Summary
Plâncton e partículas em suspensão desempenham um papel importante nos ciclos biogeoquímicos no oceano. Aqui, nós fornecemos um método ultra-limpo, baixo stress para a recolha de vários tamanhos de partículas e plâncton no mar com a capacidade de lidar com grandes volumes de água do mar.
Abstract
As distribuições de muitos elementos de traço no oceano são fortemente associadas com o crescimento, morte e remineralização do plâncton marinho e das partículas suspensas/afundando. Aqui, apresentamos um todo plástico (polipropileno e policarbonato), multi-camada sistema de filtragem para coleção de partículas em suspensão (SPM) no mar. Este dispositivo de amostragem ultra-limpo foi projetado e desenvolvido especificamente para estudos do elemento de traço. Seleção meticulosa de todos os materiais não-metálicos e a utilização de um procedimento de escoamento em linha minimiza qualquer possível contaminação de metal durante a amostragem. Este sistema com êxito foi testado e tweaked para determinação de metais (por exemplo, Fe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) em partículas de tamanho variável em águas costeiras e aberto do oceano. Resultados do mar da China Meridional, na estação South East Asia séries temporais (lugares) indicam que as variações diurnas e distribuição espacial de plâncton na zona eufótica podem ser facilmente resolvidos e reconhecidos. Análise química de partículas de tamanho-fracionada nas águas de superfície do Estreito de Taiwan sugere que as partículas maiores (> 153 µm) foram principalmente biologicamente derivado, enquanto as partículas menores (10-63 µm) foram na sua maioria compostas de matéria inorgânica. Além do Cd, as concentrações de metais (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) diminuíram com o aumento de tamanho.
Introduction
Partículas no oceano desempenham um papel importante nos ciclos biogeoquímicos marinhos1. A maioria das propriedades de partículas, tais como tamanho, mineralogia e composição, pode mudar profundamente de uma configuração geológica ou hidrográfica para mais2. Além disso, as distribuições de elementos no oceano também estão associadas com o ciclo de vida do fitoplâncton marinho: crescimento, morte, afundando e remineralização3,4. Partículas marinhas abrangem pelo menos 4 ordens de magnitude, em tamanho, variando de partículas submicron para agregados grandes (> 5 mm). A maioria das partículas são biologicamente derivadas, processos como lise viral, exsudação, secreção, produção de sedimento fecal, etc. Outras partículas são formadas de física coagulação das células, restos celulares ou de materiais de lithogenic1. Várias características químicas e biológicas de partículas controlam ambos os ciclos geoquímicos e processos biológicos que ocorrem na e dentro as partículas4,5,6. Estas partículas são habitats importantes, bem como fontes de alimento para alguns organismos, tais como o zooplâncton ou saprófitas. Nesse sentido, o destino das partículas é muitas vezes relacionado com seu tamanho, o que pode ser modificado por processos biológicos e em torno de partículas.
Amostragem de partículas marinhas geralmente requer filtragem, mas esta abordagem apresenta uma certa ambiguidade em identificar as propriedades das partículas, desde partículas marinhas não são homogêneas em composição e tamanho. Partículas em suspensão, compostas principalmente de partículas pequenas e de baixa densidade que são quase permanentemente em suspensão, são misturadas com diferentes quantidades de partículas maiores e mais densas em suspensão apenas por um curto período de tempo, dependendo das condições hidrodinâmicas 7. os primeiros relatos de na composição de metal de rastreamento das amostras de plâncton foram coletados por reboques de plâncton ou suspensão de redes de plâncton em um navio de investigação8. Os autores frequentemente encontraram partículas de metal e pintar fichas nas amostras, sugerindo um grave problema de contaminação durante a amostragem de partículas marinho para análise química. Outros esforços incluem reboque por balsas de borracha líquida ou usando um cloreto de polivinila (PVC)-mão guincho3. A dificuldade de amostragem confiável de partículas faz progressos em nossa compreensão da composição química das partículas marinhas mais difícil, especialmente para os oligoelementos. Como tal, informações cruciais sobre a concentração de oligoelementos em fitoplâncton tem provenientes de9,de estudos de cultura10. Este reconhecimento tem motivado os cientistas marinhos para criar novos métodos para o estudo de partículas no mar durante os últimos trinta anos11.
