12,13, 14,15 (figur 1). Syftet med detta arbete är att ge ett bättre verktyg för att studera de metall-partikel sammanslutningarna och deras Reaktionsdynamik i marina miljöer och förbättra vår förståelse av ödet för en mängd olika planktons, partiklar och spårmetaller i dessa miljöer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Följande protokoll innebär att arbeta med skadliga kemikalier. Läs säkerhet Data Sheets (SDS) noga och följ riktlinjer för institutionella kemiska säkerhet.
1. multi-layer gravitation filtrering Sampler förberedelse
-
Sampler rengöring
- Fyll slangen och filtrering enheten med 1% (w/v) av anjon proteas enzym rengöringslösning och Blötlägg den i 24 h. Flush multi-layer gravitation filtrering sampler med omvänd osmos dubbel destillerat vatten (RO-DDW) grundligt, sedan fylla den med 0,1% (v/v) saltsyra (HCl, reagens Grade) och blöt i 72 h.
- Spola omsorgsfullt igenom flera lager gravitation filtrering sampler med omvänd osmos dubbel destillerat avjoniserat vatten (RO-DD-DIW) tre till fem gånger, minst 20 liter varje gång, och lagra assemblage i plastpåsar.
-
Partikel behållare rengöring/provberedning
- Använda polyeten med låg densitet (LDPE, 125 mL) eller fluorerad etylen propylen (FEP, 125 mL) flaskor som behållare för partiklar. Ren flaskor genom att blötlägga dem först i alkaliska rengöringsmedel (Micro, 1%), sedan i 50% (v/v) salpetersyra (HNO3, reagens Grade), därefter 10% (v/v) HCl lösningar för minst 24, 48 och 24 h, respektive. Skölj flaskorna med avjoniserat vatten (RO-DD-DIW) mellan de två blötläggning stegen.
- Efter en sista HCl blötläggning, skölj flaskorna noga med avjoniserat vatten (RO-DD-DIW) och torka flaskorna i ett renrum eller klass-100 ren bänk.
Fäst den rengjorda flaskan multilayer gravitation filtrering sampler, eller sigill rengjorda flaskor i PE blixtlås påsar och dubbel-väska dem för transport.
-
Assemblage av flera lager gravitation filtrering sampler
- Anslut sex 4 m lång kemiskt resistent termoplastisk elastomer rören (utanför 0,635 cm i diameter) att de sex riktad vikar ovanpå sampler.
- Montera de tre olika nylon Nätfiltren med polyeten provkärl (125 mL LDPE) i sekvens i ett renrum (bänk) efter de städas (se nedan), med 10 µm mesh filtret placerat på utsidan, 63 µm mesh filtret i den mitten, och filtret 153 µm mesh på insidan. För transport, lagra multi-layer gravitation filtrering sampler i två lager av polyeten (PE) påsar och sedan placera den i behållaren för frakt av polypropylen (PP).
2. provtagning
-
Provsamling
- Vid ankomsten webbplatsen provtagning, har en person ta bort flera lager gravitation filtrering sampler från en fraktcontainer på däck på forskningsfartyget och öppna påsen med sampler. Då har dem sätta på PE handskarna, Anslut sex 4 m termoplastisk elastomer rören till vatten tapparna av sex 20 L PTFE-belagda provtagnings flaskor på förhöjda flera flaska provtagning matrisen och vägleda havsvatten in denna filtrering enhet. Havsvattnet kommer att flöda genom de riktade inlopp och partiklar/plankton kommer att försiktigt separeras/fractionated genom näten och lösa in de 125 mL LDPE flaskor som är säkrade på basen av näten.
- När havsvattnet har strömmat genom (vanligtvis 120 L för kustnära havsvatten och 240 L för öppet havsvatten), ta bort varje net i sekvens (för det första de 153 µm, sedan de 63 µm, och slutligen den 10 µm) i en klass-100 ren bänk, spraya sedan nätet med trace-metall-ren 0,4 µm f iltered havsvatten att skölja ur eventuella plankton som fastnat på insidan av näten. Samla in havsvatten med koncentrerad partiklar/plankton i 125 mL polyetylen.
- Skruva loss dessa flaskor från nät och filtrera lösningarna med koncentrerad partiklar/plankton igen genom en Syramättad dammsugarfilter apparat med förvägda, syra-tvättade 47 mm, 10 µm porstorlek polykarbonat filter under låg-vacuum villkor (< 5 kPa).
