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आकार Fractionated समुद्री प्लवक और निलंबित कणों का संग्रह करने के लिए एक अल्ट्रा साफ बहुपरत उपकरण

Published: April 19, 2018 doi: 10.3791/56811
Automatic Translation
1, 1, 1, 2
1Institute of Oceanography, National Taiwan University, 2Sino Instruments Co., Ltd.

Summary

प्लवक और निलंबित कणों महासागर में biogeochemical चक्र में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं । यहां, हम समुद्री जल की बड़ी मात्रा से निपटने की क्षमता के साथ समुद्र में कणों और प्लवक के विभिंन आकारों के संग्रह के लिए एक अल्ट्रा साफ, कम तनाव विधि प्रदान करते हैं ।

Abstract

सागर में कई तत्वों का पता लगाने के वितरण दृढ़ता से वृद्धि, मृत्यु, और समुद्री प्लवक के पुनः mineralization और निलंबित/डूब कणों के उन लोगों के साथ जुड़े रहे हैं । यहां, हम समुद्र में निलंबित कण बात (एसपीएम) के संग्रह के लिए एक सभी प्लास्टिक (और पाली कार्बोनेट), बहु परत निस्पंदन प्रणाली प्रस्तुत करते हैं । इस अल्ट्रा साफ नमूना डिवाइस डिजाइन और ट्रेस तत्व अध्ययन के लिए विशेष रूप से विकसित किया गया है । सभी गैर धातु सामग्री और एक में लाइन प्रवाह के माध्यम से प्रक्रिया के उपयोग के सावधानीपूर्वक चयन नमूना के दौरान किसी भी संभव धातु संदूषण को कम करता है । इस प्रणाली को सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है और धातु का पता लगाने के लिए tweaked (जैसे, Fe, अल, Mn, सीडी, घन, Ni) तटीय और खुले महासागर पानी में अलग आकार के कणों पर । दक्षिण चीन सागर से साउथ ईस्ट एशिया टाइम-सीरीज (सीटें) स्टेशन के परिणाम से संकेत मिलता है कि euphotic जोन में प्लवक की प्रतिदिन विविधताओं और स्थानिक वितरण को आसानी से सुलझाया और पहचाना जा सकता है । ताइवान जलडमरूमध्य की सतह के पानी में आकार-fractionated कणों का रासायनिक विश्लेषण पता चलता है कि बड़े कणों (> 153 µm) ज्यादातर जैविक व्युत्पंन थे, जबकि छोटे कणों (10-63 µm) ज्यादातर अकार्बनिक पदार्थ से बना रहे थे । सीडी के अलावा, धातुओं की सांद्रता (Fe, अल, Mn, घन, नी) के आकार में वृद्धि के साथ कम हुई ।

Introduction

महासागर में कण समुद्री biogeochemical चक्र1में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । ऐसे आकार, खनिज, और संरचना के रूप में कणों के गुणों के अधिकांश, एक भूवैज्ञानिक या hydrographical से एक और2के लिए सेटिंग को बदल सकते हैं । इसके अलावा, सागर में तत्वों के वितरण भी समुद्री phytoplankton के जीवन चक्र के साथ जुड़े रहे हैं: विकास, मृत्यु, डूब, और फिर से mineralization3,4। समुद्री कण आकार में परिमाण के ंयूनतम 4 आदेश, उपमाइक्रोन कणों से बड़े समुच्चय को लेकर (> 5 मिमी) । अधिकांश कणों जैविक रूप से प्राप्त कर रहे हैं, इस तरह के वायरल lysis के रूप में प्रक्रियाओं से, इंग्लैण्ड, स्राव, मल गोली उत्पादन, आदि अन्य कणों कोशिकाओं, सेलुलर मलबे, या lithogenic सामग्री के शारीरिक जमावट से गठित कर रहे हैं1. कणों के विभिंन रासायनिक और जैविक विशेषताओं दोनों geochemical चक्र और जैविक प्रक्रियाओं पर और कणों के भीतर4,5,6से नियंत्रण । ये कण महत्वपूर्ण निवास के साथ-साथ कुछ जीवों के लिए भोजन के स्रोत हैं, जैसे zooplankton या saprotrophs. तदनुसार, कणों के भाग्य अक्सर उनके आकार से संबंधित है, जो पर और कणों के आसपास जैविक प्रक्रियाओं द्वारा संशोधित किया जा सकता है ।

