Waiting
Login processing...

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

Environment

تقدير مختبر صافي الغذائية الكفاءة نقل المتجانسات PCB إلى بحيرة سمك السلمون المرقط ( 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

ويرد تقنية المختبرات لتقدير صافي كفاءة نقل الغذائية من ثنائي الفينيل متعدد الكلورة (PCB) متجانسا إلى الأسماك الآكلة للأسماك من فرائسها. لتحقيق أقصى قدر من قابلية تطبيق النتائج المخبرية إلى الميدان، ويجب أن تغذى الأسماك الآكلة للأسماك الأسماك الفريسة التي تؤكل عادة في هذا المجال.

Abstract

ووصف أسلوب لتقدير كفاءة المختبر من صافي الغذائية نقل (γ) من ثنائي الفينيل متعدد الكلورة (PCB) متجانسا إلى الأسماك الآكلة للأسماك من فرائسها هنا. خلال تجربة مختبرية 135 يوم، ونحن تغذية الرنجة (Coregonus hoyi) التي كانت قد اشتعلت في بحيرة ميشيغان، وتراوت البحيرة (Salvelinus namaycush) يوضع في ثماني دبابات المختبر. الرنجة هو الفريسة الطبيعية لسمك السلمون المرقط البحيرة. في أربعة خزانات، تم استخدام معدل تدفق عالية نسبيا لضمان النشاط المرتفع نسبيا من سمك السلمون المرقط البحيرة، في حين تم استخدام معدل التدفق المنخفض في خزانات الأربعة الأخرى، مما يسمح لانخفاض النشاط تراوت البحيرة. على أساس دبابة من قبل للدبابات، وسجلت كمية الطعام التي يتم تناولها من قبل تراوت البحيرة في كل يوم من التجربة. كان وزنه كل تراوت البحيرة في بداية ونهاية التجربة. تمت التضحية أربعة إلى تسعة تراوت البحيرة من كل من الدبابات ثمانية في بداية التجربة، وجميع سمك السلمون المرقط البحيرة 10 المتبقية في كل من الدبابات euthanأوتوماتيكية في نهاية التجربة. نحن مصممون تركيزات PCB 75 متجانسا في تراوت البحيرة في بداية التجربة، في تراوت البحيرة في نهاية التجربة، والرنجة في تغذية سمك السلمون المرقط البحيرة أثناء التجربة. وبناء على هذه القياسات، تم حساب γ لكل من PCB 75 متجانسا في كل من الدبابات ثمانية. يعني تم حساب γ لكل من 75 متجانسا PCB للتراوت البحيرة على حد سواء نشطة وغير نشطة. لأنه تم نسخ التجربة في ثماني دبابات، والخطأ المعياري حول يعني يمكن تقدير γ. نتائج من هذا النوع من التجربة مفيدة في نماذج تقييم المخاطر للتنبؤ المخاطر المستقبلية للإنسان والحياة البرية تناول الأسماك الملوثة تحت سيناريوهات مختلفة من التلوث البيئي.

