Summary
Plankton og suspenderte partiklene spille en viktig rolle i biogeochemical sykluser i havet. Her gir vi en ultra-rene, lav spenning metode for innsamling av ulike størrelser av partikler og plankton på sjøen med evnen til å håndtere store mengder sjøvann.
Abstract
Distribusjonen av mange sporstoffer i havet er sterkt assosiert med vekst, død og re-mineralization av akvatisk plankton og de suspendert/synker partikler. Her presenterer vi en alle plast (polypropylen og polykarbonat), flerlags filtreringssystem for samling av suspendert svevestøv (SPM) på sjøen. Denne ultra-rene prøvetakingsutstyr har blitt designet og utviklet spesielt for spor element studier. Grundig utvalg av alle ikke-metalliske materiale og utnyttelse av en innebygd gjennomflytsenhet prosedyre minimerer alle mulige metall forurensning under prøvetaking. Dette systemet er vellykket testet og forskjøvet for fastsettelse spor metaller (f.eksFe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) på partikler av varierende størrelse i kyst- og åpent hav. Resultater fra Sør-Kina havet på Sør Østasia tidsserier (plasser) stasjonen indikerer at daglige variasjoner og romlige fordelingen av plankton i sonen euphotic kan lett løst og anerkjent. Kjemiske analyser av størrelse-fraksjonert partikler i overflatevannet i Taiwan-stredet antyder at de større partiklene (> 153 µm) var mest biologisk avledet, mens mindre partikler (10-63 µm) var hovedsakelig komponert av uorganisk materiale. Bortsett fra Cd, konsentrasjonen av metaller (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) redusert med økende størrelse.
Introduction
Partikler i havet spiller en viktig rolle i marine biogeochemical sykluser1. De fleste av egenskapene til partikler som størrelse, mineralogi og komposisjon, kan endre dypt fra én geologiske eller hydrografisk innstilling til en annen2. I tillegg distribusjonen av elementer i havet er også forbundet med livssyklus marine phytoplankton: vekst, død, synker og re-mineralization3,4. Marine partikler span minst 4 størrelsesordener i størrelse, fra submicron partikler til store aggregat (> 5 mm). De fleste partikler er biologisk avledet fra prosesser som viral lysis, exudation, sekresjon, fecal pellet produksjon, etc. Andre partikler dannes fra fysisk koagulering av celler og mobilnettet rusk lithogenic materialer1. Ulike kjemiske og biologiske egenskapene til partikler styre både geokjemiske sykluser og biologiske prosesser skjer på og partikler4,5,6. Disse partiklene er viktig habitat samt mat kilder for noen organismer, som dyreplankton eller saprotrophs. Følgelig er skjebnen til partiklene ofte knyttet til deres størrelse, som kan endres av biologiske prosesser på og rundt partikler.
Prøvetaking marine partikler vanligvis krever filtrering, men denne tilnærmingen introduserer en viss tvetydighet identifisere egenskaper av partikler, siden marine partikler ikke homogen i sammensetning og størrelse. Suspendert partikler, bestående hovedsakelig av små og lav tetthet partikler som er nesten permanent i suspensjon er blandet med varierende mengder større og tettere partikler i suspensjon bare for en kort periode, basert på etter betingelser 7. første rapportene spor metall sammensetningen av plankton prøvene ble samlet av plankton slep eller suspendere plankton garn på forskningen fartøyet8. Forfatterne ofte funnet metall partikler og maling chips i prøvene, tyder på et alvorlig problem av forurensning i marine partikkel prøvetaking for kjemiske analyser. Andre tiltak inkluderer net tauet av gummi flåter eller bruke en polyvinylklorid (PVC)-hånd vinsj3. Vanskeligheten av pålitelig utvalg av partikler gjør fremgang i vår forståelse av den kjemiske sammensetningen av marine partikler vanskeligere, spesielt for sporstoffer. Som sådan, har mest avgjørende informasjon om konsentrasjonen av sporstoffer i planteplankton kommet fra kultur studier9,10. Denne erkjennelsen har motivert marine forskerne å lage nye metoder for å studere partikler i havet over de siste tretti år11.
