Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

הערכת מעבדה של יעילות העברה הנקי התזונתית של קרוב בPCB לאגם פורל ( Published: August 29, 2014 doi: 10.3791/51496
Automatic Translation
1, 2, 2, 3
1Great Lakes Science Center, U. S. Geological Survey, 2Annis Water Resources Institute, Grand Valley State University, 3Daniel P. Haerther Center for Conservation and Research, Shedd Aquarium

Summary

טכניקה להערכת מעבדה של יעילות נטו תזונתית העברת biphenyl polychlorinated הקרוב ב( PCB) לדגי piscivorous מהטרף שלהם מוצגת. על מנת למקסם את תחולתה של תוצאות המעבדה לשדה, דגי piscivorous צריכים להיות מוזנים דגי טרף שנאכלים בדרך כלל בתחום.

Abstract

טכניקה להערכת מעבדה של יעילות נטו תזונתית העברה (γ) של biphenyl polychlorinated קרוב ב( PCB) לדגי piscivorous מהטרף שלהם מתוארת במסמך זה. במהלך ניסוי מעבדה 135 יום, האכלנו מנופח (Coregonus hoyi) שנתפס באגם מישיגן לטרוטה (namaycush Salvelinus) המשיך בשמונה טנקי מעבדה. המנופח הוא טרף טבעי עבור טרוטה. בארבעת הטנקים, קצב זרימה גבוה יחסית היה בשימוש על מנת להבטיח פעילות גבוהה יחסית על ידי טרוטה, ואילו קצב זרימה נמוך שימש בארבעה טנקים האחרים, המאפשר לפעילות טרוטה נמוכה. על בסיס טנק אחר טנק, כמות המזון נאכלה על ידי טרוטה בכל יום של הניסוי נרשמה. כל טרוטה נשקלה בהתחלה והסיום של הניסוי. ארבעה עד תשע טרוטה מכל אחד משמונת הטנקים הוקרבו בתחילת הניסוי, וכל פורל 10 האגם שנותר בכל אחד מהטנקים היו euthanized בסוף הניסוי. אנחנו נקבע ריכוזים של 75 קרובים בPCB בטרוטה בתחילת הניסוי, בטרוטה בסוף הניסוי, ובbloaters מוזנים לטרוטה במהלך הניסוי. בהתבסס על המדידות הללו, γ חושב שלכל אחד מן 75 קרובים בPCB בכל אחד משמונת הטנקים. אומר γ חושב שלכל אחד מן קרוב בPCB 75 לטרוטה שני פעילה ולא פעילה. בגלל הניסוי חזר על עצמו בשמונה טנקים, השגיאה סטנדרטית על משמעות γ יכול להיות מוערך. תוצאות מסוג זה של ניסוי שימושיות במודלים להערכת סיכון ללחזות את עתיד סיכון לבני אדם וחיות בר אכילת דגים מזוהמים בתרחישים שונים של זיהום סביבתי.

Protocol

ניסוי מעבדה .1

  1. השג את דגי הטרף להיות מוזן לדגים טורפים במהלך הניסוי. רצוי צריך להיות בשבי דג הטרף האלה בתחום, הקפוא, ומאוחסן בכ -30 C °. קחו למשל את פעילות דיג מסחרית כמקור פוטנציאלי לדגי הטרף.
  2. להציג את דג הטורף למכלי המעבדה שישמש לניסוי. עד 15 דגי טורף הוכנס לתוך כל אחד מטנקי 870-L, ועד 30 דגי טורף הוכנס לתוך כל אחד מטנקי 2,380-L במחקרים קודמים 16,18.
  3. להסתגל דג הטורף לדיאטה של ​​דגי טרף שנבחרו. ברגע שהתאקלם, דגי הטורף צריכים להישאר על דיאטה זו ל1-3 חודשים לפני תחילת הניסוי.
  4. מניח בצד דגימות של דגי טרף על ידי באופן אקראי בחירת 10 עד 20 דגימות מרוכבים מהקבוצה של דגי טרף. מספר דגי טרף במדגם מרוכבים יכול נע בין 3 עד 100, תלוי בגודל של הטרףדגים. כל דגימה מרוכבים צריכה להיות כפולה בשקית, קפוא, ומאוחסן בכ -30 C °.
  5. ליזום הניסוי על ידי הקרבת 30 עד 50% מהדגים בכל אחד מהטנקים.
    1. להרדים את הדגים, לערבב 8 גרם של Finquel עם 45 ליטר של מים במכל פלסטיק גדול ולאחר מכן למקם את הדג במכל עם פתרון Finquel.
    2. מורדמים פעם, למקם את כל הדגים הקריבו מטנק אחד לשקית, שקית לאחר מכן לחצו פעמיים, וחנות בכ -30 ° C עד הזמן של העיבוד.
    3. לשקול כל אחד מהדגים שנותרו בכל אחד מהטנקים, ולהקליט את המשקולות; הרדמה סבירה להניח שתהיה צורך לנהל במשקל.
    4. כדי להרדים את הדגים, לערבב 4.6 גרם של Finquel עם 45 ליטר של מים במכל פלסטיק גדול, ולאחר מכן למקם את הדג במכל עם פתרון Finquel.
    5. חכה כמה דקות עד שחומר ההרדמה תיכנס לתוקף לפני שקילת הדגים.
  6. בכל יום של הניסוי, להפשירכמות המתאימה של דגי טרף, ולחתוך את דגי טרף לחתיכות במשקל של כ 1 עד 5 גרם. לשקול את כמות דגי טרף כדי להיות ממוקם בכל אחד מהטנקים, ולאחר מכן שחרר את חתיכות דג טרף לכל טנק ולאפשר לדגים טורפים על 1 שעות כדי להאכיל. ואז להסיר את כל מזון שלא נאכל, לאפשר מזון לייבוש באוויר במשך כ20 דקות, ולאחר מכן לשקול את המזון שלא נאכל לכל אחד מהטנקים. רשום את כמות המזון ממוקמת בטנק ואת כמות מזון שלא נאכל לכל אחד מהטנקים בכל יום.
    הערה: לניסוי הנציג, טרוטה הואכלו כמזון ממש כמו שהיה לצרוך בתקופה אחת האכלה בכל יום 18. עם זאת, הדגים טורפים יכולים גם להיות ממוקמים במנות קבועות 16,19.
  7. לסיים את הניסוי על ידי הקרבת כל הדגים טורפים שנותרו בכל אחד מהטנקים. להרדים את הדגים, לערבב 8 גרם של Finquel עם 45 ליטר של מים במכל פלסטיק גדול ולאחר מכן למקם את הדג במכל עם פתרון Finquel. הרשומה tהוא המשקל של כל אחד מהדגים הקריבו. לקבלת תוצאות אמינות, הניסוי חייב לרוץ ל100 ימים לפחות, רצוי לפחות 130 ימים. מניחים את כל הדגים מטנק לתוך תיק אחד, תיק לאחר מכן כפול, וחנות בכ -30 ° C עד מועד עיבוד.