Oceanógrafos utilizaram várias técnicas de amostragem, incluindo a bordo filtração, filtração em situ , e armadilhas de sedimentos11. O processamento de grandes volumes de água do mar para recolher amostras não-contaminada pode ser um desafio, especialmente para mar aberto e águas profundas, em que as concentrações de partículas são muito baixas (0,001 - 0,1 mg/L). Também é necessário filtrar grandes volumes de água do mar para obter uma quantidade adequada de partículas para medir concentrações de metal de rastreamento. Alguns pesquisadores usou o método de fracionamento de tamanho para separar partículas suspensas de partículas a afundar-se. No entanto, forma, porosidade, densidade e tamanho de partícula podem todas as partículas de influência velocidades a afundar-se. Armadilhas de sedimentos não são ferramentas práticas para coletar partículas em suspensão, uma vez que aqueles são projetados para afundar as partículas. Portanto, é importante desenvolver métodos de amostragem e tratamento que podem coletar quantidades suficientes de partículas em suspensão com contaminação mínima. Daí, tamanho-fracionamento por filtração em situ ainda é uma ferramenta promissora na caixa de ferramentas de amostragem da oceanógrafa, já que pode revelar informações críticas sobre a dinâmica da partícula marinho. Aqui, descrevemos um testado com êxito rastreamento-metal-limpa, filtração por gravidade multi-camada aparelho, que pode tratar grandes volumes (120-240 L) de amostragem de água do mar a bordo em um passe de politetrafluoretileno (PTFE) revestido garrafas de colheita de amostras de água em um matriz de amostragem multi garrafa. Este aparelho de amostragem utiliza redes de nylon sintético desbotados em sequência, e as redes são colocadas dentro de um recipiente de policarbonato para coletar suavemente tamanho-fracionada suspendida matéria e fitoplâncton12,13, 14,15 (Figura 1). O objetivo deste trabalho é fornecer uma ferramenta melhor para estudar as associações de metal-partícula e sua dinâmica de reação em ambientes marinhos e melhorar a nossa compreensão do destino de uma grande variedade de planktons, partículas e metais em estas ambientes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
O seguinte protocolo envolve trabalhar com produtos químicos prejudiciais. Por favor leia as folhas de dados de segurança (SDS) e siga as diretrizes institucionais de segurança química.
1. multi camada gravidade filtração Sampler preparação
-
Amostrador de limpeza
- Encher a tubulação e filtração unidade com 1% (p/v) de solução de detergente de enzima protease aniônicos e molho por 24 h. Flush o sampler de filtração multi camada gravidade com água bidestilada osmose reversa (RO-DDW) cuidadosamente e, em seguida, preenchê-lo com 0,1% (v/v) ácido clorídrico (HCl, grau de reagente) e molho por 72 h.
- Lave minuciosamente o sampler de filtração multi camada gravidade com osmose reversa água desionizada bidestilada (RO-DD-DIW) três a cinco vezes, pelo menos 20 litros cada vez e armazenar o conjunto em sacos plásticos.
-
Partícula contêiner limpeza/preparação da amostra
- Uso de polietileno de baixa densidade (LDPE, 125 mL) ou frascos de propileno (FEP, 125 mL) de etileno fluorado como recipientes para as partículas. Limpe as garrafas, embebendo-os primeiro em detergente alcalino (Micro, 1%), em seguida, em 50% (v/v) o ácido nítrico (HNO3, grau de reagente) e, em seguida, soluções de HCl 10% (v/v) pelo menos 24, 48 e 24 h, respectivamente. Lave as garrafas com água deionizada (RO-DD-DIW) entre as duas etapas de imersão.
- Depois de um final HCl imersão, lave as garrafas com água deionizada (RO-DD-DIW) e as garrafas em uma sala limpa ou classe-100 banco limpo a seco.
Anexar o frasco limpo para o sampler de filtragem multicamada de gravidade, ou selo limpado garrafas em sacos com zíper PE e dois sacos-los para o transporte.
-
Taxocenose de amostrador de filtração multi camada gravidade
- Ligar seis tubos de elastômero termoplástico tempo quimicamente resistente de 4 m (diâmetro exterior de 0,635 cm) nas seis entradas direcionais em cima do amostrador.
- Montar os três filtros de nylon malha diferente com recipientes de amostra de polietileno de baixa densidade (PEBD de 125 mL) em sequência em uma sala limpa (banco), depois elas são limpas (veja abaixo), com o filtro de rede de 10 µm posicionado do lado de fora, o filtro de malha de 63 µm na médio e o filtro de malha de 153 µm no interior. Para o transporte, armazenar o sampler de filtração multi camada gravidade em duas camadas de sacos de polietileno (PE) e, em seguida, colocá-lo no recipiente de transporte de polipropileno (PP).