Protocol

1. مختبر التجربة

  1. الحصول على الأسماك فريسة لتغذية الأسماك المفترسة أثناء التجربة. ويفضل أن يتم القبض على هذه الأسماك فريسة في الميدان، والمجمدة، وتخزينها في حوالي -30 ° C. النظر في عمليات الصيد التجارية كمصدر محتمل للأسماك الفريسة.
  2. إدخال الأسماك المفترسة إلى الخزانات المختبر لاستخدامها في التجربة. ما يصل الى 15 الأسماك المفترسة قد تم ادخالها في كل من الدبابات 870-L، وتصل إلى 30 الأسماك المفترسة قد تم ادخالها في كل من الدبابات 2،380-L في دراسات سابقة 16،18.
  3. تأقلم الأسماك المفترسة إلى اتباع نظام غذائي من الأسماك فريسة المحدد. وبمجرد تأقلم، ينبغي أن تظل الأسماك المفترسة على هذا النظام الغذائي لمدة 1-3 أشهر قبل البدء في التجربة.
  4. جانبا عينات من الأسماك فريسة عن طريق اختيار عشوائي 10 إلى 20 عينات مركبة من مجموعة من الأسماك فريسة. عدد من الأسماك فريسة في عينة المركبة يمكن أن تتراوح 3-100، اعتمادا على حجم الفريسةالأسماك. يجب أن يكون كل عينة مركبة حصل، المجمدة، وتخزينها في حوالي -30 ° C مزدوج.
  5. بدء التجربة عن طريق التضحية 30 إلى 50٪ من الأسماك في كل من الدبابات.
    1. إلى الموت ببطء السمك، مزيج 8 غرام من Finquel مع 45 لتر من الماء في حاوية بلاستيكية كبيرة ثم ضع السمك في وعاء مع الحل Finquel.
    2. الموت الرحيم مرة واحدة، ضع كل من ضحى من الأسماك دبابة واحدة في كيس، ثم حقيبة مزدوجة، وتخزينها في حوالي -30 درجة مئوية حتى وقت المعالجة.
    3. تزن كل واحدة من الأسماك المتبقية في كل من الدبابات، وتسجيل الأوزان. ومن المرجح أن تكون هناك حاجة إلى مخدر لإجراء زنها.
    4. لتخدير السمك، مزيج 4.6 غرام من Finquel مع 45 لتر من الماء في حاوية بلاستيكية كبيرة، ثم ضع السمك في وعاء مع الحل Finquel.
    5. انتظر بضع دقائق للمخدر نافذ المفعول قبل وزنها السمك.
  6. في كل يوم من التجربة، وذوبان الجليدكمية مناسبة من الأسماك تفترس وقطع السمك إلى قطع فريسة وزنها حوالي 1-5 غرام. الموازنة بين كمية الأسماك فريسة لتوضع في كل من الدبابات، ثم إسقاط القطع الأسماك فريسة في كل خزان والسماح للأسماك المفترسة حوالي 1 ساعة لإطعام. ثم إزالة جميع المواد الغذائية غير مأكول، والسماح الطعام في الهواء الجاف لمدة 20 دقيقة، ثم تزن الطعام غير مأكول لكل من الدبابات. تسجيل كمية الطعام وضعت في خزان وكمية من المواد الغذائية غير مأكول لكل من الدبابات كل يوم.
    ملاحظة: للتجربة تمثيلية، تم تغذية تراوت البحيرة والكثير من الطعام لأنها سوف تستهلك خلال فترة الرضاعة واحدة كل يوم 18. ومع ذلك، يمكن أيضا أن توضع الأسماك المفترسة على حصص ثابتة 16،19.
  7. إنهاء التجربة عن طريق التضحية كل من الأسماك المفترسة المتبقية في كل من الدبابات. إلى الموت ببطء السمك، مزيج 8 غرام من Finquel مع 45 لتر من الماء في حاوية بلاستيكية كبيرة ثم ضع السمك في وعاء مع الحل Finquel. سجل ركان وزن كل من الأسماك التضحية. للحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها، يجب أن يعمل التجربة لمدة 100 يوما على الأقل، ويفضل لمدة 130 يوما على الأقل. وضع كل من الأسماك من خزان في كيس واحد، كيس ثم مزدوجة، وتخزينها في حوالي -30 درجة مئوية حتى وقت المعالجة.

التجانس 2. السمك

  1. اختيار مجموعة من الأسماك المفترسة و / أو المركبة الأسماك فريسة للذوبان. السماح للمركبات لذوبان الجليد جزئيا. قد تتطلب كل مركب 0،5-1 ساعة إلى التجانس.
  2. استخدام الخلاطات مناسبة الحجم، التجانس كل من المواد المركبة. لكل مركب، ضع عينة (من 50 إلى 100 غرام) من جناسة في وعاء تنظيفها، تشطف الأسيتون، والمسمى. ثم تتويج جرة وجرة تخزين في حوالي -30 ° C حتى وقت المعالجة.
  3. غسل جميع المعدات المستخدمة في التجانس السمك، ثم شطف بشكل صحيح مع الماء المقطر والميثانول، بين العينات.

