Waiting
Login processing...

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

Environment

Лаборатория Оценка Net трофических Transfer КПД ПХБ в озерной форели ( 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

Техника для лабораторного оценки чистой трофической эффективности переноса полихлорированных бифенилов (ПХБ), к рыбоядных рыб от их добычи представлена. Для максимального применимость результатов лабораторных исследований в этой области, рыбоядная рыбы следует кормить добычу рыбы, которые обычно едят в области.

Abstract

Техника для лабораторного оценки чистой трофической эффективности переноса (γ) полихлорированных бифенилов (ПХБ), к рыбоядных рыб от их добычи описано здесь. Во время 135-дневного лабораторного эксперимента в, мы кормили Bloater (Coregonus hoyi), который был пойман в озере Мичиган в озерной форели (Salvelinus namaycush) хранится в восьми лабораторных танков. Bloater является естественной добычей для озерной форели. В четырех из танков, относительно высокая скорость потока используется для обеспечения относительно высокую активность со стороны озерной форели, тогда как низким расходом был использован в других четырех танков, что позволяет низкой активности озерной форели. На основе бак-на-бака, количество съеденной пищи в озерной форели на каждый день эксперимента был записан. Каждое озеро форель взвешивали в начале и в конце эксперимента. Четырех до девяти озерной форели от каждого из восьми танков умерщвляли в начале эксперимента, и все 10 озерной форели, оставшихся в каждом из резервуаров были euthanзуется в конце эксперимента. Мы определили концентрации 75 ПХБ в озерной форели в начале эксперимента, в озерной форели в конце эксперимента, и в Bloaters подается в озерной форели в ходе эксперимента. На основе этих измерений, γ рассчитывали для каждого из 75 ПХБ в каждой из восьми танков. Среднее γ была рассчитана для каждого из 75 ПХБ как для активного и неактивного озерной форели. Поскольку эксперимент был повторен в восьми танков, стандартная ошибка о означает, γ может быть оценена. Результаты этого типа эксперимента полезны в моделях оценки рисков для прогнозирования будущих рисков для человека и дикой природы употребления зараженной рыбы при различных сценариях загрязнения окружающей среды.

Protocol

1 Лабораторный эксперимент

  1. Получите добычу рыбы, чтобы подавать в хищных рыб во время эксперимента. Предпочтительно эти хищные рыбы должны быть захвачены в области, замороженные, и хранится при температуре около -30 ° С. Рассмотрим коммерческого рыболовства в качестве потенциального источника для хищных рыб.
  2. Введем хищных рыб в лабораторных танков, которые будут использоваться для проведения эксперимента. До 15 хищных рыб были введены в каждую из 870-L танков и до 30 хищных рыб были введены в каждый из 2380-L танков в предыдущих исследованиях 16,18.
  3. Акклиматизировать хищных рыб в рационе выбранной жертвы рыбы. После того, как акклиматизировались, хищник рыба должна оставаться на этой диете в течение 1-3 месяцев до начала эксперимента.
  4. Отложите образцы хищных рыб путем случайного выбора 10 до 20 композитных образцов из партии хищных рыб. Количество хищных рыб в композиционного образца может варьироваться от 3 до 100, в зависимости от размера добычирыба. Каждая составная проба должна быть в два раза в мешках, заморожены, и хранили при -30 ° С.
  5. Инициировать эксперимент, жертвуя 30 до 50% рыбы в каждом из танков.
    1. Чтобы усыпить рыбу, смешать 8 г Finquel с 45 л воды в большой пластиковый контейнер и поместите рыбу в контейнере с раствором Finquel.
    2. После эвтаназии, не поставить все принесенного в жертву рыбы из одной емкости в сумку, затем дважды пакет и храните при температуре около -30 ° С до времени обработки.
    3. Взвесить каждый из рыбы, оставшейся в каждой из резервуаров, и запись веса; анестетик вероятно, будет необходимо провести взвешивание.
    4. Чтобы обезболить рыбу, смешать 4,6 г Finquel с 45 л воды в большой пластиковый контейнер, а затем поместить рыбу в контейнере с раствором Finquel.
    5. Подождите несколько минут для анестезии вступили в силу до взвешивания рыбы.
  6. На каждый день эксперимента, оттепельСоответствующее количество хищных рыб, и сократить добычу рыбы на куски весом примерно 1 до 5 г. Взвесьте количество хищных рыб, которые будут помещаться в каждом из танков, то падение добычи куски рыбы в каждом баке и позволяют хищных рыб приблизительно 1 час, чтобы накормить. Затем снимите все остатки корма, позволяют еду высохнуть на воздухе в течение примерно 20 мин, а затем взвесить остатки корма для каждого из резервуаров. Запишите количество пищи помещают в резервуар и количество остатки корма для каждого из резервуаров каждый день.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для репрезентативного эксперимента, озерная форель кормили столько еды, сколько они будут потреблять в течение одного периода кормления каждый день 18. Однако хищник рыба также могут быть размещены на основных рационов 16,19.
  7. Прекратить эксперимент, пожертвовав все оставшиеся хищных рыб в каждом из резервуаров. Чтобы усыпить рыбу, смешать 8 г Finquel с 45 л воды в большой пластиковый контейнер и поместите рыбу в контейнере с раствором Finquel. Запись тон вес каждого из жертвенного рыбы. Для получения надежных результатов, эксперимент должен работать не менее 100 дней, предпочтительно в течение по крайней мере 130 дней. Поместите все рыбы из резервуара в один мешок, а затем дважды пакет и храните при температуре около -30 ° С до времени обработки.