नमूना समुद्री कणों आमतौर पर निस्पंदन की आवश्यकता है, लेकिन इस दृष्टिकोण कणों के गुणों की पहचान करने में एक निश्चित अस्पष्टता का परिचय, के बाद से समुद्री कणों संरचना और आकार में समरूप नहीं कर रहे हैं । निलंबित कणों, मुख्य रूप से निलंबन में लगभग स्थायी रूप से कर रहे हैं कि छोटे और कम घनत्व कणों से बना, hydrodynamic शर्तों के आधार पर, केवल समय की एक छोटी अवधि के लिए निलंबन में बड़े और सघन कणों की मात्रा अलग से मिश्रित कर रहे हैं 7. प्लवक नमूनों की स्ट्रेस मेटल संरचना की पहली रिपोर्ट प्लवक tows द्वारा एकत्र की गई या एक शोध पोत8पर प्लवक जाल सस्पैंड किया गया । लेखक अक्सर रासायनिक विश्लेषण के लिए समुद्री कण नमूना के दौरान संक्रमण की एक गंभीर समस्या का सुझाव है, नमूनों में धातु के कणों और रंग चिप्स पाया । अंय प्रयासों रबर बेड़ी द्वारा शुद्ध रस्सा या एक polyvinyl क्लोराइड (पीवीसी)-हाथ चरखी3का उपयोग कर शामिल हैं । कणों के विश्वसनीय नमूना की कठिनाई विशेष रूप से ट्रेस तत्वों के लिए, समुद्री कणों की रासायनिक संरचना और अधिक कठिन की हमारी समझ में प्रगति करता है । जैसे, phytoplankton में तत्वों का पता लगाने की एकाग्रता पर सबसे महत्वपूर्ण जानकारी संस्कृति अध्ययन से आया है9,10। इस मान्यता ने समुद्री वैज्ञानिकों को पिछले तीस साल11से अधिक समुद्र में कणों का अध्ययन करने के लिए नए तरीके बनाने के लिए प्रेरित किया है ।

Oceanographers जहाज़ निस्पंदन, सीटू निस्पंदन में , और तलछट जाल11सहित विभिन्न नमूना तकनीक का इस्तेमाल किया है । गैर-दूषित नमूनों को एकत्र करने के लिए समुद्र-जल की बड़ी मात्रा का प्रसंस्करण चुनौतीपूर्ण हो सकता है, विशेष रूप से खुले महासागर और गहरे पानी के लिए जिसमें कण सांद्रता बहुत कम है (०.००१-०.१ mg/L). यह भी फिल्टर करने के लिए आवश्यक है समुद्र की बड़ी मात्रा-पानी के लिए पर्याप्त मात्रा में प्राप्त करने के लिए कणों का पता लगाने के लिए धातु सांद्रता को मापने । कुछ शोधकर्ताओं ने आकार-भिन्नीकरण विधि को डूब कणों से अलग निलंबित कणों का इस्तेमाल किया है. हालांकि, कण आकार, porosity, घनत्व, और आकार सभी कण डूब वेग प्रभावित कर सकते हैं । तलछट जाल निलंबित कणों को इकट्ठा करने के लिए व्यावहारिक उपकरण नहीं हैं, उन कणों डूब के लिए तैयार कर रहे हैं के बाद से. इसलिए, यह नमूना और उपचार विधियों है कि ंयूनतम संक्रमण के साथ निलंबित कणों की पर्याप्त मात्रा में जमा कर सकते है विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण है । इसलिए, आकार- सीटू निस्पंदन में द्वारा भिन्नीकरण अभी भी है oceanographer नमूना toolbox में एक होनहार उपकरण है, क्योंकि यह समुद्री कण गतिशीलता पर महत्वपूर्ण जानकारी प्रकट कर सकते हैं. यहां, हम एक सफलतापूर्वक परीक्षण किया ट्रेस-धातु साफ, बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन उपकरण है, जो बड़ी मात्रा में (१२०-२४० एल) polytetrafluoroethylene से एक पास में बोर्ड पर समुद्री जल का इलाज कर सकते हैं का वर्णन (PTFE) लेपित पानी नमूना बोतलों में एक बहु बोतल नमूना सरणी । इस नमूना उपकरण अनुक्रम में एसिड धोया सिंथेटिक नायलॉन जाल का उपयोग करता है, और जाल धीरे आकार-fractionated निलंबित मामला है और phytoplankton12,13इकट्ठा करने के लिए एक पाली कार्बोनेट कंटेनर के भीतर संलग्न हैं, 14,15 (चित्र 1) । इस काम का उद्देश्य धातु कण संघों और समुद्री वातावरण में उनकी प्रतिक्रिया गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए एक बेहतर उपकरण प्रदान करने के लिए है, और planktons, कणों की एक विस्तृत विविधता के भाग्य की हमारी समझ में सुधार, और इन में धातुओं का पता लगाने वातावरण.

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Protocol

निंनलिखित प्रोटोकॉल हानिकारक रसायनों के साथ काम करना शामिल है । कृपया सुरक्षा डेटा पत्रक (एसडीएस) ध्यान से पढ़ें, और संस्थागत रासायनिक सुरक्षा दिशानिर्देशों का पालन करें ।

1. बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना तैयारी

  1. नमूना सफाई
    1. टयूबिंग और 1% के साथ निस्पंदन यूनिट भरें (डब्ल्यू/anionic चिढ़ाना एंजाइम डिटर्जेंट समाधान के) और यह 24 घंटे के लिए सोख । रिवर्स असमस डबल आसुत जल (RO-DDW) के साथ बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना अच्छी तरह से फ्लश, तो यह ०.१% के साथ भरें (v/ हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल, रिएजेंट ग्रेड) और ७२ एच के लिए भिगो दें ।
    2. अच्छी तरह से रिवर्स असमस डबल आसुत जल (आरओ-डीडी-DIW) के साथ बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना फ्लश तीन से पांच बार, कम से कम 20 लीटर हर बार, और प्लास्टिक की थैलियों में कोडांतरण की दुकान ।
  2. कण नमूना कंटेनर सफाई/
    1. कम घनत्व पॉलीथीन का प्रयोग करें (LDPE, १२५ एमएल) या fluorinated ईथीलीन propylene (FEP, १२५ मिलीलीटर) की बोतलें कणों के लिए कंटेनरों के रूप में । उन्हें क्षारीय डिटर्जेंट में पहले भिगोकर बोतलों को साफ करें (Micro, 1%), फिर ५०% में (v/v) नाइट्रिक एसिड (िनॉ3, रिएजेंट ग्रेड), फिर 10% (v/v) एचसीएल के लिए समाधान क्रमशः 24, ४८, और २४ ज । दो भिगोने कदम के बीच डी-जल (आरओ-डीडी-DIW) के साथ बोतलों कुल्ला ।
    2. एक अंतिम एचसीएल भिगोने के बाद, डी-जल (आरओ-डीडी-DIW) के साथ अच्छी तरह से बोतलों कुल्ला, और एक साफ कमरे या कक्षा में बोतल सूखी-१०० साफ बेंच ।
      बहुपरत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन पारखी करने के लिए साफ बोतल देते हैं, या परिवहन के लिए उन्हें डबल बैग पीई zippered बैग में साफ बोतलों और सील ।
  3. बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना के कोडांतरण
    1. छह दिशात्मक करने के लिए नमूना के शीर्ष पर थर्माप्लास्टिक elastomer ट्यूबों (०.६३५ cm के बाहर व्यास) छः 4 मीटर लंबे समय तक रासायनिक प्रतिरोधी ट्यूब से कनेक्ट करें ।
    2. एक साफ कमरे (बेंच) में अनुक्रम में कम घनत्व पॉलीथीन नमूना कंटेनरों (१२५ मिलीलीटर LDPE) के साथ तीन अलग जाल नायलॉन फिल्टर को इकट्ठा करने के बाद वे साफ कर रहे हैं (नीचे देखें), बाहर पर तैनात 10 µm मेष फिल्टर के साथ, में ६३ µm मेष फिल्टर मध्य, और अंदर पर १५३ µm मेष फिल्टर । परिवहन के लिए, बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना पॉलीथीन की दो परतों में (पीई) बैग की दुकान, तो यह (पीपी) शिपिंग कंटेनर में जगह है ।

2. नमूना

  1. नमूना संग्रह
    1. नमूना साइट पर आगमन पर, एक व्यक्ति को अनुसंधान पोत के डेक पर एक शिपिंग कंटेनर से बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना हटा दें और नमूना के साथ बैग खुला है । फिर, उंहें पीई दस्ताने पर डाल दिया है, ऊंचा बहु बोतल नमूना सरणी पर ६ २० L PTFE-लेपित नमूना बोतलों के पानी spigots के लिए छह 4 मीटर थर्माप्लास्टिक elastomer ट्यूबों कनेक्ट, और इस निस्पंदन इकाई में समुद्री जल गाइड । समुद्री जल के माध्यम से दिशात्मक सुविधा का प्रवाह होगा, और प्लवक/fractionated जाल के माध्यम से धीरे से अलग हो जाएगा और १२५ मिलीलीटर LDPE बोतलों कि जाल के आधार पर सुरक्षित है में बसा ।
    2. के बाद समुद्री जल के माध्यम से प्रवाहित (आमतौर पर १२० एल तटीय समुद्र के पानी के लिए और २४० एल खुले महासागर पानी के लिए), अनुक्रम में प्रत्येक शुद्ध निकालें (सबसे पहले, १५३ µm, फिर ६३ µm, और अंत में 10 µm) एक वर्ग में-१०० स्वच्छ पीठ, तो ट्रेस के साथ नेट स्प्रे-धातु-साफ ०.४ µm f iltered समुद्री जल बाहर किसी भी प्लवक जाल की भीतरी सतह पर अटक कुल्ला करने के लिए । १२५ मिलीलीटर पॉलीथीन की बोतलों में केंद्रित कणों/प्लवक के साथ समुद्री जल ले लीजिए ।
    3. जाल से इन बोतलों unक्रू, और फिल्टर के साथ समाधान केंद्रित कणों/प्लवक फिर से एक एसिड धोया वैक्यूम निस्पंदन उपकरण के माध्यम से पूर्व तौला के साथ, एसिड-धोया ४७ मिमी, 10 µm ताकना-आकार कम-वैक्यूम के तहत पाली कार्बोनेट फिल्टर शर्तें (< 5 केपीए) ।
    4. कणों को इकट्ठा करने के लिए/प्लवक से छोटे 10 µm, नमूना के माध्यम से प्रवाह करने के लिए समुद्री जल के कम से 20 एल के लिए प्रतीक्षा करें, उसके बाद, 5 एल पीई कंटेनर में पानी की दो से पांच एल इकट्ठा, और के साथ एक एसिड धोया वैक्यूम निस्पंदन उपकरण द्वारा इन नमूना पानी फिल्टर पूर्व तौला, एसिड धोया, ४७-mm, ०.४-µm ताकना आकार पाली कार्बोनेट फिल्टर ।
    5. वैक्यूम निस्पंदन के बाद, पानी के अवशेष को दूर करने के लिए उच्च शुद्धता DDW जल के साथ तुरंत नमूना फिल्टर कुल्ला, कणों की सूखी वजन का निर्धारण करने पर समुद्री लवण के प्रभाव को कम करने/प्लवक । मिलीलीटर की केवल एक जोड़ी के लिए कुल्ला मात्रा रखने के लिए नाजुक प्लवक हानिकारक को रोकने के ।
    6. फिर, इस धोने कदम के बाद, ध्यान से वैक्यूम निस्पंदन इकाई से फिल्टर को दूर, एसिड धोया, पूर्व वजन एक्रिलिक प्लास्टिक पेट्री व्यंजन में नमूना फिल्टर की दुकान है, और सील प्लास्टिक बैग में सील । एक-20 ˚ सी फ्रीजर में बैग रखने के लिए एक भूमि पर वापस लौटने तक आगे नमूना उपचार और रासायनिक विश्लेषण के लिए प्रयोगशाला आधारित है ।