3. استخراج

  1. تزن 20.0 غراممن إذابة أنسجة الأسماك متجانسة في كوب 200 مل.
  2. إضافة حوالي 40 غرام من كبريتات الصوديوم وتخلط جيدا مع ملعقة.
  3. إضافة حل بديل ارتفاع تحتوي على المتجانسات 30، 61، 161، و166. سبايك بتركيز أن ينتج تركيز النهائي من 20 نانوغرام / مل في استخراج.
  4. السماح للعينة لتجف RT في حين خلط كل 20 دقيقة.
  5. سماح العينة للوصول إلى اتساق الرمال الجافة، وعند هذه النقطة العينة جاهزة للاستخراج.
  6. إعداد جهاز استخراج سوكسليت مع قارورة 500 مل تحتوي على رقائق تفلون يغلي، سوكسليت، والمكثف.
  7. يضاف خليط السمك المجفف إلى كشتبان الزجاج مع قرص أسفل fritted الخشنة أو كشتبان الورق.
  8. إضافة 150 مل من الهكسان 50٪ و 50٪ ثنائي كلورو ميثان إلى الكأس المستخدمة في عينة ويحرك بينما كشط جدران الكأس مع ملعقة.
  9. نقل المذيب إلى أعلى سوكسليت مع قارورة تعلق والسماح لها للتنقل عبر سوكسليت و إلى القارورة.
  10. أكرر مرة ثانية مع 150 مل مرة أخرى.
  11. وضع سوكسليت مع قارورة تعلق على عنصر التدفئة وإرفاق المكثف.
  12. بدوره على عنصر التدفئة وتقديم مذيب ليغلي لطيف، ثم استخراج مدة لا تقل عن 16 ساعة والتأكد من أن يتم توفير الماء البارد للمكثفات.
  13. بعد السماح لتبريد المذيب، تحقق لمعرفة ما إذا كان أي من عينة قوارير تحتوي على الماء. بالنسبة لأولئك قوارير تحتوي على الماء، إضافة كبريتات الصوديوم ودوامة حتى يتم امتصاص الماء من كبريتات الصوديوم.
  14. تركيز العينة باستخدام عينة المكثف النيتروجين أو Kaderna الدنماركية (KD) إعداد الأواني الزجاجية مع حمام الماء الساخن.
  15. السماح للعينة لتتبخر إلى حجم أقل من 2 مل، ومن ثم جلب إلى الحجم النهائي من 5 مل باستخدام الغسيل صغيرة من الهكسان لنقل عينة من الأواني الزجاجية المستخدمة لقارورة حجمية 5 مل.
  16. نقل إلى 10 مل قارورة وتسمية بمعلومات العينة.

ق = "jove_title"> 4. استخراج النظيفة المتابعة

  1. إعداد المحمض هلام السيليكا بإضافة 44 غرام من حمض الكبريتيك المركز إلى 100 غرام من تنشيط هلام السيليكا.
  2. إضافة 10 غرام من المحمضة هلام السيليكا في عمود اللوني صغير يحتوي على المكونات الصغيرة من الصوف الزجاجي في الأسفل.
  3. إضافة 1 مل من مستخلص العينة إلى العمود بعد التنظيف المسبق العمود مع 10 مل من الهكسان.
  4. أزل العمود مع 20 مل من الهكسان وجمع في مدبب 20 مل أنبوب زجاجي.
  5. وضع أنبوب زجاجي على جهاز المبخر النيتروجين (N-برنامج عمل فيينتيان) تحت تيار من النيتروجين ومغمورة في الماء الساخن.
  6. تتبخر إلى أقل من 1 مل ولكن ليس للجفاف.
  7. إزالة من جهاز N-برنامج عمل فيينتيان ونقل إلى قارورة حجمية 1 مل مع الغسيل صغيرة من الهكسان.
  8. نقل إلى 1.8 مل الاوتوماتيكى قارورة المسمى مع معلومات العينة.
  9. ارتفاع 4 ميكرولتر من معيار داخلي في القارورة. العينة هي الآن جاهزة للتحليل.