Havforskere har brukt ulike prøvetaking teknikker, inkludert ombord filtrering, i situ filtrering og sedimenter feller11. Behandling av store mengder sjøvann for å samle inn ikke-forurenset eksempler kan være utfordrende, spesielt for åpent hav og dypt vann der partikkel konsentrasjoner er svært lav (0,001 - 0,1 mg/L). Det er også nødvendig å filtrere store mengder sjøvann for å få en tilstrekkelig mengde partikler måle spor metall konsentrasjoner. Noen forskere har brukt metoden størrelse-fraksjoneres skille suspenderte partiklene fra synker partikler. Partikkelstørrelse, porøsitet, tetthet og figuren kan imidlertid alle innflytelse partikkel synker hastigheter. Sediment feller er ikke praktisk verktøy for å samle suspenderte partiklene, siden de er designet for senkingen partikler. Derfor er det viktig å utvikle prøvetaking og behandling metoder som kan samle tilstrekkelige mengder suspenderte partiklene med minimal forurensning. Derfor er størrelsen-fraksjoneres av i situ filtrering fortsatt et lovende verktøy i verktøykassen for den oseanograf prøvetaking siden det kan avsløre kritisk informasjon om marine partikkel dynamics. Her beskriver vi en vellykket testet spor-metall-clean, flerlags tyngdekraften filtrering prøvetaking apparat, som kan behandle store volumer (120-240 L) av sjøvann ombord i én omgang fra polytetrafluoroethylene (PTFE) belagt prøvetaking vannflasker i en flere flaske prøvetaking matrise. Prøvetaking apparatet bruker acid vasket syntetiske nylon garn i sekvensen, og garn er omsluttet med en polykarbonat beholder forsiktig samle størrelse-fraksjonert suspendert saken og planteplankton12,13, 14,15 (figur 1). Formålet med dette arbeidet er å gi en bedre verktøy for metall-partikler foreninger og deres reaksjon dynamics marint og forbedre vår forståelse av skjebnen til en rekke planktons partikler og spor metaller i disse miljøer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Følgende protokollen innebærer arbeide med skadelige kjemikalier. Vennligst les Safety Data ark (SDS) nøye, og følge retningslinjene for institusjonelle kjemisk sikkerhet.
1. flerlags tyngdekraften filtrering Sampler forberedelse
-
Sampler rengjøring
- Fylle slangen og filtrering enheten med 1% (w/v) av anionic protease enzym såpevann gjennombløtes det for 24 h. Flush flerlags tyngdekraften filtrering sampler med omvendt osmose dobbel destillert vann (RO-DDW), og fyll den med 0,1% (v/v) saltsyre (HCl, reagens Grade) og nyte 72 h.
- Grundig rødme flerlags tyngdekraften filtrering sampler med omvendt osmose dobbel destillert deionisert vann (RO-DD-DIW) tre til fem ganger, minst 20 liter hver gang, og lagre forsamlingen i plastposer.
-
Partikkel eksempel beholder rengjøring/forberedelse
- Bruk lav tetthet polyetylen (LDPE, 125 mL) eller fluorholdige etylen propylen (FEP, 125 mL) flasker som beholdere for partikler. Rengjør flaskene av soaking dem først i alkalisk rengjøringsmiddel (Micro, 1%), deretter i 50% (v/v) salpetersyre (HNO3reagens Grade) og 10% (v/v) HCl løsninger for minst 24, 48 og 24 h, henholdsvis. Skyll flasker med de-ionisert vann (RO-DD-DIW) mellom de to soaking trinnene.
- Etter en siste HCl soaking, skyll grundig med et de-ionisert vann (RO-DD-DIW) og tørr flasker i en rent eller klasse-100 ren benk.
Knytte renset flasken til flerlags tyngdekraften filtrering sampler, eller segl renset flasker i PE glidelås poser og dobbel-bag dem for transporten.
-
Samling av flerlags tyngdekraften filtrering sampler
- Koble seks 4 m lang kjemisk resistente termoplastisk elastomer rør (utvendig diameter på 0.635 cm) til de seks retningsbestemte sundene på sampler.
- Sette sammen tre forskjellige mesh nylon filtrene med lav tetthet polyetylen eksempel beholdere (125 mL LDPE) i rekkefølge i et rent rom (benk) etter at de er renset (se nedenfor), med 10 µm maske filter plassert på utsiden, 63 µm mesh filteret i den midten og 153 µm maske filter på innsiden. For transport, lagre flerlags tyngdekraften filtrering sampler i to lag av polyetylen poser, og plasser det i polypropylen (PP) container.