3. नमूना उपचार

  1. फ्रीज सुखाने और कणों का पाचन
    1. कण नमूनों के साथ फिल्टर फ्रीज-सुखाने की मशीन के कलेक्टर चैंबर में रखें, और मशीन पर बारी । के रूप में मशीन का तापमान पहुंच-४० ° c, मशीन के निर्वात पंप पर बारी और फ्रीज सुखाने प्रक्रियाओं शुरू करते हैं ।
      नोट: वैक्यूम स्तर ०.१२ mBar नीचे तेजी से बनाए रखा जाना चाहिए । कृपया उपयोगकर्ता मैनुअल ध्यानपूर्वक पढ़ें और प्रत्येक चरण के लिए निर्माता के दिशानिर्देशों का पालन करें ।
    2. ७२ ज के बाद, फ्रीज-सुखाने की मशीन को बंद कर दें, सूखे हुए फिल्टर को हटा कर उन्हें तौल लें । फिर, पूर्व तौला perfluoroalkoxy alkane (पीएफए) वाहिकाओं (६० मिलीलीटर क्षमता) में सूखे नमूना फिल्टर जगह है, और जहाजों में केंद्रित ultrapure नाइट्रिक एसिड की 3 मिलीलीटर जोड़ें2,3,6,7।
    3. २.५ किलो मीटर के एक निरंतर टोक़ के लिए एक टोक़ रिंच के साथ जहाजों को कसने, और पहली पाचन अनुक्रम के लिए 12 एच के लिए १३० डिग्री सेल्सियस पर एक पारंपरिक ओवन में जहाजों जगह है । ठंडा करने के बाद, ओवन से जहाजों को हटाने, जहाजों को खोलने, और जहाजों में ultrapure hydrofluoric एसिड की 2 मिलीलीटर जोड़ें2,3,6,7।
    4. २.५ किलो मीटर की टोक़ के साथ जहाजों को कसने, और एक पारंपरिक ओवन में जहाजों के लिए १३० डिग्री सेल्सियस पर 12 घंटे के लिए जगह है, जो दूसरा पाचन अनुक्रम है । ठंडा करने के बाद, जहाजों को खोलने और जहाजों में ४.५% अल्ट्रा शुद्ध बोरिक एसिड समाधान के 16 मिलीलीटर जोड़ें2,3,6,7।
    5. २.५ किलो मीटर की लगातार टोक़ के लिए जहाजों को कसने, और अंतिम पाचन अनुक्रम के लिए 12 घंटे के लिए १३० डिग्री सेल्सियस पर ओवन में नमूनों को पचाने. ठंडा करने के बाद, प्रत्येक पोत तौलना और अंतिम मास और प्रत्येक पचा समाधान के विशिष्ट जन एक अंतिम डाइजेस्ट मात्रा उपज का निर्धारण ।
      नोट: विशिष्ट द्रव्यमान डाइजेस्टर के बिल्कुल १.०० मिलीलीटर के वजन को मापने के द्वारा निर्धारित किया जाता है ।
    6. सावधानी से 30 मिलीलीटर एसिड जरुर पीई बोतल में आगे का पता लगाने के धातु विश्लेषण के लिए डाइजेस्टर डालना ।
  2. ट्रेस धातु विश्लेषण
    1. पता लगाने धातु सांद्रता का निर्धारण (सीडी, घन, Fe, Mn, Ni, और अल) एक ग्रेफाइट फर्नेस परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर (GF-आस)6का उपयोग कर कणों के पचा समाधान में ।
    2. एक सटीकता परीक्षण के रूप में, का उपयोग करें प्रमाणित संदर्भ सामग्री (सीआरएम), इस तरह के राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद कनाडा से समुद्री तलछट संदर्भ सामग्री के रूप में, राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान से estuarine तलछट मानक संदर्भ सामग्री संयुक्त राज्य अमेरिका, और यूरोपीय आयोग के विज्ञान और ज्ञान सेवा से प्लवक संदर्भ सामग्री । इस प्रक्रिया में CRM में प्रदान किए गए ट्रेस धातुओं के लिए प्रमाणित मूल्य के ९५% से १०७% की वसूली की जाती है ।