2 Рыба усреднении

  1. Выберите набор хищных рыб и / или добычи рыбы композитов для оттаивания. Разрешить композиты частично разморозить. Каждый композит может потребовать от 0,5 до 1 ч до гомогенизации.
  2. Использование соответствующих размеров смесители, гомогенизации каждого из композитов. Для каждого композитный, разместить образец (от 50 до 100 г) гомогената в чистую, ацетон-промыты, и с надписью банку. Тогда ограничить банку и не храните банку в около -30 ° С до времени обработки.
  3. Промыть все оборудование, используемое для гомогенизации рыбы, а затем должным образом промыть дистиллированной водой и метанолом, между образцами.

3 Добыча

  1. Взвесьте 20,0 гталой гомогенизированной ткани рыбы в 200-мл химический стакан.
  2. Добавить приблизительно 40 г сульфата натрия и хорошо перемешать шпателем.
  3. Добавить суррогатной шип раствора, содержащего родственные соединения 30, 61, 161 и 166. Spike в концентрации, что приводит к конечной концентрации 20 нг / мл в экстракте.
  4. Разрешить образец высохнуть при комнатной температуре при перемешивании каждые 20 мин.
  5. Разрешить образец для достижения согласованности сухим песком, после чего образец готов для извлечения.
  6. Настройка устройства для экстракции Сокслета с 500-мл колбу, содержащую тефлона варить чипсы, Сокслета, и конденсатор.
  7. Добавить сушеной рыбы смесь в стеклянную гильзу с грубой пористым диска нижней или бумаги наперсток.
  8. Добавить 150 мл 50% гексана и 50% дихлорметана в химический стакан, используемый для образца и перемешивают, при этом очищая стенки стакана с помощью шпателя.
  9. Передача растворителя в верхней части Сокслета с прикрепленной колбу и позволить ему цикл через Сокслета иВ колбу.
  10. Во второй раз с 150 мл снова.
  11. Поместите Сокслета с присоединенным колбу на нагревательный элемент и прикрепите конденсатор.
  12. Включение нагревательного элемента и привести растворитель до слабого кипения, затем извлечь в течение минимум 16 ч, убедившись, что холодная вода подается в конденсаторах.
  13. После того как растворитель для охлаждения, проверить, если любой из образцов колбах содержат воду. Для тех колбы, содержащие воду, добавить сульфат натрия и водоворот, пока вода не поглощается сульфатом натрия.
  14. Концентрат образец, используя образец концентратор азота или Kaderna Датский (KD) Посуда из стекла установку с горячей водяной бане.
  15. Разрешить образец для испарения до объема менее 2 мл, а затем довести до конечного объема 5 мл с помощью небольших промывали гексаном, чтобы перенести образец из стеклянной посуды, используемой в 5-мл мерную колбу.
  16. Трансфер в-мл 10 флакон и этикетка с информацией по образцам.