2. amostragem
-
Coleta de amostra
- Após a chegada no local da amostragem, ter uma pessoa remover o sampler de filtração multi-camada de gravidade de um contêiner no convés do navio de pesquisa e abra o saco com o sampler. Então, tê-los pôr as luvas de PE, conectar os seis tubos de elastômero termoplástico de 4 m para as torneiras de água das garrafas de seis 20 revestida com PTFE L amostragem na matriz elevada multi garrafa de amostragem e guiar esta unidade de filtração da água do mar. A água do mar fluirá através das entradas de direcionais, e o plâncton/partículas serão gentilmente separados/fracionada através das redes e firmar a 125 mL frascos LDPE que estão garantidos na base das redes.
- Quando a água do mar tem vertido (geralmente 120 L de água do mar costeiro e 240 L para a água de mar aberto), remover cada rede em sequência (em primeiro lugar, a 153 µm, em seguida, o 63 µm e finalmente a 10 µm) em uma bancada limpa de classe 100, em seguida, spray net com rastreamento-metal-limpa 0,4 µm f iltered água do mar para lavar qualquer preso na superfície interna das redes de plâncton. Colete a água do mar com partículas/plâncton concentrada em frascos de polietileno de 125 mL.
- Desaperte estes frascos de redes e filtrar as soluções com partículas/plâncton concentrada novamente através de um aparelho de filtração de vácuo desbotados com pre-pesava, desbotados 47 mm, 10 filtros de tamanho de poro policarbonato µm sob baixo-vácuo condições (< 5 kPa).
- Para coletar partículas/plâncton menor que 10 µm, espere pelo menos 20 L de água do mar fluir através do amostrador, então depois disso, coletar dois a cinco litros de água no recipiente de 5 L PE e filtrar estas águas de amostra por um aparato de filtração de vácuo desbotados com filtros de policarbonato tamanho de poro pré-pesados, desbotados, 47-mm, 0.4-µm.
- Após a filtragem de vácuo, lave os filtros de amostra imediatamente com água DDW para remover o resíduo de água do mar, minimizando a influência de sais do mar em determinar o peso seco das partículas/plâncton de alta pureza. Manter o volume de lavagem para apenas um par de mililitros para não danificar o frágil plâncton.
- Então, após esta etapa de lavagem, remova cuidadosamente o filtro da unidade de filtração de vácuo, armazenar os filtros de amostra em pré-pesados, lavada com ácido acrílicos plásticos pratos de petri e sele em sacos plásticos resealable. Manter os sacos em um congelador-20 ˚ c a bordo até retornar a um laboratório terrestre para posterior amostra pré-tratamento e química análise.
3. tratamento de amostra
-
Congelar a secagem e digestão de partículas
- Colocar os filtros com amostras de partículas na câmara de coletor da máquina liofilização e ligar a máquina. Como a máquina atinja a-40 ° C, ligue a bomba de vácuo da máquina e iniciar a processos de liofilização.
Nota: O nível de vácuo deve ser mantido firmemente abaixo 0.12 mBar. Por favor, leia atentamente o manual de usuário e siga as orientações do fabricante para cada etapa. - Após 72 h, desligue a máquina de liofilização, retire os filtros secos e pesá-los. Em seguida, colocar filtros de amostra seca em navios de perfluoroalkoxy pré-pesados alcano (PFA) (capacidade de 60 mL) e adicionar 3 mL de ácido nítrico ultrapura concentrado em navios2,3,6,7.
- Apertar os vasos com uma chave de torque com um torque constante de 2,5 kg-m e coloque os vasos em um forno convencional a 130 ° C, durante 12 h para a primeira sequência de digestão. Após arrefecimento, retire os vasos do forno, abrir os vasos e adicionar 2 mL de ultrapura ácido fluorídrico em navios2,3,6,7.
- Apertar os vasos com um torque de 2,5 kg-m e coloque os vasos em um forno convencional a 130 ° C, durante 12 h, que é a segunda sequência de digestão. Após arrefecimento, abrir os vasos e adicionar 16 mL de solução de ácido bórico ultra puro de 4,5% para os navios2,3,6,7.
- Apertar os vasos com um torque constante de 2,5 kg-metros e digerir as amostras em forno a 130 ° C, durante 12 h para a sequência final da digestão. Após arrefecimento, pesar cada recipiente e determinar a massa final e a massa específica de cada solução digerida para produzir um volume final digestant.