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Representative Results

आधुनिक समुद्र विज्ञान के विकास के साथ, यह अब एक आम अभ्यास के लिए समुद्री कणों या प्लवक में सटीक ट्रेस धातु सांद्रता प्राप्त करने के लिए "स्वच्छ तकनीक" का उपयोग करने के लिए है । के बाद से प्राकृतिक जल में सबसे कणों कम मिलीग्राम/l करने के लिए µ जी/एल रेंज, समुद्री जल की बड़ी मात्रा के उपचार के लिए आवश्यक है geochemical और जैविक वातावरण में विभिंन कणों पर धातुओं के प्रभाव की जांच । स्वच्छ, बहु परत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन ("CATNET") नमूना तकनीक (चित्रा 1) के उपयोग के साथ, अच्छा समझौता कण सांद्रता पारंपरिक दबाव मृत अंत निस्पंदन और CATNET द्वारा एकत्र उन का उपयोग कर निर्धारित के बीच पाया गया था, ताइवान से पश्चिमी तट से नमूने के तटीय समुद्री जल का एक डेटा सेट का उपयोग करना (चित्रा 2) । उन कणों के ९०% से अधिक छोटे थे (०.४-10 µm). जब CATNET फ़िल्टर्ड समुद्री जल के लिए परिवेश अनफ़िल्टर्ड समुद्री जल की तुलना में (< 10 µm), इस प्रोटोकॉल का उपयोग बहुत कम कारतूस और कोई ध्यान देने योग्य संदूषण (तालिका 1) का उत्पादन किया । क्लोरोफिल की गहराई में एकत्र कणों के लिए-3/26/2002 और 3/28/2002 के बीच दक्षिण चीन सागर में एक अधिकतम, सबसे कणों (> 80%) रहते में छोटे (०.४-10 µm) कणों । बड़े कणों, अर्थात्, zooplankton (> 153 µm), स्पष्ट रूप से प्रतिदिन ऊर्ध्वाधर प्रवास पैटर्न दिखाया, जबकि छोटे कणों की सांद्रता लगभग अपरिवर्तित बनी हुई (चित्रा 3) । नमूना बोतलों में मनाया लाइव zooplankton निस्पंदन प्रक्रिया की सौम्यता का संकेत दिया10. ताइवान जलडमरूमध्य की सतह के पानी में विश्लेषणात्मक गीला रसायन और नमूना तकनीक यहां वर्णित समुद्री कण वितरण और रचनाओं को मापने के लिए उपयोग किया जाता है । निलंबित कणों (µ g/g) में औसत धातु सांद्रता के हिस्टोग्राम विभिंन आकार भागों के बीच नाटकीय रूप से विविध एकत्र, परिमाण के पांच आदेशों पर फैले । सांद्रता अलग कण आकार समूहों में काफी विविध: ०.४-10 µm, 10-63 µm, ६३-१५३ µm, और > 153 µm । आम तौर पर, सबसे कणों Fe और अल में समृद्ध थे, और सांद्रता बढ़ती आकार के साथ कमी आई, सीडी के लिए छोड़कर, जो आकार बढ़ाने के साथ वृद्धि हुई, संभवतः एक जैव एकाग्रता की प्रक्रिया की वजह से3,10, 14 (चित्रा 4).