- Samla in partiklar/plankton mindre än 10 µm, vänta minst 20 L havsvatten att strömma genom sampler, sedan efter det, samla in två till fem L vatten i behållaren 5 L PE och filtrera dessa prov vatten av syramättad dammsugarfilter utrustning med förväg vägda, syramättad, 47-mm, 0,4 µm porstorlek storlek polykarbonat filter.
- Efter dammsugarfilter, skölj provtagningsfiltren omedelbart med hög renhet DDW vatten för att ta bort rester av havsvatten, vilket minimerar påverkan av havet salter på fastställande torr vikter av partiklar/plankton. Håll skölja volymen till endast ett par milliliter att förhindra skada ömtåliga plankton.
- Sedan, efter detta skölja steg, ta försiktigt bort filtret från enheten dammsugarfilter, lagra provtagningsfiltren i syramättad, pre vägd akryl plast petriskålar och försegla i återförslutningsbara plastpåsar. Hålla väskor i-20 ˚C frys ombord tills återvänder till ett landbaserat laboratorium för ytterligare prov förbehandling och kemisk analys.
3. prov behandling
-
Frysa torkning och nedbrytning av partiklar
- Placera filtren med partikel prover i collector kammare frystorkning maskinen och slå på maskinen. Som maskinen temperaturen når-40 ° C, slå på vakuumpumpen av maskinen och starta frysningen torkningsprocesser.
Obs: Vakuumnivån bör bibehållas stadigt under 0,12 mBar. Läs bruksanvisningen noga och följ tillverkarens riktlinjer för varje steg. - Efter 72 h, Stäng av frystorkning maskinen, ta bort de torkade filter och väg. Sedan placera torkade provtagningsfiltren i förväg vägda perfluoroalkoxy alkane (PFA) fartyg (60 mL kapacitet), och tillsätt 3 mL koncentrerad ultrarena salpetersyra i fartyg2,3,6,7.
- Dra åt fartyg med en momentnyckel till ett konstant vridmoment på 2,5 kg-m och placera kärlen i en konventionell ugn vid 130 ° C i 12 h för första matsmältningen sekvensen. Efter kylning bort fartyg från ugnen, öppna fartyg och tillsätt 2 mL av ultrarena fluorvätesyra i fartyg2,3,6,7.
- Dra åt fartygen med ett vridmoment på 2,5 kg-m och placera kärlen i en konventionell ugn vid 130 ° C i 12 h, som är den andra matsmältningen sekvensen. Efter kylning öppna fartyg och tillsätt 16 mL 4,5% ultrarent borsyralösning i fartyg2,3,6,7.
- Dra åt fartygen till ett konstant vridmoment på 2,5 kg-meter och smälta proverna i ugn vid 130 ° C i 12 h för sekvensen slutliga matsmältningen. Efter kylning väger varje fartyg och bestämma den slutliga massan och specifika massan av varje smält lösning att ge en sista digestant volym.
Obs: Särskilda massan bestäms genom att mäta vikten på exakt 1,00 mL digestant. - Häll försiktigt digestant in 30 mL syra rengjorda PE flaskan för ytterligare spårmetallanalys.
- Placera filtren med partikel prover i collector kammare frystorkning maskinen och slå på maskinen. Som maskinen temperaturen når-40 ° C, slå på vakuumpumpen av maskinen och starta frysningen torkningsprocesser.
-
Spårmetallanalys
- Fastställa trace metall koncentrationer (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni och Al) i smält lösningar av partiklar med hjälp av en grafit ugnen atomabsorption spektrometer (GF-AAS)6.