2. prøvetaking
-
Prøvetaking
- Ved ankomst på webområdet prøvetaking, har en person fjerne flerlags tyngdekraften filtrering sampler fra en container på dekket av forskningsfartøyet og åpne posen med sampler. Da har dem satt på PE hansker koble seks 4 m termoplastisk elastomer rør til vann kanalstusser seks 20 L PTFE-belagt prøvetaking flasker på forhøyet multi flaske prøvetaking matrisen og veilede sjøvannet i denne filtrering enhet. Sjøvannet vil strømme gjennom de retningsbestemte sundene og partikler/plankton vil være forsiktig skilt/fraksjonert gjennom garn og bosette seg i den 125 mL LDPE flasker som er sikret ved foten av garn.
- Når sjøvannet har strømmet gjennom (vanligvis 120 L for kyst sjøvann og 240 L til åpent havvann), fjerne hver netto i rekkefølge (først 153 µm, deretter 63 µm, og til slutt den 10 µm) i en klasse-100 ren benk, så spray nettet med spor-metall-clean 0,4 µm f iltered sjøvann skylle ut alle plankton fast overflatebehandling av garn. Samle sjøvannet med konsentrert partikler/plankton i 125 mL polyetylen flasker.
- Skru ut disse flaskene fra garn og filtrere løsninger med konsentrert partikler/plankton igjen gjennom en syre-vasket vakuum filtrering apparatet med pre veide, acid vasket 47 mm, 10 µm pore-størrelse polykarbonat filtre under lav-vakuum betingelser (< 5 kPa).
- For å samle partikler/plankton mindre enn 10 µm, vente minst 20 L sjøvann strømme gjennom sampler, deretter etter det, samle to til fem liter vann i beholderen 5 L PE og filtrere disse sample vannet av en syre-vasket vakuum filtrering apparatet med pre vektet, acid vasket, 47mm, 0.4-µm pore størrelse polykarbonat filtre.
- Etter vakuum filtrering, stoffet eksempel filtrene høy renhetsgrad DDW vann for å fjerne rester av sjøvann, minimere påvirker sjøsalt bestemme tørr vekten av partikler/plankton. Holde skyllingsprosess volumet til bare et par ml å hindre skade den skjøre plankton.
- Så, etter dette skyllingsprosess trinnet nøye fjerne filteret fra vakuum filtrering enhet, lagre eksempel filtrene i acid vasket, pre vektet akryl plast petri retter og sel i gjenlukkbare plastposer. Holde poser i-20 grader fryser ombord før retur tilbake til et landbasert laboratorium for ytterligere utvalg forbehandling og kjemisk analyse.
3. prøve behandling
-
Fryse tørke og fordøyelse av partikler
- Sett filtrene med partikkel prøver i samler Mysteriekammeret fryse-tørking maskinen, og slå på maskinen. Som maskinen temperaturen når 40 ° C, aktivere vakuumpumpe av maskinen og starte den fryser tørking prosesser.
Merk: Vakuum nivået bør opprettholdes stadig under 0,12 mBar. Vennligst les bruksanvisningen nøye, og følg produsentens retningslinjer for hvert trinn. - Etter 72 timer, slå av fryse-tørking maskinen, fjerne tørket filtrene og veie dem. Deretter plasserer tørket prøve filtre i pre veie perfluoroalkoxy Alkan (PFA) fartøy (60 mL kapasitet), og legge 3 mL konsentrert ultrapure salpetersyre i fartøy2,3,6,7.
- Stram fartøyene med en momentnøkkel å konstant dreiemoment 2,5 kg-m og beskjeftigelse i en konvensjonell ovn på 130 ° C i 12 h for første fordøyelsen forløp. Etter avkjøling, fjerne fartøyene fra ovnen, åpne fartøyene og legge 2 mL ultrapure flussyre i fartøy2,3,6,7.
- Stram fartøyene med dreiemoment 2,5 kg-m og beskjeftigelse i en konvensjonell ovn på 130 ° C i 12 h, som er andre fordøyelsen sekvensen. Etter avkjøling, åpne fartøyene og Legg 16 mL 4,5% Ultra ren borsyre løsning i fartøy2,3,6,7.