Figure 1
चित्रा 1: आकार fractionated समुद्री प्लवक और निलंबित कणों (CATNET) का संग्रह करने के लिए अल्ट्रा साफ बहुपरत गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन नमूना । इस कण संग्रह नमूना है पाली कार्बोनेट और के सामग्री से बना है, और फिट है, अनुक्रम में, १५३ µm, ६३ µm, और 10 µm अस्थिर नायलॉन जाल के साथ । पानी के नमूनों से तैयार कर रहे हैं ६ २०-लीटर PTFE-लेपित नमूना बोतलों पर ऊंचा बहु-बोतल नमूना सरणी, एसिड धोया थर्माप्लास्टिक elastomer ट्यूबों के माध्यम से आकार-fractionated निस्पंदन उपकरण के बहिर्वाह सिरों से जुड़ा. इस निस्पंदन सिस्टम को प्रभावी ढंग से संभव संक्रमण से बचाता है, जबकि जहाज पर नमूने इकट्ठा, और कणों धीरे अलग आकारों में जाल के माध्यम से पृथक कर रहे हैं, प्रत्येक शुद्ध के तल पर LDPE बोतलों में डूब । "CATNET" सह लेखक द्वारा उपनाम था मिस वेन-Huei ली का एक छोटा संक्षिप्त नाम के लिए "डॉ. है कैट अल्ट्रा साफ बहु परत संग्रह नेट", ताकि उपयोगकर्ताओं के साथ उपकरण और निस्पंदन विधि भेद सकता है डिजाइनर के संबंध/आविष्कारक, Dr. लिआंग-देखा "कैट" वेन । इस उपकरण को 9 मईगु, २०१५12तक पेटेंट कराया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: कुल निलंबित सामग्री की तुलना (TSM) दो स्वतंत्र निस्पंदन तरीकों से तटीय जल से एकत्र । तटीय पानी के नमूनों की गहराई में 5 मीटर की दूरी पर बोर्ड पर एकत्र थे R/V महासागर अनुसंधान द्वितीय अप्रैल में २००७ (OR2-1432, 2007/4/21-4/23) । (a) नमूना स्टेशन, (b) नमूना प्रक्रिया की योजनाबद्ध, (c) प्रत्येक नमूना CATNET विधि द्वारा निर्धारित साइटों की विभिन्न आकार कण सांद्रता, और (d) द्वारा निर्धारित कण एकाग्रता की तुलना परम्परागत निस्पंदन विधि (TSM) और CATNET विधि (TTSM) । TSM द्वारा मापा के रूप में डुप्लिकेट नमूनों की मानक विचलन त्रुटि पट्टियां हैं । बहुत अच्छा समझौता निलंबित कण एक ही नमूने के अलग aliquots में दो स्वतंत्र तरीकों का उपयोग कर निर्धारित सांद्रता के बीच पाया गया । वहां 22 नमूना साइटों रहे थे, और प्रत्येक साइट के लिए दो नमूने एकत्र किए गए थे और आमतौर पर इस्तेमाल किया द्वारा फ़िल्टर्ड, दबाव मृत अंत निस्पंदन उपकरण7,11,16 (कुल निलंबित सामग्री, "TSM", कण वजन से भी बड़ा के ०.४ µm), और एक अन्य नमूना कम दबाव वैक्यूम निस्पंदन द्वारा पीछा CATNET द्वारा एकत्र किया गया था (निलंबित सामग्री की कुल राशि, "TTSM", ०.४-10, 10-63, ६३-१५३, और > 153 µm कणों के वजन का योग; केवल एक बार के कारण किया ऑपरेशन समय) । एक बड़ी एकाग्रता रेंज से तात्पर्य है कि तकनीक विशिष्ट वातावरण में कण अध्ययन के लिए उपयुक्त हैं, जहां सांद्रता महत्वपूर्ण मतभेद दिखाते हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Analytes क्षेत्र डबल-जल रिक्त स्थान परिवेशी समुद्री जल (< 0.4 µm) CATNET निस्पंदन समुद्री जल (< 10 µm)
नाइट्राइट (µ मी) जवाबतलब ०.२३ ०.२२
नाइट्रेट (µ मी) जवाबतलब १.४ १.४५
अमोनियम (µ मी) जवाबतलब ०.०८१ ०.०८८
फॉस्फेट (µ एम) जवाबतलब ०.१६ ०.१५
सिलिकेट (µ मी) जवाबतलब ४.०१ ४.०५
DOC (µ m) जवाबतलब ८३ ८१
घन (एनएम) ०.०८ ०.९१ ०.८५
Fe (एनएम) ०.००५ ०.३४ ०.३५
एनआई (एनएम) ०.०१ २.४५ २.३५

1 तालिका: पोषक तत्व और प्रक्रिया खाली पानी, परिवेश समुद्री जल, और CATNET फ़िल्टर्ड पानी में धातु सांद्रता का पता लगाएं । 3 क्षेत्र रिक्त स्थान में पोषक तत्वों और ट्रेस धातु सांद्रता का चित्रण (उच्च शुद्धता पानी क्षेत्र में नमूनों के रूप में इलाज), और परिवेश पानी (115 ˚ 34 ' ई, 18 ˚ 15 ' N; ८० मीटर गहराई) से पहले और बाद CATNET निस्पंदन, जो की प्रभावशीलता का संकेत प्रोटोकॉल वर्णित है । वृद्धि की वजह से एकाग्रता के लिए कोई सबूत नहीं था तनाव प्रभाव (टकराने की वजह से अप्राकृतिक उत्सर्जन, अप्राकृतिक प्रकाश जोखिम, तापमान झटका, जोरदार मिश्रण, कोशिका टूटना, आदि) या संदूषण (धातुओं में ट्रेस बहाकर और संग्रह की बोतलें, संग्रह गियर, फिटिंग और तार, प्लास्टिक बंद, आदि। कम फील्ड रिक्तियां भी हासिल की गईं । detectable नहीं: जवाबतलब