- Som ett precisionstest, använder certifierade referensmaterial (CRM), såsom havssediment referensmaterial från den nationella rådet forskning i Kanada, flodmynningar sediment standard referensmaterial från National Institute of Standards and Technology i den USA och plankton referensmaterial från Europeiska kommissionens tjänst för vetenskap och kunskap. Processen ger 95% till 107% återvinning av det certifierade värdet för de spårmetaller i CRM.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med utvecklingen av moderna oceanografi, är det nu vanligt att använda ”rena tekniker” att få korrekt spåra metall koncentrationer i Marina partiklar eller plankton. Eftersom de flesta partiklar i naturliga vatten i en låg mg/L till µg/L-intervall, är behandling av stora mängder havsvatten nödvändigt att undersöka geokemiska och biologiska effekter av spårmetaller på olika partiklar i omgivande miljöer. Med användning av ren, multi-layer gravitation filtrering (”CATNET”) urvalsmetoder (figur 1) hittades bra avtal mellan partikel koncentrationer fastställs med hjälp av konventionella trycksatt återvändsgränd filtrering och de samlas in av CATNET, använda en uppsättning data med kustnära havsvatten från västkusten utanför Taiwan (figur 2). Mer än 90% av dessa partiklar var små (0.4 - 10 µm). När jämfört med omgivande ofiltrerat havsvatten till CATNET filtrerat havsvatten (< 10 µm), använder det här protokollet produceras mycket låg blankvärden och ingen märkbar kontamination (tabell 1). För partiklar som samlats in på djupet av det klorofyll-a maximalt i Sydkinesiska havet mellan 3/26/2002 och 2002/3/28, de flesta partiklar (> 80%) bodde i mindre (0.4 - 10 µm) partiklar. Större partiklar, dvs., zooplankton (> 153 µm), visade tydligt dagaktiva vertikala migrationsmönster, medan halterna av mindre partiklar förblev nästan oförändrad (figur 3). Den levande djurplankton som observerats i provtagning flaskorna anges mildhet av filtrering process10. I ytvattnet av Taiwansundet används analytiska våta kemi och urvalsmetoder som beskrivs här för att mäta Marina partikel distributioner och kompositioner. Histogrammet för de genomsnittliga metalliska koncentrationerna i de suspenderade partiklarna (µg/g) bland de olika storleksfraktionerna samlat varierat dramatiskt, som spänner över fem tiopotenser. Halterna varierade avsevärt under olika partikel storlek grupper: 0,4 - 10 µm, 10-63 µm, 63-153 µm, och > 153 µm. Allmänhet, de flesta partiklar var berikad med Fe och Al, och koncentrationerna minskade med ökande storlek, med undantag för Cd, som ökade med ökande storlek, möjligen orsakade av en bio-koncentration processen3,10, 14 (figur 4).
Figur 1: ultrarent multilayer gravitation filtrering sampler för insamling storlek fractionated havsplankton och svävande partiklar (CATNET). Denna partikel samling sampler är tillverkad i polykarbonat och polypropylen material och monteras, i sekvens, med 153 µm, 63 µm och 10 µm utbytbara nylon nät. Vattenprover tas ur sex 20-liters PTFE-belagda provtagnings flaskor på förhöjda flera flaska provtagning matrisen, ansluten till inflöde ändarna av storlek-fractionated filtrering apparaten via Syramättad termoplastisk elastomer rör. Detta filtreringssystem förhindrar effektivt eventuell förorening samtidigt samla prover ombord och partiklarna skiljs försiktigt i olika storlekar sekventiellt genom näten, sjunka ned i LDPE flaskorna längst ned på varje net. Den ”CATNET” fick smeknamnet av medförfattare Miss Wen-Huei Lee för en kort förkortning av ”Dr Cats ultra ren multi-layer samling netto”, så att användarna kunde urskilja den apparatur och filtrering metoden när det gäller designer/uppfinnaren, Dr Liang-såg ”KATT” Wen. Denna enhet var patenterad tills 9 majth, 201512. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: jämförelse av totalt suspenderat material (TSM) samlas in från kustvatten genom två oberoende filtrering metoder. Kustnära vattenprover på ett djup av 5 meter samlades ombord på R/V Ocean forskning II i April 2007 (OR2-1432, 2007/4/21-4/23). (en) provtagningsplatser, (b) Schematisk bild av provtagningsmetoder, (c), olika storlek partikel koncentrationer av varje prov platser bestäms av CATNET metod och (d), jämförelse av partikel koncentration bestäms av konventionella filtrering metod (TSM) och CATNET (TTSM). Felstaplar är standardavvikelserna för duplicerade prover mätt med TSM. Mycket bra avtal hittades mellan svävande partikel koncentrationer fastställas med hjälp av två oberoende metoder i separata portioner av samma proverna. Det fanns 22 provtagningspunkterna, och två prover för varje plats samlades in och filtreras direkt av de vanligaste, trycksatta återvändsgränd filtrering enhet7,11,16 (totalt suspenderat material, ”TSM”, partikel vikt större än 0,4 µm), och en annan samlades in av CATNET följt av lågtryck dammsugarfilter (totala mängden suspenderat material, ”TTSM”, summan av vikterna av 0,4 - 10, 10-63, 63-153, och > 153 µm partiklar; bara gjort en gång på grund drifttid). En stor koncentrationsintervall innebär att teknikerna som är lämpliga för partikel studier i skilda miljöer där koncentrationer visar signifikanta skillnader. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Analyter | Fältet dubbel-avjoniserat vatten Blanks | Omgivande havsvatten (< 0,4 µm) | CATNET filtratet havsvatten (< 10 µm) |
| Nitrit (µM) | n.d. | 0,23 | 0,22 |
| Nitrat (µM) | n.d. | 1.4 | 1,45 |
| Ammonium (µM) | n.d. | 0.081 | 0,088 |
| Fosfat (µM) | n.d. | 0,16 | 0,15 |
| Silikat (µM) | n.d. | 4.01 | 4.05 |
| DOC (ΜM) | n.d. | 83 | 81 |
| Cu (nM) | 0,08 | 0,91 | 0,85 |
| Fe (nM) | 0,005 | 0,34 | 0,35 |
| Ni (nM) | 0,01 | 2,45 | 2,35 |
Tabell 1: näringsämne och spåra metall koncentrationer i förfarandet tom vatten, omgivande havsvatten och CATNET filtrerat vatten. Illustration av näringsämnen och spåra metall koncentrationer i 3 fält tomma (hög renhet vatten behandlas som prover i fältet), och omgivande vatten (115˚34'E, 18˚15'N; 80 meter djup) före och efter CATNET filtrering, som visar effektiviteten av den beskrivs protokoll. Det fanns inga bevis för ökade koncentrationer på grund av instängdhet stress effekter (onaturligt utsöndring på grund av kollision, onaturliga ljusexponering, temperaturchock, kraftfull blandning, cell bristning, etc.) eller kontaminering (spårmetaller i tvättar och samling flaskor, samling redskap, tillbehör och kablar, plast nedläggningar, etc.). Låga fält tomma uppnåddes också. Ej påvisbart: n.d.
Figur 3: tidsmässiga variationer av a klorofyll fluorescens i den euphotic zonen, och (b) annan storlek partiklar samlas in på djupet av klorofyll-a maximal. Prover samlades ombord på R/V Ocean forskning jag i mars 2002 (OR1-639, 2002/3/21-3/30)13. De streckade visar linjerna med trianglar i (en) CTD nedslagen och hydrografiska data hämtning tiderna; solid trianglarna beteckna Provtagningstiden för partiklar i klorofyll maximalt djup för CATNET distributioner. Medan vissa koncentrationer av mindre partiklar var nästan oförändrad, zooplankton (> 153 µm) visade tydligt nattetid vertikala migrationsmönster. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: jämförelse mellan de genomsnittliga metalliska koncentrationerna i de torkade suspenderade partiklar (µg/g) bland de olika storlekarna. (en) prover samlades ombord på R/V Ocean forskning II under sommaren 2007 (OR2-1444, 2007/5/31-6/6). (b), genomsnitt metall koncentrationer med standardavvikelser av den torkade suspenderade partiklar (µg/g) för alla 35 prover bland de olika storlekarna. Sammantaget trace-metall kompositioner varierat dramatiskt, som spänner över fem tiopotenser. Trace metall halterna varierade också avsevärt i olika stora partiklar samlas in (0.4 - 10, 10-63, 63-153, och > 153 µm) i ytvattnen i Taiwansundet; allmänhet, koncentrationerna minskade med ökande storlek, med undantag för Cd. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Att erhålla tillförlitlig trace metall koncentrationer på plankton och suspenderade partiklar i naturliga vatten, som är allmänt närvarande vid mycket låga koncentrationer, kräver stor omsorg under provtagning, behandling, förbehandlingar och analys, med syftet att minska förorening. Därför, förfarandena för att utforma och förbereda provtagning redskap, provbehållare och material används för att samla och processen prover är alla viktiga steg mot att få högkvalitativa data för spårmetaller i marina miljöer. Med det nya partikel-insamling metoder under de senaste decennierna breddar vår kunskap om partikel dynamik samt spårämnet biogeokemi också. I detta papper, har vi illustrerat en sekventiell storlek-installera teknik som kan användas för att studera fördelning och sammansättning av Marina plankton och partiklar. I seawaters undersökt vi, trace-metall kompositioner varierat dramatiskt i partiklar med olika storlekar och ursprung, som spänner över fem tiopotenser. Allmänhet, de flesta små partiklar (0.4 - 10 µm) var berikad med spårmetaller som Fe och Al, och koncentrationerna minskade med ökande storlek3,10,14. Jämfört med konventionella återvändsgränd filtrering, anges resultaten av totala partikel koncentrationer i kustnära seawaters som använder konturerade protokollet gett bra avtal.