Homogenization 2 דגים

  1. בחר קבוצה של דגים טורפים ו / או חומרים מרוכבים דגי טרף להפשרה. לאפשר מרוכבים להפשיר באופן חלקי. כל מרוכבים עשויים לדרוש 0.5-1 שעה לhomogenize.
  2. באמצעות הבלנדרים המתאימים בגודל, homogenize כל אחד מהחומרים מרוכבים. עבור כל מרוכבים, למקם מדגם (50-100 ז) לhomogenate לתוך צנצנת ניקתה, ושטף אצטון, וכותרתו. לאחר מכן מכסה את הצנצנת ולאחסן את הצנצנת בכ -30 ° C עד למועד העיבוד.
  3. לשטוף את כל הציוד המשמש לhomogenize הדגים, ולאחר מכן לשטוף היטב במים מזוקקים ומתנול, בין דגימות.

.3 הפקה

  1. שוקל 20.0 גרםשל מופשר רקמות דג הומוגני בכוס 200 מ"ל.
  2. להוסיף כ 40 גרם של נתרן גופרתי ומערבבים היטב עם מרית.
  3. הוסף פתרון ספייק פונדקאית המכיל קרוב ב30, 61, 161, ו166. ספייק בריכוז כי תשואות ריכוז סופי של 20 / מ"ל ​​ng בתמצית.
  4. לאפשר המדגם להתייבש על RT תוך כדי ערבוב כל 20 דקות.
  5. לאפשר את המדגם כדי להגיע עקביות של חול יבש, ובנקודה המדגם מוכן להפקה.
  6. להגדיר את מנגנון חילוץ Soxhlet עם בקבוק 500 מ"ל מכיל שבבי רתיחה טפלון, Soxhlet, וקבל.
  7. מוסיף את תערובת דגים המיובש לאצבעון זכוכית עם תחתית דיסק-fritted גס או אצבעון נייר.
  8. הוסף 150 מ"ל של הקסאן 50% וdichloromethane 50% לכוס המשמשת למדגם ומערבבים תוך גירוד הקירות של הכוס עם מרית.
  9. העבר את הממס לחלק העליון של Soxhlet עם הבקבוק המצורף ולאפשר לו לעבור בין Soxhlet וב לבקבוק.
  10. חוזר בשנית עם 150 מ"ל שוב.
  11. הנח את Soxhlet עם הבקבוק המצורף אל גוף החימום ולצרף את הקבל.
  12. הפעל את גוף החימום ולהביא הממס לרתיחה עדינה, ואז לחלץ למינימום של 16 שעות כדי לוודא שמים קרים מסופקים למעבים.
  13. לאחר שאפשר הממס להתקרר, לבדוק אם כל אחד מצלוחיות המדגם מכיל מים. עבור אלה צלוחיות המכילות מים, להוסיף נתרן גופרתי ולערבל עד שהמים נספגים על ידי נתרן גופרתי.
  14. לרכז את המדגם באמצעות concentrator מדגם חנקן או התקנת Kaderna הדני (KD) כלי זכוכית עם אמבט מים חם.
  15. לאפשר המדגם להתאדות בהיקף של פחות מ 2 מ"ל, ולאחר מכן להביא לנפח סופי של 5 מ"ל באמצעות כביסות קטנות של הקסאן להעביר את הדגימה מכלי הזכוכית המשמשות לבקבוק מדידה 5 מ"ל.
  16. העברה ל10 מ"ל בקבוקון ותווית עם מידע מדגם.