- Snurp fartøyene å konstant dreiemoment 2,5 kg-meter, og fordøye eksemplene i ovnen på 130 ° C i 12 h for siste fordøyelsen forløp. Etter avkjøling veie hver fartøyet og bestemme endelige masse og bestemt masse hver fordøyd løsning å gi et endelig digestant volum.
Merk: Bestemt masse bestemmes ved å måle vekten av nøyaktig 1.00 mL av digestant. - Nøye hell av digestant i 30 mL syre renset PE flaske for videre spor metall analyse.
- Sett filtrene med partikkel prøver i samler Mysteriekammeret fryse-tørking maskinen, og slå på maskinen. Som maskinen temperaturen når 40 ° C, aktivere vakuumpumpe av maskinen og starte den fryser tørking prosesser.
-
Spore metall analyse
- Bestemme spor metall konsentrasjoner (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni og Al) i fordøyd løsninger av partikler med en grafitt ovn atomic absorpsjon spectrometer (GF-AAS)6.
- Som en test av nøyaktighet, kan du bruke sertifisert referansemateriale (CRM), som marine sediment referansemateriale fra National Research Council i Canada, marinsystemer sedimenter standard referansemateriale fra National Institute of Standards and Technology av den USA og plankton referansemateriale fra Europakommisjonens vitenskap og kunnskap service. Prosessen gir 95 til 107% utvinning av sertifisert verdien for spor metaller i CRM.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Med utviklingen av moderne oseanografi, er det nå en vanlig praksis å bruke "ren teknikker" å oppnå nøyaktig sporing metall konsentrasjoner i marine partikler eller plankton. Siden de fleste partikler i naturlig vann i lav mg/L for µg/L, er behandling av store mengder sjøvann nødvendig å undersøke geokjemiske og biologiske virkningene av spor metaller på ulike partikler i ambient miljøer. Med bruk av rene, flerlags tyngdekraften filtrering ("CATNET") prøvetaking teknikker (figur 1) fant bra avtale mellom partikkel-konsentrasjonene som er fastsatt ved hjelp av konvensjonelle trykksatt blindvei filtrering og de samlet inn av CATNET, bruker et datasett kyst sjøvann samplet fra vestkysten av Taiwan (figur 2). Mer enn 90% av dem partikler var små (0.4 - 10 µm). Når sammenlignet med ambient ufiltrert sjøvann til CATNET filtrert sjøvann (< 10 µm), bruker denne protokollen produsert lite mellomrom og ingen merkbar forurensning (tabell 1). For partikler samlet i en dybde av klorofyll-en-maksimale i Sørkinahavet mellom 3/26/2002 og 3/28/2002, de fleste partikler (> 80%) bodde i mindre (0.4 - 10 µm) partikler. Større partikler, dvs, dyreplankton (> 153 µm), tydelig viste dagaktive loddrett migrasjon, mens konsentrasjonen av mindre partikler forble nesten uendret (Figur 3). Den live dyreplankton i prøvetaking flaskene angitt mildhet av filtrering prosessen10. I overflate vann i Taiwan-stredet brukes analytisk våt kjemi og prøvetaking teknikker beskrives her til å måle marine partikkel distribusjoner og komposisjoner. Histogrammet av de gjennomsnittlige metall konsentrasjonene i suspenderte partiklene (µg/g) blant de ulike størrelse fraksjonene samlet variert dramatisk, som spenner over fem størrelsesordener. Konsentrasjonen variert betydelig i ulike partikkelstørrelse størrelse grupper: 0.4 - 10 µm, 10-63 µm, 63-153 µm, og > 153 µm. Vanligvis de fleste partikler ble anriket på Fe og Al, og konsentrasjonen redusert med økende størrelse, bortsett fra Cd, som økte med økende størrelse, muligens forårsaket av en bio-konsentrasjon prosessen3,10, 14 (Figur 4).