Nota: A massa específica é determinada pela medição do peso exatamente 1,00 ml de digestant. - Com cuidado, despeje o digestant 30 mL ácida garrafa PE limpada para nova análise de metal de rastreamento.
- Colocar os filtros com amostras de partículas na câmara de coletor da máquina liofilização e ligar a máquina. Como a máquina atinja a-40 ° C, ligue a bomba de vácuo da máquina e iniciar a processos de liofilização.
-
Análise de Metal de rastreamento
- Determine o rastreamento metal concentrações (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni e Al) em soluções digeridas de partículas usando um grafite fornalha absorção atómica espectrômetro (GF-AAS)6.
- Como um teste de precisão, usar material de referência certificado (CRM), tais como materiais de referência de sedimentos marinhos do Conselho de pesquisa nacional do Canadá, material de referência padrão de sedimentos estuarinos do Instituto Nacional de padrões e tecnologia da Estados Unidos da América e material de referência de plâncton do serviço da Comissão Europeia de ciência e conhecimento. O processo dá a recuperação de 95 a 107% do valor certificado para os metais de rastreamento fornecidos no CRM.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Com o desenvolvimento da Oceanografia moderna, agora é uma prática comum de usar "técnicas de limpas" para obter o rastreamento preciso metais concentrações em partículas marinhas, ou plâncton. Desde que a maioria das partículas em águas naturais são no baixo mg/L a gama µ g/L, o tratamento de grandes volumes de água do mar é necessário investigar os efeitos biológicos e geoquímicos de metais em várias partículas em ambientes de ambientes. Com o uso de técnicas de amostragem de filtração ("CATNET") de gravidade limpo, multi-camada (Figura 1), bom acordo foi encontrado entre as concentrações de partículas determinadas usando filtragem sem saída pressurizada convencional e aqueles recolhidos pelo CATNET, usando um conjunto de dados de água do mar costeiro amostrado da costa oeste fora Taiwan (Figura 2). Mais de 90% dessas partículas eram pequenas (0,4 - 10 µm). Quando a água salgada não filtrada ambiente comparada a CATNET filtrada água do mar (< 10 µm), usando este protocolo produzido lacunas muito baixas e sem contaminação perceptível (tabela 1). Para partículas coletadas na profundidade do máximo de clorofila-a no mar da China Meridional entre 26/03/2002 e 28/03/2002, a maioria das partículas (> 80%) residiu em menor (0.4 - 10 µm) partículas. Partículas maiores, ou seja, zooplâncton (> 153 µm), mostrou claramente os padrões de migração vertical diurna, enquanto as concentrações de partículas menores permaneceram praticamente inalterada (Figura 3). O zooplâncton vivo observado nas garrafas amostragem indicado a gentileza do processo de filtração10. Em águas superficiais do Estreito de Taiwan, a química analítica molhada e técnicas de amostragem descritas aqui são usadas para medir composições e distribuições de partícula marinho. O histograma das concentrações médias de metal nas partículas em suspensão (µ g/g) entre as frações de tamanho diferente coletados variado drasticamente, abrangendo mais de cinco ordens de magnitude. As concentrações variaram significativamente em grupos de tamanho de partícula diferente: 0.4 - 10 µm, 10-63 µm, 153-63 µm, e > 153 µm. Geralmente, a maioria das partículas foram enriquecidas em Fe e Al, e as concentrações diminuíram com o aumento de tamanho, com exceção do Cd, que aumentou com o aumento de tamanho, possivelmente causado por um bio-concentração processo3,10, 14 (Figura 4).