  1. Подготовка подкисленного силикагель, добавив 44 г концентрированной серной кислоты до 100 г активированного силикагеля.
  2. Добавить 10 г подкисленного силикагеле в небольшой хроматографическую колонку, содержащую небольшой слой стекловаты на дне.
  3. Добавить 1 мл экстракта образца на колонку после предварительной очистки на колонке с 10 мл гексана.
  4. Элюируют колонку с 20 мл гексана и собирают в конической 20-мл стеклянную трубку.
  5. Поместите стеклянную трубку на атоме азота в испарителе (N-Vap) аппарата в потоке азота и погружают в горячую воду.
  6. Выпаривают до менее чем 1 мл, но не досуха.
  7. Удалить из аппарата N-Vap и передачи в 1-мл мерную колбу с небольшими промывок гексаном.
  8. Трансфер в 1,8 мл пробоотборник флакон помечены с информацией по выборкам.
  9. Spike 4 мкл внутреннего стандарта в пробирку. Образец готов для анализа.

5 Анальныйлиз с помощью газовой хроматографии - масс-спектрометрии с использованием отрицательных химической ионизации

  1. Используйте стандарты для калибровки инструмента: Стандарты доступны в смесях, состоящих из групп хорошо разделенных сородичей. Миксы 1-5 состоят из почти все сородичей, найденных в Arochlors 1016, 1221, 1232, 1242, 1248, 1254, и 1260 Mix 1 используется в качестве калибровочного смеси многоуровневой, и система линейность подтверждается подготовке по крайней мере, пять уровней калибровки в концентрациях от 2 до 100 нг / мл. Миксы 2-5 используются в качестве одиночных точечных калибровку для каждой из сородича.
  2. Настройка хроматографии - масс-спектрометрии системы в режиме отрицательной химической ионизации с водородом в качестве газа-носителя (1 мл / мин) и метан в качестве газа-реагента.
  3. Используйте кварцевого стекла, капиллярной колонки (60 м × 0,25 мм внутреннего диаметра), покрытую DB-XLB при толщине пленки 0,25 мкм для отделения. Программа температура печи от 60 до 212 ° С со скоростью 25 ° С / мин, затем 26От 0 ° C при 1 ° С / мин, а затем до 280 ° С со скоростью 4 ° С / мин, с конечной выдержкой 4 мин. Инжектор и передачи строки температура должна быть установлена ​​на 280 °. Введите от 1 до 2 мкл образца, используя режим впрыска без деления.
  4. Анализ всех стандартов и проб от внутреннего стандарта методом с использованием 13 С-меченого decachlorobiphenyl.
  5. Выполните проверку на начальной калибровки, запустив вторую стандарт источника и Aroclors 1242 и 1260, а затем сравнить предсказанные значения для сородичей Ароклор с наблюдаемыми сумм от этой процедуры регистрации.
  6. После того, как первая процедура калибровки была успешно решена, полный анализ всех образцов. Запуск проверки калибровки каждые десять образцов, используя любой из калибровочных смесей с начальной калибровки.