s = "jove_title"> 4. לחלץ נקי-up

  1. הכן סיליקה ג'ל acidified ידי הוספת 44 גרם של חומצה גופרתית המרוכזת לשל סיליקה ג'ל מופעל 100 גרם.
  2. הוסף 10 גרם של סיליקה ג'ל acidified לעמודת כרומטוגרפיה קטנה המכילה התוספת קטנה של צמר זכוכית בתחתית.
  3. הוסף 1 מ"ל של תמצית מדגם לעמודה לאחר שלפני ניקוי העמודה עם 10 מ"ל של הקסאן.
  4. Elute העמודה עם 20 מ"ל של הקסאן ולאסוף בשפופרת זכוכית 20 מ"ל מחודדת.
  5. מניחים את צינור הזכוכית על מכשיר מאייד חנקן (N-Vap) תחת זרם של חנקן ושקוע במים חמים.
  6. להתאדות פחות מ 1 מ"ל אבל לא ליובש.
  7. מוציאים ממנגנון N-Vap ולהעביר לבקבוק המדידה 1 מ"ל עם כביסות קטנות של הקסאן.
  8. העברה ל1.8 מ"ל autosampler בקבוקון שכותרתו עם מידע מדגם.
  9. ספייק 4 μl לסטנדרטים פנימיים לתוך הבקבוקון. המדגם הוא מוכן לניתוח עכשיו.

.5 אנאלייסיס על ידי גז כרומטוגרפיה - ספקטרומטריית מסת השימוש שלילי כימי יינון

  1. השתמש בסטנדרטים לכייל את המכשיר: הסטנדרטים זמינים בתערובות מורכבות מקבוצות של קרובים במופרד היטב. תערובות 1-5 כוללות כמעט את כל הקרובים במצא ב -1016 Arochlors, 1221, 1232 1242, 1248, 1,254, ו1260. מערבבים 1 משמש כתערובת כיול רב ברמה, וליניאריות מערכת אושר על ידי הכנה לפחות חמש רמות כיול בריכוזים בין 2 ל 100 ng / ml. תערובות 2-5 משמשות ככיולי נקודה אחת עבור כל משלימתו.
  2. הגדרת כרומטוגרפיה - מערכת ספקטרומטריית מסה במצב היינון הכימי השלילי עם מימן כגז המוביל (1 מ"ל / דקה) ומתאן כגז מגיב.
  3. השתמש התמזגה סיליקה, טור נימים (60 מ '× 0.25 מ"מ הקוטר פנימי) מצופה בDB-XLB בעובי סרט 0.25-מיקרומטר להפרדה. טמפרטורת תכנית תנור 60-212 ° C 25 מעלות צלזיוס / דקה, ולאחר מכן ל260 ° C ב1 ° C / min, ולאחר מכן ל280 ° C ב 4 ° C / דקה, עם זמן את האחיזה סופית של 4 דקות. יש להגדיר טמפרטורות מזרק וקו ההעברה ב280 ° C. הזרק 1 עד 2 μl של המדגם באמצעות מצב זריקת splitless.
  4. לנתח את כל הסטנדרטים ודגימות בשיטה סטנדרטית הפנימית באמצעות 13 decachlorobiphenyl שכותרתו C.
  5. לבצע בדיקה על הכיול הראשוני על ידי הפעלה סטנדרטי מקור שני וAroclors 1,242 ו1260, ולאחר מכן להשוות ערכים חזויים לקרובים בAroclor עם הסכומים שנצפו מהליך בדיקה זו.
  6. ברגע שהליך הכיול הראשוני הושג בהצלחה ניתוח מלא, של כל הדגימות. הפעל כיול לבדוק כל עשר דגימות, באמצעות כל אחד מתערובות הכיול מהכיול הראשוני.

.6 חישוב העברה יעיל הנקי הטרופית

  1. לחשב את יעילות העברה תזונתית נטו, γ, עבור כל שילוב oטנק f ומשלימתו PCB באמצעות המשוואה הבאה:
    משוואת 1 , שבו [f PCB] היא ריכוז משלימתו PCB הממוצע של דג הטורף במכל בסוף הניסוי, f W היא המשקל הממוצע של הדגים טורפים במכל בסוף הניסוי, [PCB i] הוא ריכוז משלימתו PCB הממוצע של דג הטורף במכל בתחילת הניסוי, W הוא i המשקל הממוצע של הדגים טורפים בתחילת הניסוי, ואת כמות משלימתו PCB בלע מתייחסת למשקל של משלימתו PCB בליעה, בממוצע, על ידי כל אחד טרוטה בטנק במהלך הניסוי.
  2. לחשב את המכנה במשוואה לעיל על ידי הכפלת הריכוז הממוצע של משלימתו PCB בחומרים מרוכבים דגי טרף על ידי הכמות הממוצעת (במשקל) של דגי הטרף אכל לדגים טורפים בdur הטנקing את כל מהלך הניסוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