Protokollet beskrivs här kan enkelt appliceras på samling i olika typer av marina miljöer, flodmynningar och kustvatten, sjöar eller öppet hav. Provvolymen kan justeras om större eller mindre mängder partiklar krävs. Prover bör fortfarande samlas renlig i mycket grumligt vatten, och stor försiktighet måste vidtas för att ta bort eventuella kvarvarande partiklar som ansluter sig till den netto före bearbetning nästa vatten provet Nylon. Städning och prekonditionerande stegen och medvetenheten om ”trace-metall rena urvalsmetoder” är kritiska för tillfredsställande massbalans och genomgående goda resultat. Detta arbete visar att fastställande av trace metall distribution i Marina plankton och suspenderade partiklar kräver ”rena tekniker” som inkluderar provtagning och separation, och denna enhet och relaterade bearbetning ger förbättrade resultat.
Spänna av stor volym havsvatten som detta protokoll är tillämpligt innebär att utredningar av partikel-distributioner och beteende också kan genomföras effektivt i olika marina miljöer. Insamling av partiklar i diskreta prov följt av kemisk karakterisering fortfarande har rumsliga och tidsmässiga begränsningar, som potentiellt införa bias i tolkningarna på grund av ett potentiellt ofullständig konto i fältet partikel. Men genom att jämföra resultaten av olika metoder för insamling av partikel, kan vi ytterligare utöka omfattningen av partiklar/plankton forskning genom att tillhandahålla information om reaktioner och processer som styr olika storlekar av partiklar och bestämma deras motsvarande biogeokemiska dynamics. Den fortsatta forskningen om partiklar/plankton kommer att belysa deras roller i havet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Medförfattare, Mr Alan Chuang är patent delägare och chef för företaget (Sino instrument Co., Ltd.) som tillverkade anslutningskontakten samling för intresserade användare. Patentet upphörde i maj 9th, 201512.
Acknowledgments
Författarna tackar Miss Pi-Fen Lin, Mr Wei-Lung Tseng, Miss Pei-Hsuan Lin och Dr Jia-Lu Chuan för deras hjälp under fältprovtagning och lab analys för praktisk utveckling och tillämpning av ”CATNET”. Hjälp av besättning och tekniker ombord på forskningsfartyget Ocean forskning-I och Ocean forskning-II under provtagning expeditionerna är mycket uppskattat. Detta arbete stöds delvis av Taiwan ministeriet för vetenskap och teknik av beviljar 95-2611-M-002-009, 97-3114-M-002-006, 96-2611-M-002-004, 91-2611-M-002-007, 104-2611-M-002-019. Detta manuskript är skriven till minne av Fröken Wen-Huei Lee för hennes enorma engagemang och bidrag till Marina forskningar i Taiwan.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| thermoplastic elastomer (C-Flex) Tubings | Cole Palmer | EW-06424-67 | O.D. 0.635 cm, Opaque White 1/8"ID x 1/4"OD, 25 ft/pack |
| LDPE Bottle (Nalgene) | ThermoFisher Scientific | 2103-0004 | 125 mL, Nalgene Wide-Mouth LDPE Bottles with Closure |
| anionic protease enzyme detergent detergent (Tergazyme) | Alconox | 1104-1 | 1×4 lb box (1.8 kg) |
| Hydrochloric Acid | Sigma-Aldrich | 258148 | Reagent grade |
| Nitric acid | Sigma-Aldrich | 695025 | Reagent grade |
| alkaline detergnet (Micro) | Cole Palmer | EW-99999-14 | Micro-90 Cleaning Solution |
| polycarbonate filter, 47 mm, 0.4 µm | Sigma-Aldrich | WHA111107 | Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 0.4 μm, polycarbonate |
| polycarbonate filter, 47 mm, 10 µm | Sigma-Aldrich | WHA111115 | Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 10 μm, polycarbonate |
| PFA vessel, 60 ml capacity | Savillex | 300-060-03 | 60 mL Digestion Vessel, Flat Interior, Flat Exterior, Buttress Threaded Top |
| Nitric acid, ultrapure | Seastar Chemicals | N/A | BASELINE Nitric Acid |