Figure 3
चित्रा 3: euphotic क्षेत्र में (क) क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति के लौकिक रूपांतरों, और (ख) विभिंन आकार के कणों क्लोरोफिल की गहराई पर एकत्र-एक अधिकतम । नमूने बोर्ड पर आर/वी महासागर अनुसंधान मैं मार्च में २००२ (OR1-639, 2002/3/21-3/30)13में एकत्र किए गए । (a) में त्रिभुजों के साथ डैश्ड रेखाएं सीटीडी खिन्न और जल डेटा पुनर्प्राप्ति समय का संकेत देती हैं; ठोस त्रिकोण CATNET तैनाती के लिए क्लोरोफिल की गहराई पर कणों के लिए नमूना समय को दर्शाती है । जबकि छोटे कणों के कुछ सांद्रता लगभग अपरिवर्तित बनी हुई है, zooplankton (> 153 µm) स्पष्ट रूप से रात ऊर्ध्वाधर प्रवास पैटर्न दिखाया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: सूखे निलंबित कणों में औसत धातु सांद्रता की तुलना (µ g/g) विभिन्न आकारों के बीच. (क) नमूने बोर्ड पर आर वी महासागर अनुसंधान द्वितीय में २००७ (OR2-1444, 2007/5/31-6/6) की गर्मियों के दौरान एकत्र किए गए । (b) विभिंन आकारों के बीच सभी ३५ नमूनों के लिए सूखे निलंबित कणों (µ g/g) के मानक विचलन के साथ औसत धातु सांद्रता । कुल मिलाकर, ट्रेस-धातु रचनाओं नाटकीय रूप से विविध, परिमाण के पांच आदेशों पर फैले । ट्रेस धातु सांद्रता भी अलग आकार में काफी विविध कणों एकत्र (०.४-10, 10-63, ६३-१५३, और > 153 µm) ताइवान जलडमरूमध्य की सतह पानी में; आम तौर पर, एकाग्रता के आकार में वृद्धि के साथ कम, सीडी के लिए छोड़कर । इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

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Discussion

प्राकृतिक जल में प्लवक और निलंबित कणों पर विश्वसनीय ट्रेस धातु सांद्रता प्राप्त करना, जो आम तौर पर बहुत कम सांद्रता पर मौजूद हैं, के उद्देश्य के साथ नमूना संग्रह, प्रसंस्करण, उपचार, और विश्लेषण के दौरान महान देखभाल की आवश्यकता है संदूषण को कम करना । इसलिए, प्रक्रियाओं डिजाइन करने के लिए और नमूना गियर तैयार करने के लिए, नमूना कंटेनर, और सामग्री इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया और प्रक्रिया नमूने समुद्री वातावरण में धातुओं का पता लगाने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने की ओर सभी महत्वपूर्ण कदम हैं. नए कण के अग्रिम के साथ हाल के दशकों में तरीकों का संग्रह, कण गतिशीलता के रूप में के रूप में अच्छी तरह से ट्रेस तत्व biogeochemistry का हमारा ज्ञान भी व्यापक है । इस पत्र में, हम एक अनुक्रमिक आकार-फ्रैक् तकनीक है कि वितरण और समुद्री प्लवक/कणों की संरचना का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है सचित्र है । seawaters में हम जांच की, ट्रेस-धातु रचनाएं विभिंन आकारों और मूल के साथ कणों में नाटकीय रूप से विविध, परिमाण के पांच आदेशों पर फैले । आम तौर पर, सबसे छोटे कणों (०.४-10 µm) इस तरह Fe और अल के रूप में धातुओं का पता लगाने के साथ समृद्ध थे, और सांद्रता बढ़ती आकार के साथ कम3,10,14. पारंपरिक मृत अंत निस्पंदन के साथ तुलना में, तटीय seawaters में कुल कण सांद्रता के परिणाम संकेत दिया कि रेखांकित प्रोटोकॉल का उपयोग कर अच्छा समझौता झुकेंगे ।

यहां वर्णित प्रोटोकॉल आसानी से समुद्री वातावरण, estuarine और तटीय जल, झीलों, या खुले महासागरों के विभिंन प्रकारों में संग्रह करने के लिए लागू किया जा सकता है । अधिक से अधिक या कम मात्रा में कणों की आवश्यकता है, तो नमूना मात्रा समायोजित किया जा सकता है । अत्यधिक पंकिल पानी में, नमूनों अभी भी साफ रूप से एकत्र किया जाना चाहिए, और महान देखभाल के लिए किसी भी अवशिष्ट अगले पानी के नमूने प्रसंस्करण से पहले नायलॉन नेट का पालन कणों को दूर करने के लिए लिया जा सकता है । सफाई और कंडीशनिंग कदम, और के बारे में जागरूकता "ट्रेस धातु नमूना स्वच्छ तकनीक" संतोषजनक जन संतुलन और लगातार अच्छे परिणाम के लिए महत्वपूर्ण हैं । यह काम दर्शाता है कि समुद्री प्लवक और निलंबित कणों में धातु वितरण का पता लगाने का निर्धारण "स्वच्छ तकनीक" कि नमूना और जुदाई शामिल है की आवश्यकता है, और इस उपकरण और संबंधित प्रसंस्करण बेहतर परिणाम देता है ।

बड़ी मात्रा में समुद्री जल की सीमा के लिए जो इस प्रोटोकॉल लागू है तात्पर्य है कि कण वितरण और व्यवहार की जांच भी प्रभावी ढंग से विभिंन समुद्री वातावरण में आयोजित किया जा सकता है । असतत नमूनों में कणों का संग्रह रासायनिक लक्षण वर्णन के बाद अभी भी स्थानिक और लौकिक सीमाएं हैं, जो संभवतः कण क्षेत्र के एक संभावित अपूर्ण खाते के कारण व्याख्याओं में पूर्वाग्रह परिचय । हालांकि, विभिन्न कण संग्रह विधियों के परिणामों की तुलना करके, हम और कणों के विभिन्न आकारों को नियंत्रित करने वाली प्रतिक्रियाओं और प्रक्रियाओं का ब्यौरा प्रदान करके कणों/प्लवक अनुसंधान के दायरे का विस्तार कर सकते हैं, और उनके निर्धारण इसी biogeochemical गतिशीलता । कणों पर सतत अनुसंधान/प्लवक सागर में अपनी भूमिकाओं पर प्रकाश डाला जाएगा ।