Figur 1: Ultra-rene flerlags tyngdekraften filtrering sampler for innsamling størrelse fraksjonert akvatisk plankton og suspendert partikler (CATNET). Denne partikkelen samling sampler er laget av polykarbonat og polypropylen materiale, og er montert, i rekkefølge, med 153 µm, 63 µm og 10 µm foranderlig nylon garn. Vannprøver trekkes fra seks 20 liter PTFE-belagt prøvetaking flasker på forhøyet multi flaske prøvetaking array, koblet til tilsig ender størrelse-fraksjonert filtrering apparatet via acid vasket termoplastisk elastomer rør. Denne filtreringssystem forhindrer effektivt mulig smitte mens samle prøvene ombord og partikler skilles forsiktig i forskjellige størrelser sekvensielt gjennom garn, synker i LDPE flaskene på bunnen av hver netto. "CATNET" ble kalt av medforfatter Miss Wen-Huei Lee for en kort forkortelse for "Dr. Cats ultra-rene flerlags samling net", slik at brukere kan skille metoden apparater og filtrering med hensyn til designer/oppfinner, Dr. Liang-så "CAT" Wen. Denne enheten ble patentert til 9 maith, 201512. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: sammenligning av totale suspendert materialer (TSM) samlet inn fra kysten av to uavhengige filtreringsmetoder. Kyst vannprøver på 5 meter dyp ble samlet ombord på R/V hav forskning II i April 2007 (OR2-1432, 2007/4/21-4/23). (en) prøvetaking stasjoner, (b) skjematisk av prøvetaking prosedyre, (c) forskjellig størrelse partikkel konsentrasjoner av hvert utvalg områdene bestemmes av CATNET metoden og (d) sammenligning av partikkel konsentrasjon bestemmes av konvensjonelle filtrering (TSM) og CATNET-metoden (TTSM). Feilfeltene er standardavvik av dupliserte prøver målt ved TSM. Veldig bra avtale ble funnet mellom suspendert partikkel-konsentrasjonene som er fastsatt bruke to uavhengige metodene i separate dele samme prøvene. Det var 22 målestasjoner, og to prøvene for hvert område var samlet og filtreres direkte brukte, trykkluft blindvei filtrering enhet7,11,16 (totalt suspendert materialer, "TSM", partikkel vekt på større enn 0.4 µm), og et annet eksempel var samlet inn av CATNET etterfulgt av lavt trykk vakuum filtrering (antall suspendert materialer, "TTSM", summen av vekten av 0.4 - 10, 10-63, 63-153, og > 153 µm partikler, bare gjort en gang grunn operasjonstid). En stor konsentrasjon området innebærer at teknikkene er egnet for partikkel studier i forskjellige miljøer hvor konsentrasjoner viser betydelige forskjeller. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Analytter | Feltet dobbel-ikke-ionisert vann tomme | Ambient sjøvann (< 0,4 µm) | CATNET filtratet sjøvann (< 10 µm) |
| Nitritt (µM) | nd | 0,23 | 0.22 |
| Nitrat (µM) | nd | 1.4 | 1.45 |
| Ammoniumsulfat (µM) | nd | 0.081 | 0.088 |
| Fosfat (µM) | nd | 0,16 | 0,15 |
| Silikat (µM) | nd | 4.01 | 4.05 |
| DOC (ΜM) | nd | 83 | 81 |
| Cu (nM) | 0,08 | 0,91 | 0,85 |
| Fe (nM) | 0.005 | 0,34 | 0,35 |
| Ni (nM) | 0,01 | 2.45 | 2,35 |
Tabell 1: næringsstoffer og sporstoffer metall konsentrasjoner i prosedyren tom farvann, ambient sjøvann og CATNET filtrert vann. Illustrasjon av næringsstoffer og sporstoffer metall konsentrasjoner i 3 feltet tomme (høy renhetsgrad vann behandlet som eksempler i feltet) og ambient vann (115˚34'E, 18˚15'N; 80 meter dyp) før og etter CATNET filtrering, som indikerer effekten av den beskrevet protokollen. Det var ingen bevis for økte konsentrasjoner på grunn av confinement stress effekter (unaturlig utskillelse på grunn av kollidere unaturlig lyseksponering, temperatur sjokk, kraftig miksing, celle brudd, etc.) eller forurensning (spor metaller i vasker og samling flasker, samling utstyr, inventar og ledninger, plast nedleggelser, etc.). Lav feltet tomme ble også oppnådd. Ikke oppdages: ND