טרוטה הראתה כמות משמעותית של צמיחה במהלך הניסוי, כטרוטה הראשונית אומרת משקולות נעות 694-907 g כאשר טרוטה הסופית אומרת משקולות נעות בין 853 ל1,566 גר '(טבלת 1). כמות המזון הממוצעת הנצרכת על ידי טרוטה במהלך הניסוי 135 היום נעה בין 641 ל2,649 גרם. אומר ריכוזי משלימתו PCB בטרוטה עלה במהלך הניסוי, כריכוזים ממוצעים PCB משלימתו נעו 0.01-7.14 ng / g (בסיס רטוב במשקל) בתחילת הניסוי ואילו ריכוזים הממוצעים PCB משלימתו נעו .03-29.31 על ידי מסקנה של הניסוי (טבלה 2). בממוצע על פני 10 דגימות מרוכבים של מנופח תפס ספטמבר, ריכוזי משלימתו PCB נעו 0.03-26.56 ng / g. בממוצע על פני 10 דגימות מרוכבים של מנופח נתפס במאי, ריכוזי משלימתו PCB נעו .03-23.52 ng / g (טבלה 2). עייןMadenjian et al. 21 לפרטים נוספים על המנופח המשמש בניסוי.

הערכות ממוצעת של γ נעו 0.309-0.988, המבוססות על ממוצע על פני כל שמונת הטנקים (לוח 3). סטיות התקן להערכות ממוצעים אלה נעות 0.029-0.227. לכל 75 של קרוב בPCB, אומר γ עבור טרוטה הפעילה לא היה שונה באופן משמעותי מממוצע γ עבור טרוטה לא פעילה. לפיכך, טרוטה פעילה נשמרת קרוב בPCB מהמזון שהם צרכו עם כמעט באותה היעילות כמו טרוטה לא פעילה.

כמידת הכלרה המוגברת בין 5 ל 10 אטומים כלור לכל מולקולה, הערכות של γ הראו ירידה קלה (איור 1). עם זאת, γ לא משתנה באופן משמעותי עם תואר של הכלרה של קרוב בPCB (בכיוון אחד ANOVA: F = 2.16; דרגות חופש [DF] = 6, 67, p = .0579). מיצוע γ פני כל 75 הקרובים ב, הערך הממוצע היה 0.664.

כמו K יומן ow מוגבר 6.0-8.2, γ ירד באופן אקספוננציאלי (איור 2). שיעור זה של ירידה היה שונה באופן מובהק מאפס (מבחן t: t = -4.09; df = 64, p = 0.0001), אבל היה שווה רק 7% ליחידה של ow K היומן. על הבסיס העקום המצויד, γ היה שווה ל0.70 בK ow = 6, וγ היה שווה ל0.61 בK ow = 8 (איור 2).

ל66 לקרובים בPCB 75, השגיאה סטנדרטית על האומדן הממוצע של γ הייתה קטנה (≤ 0.05) (לוח 3). לשש מתוך תשעה הקרובים בPCB האחר, סטיות ההתקן על האומדן הממוצע של γ היו נמוכות למדי (≤ 0.10). סטיות התקן גבוהות יותר היו קשורים עם שיעור נמוך יותר של הכלרה (שלושה עד חמש אטומי כלור לכל מולקולה).

אוהל "FO: לשמור-together.within-page =" תמיד "> איור 1
איור .1 אומדני יעילות נטו תזונתית העברה (γ) של קרוב בPCB לטרוטה מהטרף שלה מתואר כפונקציה של מספר אטומי כלור לכל מולקולה של משלימתו PCB. אומדנים התבססו על ניסוי מעבדה, שבמהלכו bloaters היו האכיל את טרוטה. איור לשכפל באישור מMadenjian et al. 18.

איור 2
איור 2 אומדני יעילות נטו תזונתית העברה (γ) של קרוב בPCB לטרוטה מהטרף שלה מתואר כפונקציה של K יומן ow של משלימתו PCB. אומדנים התבססו על ניסוי מעבדה, שבמהלכו bloaters הואכל לאגם פורל. R המצוידשורת egression לקרובה בעם K יומן ow יותר מ -6 מוצגת גם. R 2 הערך עבור הקו הרגרסיה המצויד מייצג את כמות הווריאציה בγ יומן מוסבר על ידי ow K יומן. איור לשכפל באישור מMadenjian et al. 18.

1 משקולות השולחן ראשוניות ממוצעת ומשקלים ממוצע סופיים של טרוטה משמשת בניסוי המעבדה 135 היום. Bloaters הואכלו לטרוטה. היא כללה גם את כמות המזון הממוצעת נאכלה על ידי טרוטה במהלך הקורס כולו של הניסוי. שולחן לשכפל באישור מMadenjian et al. 18.

מספר מיכל משקל ההתחלתי ממוצע של טרוטה (ז) משקל סופי ממוצע של טרוטה (ז) הצריכה (ז)
1 907 1,345 1,734
2 860 1,339 1,999
3 890 1,518 2,344
4 817 1,566 2,649
5 694 1,242 1,870
6 729 853 641
7 754 1,050 1,203
8 729 1,092 1,336

לוח 2: ריכוזי משלימתו PCB ראשוניים וסופיים בטרוטה, בממוצע על פני הטנקים שמונה משמשים במהלך ניסוי המעבדה 135 היום. ריכוזי משלימתו PCB הממוצע בbloaters ספטמבר-נתפס ונתפס במאי המוזן לטרוטה במהלך הניסוי גם מוצג. repr שולחןoduced באישור Madenjian et al. 18. הקרובים בPCB היה ממוספר לפי et Ballschmiter אל. 20.