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Disclosures

सह लेखक, श्री एलन चुआंग पेटेंट सह मालिक और कंपनी के महाप्रबंधक (चीन इंस्ट्रूमेंट्स कं, लिमिटेड) है जो दिलचस्पी उपयोगकर्ताओं के लिए इस संग्रह तंत्र का निर्माण हुआ । पेटेंट 9 मईगु, २०१५12में समाप्त हो गया ।

Acknowledgments

लेखक धंयवाद मिस पीआई-फें लिन, श्री वी-लंग Tseng, मिस पी-ह्वेनसांग लिन, और डॉ जिय-लू छुअन क्षेत्र नमूना और व्यावहारिक विकास और "CATNET के आवेदन के लिए प्रयोगशाला विश्लेषण के दौरान उनकी सहायता के लिए." बोर्ड अनुसंधान पोत महासागर अनुसंधान पर चालक दल और तकनीशियन की सहायता-मैं और महासागर अनुसंधान-नमूना अभियानों के दौरान द्वितीय बहुत सराहना की है । इस काम के लिए ताइवान विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय के अनुदान 91-2611-एम-002-007, 95-2611-एम-002 -009, 96-2611-एम-002-004, 97-3114-एम-002-006, 104-2611-एम-002-019 द्वारा आंशिक रूप से समर्थन किया गया था । यह पांडुलिपि मिस वेन-Huei ली की स्मृति में उसे अपार समर्पण और ताइवान में समुद्री शोध के लिए योगदान के लिए लिखा है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
thermoplastic elastomer (C-Flex) Tubings Cole Palmer EW-06424-67 O.D. 0.635 cm, Opaque White 1/8"ID x 1/4"OD, 25 ft/pack
LDPE Bottle (Nalgene) ThermoFisher Scientific 2103-0004 125 mL, Nalgene Wide-Mouth LDPE Bottles with Closure
anionic protease enzyme detergent detergent (Tergazyme) Alconox 1104-1 1×4 lb box (1.8 kg)
Hydrochloric Acid Sigma-Aldrich 258148 Reagent grade
Nitric acid Sigma-Aldrich 695025 Reagent grade
alkaline detergnet (Micro) Cole Palmer EW-99999-14 Micro-90 Cleaning Solution
polycarbonate filter, 47 mm, 0.4 µm Sigma-Aldrich WHA111107 Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 0.4 μm, polycarbonate
polycarbonate filter, 47 mm, 10 µm Sigma-Aldrich WHA111115 Whatman Nuclepore Track-Etched Membranes, diam. 47 mm, pore size 10 μm, polycarbonate
PFA vessel, 60 ml capacity Savillex 300-060-03 60 mL Digestion Vessel, Flat Interior, Flat Exterior, Buttress Threaded Top
Nitric acid, ultrapure Seastar Chemicals N/A BASELINE Nitric Acid
HF, ultrapure Seastar Chemicals N/A BASELINE Hydrofluoric Acid
Boric acid, ultrapure Seastar Chemicals N/A BASELINE Hydrobromic Acid
polyethylene (PE) gloves Safty Zone GDPL-MD-5 Clear Powder Free Polyethylene Gloves
Multiple layer filtering and collecting device Sino Instrumnets Co. Ltd not available Multiple layer filtering and collecting device, CATNET
10 um Nylon filters, Nitex Dynamic Aqua-Supply Ltd. NTX 10 Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
60 um Nylon filters, Nitex Dynamic Aqua-Supply Ltd. NTX 60 Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
150 um Nylon filters, Nitex Dynamic Aqua-Supply Ltd. NTX 150 Nitex - Standard Widths (40 - 44 inches)
torque wrench Halfords 200238 Halfords Professional Torque Wrench 8-60Nm
multi-bottle sampling array, Rosette General Oceanics Model 1018 Rosette Sampler
PTFE-coated sampling bottles, GO-Flo General Oceanics 108020T GO-Flo water sampler teflon coated
Marine sediment reference materials National Research Council Canada MESS-3
Estuarine sediment standard reference material National Institute of Standards and Technology 1646a
Plankton reference material The European Commission's science and knowledge service CRM414

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References

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पर्यावरण विज्ञान अंक १३४ अल्ट्रा स्वच्छ कण प्लवक निस्पंदन प्लवक नेट नमूना संग्रह
आकार Fractionated समुद्री प्लवक और निलंबित कणों का संग्रह करने के लिए एक अल्ट्रा साफ बहुपरत उपकरण
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Wen, L. S., Lee, C. P., Lee, W. H., Chuang, A. An Ultra-clean Multilayer Apparatus for Collecting Size Fractionated Marine Plankton and Suspended Particles. J. Vis. Exp. (134), e56811, doi:10.3791/56811 (2018).

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