Figur 3: timelige varianter av (a) klorofyll fluorescens i den euphotic sonen, og (b) forskjellig størrelse partikler samlet på dypet av klorofyll-en maksimal. Innhentet prøver ombord på R/V havforskning I mars 2002 (OR1-639, 2002/3/21-3/30)13. De stiplede linjene med trekanter i (en) viser CTD nedslått og hydrografisk data henting tiden; solid trekanter betegne prøvetidspunkt for partikler på dypet av klorofyll maksimal for CATNET distribusjoner. Mens noen konsentrasjoner av mindre partikler forble nesten uendret, dyreplankton (> 153 µm) tydelig viste nighttime loddrett migrasjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: sammenligning av de gjennomsnittlige metall konsentrasjonene i tørrfisk suspendert partikler (µg/g) blant forskjellige størrelser. (en) også innhentet prøver ombord på R/V hav forskning II sommeren 2007 (OR2-1444, 2007/5/31-6/6). (b) gjennomsnittlig metall konsentrasjoner med standardavvik av tørrfisk suspendert partikler (µg/g) for alle 35 utvalg blant forskjellige størrelser. Samlet spor-metal komposisjonene variert dramatisk, som spenner over fem størrelsesordener. Spor metall konsentrasjonen også variert betydelig i forskjellig størrelse partikler samlet (0.4 - 10, 10-63, 63-153, og > 153 µm) i overflatevannet i Taiwan-stredet; vanligvis konsentrasjonen redusert med økende størrelse, unntatt CD Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Få pålitelig spor metall konsentrasjoner på plankton og suspenderte partiklene i naturlige farvann, som er allment tilstede ved svært lave konsentrasjoner, krever stor omsorg under prøvetaking, behandling, pretreatments og analyse, med sikte på redusere forurensning. Derfor fremgangsmåtene å utforme og forberede prøvetaking utstyr, prøve beholdere og materialer brukt til å samle og prosessen prøver er alle viktige skritt mot å oppnå høy kvalitet dataene for spor metaller i marint miljø. Med fremskritt av nye partikkel-samle metoder i de siste tiårene, er vår kunnskap om partikkel dynamics samt spor element biogeochemistry også utvide. I dette papiret, har vi illustrert en sekvensiell størrelse-fractionating teknikk som kan brukes til å studere distribusjon og sammensetningen av marine plankton/partikler. I seawaters undersøkt vi, spor metall komposisjoner varierte dramatisk i partikler med ulike størrelser og opprinnelse, som spenner over fem størrelsesordener. Generelt, de fleste små partikler (0.4 - 10 µm) ble beriket med spor metaller som Fe og Al, og konsentrasjonen redusert med økende størrelse3,10,14. Sammenlignet med konvensjonelle blindvei filtrering, angitt resultatene av totale partikkel konsentrasjonene i kystnære seawaters bruker disponerte protokollen gitt god avtale.
Protokollen beskrevet her kan lett brukes til samlingen i ulike marine miljøer, marinsystemer og kystnære farvann, innsjøene og åpne hav. Eksempel lydstyrken kan justeres hvis større eller mindre mengder partikler. I svært grumset vann, prøver skal fortsatt samles rent og stor forsiktighet må tas til å fjerne eventuelle gjenværende partikler følge Nylon net før behandling neste vann utvalget. Rengjøring og preconditioning trinnene og bevissthet om "spor-metal prøvetaking ren teknikker" er avgjørende for tilfredsstillende masse balanse og konsekvent gode resultater. Dette arbeidet viser at fastsetting av spor metall distribusjon i akvatisk plankton og suspenderte partiklene krever "ren teknikker" som inneholder prøvetaking og separasjon, og denne enheten og relatert behandling gir bedre resultater.