5. شرجيysis بواسطة جهاز الكروماتوجرافي الغازي - الطيف الكتلي عن طريق سلبي التأين الكيميائية

  1. استخدام معايير لمعايرة العدادات: هي المعايير المتاحة في مخاليط تتكون من مجموعات من المتجانسات فصل جيدا. يمزج 1-5 تتكون من كل من المتجانسين وجدت في Arochlors 1016، 1221، 1232، و 1242، 1248، 1254 تقريبا، ويستخدم 1260. ميكس 1 بأنها مزيج المعايرة متعددة المستويات، وتأكيد النظام الخطي من خلال إعداد ما لا يقل عن خمسة مستويات المعايرة بتركيزات تتراوح بين 2 و 100 نانوغرام / مل. تستخدم يمزج 2-5 والمعايرة نقطة واحدة عن كل متجانس.
  2. إعداد اللوني - نظام قياس الطيف الكتلي في وضع التأين السلبي الكيميائية مع الهيدروجين باعتبارها الناقل للغاز (1 مل / دقيقة) والميثان والغاز كاشف.
  3. استخدام السيليكا تنصهر، العمود الشعري (60 م × 0.25 مم القطر الداخلي) المغلفة مع DB-XLB عند 0.25 ميكرون سمك الفيلم للانفصال. برنامج فرن درجة حرارة 60-212 درجة مئوية عند 25 ° C / دقيقة، ثم إلى 260 درجة مئوية في 1 ° C / دقيقة، ثم إلى 280 ° C في 4 درجات مئوية / دقيقة، مع وقت الانتظار النهائي 4 دقائق. يجب تعيين حاقن وخط نقل في درجة حرارة 280 درجة مئوية. حقن 1-2 ميكرولتر من العينة باستخدام طريقة الحقن splitless.
  4. تحليل جميع المعايير وعينات من الطريقة القياسية الداخلية باستخدام 13 المسمى C decachlorobiphenyl.
  5. إجراء فحص على معايرة الأولية عن طريق تشغيل معيار المصدر الثاني وAroclors 1242 و 1260، ومن ثم مقارنة القيم المتوقعة للالأروكلور متجانسا مع المبالغ لوحظ من هذا الإجراء الاختيار.
  6. مرة واحدة تم إنجازه إجراء المعايرة الأولي بنجاح، تحليل كامل لجميع العينات. تشغيل المعايرة الاختيار كل عشرة عينات، وذلك باستخدام أي من خليط من معايرة معايرة الأولية.

6. حساب صافي الغذائية كفاءة نقل

  1. حساب صافي كفاءة نقل الغذائية، γ، لكل تركيبة سو دبابات وPCB متجانس باستخدام المعادلة التالية:
    المعادلة 1 حيث [PCB و] هو متوسط ​​تركيز الكلور متجانس من الأسماك المفترسة في خزان في نهاية التجربة، W f هو متوسط ​​وزن السمكة المفترسة في خزان في نهاية التجربة، [PCB ط] هو متوسط ​​تركيز الكلور متجانس من الأسماك المفترسة في خزان في بداية التجربة، W ط هو متوسط ​​وزن السمكة المفترسة في بداية التجربة، ومقدار PCB متجانس بلعها يشير إلى وزن متجانس الكلور بلعها، في المتوسط، قبل كل تراوت البحيرة في الخزان أثناء التجربة.
  2. حساب القاسم في المعادلة المذكورة أعلاه بضرب متوسط ​​تركيز متجانس PCB في المركبة الأسماك فريسة على المتوسط ​​مبلغ (الوزن) من الأسماك فريسة تؤكل في الأسماك المفترسة في الدر دباباتجي كامل التجربة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

أظهر بحيرة سمك السلمون المرقط كمية كبيرة من النمو خلال التجربة، كما تعني تراوت البحيرة الأولية تراوحت أوزان 694-907 غرام بينما تعني تراوت البحيرة النهائية تراوحت أوزان من 853 إلى 1،566 غرام (الجدول 1). متوسط ​​كمية الطعام المستهلكة من قبل تراوت البحيرة أثناء التجربة 135 يوما تراوحت بين 641 إلى 2،649 غرام. يعني تركيزات PCB متجانس في تراوت البحيرة ارتفعت خلال التجربة، كما تراوحت تركيزات متوسط ​​PCB متجانس 0،01-7،14 نانوغرام / غرام (على أساس الوزن الرطب) في بداية التجربة في حين تراوحت تركيزات متوسط ​​PCB متجانس ،03-29،31 من قبل ختام التجربة (الجدول 2). المتوسط ​​عبر 10 عينات مركبة من الرنجة سبتمبر اشتعلت، تراوحت تركيزات PCB متجانس 0،03 حتي 26،56 نانوغرام / غرام. المتوسط ​​عبر 10 عينات مركبة من الرنجة مايو اشتعلت، تراوحت تركيزات PCB متجانس 0،03 حتي 23،52 نانوغرام / غرام (الجدول 2). الرجوع إلىMadenjian وآخرون 21 لمزيد من التفاصيل على الرنجة المستخدمة في التجربة.