6 Расчет нетто трофической Transfer эффективности

  1. Рассчитать чистую трофическая эффективность переноса, γ, для каждой комбинации Oе бак и сородич PCB, используя следующее уравнение:
    Уравнение 1 , Где [печатных плат F] является средняя концентрация конгенер печатной платы из хищных рыб в резервуаре в конце эксперимента, W F является средняя масса хищных рыб в резервуаре в конце эксперимента, [печатных плат I] является средняя концентрация конгенер печатной платы из хищных рыб в резервуаре в начале эксперимента, W I является средний вес хищных рыб в начале эксперимента, и количество конгенера печатной платы внутрь относится к весу PCB сородич внутрь, в среднем, на каждого озерной форели в баке в ходе эксперимента.
  2. Рассчитать знаменатель в уравнении выше путем умножения средней концентрации сородича ПХБ, в хищных рыб композитов по среднему значению (веса) на добычу рыбы, употребляемой за хищных рыб в баке мажорчисле весь ход эксперимента.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Лейк форели показали значительное количество роста в ходе эксперимента, а начальные форели озера в виду вес в диапазоне от 694 до 907 г, а окончательные форели озера в виду вес в диапазоне от 853 до 1566 г (таблица 1). Среднее количество потребляемой пищи на озерной форели в ходе 135-суточного эксперимента варьировались от 641 до 2649 г. Средние концентрации соединений этого печатной платы в озерной форели увеличена в ходе эксперимента, а средняя концентрация соединений печатной платы в диапазоне от 0,01 до 7,14 нг / г (сырой вес основе) в начале эксперимента в то время как средняя концентрация соединений печатной платы в диапазоне от 0,03 до 29,31 путем заключение эксперимента (таблица 2). Усреднение по 10 композитных образцов сентябрь-пойманной Bloater, концентрации родственных соединений, PCB колебалась от 0,03 до 26,56 нг / г. Усреднение по 10 композитных образцов мая пойманной Bloater, концентрации родственных соединений, PCB колебалась от 0,03 до 23,52 нг / г (таблица 2). Обратитесь кMadenjian др. 21 для более подробной информации о Bloater, используемой в эксперименте.

Средние оценки γ в диапазоне от 0,309 до 0,988, основанный на усреднении во всех восьми танков (таблица 3). Стандартные ошибки для этих средних оценок колебалась от 0,029 до 0,227. Для всех 75 из ПХБ, значит γ для активного озерной форели существенно не отличаются от средних γ для неактивного озерной форели. Таким образом, активное озерная форель сохранил ПХБ из пищи, что они потребляемой с почти такой же эффективностью как неактивного озерной форели.

По степени хлорирования увеличилась с 5 до 10 атомов хлора на молекулу, оценки γ показал небольшое снижение (рисунок 1). Тем не менее, γ существенно не меняются в зависимости от степени хлорирования ПХБ (в одну сторону ANOVA: F = 2,16; степеней свободы [DF] = 6, 67, р = 0,0579). Усреднение γ по все 75 родственных, среднее значение было 0,664.

Как журнала K вл увеличилась с 6,0 до 8,2, γ отказался экспоненциально (Рисунок 2). Это темпы снижения существенно отличалась от нуля (т теста: T = -4,09; DF = 64, р = 0,0001), но был равен всего 7% на единицу журнал K вл. На основании встроенной кривой, γ был равен 0,70 при К = 6 вл и γ был равен 0,61 при K вл = 8 (фиг.2).

Для 66 из 75 ПХБ, стандартная ошибка относительно среднего оценке γ был небольшим (≤ 0,05) (Таблица 3). Для шести из девяти других печатных плат сородичей, стандартные ошибки о средней оценке γ были довольно низким (≤ 0,10). Более высокие стандартные ошибки были связаны с более низкой степенью хлорирования (4:57 атомов хлора в молекуле).

Палатка "FO: держите-together.within-страницу =" всегда "> Рисунок 1
Рисунок 1 Оценка чистой трофической эффективности переноса (γ) от ПХБ к озерной форели от своей добычи, изображенного в виде функции числа атомов хлора на молекулу сородича PCB. Оценки были основаны на лабораторном эксперименте, в ходе которого Bloaters были подается в озерной форели. Рисунок опубликован с разрешения Madenjian др. +18.

Рисунок 2
Рисунок 2 Оценка чистой трофической эффективности переноса (γ) от ПХБ в озерной форели от своей добычи, изображенного в виде функции журнала K OW из сородича PCB. Оценки были основаны на лабораторном эксперименте, в ходе которого Bloaters кормили в озере форель. Установлены гТакже отображается egression линия для сородичей с журнала K OW более 6. Значение R 2 для подогнанной линии регрессии представляет собой сумму изменения γ журнала объясняется журнал K вл. Рисунок опубликован с разрешения Madenjian др. +18.

Таблица 1 Исходные средний вес и окончательного среднего веса озерной форели, используемого в 135 дней лабораторного эксперимента. Bloaters подают в озерной форели. Также имеется среднее количество съеденной пищи на озерной форели в течение всего хода эксперимента. Таблица воспроизводится с разрешения Madenjian др. +18.

Число Танк Первоначальная средняя масса озерной форели (г) Итоговый средний вес озерной форели (г) Потребление (г)
1 907 1345 1734
2 860 1339 1999
3 890 1518 2344
4 817 1566 2649
5 694 1242 1870
6 729 853 641
7 754 1050 1203
8 729 1092 1336

Таблица 2 Исходные и конечные концентрации родственных соединений, PCB в озерной форели, усредненное по восьми цистерн, используемых во время 135-дневного лабораторного эксперимента. Средние концентрации соединений этого PCB в сентябре-пойманных и май-пойманных Bloaters подаваемых в озерной форели в ходе эксперимента, Также показано. Таблица магнезииoduced с разрешения Madenjian др. +18. PCB соединения были пронумерованы в соответствии с Балшмитер. +20.

PCB сородич Начальная сородич озерная форель PCB средняя концентрация (нг / г) Итоговый сородич озерная форель PCB средняя концентрация (нг / г) Сентябрь-поймал сородич Bloater PCB средняя концентрация (нг / г) Может-поймал сородич Bloater PCB средняя концентрация (нг / г)
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
31 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

Таблица 3 средние оценки чистой трофической эффективности переноса (γ) от ПХБ к озерной форели от своей добычи. Оценки были основаны на 135-дневного лабораторного эксперимента, в ходе которого озеро форель кормили Bloaters. Для каждого сородича, γ оценки от всех восьми танков были усреднены для получения среднего оценку. Стандартная ошибка среднего заключается в круглые скобки. Таблица воспроизводится с разрешения Madenjian др. +18. PCB соединения были пронумерованы в соответствии с Балшмитер. +20.

PCB сородич Средний γ Стандартная ошибка среднего
19 0,563 0,046
22 0,813 0.127
28 0.900 0.086
31 0,848 0.065
44 0.988 0.058
45 0.474 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 0,677 0.037
87 0,699 0.038
92 0,681 0.032
95 0,887 0.102
97 0,683 0.032
99 0.675 0.035
101 0,705 0.035
105 0,678 0.035
110 0,647 0.037
115 0,957 0,227
117 0,704 0.050
118 0.680 0.035
124 0,655 0.037
128 0,666 0.035
130 0,644 0.034
131 0,659 0.037
134 0,646 0.032
135 0,653 0.034
137 0.675 0.035
138 0,686 0.033
141 0,639 0.037
144 0.680 0.050
146 0.650 0.034
149 0,628 0.036
151 0,653 0.034
156 0,733 0.051
158 0.657 0.032
163 0,632 0.042
164 0,648 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 0,636 0,046
177 0,636 0,031
178 0,654 0.040
179 0,647 0.034
180 0,681 0.036
183 0,654 0.038
185 0.611 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 0,643 0.039
196 0,614
197 0.640 0.040
199 0,696 0.036
200 0,543 0.042
201 0,634 0.040
202 0,639 0.036
203 0,631 0.036
205 0,645 0.038
206 0,617 0.036
207 0,606 0.039
208 0,592 0.038
209 0,570 0.037

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Для получения более точных оценок γ, экспериментатор должен иметь возможность точно отслеживать как количество пищи, помещали в каждую из емкостей и сумму остатки корма в каждом из резервуаров в ходе эксперимента. Чтобы достичь этого, экспериментатор должен быть в состоянии удалить все остатки корма из танков и точно определить его вес. В дополнение к точному позиционированию пищи на самом деле съеденных хищных рыб, точное значение γ может также зависеть от достаточного срока эксперимента. Учитывая, что широко цитируемые лабораторные исследования, специально предназначенные для оценки трофического эффективность переноса ПХБ ловить рыбу с их еда колебалась от 105 до 224 дней в продолжительности 22,23, продолжительность не менее 100 дней, и предпочтительно по меньшей мере 130 дней, рекомендуется. Кроме того, смещение может быть введен в оценке γ недостаточным количеством хищников рыбы, отобранных для определения ПХБ в начале ехрeriment 14. Вероятность получения образца хищных рыб с концентрацией ПХБ не репрезентативными для средней концентрации ПХБ для всех из хищных рыб в танковых возрастает с уменьшением размера выборки. В идеале, половина рыбы в баке должна быть принесена в жертву для определения ПХБ в начале эксперимента.