En rekke store volum sjøvann som denne protokollen gjelder innebærer at undersøkelser av partikkel distribusjoner og oppførsel kan også utføres effektivt i ulike marine miljøer. Samling av partikler i diskret prøver etterfulgt av kjemisk karakteristikk har fortsatt romlige og tidsmessige begrensninger, som potensielt innføre skjevhet i tolkninger på grunn av en potensielt ufullstendig konto i feltet partikkel. Men ved å sammenligne resultatene av ulike partikkel samling, vi kan ytterligere utvide omfanget av partikler/plankton forskning ved å gi detaljer om reaksjoner og prosesser for forskjellige størrelser av partikler, og bestemme deres tilsvarende biogeochemical dynamics. Videre forskning på partikler/plankton vil kaste lys over sine roller i havet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Medforfatter, Mr. Alan Chuang er patent medeier og daglig leder av selskapet (Sino instrumenter co, Ltd) som produseres samling apparatet for interesserte brukere. Patentet endte i mai 9th, 201512.
Acknowledgments
Forfatterne takker Miss Pi-Fen Lin, Mr. Wei-Lung Tseng, Miss Pei-Hsuan Lin og Dr. Jia-Lu Chuan for deres hjelp under feltet prøvetaking og laboratoriet analyse for praktisk utvikling og anvendelse av "CATNET." Hjelp av mannskapet og tekniker på forskningsskip havforskning-I og hav forskning-II i løpet av prøvetaking er verdsatt. Dette arbeidet var støttes delvis av Taiwan departementet for vitenskap og teknologi gir 91-2611-M-002-007, 95-2611-M-002-009, 96-2611-M-002-004, 97-3114-M-002-006, 104-2611-M-002-019. Dette manuskriptet er skrevet til minne om Miss Wen-Huei Lee hennes enorme engasjement og bidrag til marine forskere i Taiwan.
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 |
References
- Jeandel, C., et al. What did we learn about ocean particle dynamics in the GEOSECS-JGOFS era. Progr. Oceanogr. 133, 6-16 (2015).
- Lam, P., et al. Methods for analyzing the concentration and speciation of major and trace elements in marine particles. Progr. Oceanogr. 133, 32-42 (2015).
- Collier, R., Edmond, J. The trace element geochemistry of marine biogenic particulate matter. Progr. Oceanogr. 13, 113-199 (1984).
- Donat, J. R., Bruland, K. W. Trace elements in the oceans. Trace Elements in Natural Waters. Steinnes, E., Salbu, B. , CRC Press. Boca Raton, FL. 247-280 (1995).
- Wen, L. -S., Santschi, P., Tang, D. Interaction between radioactively labeled colloids and natural particles: evidence for colloidal pumping. Geochim. Cosmochim. Ac. 61, 2867-2878 (1997).
- Wen, L. -S., Warnken, K., Santschi, P. The role of organic carbon, iron, and aluminium oxyhydroxides as trace metal carriers: Comparison between the Trinity River and the Trinity River Estuary (Galveston Bay, Texas). Mar. Chem. 112, 20-37 (2008).
- Hurd, D., Spencer, D. Marine particles: analysis and characterization. American Geophysical Union. , (1991).
- Martin, J. H., Knauer, G. A. The elemental composition of plankton. Geochim. Cosmochim. Ac. 37, 1639-1653 (1973).
- Morel, F., Price, N. M. The biogeochemical cycles of trace metals in the oceans. Science. 300, 944-947 (2003).
- Ho, T. -Y., et al. The elemental composition of some marine phytoplankton. J. Phycol. 39, 1145-1159 (2003).
- McDonnell, A., et al. The oceanographic toolbox for the collection of sinking and suspended marine particles. Prog. Oceanogr. 133, 17-31 (2015).
- Wen, L. -S., Li, W. -H., Zhuang, G. -Z. Multiple layer filtering and collecting device. , Taiwan Patent No. M275880 (2005).
- Ho, T. -Y., Wen, L. -S., You, C. -F., Lee, D. -C. The trace-metal composition of size fractionated plankton in the South China Sea: biotic versus abiotic sources. Limnol. Oceanogr. 52, 1776-1788 (2007).
- Hsu, R., Liu, J. In-situ estimations of the density and porosity of flocs of varying sizes in a submarine canyon. Mar. Geol. 276, 105-109 (2010).
- Liao, W. -H., Yang, S. -C., Ho, T. -Y. Trace metal composition of size-fractionated plankton in the Western Philippine Sea: the impact of anthropogenic aerosol deposition. Limnol Oceanogr. , (2017).
- Grasshoff, K., Kremling, K., Ehrhardt, M. Methods of seawater analysis. , Wiley-VCH. (2007).