وتراوحت تقديرات متوسط ​​من γ 0،309-0،988، استنادا إلى المتوسط ​​عبر جميع الدبابات ثمانية (الجدول 3). وتراوحت الأخطاء المعيارية لهذه التقديرات متوسط ​​0،029-0،227. للجميع 75 من متجانس PCB، يعني γ لتراوت البحيرة نشط لا تختلف كثيرا عن متوسط ​​γ لتراوت البحيرة غير نشط. وبالتالي، الاحتفاظ تراوت البحيرة النشط متجانسا PCB من المواد الغذائية التي تستهلك مع تقريبا بنفس الكفاءة كما تراوت البحيرة غير نشط.

كما أن درجة كلورة زيادة 5-10 ذرات الكلور في الجزيء، وأظهرت تقديرات γ انخفاض طفيف (الشكل 1). ومع ذلك، لم γ لا تختلف بشكل كبير مع درجة من الكلورة PCB المتجانسين (في اتجاه واحد ANOVA: F = 2.16، درجات الحرية [DF] = 6، 67، P = 0.0579). متوسط ​​γ عبر جميع المتجانسات 75، وكانت القيمة المتوسطة 0.664.

كما سجل K آه زيادة 6،0-8،2، γ رفض أضعافا مضاعفة (الشكل 2). كان هذا معدل الانخفاض يختلف كثيرا عن الصفر (ر الاختبار: ر = -4.09، DF = 64، P = 0.0001)، ولكن كان يساوي فقط 7٪ لكل وحدة من سجل K آه. على أساس منحنى المجهزة، كان γ يساوي 0.70 في K آه = 6، وكان γ يساوي 0.61 في K آه = 8 (الشكل 2).

ل66 من متجانس PCB 75، وكان الخطأ المعياري عن متوسط ​​تقدير γ صغير (≤ 0.05) (الجدول 3). لستة من تسعة متجانسا الكلور أخرى، كانت الأخطاء المعيارية عن تقدير متوسط ​​من γ منخفضة نسبيا (≤ 0.10). ارتبطت الأخطاء المعيارية أعلى مع درجة أقل من الكلور (3-5 ذرات الكلور في الجزيء).

خيمة "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" دائما "> الشكل 1
الرقم 1. تقديرات صافي كفاءة نقل الغذائية (γ) من المتجانسات PCB لسمك السلمون المرقط البحيرة من فريسته صورت بوصفها وظيفة من عدد ذرات الكلور لكل جزيء من متجانس PCB. واستندت التقديرات إلى تجربة المختبر، حيث كانت الرنجة تغذية سمك السلمون المرقط البحيرة. مستنسخة الرقم بإذن من Madenjian وآخرون 18.

الشكل 2
الشكل 2. تقديرات صافي كفاءة نقل الغذائية (γ) من المتجانسات PCB لسمك السلمون المرقط البحيرة من فريسته صورت بوصفها وظيفة من سجل K آه من متجانس PCB. واستندت التقديرات إلى تجربة المختبر، تم خلالها تغذية الرنجة إلى بحيرة سمك السلمون المرقط. ص تركيبهايتم عرض خط egression لمتجانسا سجل K آه أكبر من 6 أيضا. قيمة ص 2 عن خط الانحدار المجهزة تمثل كمية من التباين في تفسير γ سجل سجل K آه. مستنسخة الرقم بإذن من Madenjian وآخرون 18.

الجدول 1. الأولية متوسط ​​أوزان ومتوسط ​​الأوزان النهائية للتراوت البحيرة المستخدمة في تجربة مختبرية 135 يوما. غذيت الرنجة لسمك السلمون المرقط البحيرة. كما شملت هو متوسط ​​كمية الطعام التي يتم تناولها من قبل تراوت البحيرة خلال كامل التجربة. استنساخ الجدول بإذن من Madenjian وآخرون 18.