Для максимального соответствия и применимости результатов лабораторного эксперимента в области, добычей рыбы, которые, как правило, едят на хищных рыб в области должны быть поданы в хищных рыб во время лабораторного эксперимента. Чистый трофических эффективность передачи может зависеть от характера пищевой матрицы, содержащей ПХБ 11,24. Данные из предыдущих исследований, предположил, что оценки γ, основанного на коммерческой гранул диеты может быть значительно меньше, чем γ оценкам, основанным на хищных рыб подачи на фактической добычи рыбы 17. Следовательно, диета хищных рыб, а не обработаны или SYnthesized диета рекомендуется.

Чтобы свести к минимуму неопределенность в оценках γ, как хищник рыба и добычи рыбы композиты должны быть хорошо гомогенизируют. Степень гомогенизации зависит, в частности, от доступного набора блендеры и миксеры. Для больших хищных рыб, большая смеситель может быть необходима, чтобы инициировать процесс гомогенизации. Подвыборки из гомогената от большого смеситель может быть затем переведен в меньшем смеситель, где более высокая степень гомогенизации может быть достигнута.

Точное определение концентраций соединений этой PCB в образцах гомогенизированных ткани рыб является ключевым компонентом процесса точной оценки γ для различных печатных плат сородичей. Образцы должны быть надлежащим образом очищены в течение последующей деятельности в процессе экстракции для удаления матрицы помех и достижения низкого уровня обнаружения для ПХБ. Использование газовой хроматографии - масс-спектрометрии системы с отрицательнымисточник химической ионизации работает в режиме одного иона может привести к уровней обнаружения, как низко как 0,02 нг / мл в экстракте для более хлорированного ПХБ, хотя предел обнаружения для нижней хлорированных ПХБ сородичей будет значительно выше, чем это значение 25 . Детектор электронного захвата может быть заменен на отрицательной химической ионизации инструмента, и этот подход будет обеспечивать обнаружение низкого уровня, но и будут более восприимчивы к матричных помех. В зависимости от концентрации соединений этой PCB в гомогенизированных образцах ткани рыб, исследователь должен будет решить, какой подход (отрицательная химическая ионизация или электронный захват) является более целесообразным. Для очень низких концентрациях ПХБ вариантов ПХБ, подход захвата электронов, возможно, придется использовать. Следует отметить, что измерения вблизи предела обнаружения часто имеют относительно низкую точность и достоверность в связи с аналитической ошибки 26.

Методология подробно в данном исследовании может быть легко адаптирован для решения новых вопросов исследования в области накопления ПХБ в рыбе. Например, как упоминалось выше, γ может зависеть от скорости подачи. Предыдущая работа предположил, что γ уменьшается с увеличением скорости потребления пищи 14,17. Точно, как же γ меняется с увеличением скорости подачи? Ли взаимосвязь между γ и степени хлорирования или между γ и войти K, которые вл выяснены в этом исследовании для рыб, которых кормили вволю, остаются неизменными при более низких скоростях подачи? Какое из следующих двух факторов имеет большее влияние на γ: количество потребляемой пищи каждый день или частоту кормления (т.е. кормления один раз в день по сравнению с подачи раз в два-три дня)? Какое из следующих двух факторов имеет большее влияние на γ: вес потребляемой пищи каждый день или количество энергии, в пищу употребляют каждый день? Метгии подробно в этом исследовании хорошо подходит для ответа на эти вопросы, потому что оба скорость подачи и питания типа можно управлять в лаборатории.

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

Науки об окружающей среде выпуск 90 трофическая эффективность передачи полихлорированные бифенилы сородичей озерная форель деятельности загрязняющие вещества накопление оценки риска токсичные эквиваленты
Лаборатория Оценка Net трофических Transfer КПД ПХБ в озерной форели (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) От его добычи
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