Figura 1: amostrador de filtração ultra-limpo gravidade multicamadas para a coleta de tamanho fracionada plâncton marinho e suspensão de partículas (CATNET). Este amostrador de coleta de partículas é feita de policarbonato e polipropileno materiais e é montado, na sequência, com 153 µm, 63 µm e 10 µm redes de nylon mutável. Amostras de água de seis garrafas de 20 litros revestida com PTFE amostragem são extraídas na matriz elevada multi garrafa de amostragem, ligada até o fim do influxo do aparato de filtração tamanho-fracionada através de tubos de elastômero termoplástico desbotados. Este sistema de filtragem impede eficazmente possível contaminação ao coletar as amostras a bordo, e partículas são delicadamente separadas em diferentes tamanhos sequencialmente através das redes, afundando as garrafas de PEBD na parte inferior de cada rede. O "CATNET" foi apelidado por co-autor Miss Wen-Huei Lee para uma curta abreviação de "Do Dr. Cat ultra-limpo multi-layer coleção líquida", para que os usuários poderiam distinguir o método aparelhos e filtração em relação o designer/inventor, Dr. Liang-Serra "CAT" Wen. Este dispositivo foi patenteado até 9 de maioth, 201512. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: comparação dos materiais suspensos totais (TSM) coletados de águas costeiras por dois métodos de filtragem independente. Costeiras coletadas amostras de água a uma profundidade de 5 metros foram a bordo do R/V oceano pesquisa II em abril de 2007 (OR2-1432, 2007/4/21 / 4/23). (uma) estações de amostragem, sites (b) diagrama esquemático do processo de amostragem, (c), partícula de tamanho diferentes concentrações de cada amostra, determinadas pelo método CATNET e (d) comparação de partículas concentração determinada pelo método de filtração convencional (TSM) e método CATNET (TTSM). As barras de erro são os desvios-padrão das amostras duplicadas como medido pelo TSM. Muito bom acordo foi encontrado entre as concentrações de partículas suspensas determinadas usando os dois métodos independentes em alíquotas separadas das mesmas amostras. Havia 22 locais de amostragem, e duas amostras para cada site foram coletadas e filtradas diretamente pela filtração sem saída pressurizado, comumente usado dispositivo7,11,16 (materiais de suspensão totais, "TSM", peso das partículas de maior do que 0,4 µm), e outra amostra foi coletada por CATNET seguido por filtração em vácuo baixa pressão (quantidade total de materiais suspensos, "TTSM", a soma dos pesos de 0.4 - 10, 10-63, 63-153, e > 153 partículas µm; apenas feito uma vez devido a tempo de operação). Uma gama de grande concentração implica que as técnicas são adequadas para estudos de partículas em ambientes distintos, onde concentrações apresentaram diferenças significativas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Analitos | Espaços em branco do campo Duplo-deionizada | a água do mar ambiente (< 0.4 µm) | CATNET filtrado água do mar (< 10 µm) |
| Nitrito (µM) | n.d. | 0.23 | 0.22 |
| Nitrato (µM) | n.d. | 1.4 | 1.45 |
| Amónio (µM) | n.d. | 0,081 | 0.088 |
| Fosfato (µM) | n.d. | 0.16 | 0.15 |
| Silicato (µM) | n.d. | 4.01 | 4.05 |
| DOUTOR (ΜM) | n.d. | 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 |
Tabela 1: concentrações de metal nutriente e rastreamento em águas em branco de procedimento, a água do mar ambiente e CATNET filtrado águas. Ilustração de nutriente e rastreamento de concentrações de metal em 3 campo blanks (água de alta pureza, tratada como amostras no campo) e água ambiente (115˚34'E, 18˚15 ' n; 80 metros de profundidade) antes e depois da filtragem de CATNET, que indicam a eficácia do descrito o protocolo. Não havia nenhuma evidência para concentrações aumentadas devido a efeitos de estresse de confinamento (excreção anormal por causa da colisão, exposição à luz natural, choque de temperatura, mistura vigorosa, ruptura da célula, etc.) ou contaminação (metais em lavagens e garrafas de coleção, engrenagem de coleção, acessórios e fios, tampas plásticas, etc.). Espaços em branco campo baixo também foram alcançados. Não detectável: n.d.