משלימתו PCB משלימתו PCB טרוטה הראשונית אומרת ריכוז (ng / g) משלימתו PCB טרוטה הסופית אומרת ריכוז (ng / g) נלכד בספטמבר משלימתו PCB המנופח מתכוונת ריכוז (ng / g) תפס-עשוי משלימתו PCB המנופח מתכוונת ריכוז (ng / g)
19 1.62 3.41 3.27 2.01
22 0.41 0.66 0.36 0.32
28 1.22 2.24 1.27 0.82
ביום 31 ב 1.19 1.97 1.13 0.67
44 1.10 2.08 1.09 </ Td> 0.84
45 0.66 1.74 2.25 1.71
46 0.81 2.51 5.23 3.73
47 1.88 5.72 9.10 5.81
52 2.11 3.76 2.05 1.66
60 0.59 2.04 2.10 1.50
63 0.19 0.68 0.74 0.52
70 3.05 10.25 9.43 6.62
74 0.76 2.76 2.35 1.79
82 0.26 0.91 0.80 0.75
83 0.45 1.60 1.62 1.28
85 1.70 6.63 6.38 5.15
87 1.12 3.47 3.09 2.46
92 1.17 4.16 3.91 3.06
95 2.22 5.06 3.09 2.59
97 1.04 3.37 3.08 2.45
99 3.19 12.38 11.95 9.59
101 3.33 10.25 8.90 7.37
105 2.88 11.35 10.80 9.28
110 4.53 15.78 15.55 12.31
115 0.20 1.03 0.69 0.54 117 0.25 1.24 1.19 0.98
118 6.20 24.17 22.94 19.35
124 0.22 0.79 0.77 0.63
128 1.58 6.26 6.03 5.37
130 0.85 3.26 3.24 2.85
131 0.77 2.97 2.89 2.52
134 0.14 0.44 0.42 0.36
135 0.84 3.19 3.16 2.62
137 0.46 1.77 1.67 1.49
138 7.14 28.31 26.56 23.52
141 0.71 2.50 2.45 2.17
144 0.08 0.22 0.19 0.18
146 2.34 9.10 8.96 7.86
149 2.38 8.18 8.25 6.72
151 0.47 1.53 1.43 1.27
156 0.68 2.65 2.31 1.96
158 0.64 2.42 2.36 1.99
163 2.92 10.24 10.07 8.94
164 0.47 1.81 1.79 1.58
167 0.43 1.65 1.64 1.43
170 1.03 3.94 3.71 3.47
171 0.39 1.46 1.43 1.26
172 0.38 1.45 1.41 1.30
174 0.48 1.83 1.84 1.67
175 0.11 0.42 0.42 0.37
176 0.03 0.09 0.09 0.09
177 0.72 2.67 2.65 2.45
178 0.61 2.33 2.26 2.03
179 0.17 0.60 0.58 0.55
180 3.35 12.84 11.97 10.73
183 1.18 4.44 4.32 3.79
185 0.04 0.14 0.14 0.14
187 3.12 12.07 11.65 10.67
190 0.27 1.02 1.18 1.02
191 0.05 0.20 0.20 0.17
193 0.27 1.03 0.94 0.87
194 0.46 1.73 1.66 1.55
195 0.14 0.54 0.53 0.49
196 0.30 1.12 1.15 1.03
197 0.06 0.23 0.23 0.20
199 0.67 2.44 2.17 2.12
200 0.01 0.03 0.03 0.03
201 0.14 0.53 0.52 0.48
202 0.31 1.14 1.12 1.02
203 0.48 1.83 1.83 1.61
205 0.02 0.09 0.09 0.08
206 0.19 0.70 0.70 0.65
207 0.07 0.25 0.26 0.24
208 0.11 0.41 0.43 0.40
209 0.11 0.36 0.38 0.36

לוח 3 הערכות ממוצעת של יעילות נטו תזונתית העברה (γ) של קרוב בPCB לטרוטה מהטרף שלה. אומדנים התבססו על ניסוי מעבדה 135 ימים, שבמהלכו טרוטה הואכלו bloaters. עבור כל משלימתו, הערכות γ מכל שמונת הטנקים היו בממוצע להניב האומדן הממוצע. שגיאת תקן של הממוצע מוקפת בסוגריים. שולחן לשכפל באישור מMadenjian et al. 18. הקרובים בPCB היה ממוספר לפי et Ballschmiter אל. 20.