| HF, ultrapure | Seastar Chemicals | N/A | BASELINE Hydrofluoric Acid |
| Boric acid, ultrapure | Seastar Chemicals | N/A | BASELINE Hydrobromic Acid |
| polyethylene (PE) gloves | Safty Zone | GDPL-MD-5 | Clear Powder Free Polyethylene Gloves |
| Multiple layer filtering and collecting device | Sino Instrumnets Co. Ltd | not available | Multiple layer filtering and collecting device, CATNET |
| 10 um Nylon filters, Nitex | Dynamic Aqua-Supply Ltd. | NTX 10 | Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches) |
| 60 um Nylon filters, Nitex | Dynamic Aqua-Supply Ltd. | NTX 60 | Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches) |
| 150 um Nylon filters, Nitex | Dynamic Aqua-Supply Ltd. | NTX 150 | Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches) |
| torque wrench | Halfords | 200238 | Halfords Professional Torque Wrench 8-60Nm |
| multi-bottle sampling array, Rosette | General Oceanics | Model 1018 | Rosette Sampler |
| PTFE-coated sampling bottles, GO-Flo | General Oceanics | 108020T | GO-Flo water sampler teflon coated |
| Marine sediment reference materials | National Research Council Canada | MESS-3 | |
| Estuarine sediment standard reference material | National Institute of Standards and Technology | 1646a | |
| Plankton reference material | The European Commission's science and knowledge service | CRM414 |
References
- Jeandel, C., et al. What did we learn about ocean particle dynamics in the GEOSECS-JGOFS era. Progr. Oceanogr. 133, 6-16 (2015).
- Lam, P., et al. Methods for analyzing the concentration and speciation of major and trace elements in marine particles. Progr. Oceanogr. 133, 32-42 (2015).
- Collier, R., Edmond, J. The trace element geochemistry of marine biogenic particulate matter. Progr. Oceanogr. 13, 113-199 (1984).
- Donat, J. R., Bruland, K. W. Trace elements in the oceans. Trace Elements in Natural Waters. Steinnes, E., Salbu, B. , CRC Press. Boca Raton, FL. 247-280 (1995).
- Wen, L. -S., Santschi, P., Tang, D. Interaction between radioactively labeled colloids and natural particles: evidence for colloidal pumping. Geochim. Cosmochim. Ac. 61, 2867-2878 (1997).
- Wen, L. -S., Warnken, K., Santschi, P. The role of organic carbon, iron, and aluminium oxyhydroxides as trace metal carriers: Comparison between the Trinity River and the Trinity River Estuary (Galveston Bay, Texas). Mar. Chem. 112, 20-37 (2008).
- Hurd, D., Spencer, D. Marine particles: analysis and characterization. American Geophysical Union. , (1991).
- Martin, J. H., Knauer, G. A. The elemental composition of plankton. Geochim. Cosmochim. Ac. 37, 1639-1653 (1973).
- Morel, F., Price, N. M. The biogeochemical cycles of trace metals in the oceans. Science. 300, 944-947 (2003).
- Ho, T. -Y., et al. The elemental composition of some marine phytoplankton. J. Phycol. 39, 1145-1159 (2003).
- McDonnell, A., et al. The oceanographic toolbox for the collection of sinking and suspended marine particles. Prog. Oceanogr. 133, 17-31 (2015).
- Wen, L. -S., Li, W. -H., Zhuang, G. -Z. Multiple layer filtering and collecting device. , Taiwan Patent No. M275880 (2005).
- Ho, T. -Y., Wen, L. -S., You, C. -F., Lee, D. -C. The trace-metal composition of size fractionated plankton in the South China Sea: biotic versus abiotic sources. Limnol. Oceanogr. 52, 1776-1788 (2007).
- Hsu, R., Liu, J. In-situ estimations of the density and porosity of flocs of varying sizes in a submarine canyon. Mar. Geol. 276, 105-109 (2010).
- Liao, W. -H., Yang, S. -C., Ho, T. -Y. Trace metal composition of size-fractionated plankton in the Western Philippine Sea: the impact of anthropogenic aerosol deposition. Limnol Oceanogr. , (2017).
- Grasshoff, K., Kremling, K., Ehrhardt, M. Methods of seawater analysis. , Wiley-VCH. (2007).