عدد دبابات متوسط ​​الوزن الأولي من سمك السلمون المرقط البحيرة (ز) نهائي الوزن المتوسط ​​من سمك السلمون المرقط البحيرة (ز) استهلاك (ز)
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

الجدول 2. تركيزات PCB متجانس الأولية والنهائية في سمك السلمون المرقط البحيرة، بلغ متوسط ​​عبر الدبابات الثمانية التي استخدمت خلال تجربة مختبرية 135 يوما. متوسط ​​تركيزات PCB متجانس في سبتمبر اشتعلت الرنجة ومايو اشتعلت تغذية سمك السلمون المرقط البحيرة خلال التجربة و أظهرت أيضا. repr الجدولoduced بإذن من Madenjian وآخرون 18. باتت معدودة متجانسا ثنائي الفينيل متعدد الكلور وفقا لBallschmiter وآخرون 20.

متجانس ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأولي تراوت البحيرة PCB متجانس يعني التركيز (نانوغرام / غرام) النهائي تراوت البحيرة PCB متجانس يعني التركيز (نانوغرام / غرام) سبتمبر اشتعلت الرنجة PCB متجانس يعني التركيز (نانوغرام / غرام) قد اشتعلت الرنجة PCB متجانس يعني التركيز (نانوغرام / غرام)
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

الجدول 3. تقديرات متوسط ​​صافي كفاءة نقل الغذائية (γ) من المتجانسات PCB لسمك السلمون المرقط البحيرة من فريسته. استندت التقديرات إلى تجربة مختبرية 135 يوما، تم خلالها تغذية سمك السلمون المرقط البحيرة الرنجة. لكل متجانس، وبلغ متوسط ​​تقديرات γ من جميع الدبابات ثمانية لانتاج التقدير المتوسط. ومرفق طيه الخطأ المعياري للمتوسط ​​بين قوسين. استنساخ الجدول بإذن من Madenjian وآخرون 18. باتت معدودة متجانسا ثنائي الفينيل متعدد الكلور وفقا لBallschmiter وآخرون 20.

متجانس ثنائي الفينيل متعدد الكلور يعني γ الخطأ المعياري للمتوسط
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

لتقديرات أكثر دقة من γ، يجب أن يكون المجرب قادرة على تتبع بدقة كل من كمية الغذاء وضعها في كل من الدبابات وكمية من المواد الغذائية غير مأكول في كل من الدبابات أثناء التجربة. ولتحقيق ذلك، يجب أن يكون المجرب قادرة على إزالة جميع المواد الغذائية غير مأكول من الدبابات وتحديد بدقة وزنه. بالإضافة إلى تتبع دقيق من الطعام يؤكل بالفعل من قبل الأسماك المفترسة، وتقدير دقيق للγ قد تعتمد أيضا على فترة كافية من التجربة. وبالنظر إلى أن الدراسات المختبرية استشهد على نطاق واسع صممت خصيصا لتقدير كفاءة نقل الغذائية من الكلور لصيد السمك من طعامهم تراوحت 105-224 يوما في مدة 22،23، مدة 100 يوما على الأقل، ويفضل أن لا يقل عن 130 يوما، ويوصى. علاوة على ذلك، يمكن إدخال التحيز في تقدير γ من قبل عدد كاف من الأسماك المفترسة عينات لقرارات PCB في بداية عمليeriment 14. احتمال الحصول على عينة من الأسماك المفترسة مع تركيزات PCB يست تمثيلية من متوسط ​​تركيز الكلور لجميع من الأسماك المفترسة في الزيادات خزان مع تناقص حجم العينة. من الناحية المثالية، ينبغي التضحية نصف من الأسماك في خزان للقرارات PCB في بداية التجربة.

لزيادة الصلة وتطبيق نتائج التجربة المعملية إلى الميدان، ويجب أن تغذى سمكة فريسة التي عادة ما تؤكل من قبل الأسماك المفترسة في الحقل إلى الأسماك المفترسة أثناء التجربة المعملية. قد تعتمد كفاءة نقل صافي الغذائية على طبيعة الأغذية التي تحتوي على مصفوفة المتجانسين PCB 11،24. واقترحت أدلة من دراسات سابقة أن تقديرات γ بناء على نظام غذائي بيليه التجاري قد تكون أقل بكثير من التقديرات γ على أساس تغذية الأسماك على الأسماك المفترسة فريسة الفعلية 17. وبالتالي، اتباع نظام غذائي من الأسماك فريسة بدلا من معالجتها أو سيويوصى حمية nthesized.