משלימתו PCB אומר γ סטיית התקן של ממוצע
19 0.563 0.046
22 0.813 0.127
28 0.900 0.086
ביום 31 ב .848 0.065
44 0.988 0.058
45 .474 0.058
46 0.309 0.035
47 0.401 0.029
52 0.911 0.059
60 0.625 0.034
63 0.596 0.036
70 0.702 0.039
74 0.753 0.050
82 0.700 0.038
83 0.644 0.039
85 .677 0.037
87 .699 0.038
92 0.681 0.032
95 .887 0.102
97 .683 0.032
99 .675 0.035
101 0.705 0.035
105 0.678 0.035
110 0.647 0.037
115 .957 0.227
117 .704 0.050
118 0.680 0.035
124 0.655 0.037
128 .666 0.035
130 0.644 0.034
131 0.659 0.037
134 0.646 0.032
135 0.653 0.034
137 .675 0.035
138 0.686 0.033
141 .639 0.037
144 0.680 0.050
146 0.650 0.034
149 .628 0.036
151 0.653 0.034
156 .733 0.051
158 .657 0.032
163 0.632 0.042
164 .648 0.035
167 0.642 0.033
170 0.668 0.039
171 0.649 0.038
172 0.649 0.035
174 0.646 0.037
175 0.632 0.038
176 .636 0.046
177 .636 0.031
178 0.654 0.040
179 0.647 0.034
180 0.681 0.036
183 0.654 0.038
185 .611 0.036
187 0.659 0.036
190 0.549 0.031
191 0.629 0.032
193 0.693 0.037
194 0.654 0.035
195 .643 0.039
196 0.614
197 0.640 0.040
199 .696 0.036
200 0.543 0.042
201 .634 0.040
202 .639 0.036
203 .631 0.036
205 0.645 0.038
206 0.617 0.036
207 0.606 0.039
208 .592 0.038
209 0.570 0.037

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

עבור האומדנים מדויקים ביותר של γ, הנסיין חייב להיות מסוגל לעקוב אחר שתי כמות המזון ממוקמת בכל אחד מהטנקים וכמות מזון שלא נאכל בכל אחד מהטנקים במהלך הניסוי בצורה מדויקת. כדי להשיג זאת, הנסיין חייב להיות מסוגל להסיר את כל מזון שלא נאכל מהטנקים ולקבוע במדויק את משקלו. בנוסף למעקב מדויק של המזון שנאכל בפועל על ידי דג הטורף, הערכה מדויקת של γ יכולה גם לסמוך על משך מספק של הניסוי. בהתחשב בכך שמחקרי מעבדה שצוטטו באופן נרחב שתוכננו במיוחד כדי להעריך את יעילות העברה תזונתית של PCBs לדוג מהאוכל שלהם נע בין 105-224 ימים במשך 22,23, משך זמן של לפחות 100 ימים, ורצוי לפחות 130 ימים, מומלץ. יתר על כן, הטיה עלולה להיות מוחדר להערכת γ על ידי מספר מספיק של דגים טורפים שנדגמו לקביעות PCB בתחילת experiment 14. ההסתברות לקבלת מדגם של דגים טורפים עם ריכוזי PCB אינו מייצגים את ריכוז PCB הממוצע לכל דג הטורף בעליות הטנק עם הפחתת גודל מדגם. באופן אידיאלי, מחצית מהדגים במכל צריכה להיות מוקרבת לקביעות PCB בתחילת הניסוי.

על מנת למקסם את הרלוונטיות ואת הישימות של תוצאות ניסוי מעבדה לשדה, דגי טרף שנאכל בדרך כלל על ידי דג הטורף בתחום צריכים להיות מוזנים לדגים טורפים במהלך הניסוי במעבדה. יעילות העברה טרופית נקי עשויה להיות תלויה בטבע של מטריצת מזון המכילה הקרובים בPCB 11,24. ראיות ממחקרים קודמים הציעו כי הערכות של γ המבוסס על דיאטה גלולה מסחרית עשויות להיות משמעותי פחות מהערכות γ מבוססות על האכלת דגים טורפים בדגי טרף בפועל 17. לפיכך, דיאטה של ​​דגי טרף ולא מעובד או סאידיאטת nthesized מומלצת.

כדי למזער את אי הוודאות באומדנים של γ, שני הדגים טורפים וחומרים מרוכבים דגי טרף צריכים להיות גם הומוגני. התואר של הומוגניזציה תלויה, בין שאר, על הסט זמין של בלנדרים ומיקסרים. לדג טורף גדול, ייתכן שיהיה צורך במיקסר גדול כדי להתחיל בתהליך יצירת הומוגניות. Subsample של homogenate מהמיקסר הגדול עשוי לאחר מכן יועבר למיקסר קטן יותר, שבו רמה גבוהה יותר של הומוגניות יכולה להיות מושגת.

קביעה מדויקת של ריכוזי משלימתו PCB בדגימות רקמת דגים הומוגני היא מרכיב מרכזי בתהליך של הערכה מדויקת γ לקרוב בPCB השונים. הדגימות יש לנקות כראוי במהלך המעקב לתהליך החילוץ כדי להסיר הפרעות מטריצה ​​וכדי להשיג רמה נמוכה של גילוי הקרוב בPCB. שימוש בגז כרומטוגרפיה - מערכת ספקטרומטריית מסה עם שלילימקור יינון כימי המופעל במצב היון הבודד יכול להוביל לרמות זיהוי נמוכות כמו 0.02 / מ"ל ng בתמצית לקרוב בPCB גבוה יותר כלור, למרות שגבול הגילוי לקרוב בPCB כלור הנמוך יהיה גבוה בהרבה מהערך זה 25 . גלאי לכידת אלקטרון ניתן להחליף למכשיר היינון הכימי השלילי וגישה זו תספק איתור רמה נמוך, אלא גם יהיה רגיש יותר להפרעות מטריצה. בהתאם לריכוזי משלימתו PCB בדגימות רקמת דגים הומוגני, החוקר יצטרך להחליט על איזה גישה (יינון כימי שלילי או לכידת אלקטרון) הוא מתאים יותר. לריכוזי משלימתו PCB נמוכים מאוד, גישת לכידת האלקטרון ייתכן שתהיה הצורך בשימוש. יש לציין שלעתים קרובות יש לי מדידות ליד גבול גילוי דיוק ודיוק נמוכים יחסית עקב שגיאה אנליטיים 26.