Figura 3: variações temporais da fluorescência da clorofila (um) na zona eufótica e partículas de tamanho (b) diferentes coletadas em profundidades de clorofila-a máximo. As amostras foram coletadas a bordo do R/V oceano pesquisas que em março de 2002 (OR1-639, 2002/3/21-3/30)13. As linhas tracejadas com triângulos em (um) indicam os tempos de recuperação de dados downcast e hidrográfico CTD; os triângulos sólidos denotam o tempo de amostragem de partículas em profundidades de clorofila máxima para implantações de CATNET. Enquanto algumas concentrações de partículas menores que permaneceu quase inalteradas, o zooplâncton (> 153 µm) mostrou claramente padrões de migração vertical noturnos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: comparação entre as concentrações médias de metal na secas suspenso (µ g/g) de partículas entre os diferentes tamanhos. (um) coletas foram realizadas a bordo do R/V oceano pesquisa II durante o verão de 2007 (OR2-1444, 2007/5/31-6/6). concentrações de metal (b) média com desvios-padrão da secas suspenderam partículas (µ g/g) para todos os 35 amostras entre os diferentes tamanhos. Em geral, as composições de metal de rastreamento variaram drasticamente, abrangendo mais de cinco ordens de magnitude. Também as concentrações de metal de rastreamento variaram significativamente diferente tamanhos partículas coletadas (0.4 - 10, 10-63, 63-153, e > 153 µm) nas águas de superfície do Estreito de Taiwan; Geralmente, as concentrações diminuíram com o aumento de tamanho, com exceção do CD , por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Obtenção de rastreamento confiável metais concentrações em plâncton e partículas em suspensão nas águas naturais, que são geralmente presentes em concentrações muito baixas, exige muito cuidado durante a coleta, processamento, pré-tratamentos e análise, com o objectivo de reduzindo a contaminação. Portanto, os procedimentos para projetar e preparar o equipamento de amostragem, recipientes de amostras e materiais usados para coletar e amostras do processo são todos críticos passos em direção à obtenção de dados de alta qualidade para metais em ambientes marinhos. Com o avanço dos novos métodos de recolha de partículas nas últimas décadas, nosso conhecimento da dinâmica de partículas, bem como elemento de traço biogeoquímica é alargar também. Neste trabalho, ilustramos uma técnica sequencial fraccionamento de tamanho que pode ser usada para estudar a distribuição e composição das partículas/plâncton marinhas. As águas do mar investigamos, composições de metal de rastreamento variadas drasticamente em partículas com vários tamanhos e origens, abrangendo mais de cinco ordens de magnitude. Geralmente, a maioria das partículas pequenas (0,4 - 10 µm) foram enriquecidos com metais como Fe e Al, e as concentrações diminuíram com o aumento de10,de3,de tamanho14. Comparado com filtração convencional de beco sem saída, os resultados das concentrações de partículas totais em águas costeiras do mar indicaram que usando o protocolo descrito rendido boa concordância.
O protocolo descrito aqui pode ser facilmente aplicado a coleção em diferentes tipos de ambientes marinhos, águas estuarinas e costeiras, lagos ou mares abertos. Volume de amostra pode ser ajustado se maior ou menor quantidade de partículas é necessária. Em águas muito turvas, devem ainda ser coletadas amostras limpa, e grande tem que ser tomado para remover quaisquer partículas residuais aderindo para o rede antes de processar a amostra de água próxima de Nylon. As etapas de limpeza e pré-condicionamento e a consciência de "técnicas de amostragem de rastreamento-metal limpo" são críticos para o balanço de massa satisfatório e consistentemente bons resultados. Este trabalho demonstra que a determinação da distribuição de metal de rastreamento no plâncton marinho e partículas em suspensão requer "técnicas limpas" que incluem amostragem e separação, e este dispositivo e processamento relacionado dá melhores resultados.
A gama de água salgada de grande volume para o qual o presente protocolo é aplicável implica que as investigações de distribuições de partícula e comportamento também podem ser realizadas eficazmente em vários ambientes marinhos. Coleção de partículas em amostras discretas, seguidas de caracterização química ainda tem limitações espaciais e temporais, que potencialmente introduzir viés as interpretações devido a uma conta de potencialmente incompleta do campo de partículas. No entanto, comparando os resultados de vários métodos de coleta de partículas, podemos ainda mais expandir o escopo da pesquisa de partículas/plâncton, fornecendo detalhes das reações e processos que regem os diferentes tamanhos de partículas e determinar sua dinâmica biogeoquímico correspondente. A pesquisa contínua de partículas/plâncton irá lançar luz sobre seus papéis no oceano.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
O co-autor, Sr. Alan Chuang é o co-proprietário patente e o gerente geral da empresa (Sino instrumentos co., Ltd.) que fabrica este aparelho de coleção para os usuários interessados. A patente terminou em maio 9th, 201512.
Acknowledgments
Os autores graças a Miss Pi-Fen Lin, Sr. Wei-Lung Tseng, Miss Pei-Hsuan Lin e Dr. Lu Jia-Chuan para sua assistência durante a amostragem de campo e análise de laboratório para o desenvolvimento prático e aplicação de "CATNET." A assistência de equipe e técnico a bordo do navio de pesquisa pesquisa oceano-eu e o oceano pesquisa-II durante as expedições de amostragem é muito apreciada. Este trabalho foi financiado em parte por Taiwan Ministério da ciência e tecnologia de concede 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. Este manuscrito é escrito em memória de Miss Wen-Huei Lee por sua imensa dedicação e contribuição para pesquisas marinhas em 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).