للحد من عدم اليقين في تقديرات γ، يجب أن يكون كل من الأسماك المفترسة والمواد المركبة الأسماك فريسة المتجانس أيضا. درجة التجانس تعتمد في جزء منها على مجموعة من الخلاطات المتاحة وخلاطات. للأسماك المفترسة الكبيرة، قد تكون هناك حاجة إلى خلاط كبير لبدء عملية التجانس. يمكن بعد ذلك نقل عينة فرعية من جناسة من خلاط كبير إلى أصغر خلاط، حيث يمكن تحقيق درجة عالية من التجانس.

تحديد دقيق لتركيزات PCB متجانس متجانسة في عينات أنسجة الأسماك عنصرا رئيسيا من عملية تقدير بدقة γ لمختلف متجانسات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. العينات يجب تنظيفها بشكل صحيح أثناء متابعة عملية الاستخراج لإزالة التدخلات مصفوفة وتحقيق مستوى منخفض من الكشف عن المتجانسين PCB. استخدام اللوني للغاز - نظام قياس الطيف الكتلي مع سلبيمصدر التأين الكيميائية تعمل في وضع ايون واحد يمكن أن يؤدي إلى الكشف عن مستويات منخفضة تصل إلى 0.02 نانوغرام / مل في استخراج للغاية المتجانسات المكلورة أكثر PCB، على الرغم من أن حد الكشف عن متجانسا الكلور أقل المكلورة ستكون أعلى بكثير من هذه القيمة 25 . يمكن أن تكون بديلا لالتقاط كاشف الإلكترون السلبي لأداة التأين الكيميائية وسوف يوفر هذا النهج الكشف مستوى منخفض، ولكن سيكون أيضا أكثر عرضة للتدخلات المصفوفة. تبعا لتركيزات PCB متجانس في عينات أنسجة الأسماك المتجانس، فإن الباحث أن تقرر لنهج (التأين السلبي الكيميائية أو أسر الإلكترون) الذي هو أكثر ملاءمة. لتركيزات منخفضة للغاية متجانس ثنائي الفينيل متعدد الكلور، قد يكون القبض على نهج الإلكترون لاستخدامها. تجدر الإشارة إلى أن القياسات بالقرب من حد الكشف غالبا ما يكون منخفضة نسبيا الدقة والدقة بسبب الخطأ التحليلي 26.

ومنهجية بالتفصيل في هذه الدراسة يمكن تكييفها بسهولة لمعالجة مسائل بحثية جديدة في مجال تراكم PCB في الأسماك. على سبيل المثال، كما ذكر أعلاه، γ قد يتأثر معدل التغذية. وقد اقترح العمل السابق الذي γ يتناقص مع تزايد معدل استهلاك الغذاء 14،17. بالضبط كيف γ تغيير مع زيادة معدل التغذية؟ هل العلاقات بين γ ودرجة الكلورة أو بين γ وتسجيل K آه، والتي تم توضيحها في هذه الدراسة لتغذية الأسماك الإرضاع بحسب الرغبة، تظل متسقة في انخفاض معدلات التغذية؟ أي من العاملين التاليين له تأثير أكبر على γ: كمية الطعام المستهلكة يوميا أو تواتر التغذية (أي التغذية مرة واحدة كل يوم مقابل التغذية مرة واحدة كل يومين أو ثلاثة أيام)؟ أي من العاملين التاليين له تأثير أكبر على γ: وزن الغذاء يستهلك كل يوم أو مقدار الطاقة في الأغذية المستهلكة كل يوم؟ وميثodology بالتفصيل في هذه الدراسة هو مناسب تماما للإجابة على هذه الأسئلة، لأن كلا من معدل التغذية والمواد الغذائية نوع يمكن السيطرة عليها في المختبر.

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

العلوم البيئية، العدد 90، كفاءة نقل الغذائية، متجانس ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تراوت البحيرة، والنشاط، والملوثات، وتراكم، وتقييم المخاطر، المعادل السامة
تقدير مختبر صافي الغذائية الكفاءة نقل المتجانسات PCB إلى بحيرة سمك السلمون المرقط (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) من فريسته
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