המתודולוגיה המפורטת במחקר זה יכול להתאים בקלות כדי לענות על שאלות מחקר חדשות בתחום של הצטברות PCB בדגים. לדוגמא, כאמור לעיל, γ עשוי להיות מושפע על ידי האכלת שיעור. המחקרים קודמים הציעו כי γ יורד עם שיעור הולך וגדל של צריכת מזון 14,17. בדיוק איך γ משנה עם הגדלת האכלת שיעור? האם היחסים בין γ והתואר של הכלרה או בין γ ולהתחבר K ow, שכבר הובהרו במחקר זה כלרצונך דגים האכילו, להישאר עקביים בשיעורי האכלה נמוכים יותר? איזו משני הגורמים הבאים יש השפעה גדולה יותר על γ: כמות המזון נצרך בכל יום או בתדירות של האכלה (כלומר, האכלת פעם ביום לעומת האכלת פעם בימים או שלושה)? איזו משני הגורמים הבאים יש השפעה גדולה יותר על γ: המשקל של מזון נצרך בכל יום או את כמות האנרגיה במזון הנצרך בכל יום? ספידodology המפורט במחקר זה הוא גם מתאים כדי לענות על שאלות אלה, משום ששניהם סוג של השיעור ומזון ההאכלה ניתן לשלוט במעבדה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
870-L fiberglass tanks Frigid Units RT-430-1
2,380-L fiberglass tanks Frigid Units RT-630-1
Tricaine methanesulfonate (Finquel) Argent Chemical Laboratories, Inc. C-FINQ-UE-100G Eugenol could also be used as an anesthetic.
Ashland chef knife Chicago Cutlery SKU 1106336
Cutting board Williams-Sonoma 3863586
Hobart verical mixer (40 quart) Hobart Corporation
1.9-L food processor Robot Coupe, Inc. RSI 2Y1 
Polyethylene bags (various sizes) Arcan Inc.
I-Chem jars I-Chem 220-0125
Top-load electronic balance Mettler Toledo Mettler PM 6000 
Sodium sulfate, anhydrous - granular EMD SX0760E-3
Glass extraction thimbles (45 mm x 130 mm) Wilmad-Lab Glass LG-7070-114
Teflon boiling chips Chemware 919120
Rapid Vap nitrogen sample concentrator Labconco 7910000
N-Vap nitrogen concentrator Organomation 112
Soxhlet extraction glassware (500 ml) Wilmad-Lab Glass  LG-6900-104
Hexane Burdick & Jackson  Cat. 211-4
Dichloromethane Burdick & Jackson  Cat. 300-4
Silica gel BDH Cat. BDH9004-1KG
Labl Line 5000 mult-unit extraction heater Lab Line Instruments
Agilent 5973 GC/MS with chemical ionization Agilent 5973N
Internal standard solution  Cambridge Isotope Laboratories EC-1410-1.2
PCB congener calibration standards Accustandard C-CSQ-SET
DB-XLB column (60 m x 0.25 mm, 0.25 micron) Agilent/ J&W 122-1262

