Waiting
Login processing...

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

Environment

Laboratorie Uppskattning av Net Trofiska Transfer Effektivitetsvinster av PCB till Lake Trout ( 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

En teknik för laboratorie uppskattning av netto trofisk överföring effektivitet polyklorerade bifenyler (PCB) kongener till fiskätande fisk från sina byten presenteras. För att maximera tillämpningen av laboratorieresultaten på området bör det fiskätande fisk matas bytesfiskar som vanligtvis äts i fält.

Abstract

En teknik för laboratorie uppskattning av netto trofisk överföringseffektivitet (γ) för polyklorerade bifenyler (PCB) kongener till fiskätande fisk från sina byten beskrivs här. Under en 135-dagars laboratorieexperiment, matas vi böckling (Coregonus hoyi) som hade fångats i Lake Michigan till insjööring (Salvelinus namaycush) förvaras i åtta laboratorietankar. Böckling är ett naturligt byte för insjööring. I fyra av de tankar, var en relativt hög flödeshastighet som används för att säkerställa en relativt hög aktivitet av insjööring, medan en låg flödeshastighet användes i de andra fyra tankar, vilket möjliggör låg insjööring aktivitet. På en tank-för-tank basis, var mängden mat som äts vid sjön öring på varje dag av experimentet registreras. Varje sjö öring vägdes vid början och slutet av försöket. Fyra till nio insjööring från vardera av de åtta stridsvagnar offrades i början av experimentet, och alla 10 insjööring kvar i var och en av tankarna var euthanized vid slutet av experimentet. Vi bestämdes koncentrationer av 75 PCB-kongener i sjön öring vid början av experimentet i sjön öring vid slutet av experimentet, och i böcklingar matas till sjön öring under experimentet. Utifrån dessa mätningar var γ beräknas för var och en av 75 PCB i varje av de åtta stridsvagnar. Genomsnittlig γ beräknades för var och en av de 75 PCB för både aktiv och inaktiv insjööring. Eftersom experimentet upprepades i åtta stridsvagnar, standardfelet om menar γ kunde uppskattas. Resultaten från denna typ av experiment är användbara i riskbedömningsmodeller för att förutsäga framtida risker för människor och djur som äter förorenad fisk under olika scenarier av miljöförorening.

Protocol

1 Laboratorie Experiment

  1. Skaffa bytesfiskar som ska matas till rovfisk under experimentet. Företrädesvis är dessa bytesfisk bör fångas på fältet, frysta, och lagras vid cirka -30 ° C. Tänk kommersiell fiskeverksamhet som en potentiell källa för bytesfiskar.
  2. Introducera rovfisk i laboratorietankar som skall användas för experimentet. Upp till 15 rovfiskar har införts i var och en av 870-L tankar, och upp till 30 rovfiskar har införts i var och en av 2380-L tankar i tidigare studier 16,18.
  3. Vänja rovfiskar till en diet av den valda bytesfiskar. När acklimatiserad bör rovfisk kvar på denna diet i 1-3 månader innan experimentet.
  4. Avsätt prover av bytesfiskar genom att slumpmässigt välja 10 till 20 sammansatta prover från partiet av bytesfisk. Antalet bytesfiskar i ett sammansatt prov kan vara allt från 3 till 100, beroende på storleken på bytetfisk. Varje sammansatt prov ska vara dubbla påsar, frysta, och förvaras vid cirka -30 ° C.
  5. Initiera experimentet genom att offra 30 till 50% av fisken i de tankarna.
    1. För att avliva fisken, blanda 8 g Finquel med 45 liter vatten i en stor plastbehållare och placera fisken i behållaren med Finquel lösningen.
    2. När avlivas, placera alla de offrade fisk från en tank i en påse, dubbelpåse och förvara vid ca -30 ° C tills tiden för behandlingen.
    3. Väg varje kvar i var och en av tankarna fisk och registrera vikterna; ett bedövningsmedel kommer sannolikt att behövas för att genomföra vägningen.
    4. Att söva fisken, blanda 4,6 g Finquel med 45 liter vatten i en stor plastbehållare, och sedan placera fisken i behållaren med Finquel lösningen.
    5. Vänta några minuter för bedövningen ska börja gälla innan väger fisken.
  6. Varje dag av experimentet, tina enlämplig mängd bytesfiskar, och skär bytesfiskar i bitar som väger ungefär 1-5 g. Väg mängden bytesfiskar som skall placeras i var och en av tankarna, sedan släppa rov fisk bitar i varje tank och låta rovfiskar ca 1 tim att föda. Ta sedan bort alla matrester, tillåta livsmedel att lufttorka i ca 20 min, och sedan väga det matrester för var och en av tankarna. Anteckna den mängd mat placeras i behållaren och mängden överbliven mat för var och en av tankarna varje dag.
    OBS: För den representativa experimentet sjö öring matas så mycket mat som de skulle konsumera under en utfodringsperioden varje dag 18. Kunde dock rovfisk också placeras på fasta ransoner 16,19.
  7. Avsluta experimentet genom att offra allt återstående rovfiskar i varje tankarna. För att avliva fisken, blanda 8 g Finquel med 45 liter vatten i en stor plastbehållare och placera fisken i behållaren med Finquel lösningen. Registrering than vikten av var och en av de offrade fisk. För tillförlitliga resultat, måste experimentet köras i minst 100 dagar, helst i minst 130 dagar. Placera all fisk från en tank i en påse, dubbelpåse och förvara vid ca -30 ° C förrän vid bearbetningen.

2 Fisk Homogenisering

  1. Välj en uppsättning av rovfiskar och / eller bytesfiskar kompositer för upptining. Låt kompositer för att delvis tina. Varje komposit kan kräva 0,5 till 1 timme för att homogenisera.
  2. Med hjälp av lämpliga stora blandare, homogenisera varje kompositer. För varje komposit, placerar ett prov (från 50 till 100 g) av homogenatet i en rengjord, aceton-sköljdes och märkt burk. Då locket på burken och lagra burken vid ca -30 ° C tills tiden för bearbetning.
  3. Tvätta all utrustning som används för att homogenisera fisken, och sedan ordentligt skölj med destillerat vatten och metanol, mellan prover.

3. Extraktion

  1. Väg upp 20,0 gav den upptinade homogeniserad fiskvävnad i en 200 ml bägare.
  2. Tillsätt ca 40 g natriumsulfat och blanda väl med en spatel.
  3. Lägg surrogat spik lösning innehållande kongener 30, 61, 161 och 166. Spike vid en koncentration som ger en slutlig koncentration av 20 ng / ml i extraktet.
  4. Låt provet torka vid RT under omblandning varje 20 min.
  5. Låt provet uppnå en konsistens av torr sand, vid vilken punkt provet är klart för extraktion.
  6. Sätt upp soxhletutrustning med en 500 ml kolv innehållande Teflon koka chips, Soxhlet och kondensator.
  7. Lägg den torkade fisken blandningen till en glasfingerborg med en grov frittad skiva botten eller pappersfingerborg.
  8. Tillsätt 150 ml 50% hexan och 50% diklormetan i den bägare som används för provet och rör samtidigt skrapa väggarna i bägaren med en spatel.
  9. Överför lösningsmedel till toppen av Soxhlet med den kolv som är ansluten och göra det möjligt att cykla genom Soxhlet-och itill kolven.
  10. Upprepa en andra gång med 150 ml igen.
  11. Placera Soxhlet med bifogade kolv på värmeelementet och fäst kondensorn.
  12. Slå på värmeelementet och ta lösningsmedlet till en mild koka, sedan extrahera i minst 16 timmar att se till att kallt vatten tillförs kondensorer.
  13. Efter att lösningsmedlet svalna, kontrollera om någon av provflaskor innehåller vatten. För dessa kolvar innehållande vatten, till natriumsulfat och snurra tills vattnet absorberas av natriumsulfat.
  14. Koncentrera provet med användning av en kväveprov koncentrator eller en Kaderna danska (KD) glasvaror setup med ett varmt vattenbad.
  15. Låt provet indunsta till en volym av mindre än 2 ml, och därefter bringa till en slutlig volym av 5 ml genom användning av små tvättningar av hexan för att överföra provet från glasvaran till en 5-ml-mätkolv.
  16. Överföring till en 10 ml flaska och etikett med prov information.

  1. Förbered surgjord kiselgel genom tillsats av 44 g koncentrerad svavelsyra till 100 g aktiverad kiselgel.
  2. Tillsätt 10 g syrad kiselgel i en liten kromatografikolonn innehållande en liten plugg av glasull i botten.
  3. Tillsätt 1 ml provextraktet till kolonnen efter pre-rengöring av kolonnen med 10 ml hexan.
  4. Eluera kolonnen med 20 ml hexan och samla in avsmalnande 20 ml provrör.
  5. Placera glasröret på apparaten kväve förångaren (N-Vap) under en ström av kväve och nedsänkt i varmt vatten.
  6. Indunsta till mindre än 1 ml, men inte till torrhet.
  7. Ta bort från N-Vap apparater och överföra till 1-ml mätkolv med små tvätt hexan.
  8. Överföring till en 1,8 ml autosampler flaska märkt med prov information.
  9. Spike 4 l av inre standard i flaskan. Provet är nu klart för analys.

5. Anallys med gaskromatografi - masspektrometri Använda Negative kemisk jonisering

  1. Använd standarder för att kalibrera instrumentet: Standarderna finns tillgängliga i blandningar som består av grupper av väl separerade kongener. Mixar 1-5 består av nästan alla kongener som finns i Arochlors 1016, 1221, 1232, 1242, 1248, 1254 och 1260. Blanda 1 används som en multi-level kalibrering mix, och systemet linearitet bekräftas genom att förbereda minst fem kalibreringsnivåer vid koncentrationer mellan 2 och 100 ng / ml. Mixes 2-5 används som enstaka punkt kalibreringar för varje kongen.
  2. Ställ in kromatografi - massystemet spektrometri nekande kemisk jonisering läge med vätgas som bärgas (1 ml / min) och metan som reagensgasen.
  3. Använd en kvarts, kapillärkolonn (60 m × 0,25 mm innerdiameter) belagd med DB-XLB i 0,25 um filmtjocklek för separation. Program ugnstemperatur 60-212 ° C vid 25 ° C / min, sedan till 260 ° C vid 1 ° C / min, och sedan till 280 ° C vid 4 ° C / min, med en slutlig hålltid av 4 min. Insprutare och överföring linjetemperaturer bör fastställas till 280 ° C. Injicera 1 till 2 ìl av provet med hjälp av splitless insprutningsläget.
  4. Analysera alla standarder och prover av den interna standardmetod användning av 13 C-märkt decachlorobiphenyl.
  5. Utför en kontroll på den inledande kalibreringen genom att köra en andra källa standard och Aroclors 1242 och 1260, och sedan jämföra predikterade värden för Aroclor kongener med de observerade belopp från denna kontroll förfarande.
  6. När den första kalibreringen har framgångsrikt åstadkommit, fullständig analys av alla prover. Kör en kalibrering kontrollerar var tionde prov, genom att använda någon av kalibreringsblandningar från den ursprungliga kalibreringen.

6 Beräkning av netto Trophic Transfer Efficiency

  1. Beräkna netto trofiska överföringseffektivitet, γ, för varje kombination of tank och PCB kongen med hjälp av följande ekvation:
    Ekvation 1 , Där [PCB f] är den genomsnittliga PCB kongen koncentration av rovfisk i tanken vid slutet av experimentet, är W f den genomsnittliga vikten för rovfisk i tanken vid slutet av experimentet, [PCB i] är den genomsnittliga PCB-kongener koncentrationen av rovdjur fisk i tanken vid början av experimentet, Wj är medelvikten för rovdjur fisk vid början av experimentet, och mängden PCB kongen ingested hänvisar till vikten av den PCB kongen intas i genomsnitt varje sjö öring i tanken under försöket.
  2. Beräkna nämnaren i ekvationen ovan genom att multiplicera den genomsnittliga koncentrationen av PCB kongen i bytesfisk kompositer med det genomsnittliga beloppet (vikt) av bytesfiskar äts per rovfiskar i tanken during hela loppet av experimentet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Lake trout visade en betydande mängd tillväxt under försöket, som initiala sjön öring menar vikter varierade från 694 till 907 g, medan de sista sjön öring menar vikter varierade från 853 till 1,566 g (Tabell 1). Den genomsnittliga mängden mat som konsumeras av en sjö öring under loppet av 135 dagar långa experimentet varierade från 641 till 2.649 g. Mean Kretskortskongen koncentrationer i insjööring ökade under experimentet, som medelvärde Kretskortskongen koncentrationer varierade från 0,01 till 7,14 ng / g (våt-vikt) vid starten av experimentet medan medelvärdet Kretskortskongen koncentrationer varierade från 0,03 till 29,31 genom slutet av experimentet (tabell 2). Medelvärde över 10 sammansatta prover av september fångade böckling, PCB kongen koncentrationerna varierade från 0,03 till 26,56 ng / g. Medelvärde över 10 sammansatta prover av maj fångade böckling, PCB kongen koncentrationerna varierade från 0,03 till 23,52 ng / g (tabell 2). SeMadenjian et al. 21 för mer information om böckling användes i experimentet.

Genomsnittlig beräknad γ varierade från 0,309 till 0,988, baserat på ett genomsnitt för alla åtta tankar (tabell 3). Standardfel för dessa genomsnittlig beräknad varierade från 0,029 till 0,227. För alla 75 av PCB, menar γ för den aktiva insjööring inte signifikant skiljer sig från medel γ för inaktiva insjööring. Således behöll aktiv insjööring de PCB från den mat de konsumeras med nästan samma effektivitet som inaktiva insjööring.

Eftersom graden av klorering ökade från 5 till 10 kloratomer per molekyl, uppskattningar av γ uppvisade en svag minskning (figur 1). Dock gjorde γ inte variera signifikant med grad av klorering av PCB (envägs ANOVA: F = 2,16; frihetsgrader [df] = 6, 67, p = 0,0579). Medelvärdes γ tvärs alla 75 kongener, var medelvärdet 0.664.

Som log K ow ökade 6,0-8,2, γ minskade exponentiellt (Figur 2). Denna minskningstakten var signifikant skild från noll (t-test: t = -4,09; df = 64, p = 0,0001), men var lika med bara 7% per enhet av log K ow. Baserat på den anpassade kurvan, var γ lika med 0,70 vid K ow = 6, och γ var lika med 0,61 vid K ow = 8 (figur 2).

För 66 av de 75 PCB, standardfelet om medel uppskattning av γ var liten (≤ 0,05) (tabell 3). För sex av de nio övriga PCB-kongener, standardfelen om den genomsnittliga uppskattningen av γ var ganska lågt (≤ 0,10). Högre standardfel var associerade med en lägre grad av klorering (3-5 kloratomer per molekyl).

tält "fo: keep-together.within-page =" always "> Figur 1
Figur 1. Uppskattningar av netto trofisk överföringseffektivitet (γ) för PCB för insjööring från sitt byte avbildad som en funktion av antalet kloratomer per molekyl av PCB kongen. Beräkningar baserades på en laboration, under vilken böcklingar var matas till insjööring. Figur reproduceras med tillstånd från Madenjian et al. 18.

Figur 2
Figur 2. Uppskattningar av netto trofisk överföringseffektivitet (γ) i PCB till insjööring från sitt byte avbildad som en funktion av log K ow av PCB kongen. Beräkningar baserades på en laboration, då böcklingar matades till sjön öring. Den monterade regression linje för kongener med log K ow större än 6 visas också. Värde r 2 för den anpassade regressionslinjen representerar den mängd variation i logg γ förklaras av log K ow. Figur reproduceras med tillstånd från Madenjian et al. 18.

Tabell 1. Initiala medelvikter och slutliga genomsnittliga vikten av insjööring som används i 135-dagars laboration. Böcklingar matades till sjön öring. Dessutom ingår den genomsnittliga mängden mat som äts vid en sjö öring under hela loppet av experimentet. Tabell återges med tillstånd från Madenjian et al. 18.

Tanknummer Initial medelvikt av insjööring (g) Slutlig genomsnittlig vikt på insjööring (g) Konsumtion (g)
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

Tabell 2 Inledande och slutliga PCB kongen koncentrationer i insjööring, i genomsnitt över åtta tankar som används under 135-dagars laboration. Genomsnittlig PCB kongen koncentrationer i September-fångas och May-fångats böcklingar matas till sjön öring under experimentet är också visad. Tabell reproduced med tillstånd från Madenjian et al. 18. PCB-kongener numrerades enligt Ballschmiter et al. 20.

Kretskorts kongen Initial insjööring PCB kongen menar koncentration (ng / g) Slutinsjööring PCB kongen menar koncentration (ng / g) September-fångade böckling PCB kongen menar koncentration (ng / g) Maj-fångade böckling PCB kongen menar koncentration (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
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

Tabell 3 Medelvärden uppskattningar av netto trofisk överföringseffektivitet (γ) för PCB för insjööring från sitt byte. Beräkningar bygger på en 135-dagars laboratorieexperiment, under vilken sjö öring matades böcklingar. För varje kongen fick γ beräkningar från alla åtta stridsvagnar i genomsnitt att ge den genomsnittliga uppskattningen. Standard medelvärdets är innesluten i parentes. Tabell återges med tillstånd från Madenjian et al. 18. PCB-kongener numrerades enligt Ballschmiter et al. 20.

Kretskorts kongen Medelvärde γ Standardfel medelvärdet
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

För de mest noggranna uppskattningar av γ måste försöksledaren kunna exakt spåra både mängden mat placeras i var och en av tankarna och mängden matrester i vardera av tankarna under loppet av experimentet. För att åstadkomma detta, måste försöksledaren att kunna ta bort alla av matrester från tankarna och noggrant bestämma dess vikt. Förutom exakt spårning av livsmedlet faktiskt ätit av rovfiskar, kan noggrann uppskattning av γ också beroende av en omfattande hela experimentet. Med tanke på att allmänt citerade laboratoriestudier särskilt utformade för att uppskatta trofisk överföringseffektiviteten av PCB att fiska från maten varierade från 105 till 224 dagar i längd 22,23, en längd på minst 100 dagar, och helst minst 130 dagar, rekommenderas. Vidare kan fördomar införas i uppskattningen av γ med ett otillräckligt antal rovdjur fiskar i urvalet för PCB bestäm i början av experiment 14. Sannolikheten för att få ett prov av rovfiskar med PCB-halter som inte är representativa för den genomsnittliga PCB-koncentrationen för all rovfisk i tanken ökar med minskande urvalsstorlek. Helst bör hälften av fisken i tanken offras för PCB bestäm i början av experimentet.

För att maximera relevans och tillämplighet laborationen resultaten till området bör en bytesfiskar som vanligtvis äts av rovfiskar i fält matas till rovfisk under laboration. Netto trofisk överföringseffektivitet kan bero på naturen av livsmedelsmatrisen innehållande PCB-kongener 11,24. Bevis från tidigare studier har antytt att uppskattningar av γ baserad på en kommersiell pellets kost kan vara betydligt mindre än γ uppskattningar baserade på rovfiskar som livnär sig på faktiska bytesfiskar 17. Därför en diet av bytesfiskar istället för en bearbetad eller synthesized kost rekommenderas.

För att minimera osäkerheten i beräkningarna av γ, bör både rovfisk och bytesfisk kompositer vara väl homogeniserad. Graden av homogenisering beror, delvis, på den tillgängliga uppsättningen av mixers och matberedare. För stora rovfiskar, kan en stor mixer behövas för att inleda homogeniseringsprocessen. Ett delprov av homogenatet från den stora mixern kan sedan överföras till en mindre mixer, där kan uppnås en högre grad av homogenisering.

Noggrann bestämning av PCB kongen koncentrationen i homogeniserade fiskvävnadsprover är en viktig del av processen för att exakt uppskatta γ för de olika PCB-kongener. Proverna skall rengöras ordentligt under uppföljningen utvinning för att avlägsna matris interferenser och för att uppnå en låg detektions för PCB. Användning av en gaskromatografi - massystem spektrometri med en negativkemisk jonisering källa som drivs i enskild jon-läget kan leda till bevakningsnivåer så låga som 0,02 ng / ml i extraktet för de högre klore PCB, trots att gränsen för lägre klore PCB detektion skulle vara betydligt högre än detta värde 25 . En elektroninfångningsdetektor kan ersätta den negativa kemisk jonisering instrument och denna metod kommer att ge upptäckt låg nivå, men kommer också att vara mer mottagliga för matrisstörningar. Beroende på PCB kongen koncentrationer i den homogeniserade fiskvävnadsprov, kommer forskaren måste bestämma om vilken metod (negativ kemisk jonisering eller elektroninfångnings) är lämpligare. För mycket låga PCB kongen koncentrationer kan elektroninfångnings metod måste användas. Det bör påpekas att mätningar nära detektionsgränsen har ofta relativt låg precision och noggrannhet på grund av analysfelet 26.

Denmetod som beskrivs i denna studie kan lätt anpassas för att möta nya forskningsfrågor inom PCB ackumulering i fisk. Till exempel, såsom nämnts ovan, γ kan påverkas av matningshastigheten. Tidigare arbete har föreslagit att γ minskar med ökande hastighet av livsmedelskonsumtion 14,17. Exakt hur γ förändras med ökande matningshastighet? Gör sambanden mellan γ och graden av klorering eller mellan γ och log K ow, som har klargjorts i denna studie för fisk utfodras ad libitum, vara konsekvent vid lägre matningshastigheter? Vilket av följande två faktorer har en större inverkan på γ: mängden mat som konsumeras varje dag eller hur ofta utfodring (dvs, utfodring en gång dagligen jämfört med utfodring en gång varannan eller var tredje dag)? Vilket av följande två faktorer har en större inverkan på γ: vikten av mat som konsumeras varje dag eller hur mycket energi i mat som konsumeras varje dag? Den methodology beskrivs i denna studie är väl lämpad för att besvara dessa frågor, eftersom både matningshastighet och mat typ kan kontrolleras i laboratoriet.

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

Miljövetenskap trofisk överföring av energi polyklorerade bifenyler kongener lake öring aktivitet föroreningar ackumulering riskbedömning toxiska ekvivalenter
Laboratorie Uppskattning av Net Trofiska Transfer Effektivitetsvinster av PCB till Lake Trout (<em&gt; Salve namaycush</em&gt;) Från sitt byte
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