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Madenjian, C. P., Carpenter, S. R., Rand, P. S. Why are the PCB concentrations of salmonine individuals from the same lake so highly variable? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 51 (4), 800-807 (1994).
  2. Madenjian, C. P., et al. Net trophic transfer efficiency of PCBs to Lake Michigan coho salmon from their prey. Environmental Science and Technology. 32 (20), 3063-3067 (1998).
  3. Thomann, R. V. Bioaccumulation model of organic chemical distribution in aquatic food chains. Environmental Science and Technology. 23 (6), 699-707 (1989).
  4. Calabrese, E. J., Baldwin, L. A. Performing ecological risk assessments. , Lewis. Boca Raton, Florida. (1993).
  5. Madenjian, C. P., et al. Variation in net trophic transfer efficiencies among 21 PCB congeners. Environmental Science and Technology. 33 (21), 3768-3773 (1999).
  6. Jackson, L. J., Schindler, D. E. Field estimates of net trophic transfer of PCBs from prey fishes to Lake Michigan salmonids. Environmental Science and Technology. 30 (6), 1861-1865 (1996).
  7. Gobas, F. A. P. C., Muir, D. C. G., Mackay, D. Dynamics of dietary bioaccumulation and faecal elimination of hydrophobic organic chemicals in fish. Chemosphere. 17 (5), 943-962 (1988).
  8. Madenjian, C. P., O’Connor, D. V., Rediske, R. R., O’Keefe, J. P., Pothoven, S. A. Net trophic transfer efficiencies of polychlorinated biphenyl congeners to lake whitefish (Coregonus clupeaformis) from their food. Environmental Toxicology and Chemistry. 27 (3), 631-636 (2008).
  9. Isosaarl, P., Kiviranta, H., Lie, Ø, Lundebye, A. K., Ritchie, G., Vartiainen, T. Accumulation and distribution of polychlorinated dibenzo-p-dioxin, dibenzofuran, and polychlorinated biphenyl congeners in Atlantic salmon (Salmo salar). Environmental Toxicology and Chemistry. 23 (7), 1672-1679 (2004).
  10. Buckman, A. H., Brown, S. B., Hoekstra, P. F., Solomon, K. R., Fisk, A. T. Toxicokinetics of three polychlorinated biphenyl technical mixtures in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Environmental Toxicology and Chemistry. 23 (7), 1725-1736 (2004).
  11. Burreau, S., Axelman, J., Broman, D., Jakobsson, E. Dietary uptake in pike (Esox lucius) of some polychlorinated biphenyls, polychlorinated naphthalenes and polybrominated diphenyl ethers administered in natural diet. Environmental Toxicology and Chemistry. 16 (12), 2508-2513 (1997).
  12. Madenjian, C. P., DeSorcie, T. J., Stedman, R. M. Ontogenic and spatial patterns in diet and growth of lake trout in Lake Michigan. Transactions of the American Fisheries Society. 127 (2), 236-252 (1998).
  13. Paterson, G., Whittle, D. M., Drouillard, K. G., Haffner, G. D. Declining lake trout (Salvelinus namaycush) energy density: are there too many salmonid predators in the Great Lakes? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 66 (6), 919-932 (2009).
  14. Madenjian, C. P., O’Connor, D. V., Nortrup, D. A. A new approach toward evaluation of fish bioenergetics models. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 57 (5), 1025-1032 (2000).
  15. Madenjian, C. P., Pothoven, S. A., Kao, Y. C. Reevaluation of lake trout and lake whitefish bioenergetics models. Journal of Great Lakes Research. 39 (2), 358-364 (2013).
  16. Madenjian, C. P., et al. Evaluation of a lake whitefish bioenergetics model. Transactions of the American Fisheries Society. 135 (1), 61-75 (2006).
  17. Madenjian, C. P., O’Connor, D. V., Chernyak, S. M., Rediske, R. R., O’Keefe, J. P. Evaluation of a chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) bioenergetics model. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 61 (4), 627-635 (2004).
  18. Madenjian, C. P., David, S. R., Rediske, R. R., O’Keefe, J. P. Net trophic transfer efficiencies of polychlorinated biphenyl congeners to lake trout (Salvelinus namaycush) from its prey. Environmental Toxicology and Chemistry. 31 (12), 2821-2827 (2012).
  19. Madenjian, C. P., O'Connor, D. V. Laboratory evaluation of a lake trout bioenergetics model. Transactions of the American Fisheries Society. 128 (5), 802-814 (1999).
  20. Ballschmiter, K., Bacher, R., Mennel, A., Fischer, R., Riehle, U., Swerev, M. The determination of chlorinated biphenyls, chlorinated dibenzodioxins, and chlorinated dibenzofurans by GC-MS. HRC Journal of High Resolution Chromatography. 15 (4), 260-270 (1992).
  21. Madenjian, C. P., David, S. R., Pothoven, S. A. Effects of activity and energy budget balancing algorithm on laboratory performance of a fish bioenergetics model. Transactions of the American Fisheries Society. 141 (5), 1328-1337 (2012).
  22. Lieb, A. J., Bills, D. D., Sinnhuber, R. O. Accumulation of dietary polychlorinated biphenyls (Aroclor 1254) by rainbow trout. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 22 (4), 638-642 (1974).
  23. Niimi, A. J., Oliver, B. G. Biological half-lives of polychlorinated biphenyl (PCB) congeners in whole fish and muscle of rainbow trout (Salmo gairdneri). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 40 (9), 1388-1394 (1983).
  24. Gobas, F. A. P. C., Wilcockson, J. B., Russell, R. W., Haffner, G. D. Mechanism of biomagnification in fish under laboratory and field conditions. Environmental Science and Technology. 33 (1), 133-141 (1999).
  25. Dmitrovic, J., Chan, S. C. Determination of polychlorinated biphenyl congeners in human milk by gas chromatography – negative chemical ionization mass spectrometry after sample clean-up by solid-phase extraction. Journal of Chromatography B. 778 (1-2), 147-155 (2002).
  26. Zorn, M. E., Gibbons, R. D., Sonzogni, W. C. Weighted least-squares approach to calculating limits of detection and quantification by modeling variability as a function of concentration. Analytical Chemistry. 69 (15), 3069-3075 (1997).

Tags

מדעי סביבה גיליון 90 יעילות העברה טרופית קרוב בbiphenyl polychlorinated טרוטה פעילות מזהמים הצטברות הערכת סיכונים שווה רעיל
הערכת מעבדה של יעילות העברה הנקי התזונתית של קרוב בPCB לאגם פורל (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) מטרפו
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Madenjian, C. P., Rediske, R. R.,… More

Madenjian, C. P., Rediske, R. R., O'Keefe, J. P., David, S. R. Laboratory Estimation of Net Trophic Transfer Efficiencies of PCB Congeners to Lake Trout (Salvelinus namaycush) from Its Prey. J. Vis. Exp. (90), e51496, doi:10.3791/51496 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter