Laboratorio Stima di Net trofiche trasferimento incrementi di efficienza di congeneri di PCB a Lake Trout (

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Una tecnica per la stima laboratorio di rendimento netto trasferimento trofico dei bifenili policlorurati (PCB) congeneri di pesce piscivori dalla loro preda è presentato. Per massimizzare l'applicabilità dei risultati di laboratorio al campo, il pesce piscivori dovrebbe essere alimentato pesce preda che sono tipicamente consumati in campo.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Una tecnica per la stima laboratorio di efficienza di rete trofica trasferimento (γ) dei bifenili policlorurati (PCB) congeneri di pesce piscivori dalla loro preda è qui descritta. Nel corso di un esperimento di laboratorio 135 giorni, ci siamo nutriti aringa (Coregonus hoyi), che era stato catturato nel lago Michigan a Trout Lake (Salvelinus namaycush) tenuti in otto serbatoi di laboratorio. Bloater è una preda naturale per la trota lago. In quattro dei serbatoi, una portata relativamente elevato è stato utilizzato per garantire relativamente elevata attività della trota di lago, mentre una bassa portata è stata utilizzata nelle altre quattro vasche, consentendo bassa attività trota di lago. Su una base serbatoio-by-tank, la quantità di cibo mangiato da trota lago ogni giorno dell'esperimento è stato registrato. Ogni trota di lago è stato pesato all'inizio e alla fine dell'esperimento. Quattro a nove trota lago da ciascuna delle otto serbatoi sono stati sacrificati all'inizio dell'esperimento, e tutti trota lago restante 10 in ciascuno dei serbatoi erano euthanzata alla fine dell'esperimento. Abbiamo determinato le concentrazioni di 75 congeneri di PCB nel trota lago all'inizio dell'esperimento, la trota lago alla fine dell'esperimento, e in bloaters nutriti alla trota lago durante l'esperimento. Sulla base di queste misurazioni, γ è stata calcolata per ciascuno dei 75 congeneri dei PCB in ciascuna delle otto serbatoi. Significa γ è stata calcolata per ciascuno dei 75 congeneri di PCB per trota di lago sia attiva che inattiva. Poiché l'esperimento è stato replicato in otto serbatoi, l'errore standard sulla media γ potrebbe essere stimato. I risultati di questo tipo di esperimento sono utili nei modelli di valutazione del rischio per predire il futuro rischio per l'uomo e la fauna selvatica che mangiano pesce contaminato sotto vari scenari di contaminazione ambientale.

Protocol

1 Provette

  1. Ottenere il pesce preda da alimentare per il pesce predatore durante l'esperimento. Preferibilmente questi pesci preda dovrebbero essere acquisite in campo, congelati e conservati a circa -30 ° C. Considerate le operazioni di pesca commerciale come fonte potenziale per il pesce preda.
  2. Introdurre il pesce predatore nei serbatoi di laboratorio da utilizzare per l'esperimento. Fino al 15 predatore pesci sono stati introdotti in ciascuna delle vasche 870-L, e fino a 30 predatore pesci sono stati introdotti in ciascuna delle cisterne 2.380-L in studi precedenti 16,18.
  3. Acclimatare il pesce predatore ad una dieta del pesce preda selezionata. Una volta acclimatati, il pesce predatore dovrebbe rimanere su questa dieta per 1-3 mesi prima di iniziare l'esperimento.
  4. Mettere da parte i campioni di pesce preda selezionando in modo casuale 10 a 20 campioni compositi dal lotto di pesce preda. Numero di pesce preda in un campione composito può variare da 3 a 100, a seconda delle dimensioni della predapesce. Ogni campione composito deve essere il doppio insaccato, congelato e conservato a circa -30 ° C.
  5. Avviare l'esperimento sacrificando 30 al 50% dei pesci in ciascuna delle vasche.
    1. Per eutanasia il pesce, mescolare 8 g di Finquel con 45 L di acqua in un grande contenitore di plastica e poi mettere il pesce nel contenitore con la soluzione Finquel.
    2. Una volta eutanasia, inserire tutti i pesci sacrificato da un serbatoio in un sacchetto, poi doppio sacchetto, e conservare a circa -30 ° C fino al momento della lavorazione.
    3. Pesare ciascuna del pesce rimanente in ciascuna delle cisterne, e registrare i pesi; un anestetico sarà probabilmente necessario per condurre la pesatura.
    4. Per anestetizzare il pesce, mescolare 4,6 g di Finquel con 45 L di acqua in un grande contenitore di plastica, e poi mettere il pesce nel contenitore con la soluzione Finquel.
    5. Attendere qualche minuto per l'anestetico abbia effetto prima di pesare il pesce.
  6. Ogni giorno dell'esperimento, scongelare unadeguata quantità di pesce preda, e tagliare il pesce preda in pezzi del peso di circa 1 a 5 g. Pesare la quantità di pesce preda ad essere messi in ciascuna delle vasche, poi rilasciare i pezzi di pesce preda in ogni serbatoio e permettere al pesce predatore circa 1 ora da sfamare. Quindi rimuovere tutto il cibo non mangiato, permettere al cibo di aria secca per circa 20 minuti, e poi pesare il cibo non consumato per ciascuna delle vasche. Registrare la quantità di cibo collocato nel serbatoio e la quantità di resti di cibo per ciascuno dei serbatoi ogni giorno.
    NOTA: Per l'esperimento rappresentativo, trota di lago sono stati alimentati con tanto cibo quanto avrebbero consumare nel corso di un periodo di alimentazione ogni giorno 18. Tuttavia, il pesce predatore potrebbe anche essere collocato su razioni fisse 16,19.
  7. Terminare l'esperimento sacrificando tutti i restanti pesci predatori in ciascuno dei serbatoi. Per eutanasia il pesce, mescolare 8 g di Finquel con 45 L di acqua in un grande contenitore di plastica e poi mettere il pesce nel contenitore con la soluzione Finquel. Record tegli peso di ciascuno dei pesci sacrificato. Per ottenere risultati affidabili, l'esperimento deve funzionare per almeno 100 giorni, preferibilmente per almeno 130 giorni. Mettere tutti i pesci da un serbatoio in un sacchetto, poi doppio sacchetto, e conservare a circa -30 ° C fino al momento della lavorazione.

2 Pesce Omogeneizzazione

  1. Selezionare un insieme di pesci predatori e / o compositi pesce preda per lo scongelamento. Lasciare i compositi scongelare parzialmente. Ogni composito può richiedere da 0,5 a 1 ora per omogeneizzare.
  2. Utilizzando i frullatori appropriate dimensioni, omogenizzare ciascuno dei compositi. Per ogni composito, posizionare un campione (da 50 a 100 g), del omogenato in un barattolo pulito, acetone-sciacquati, ed etichettati. Poi tappare il vaso e conservare il vaso a circa -30 ° C fino al momento della lavorazione.
  3. Lavare tutte le attrezzature utilizzate per omogeneizzare il pesce, e poi risciacquare bene con acqua distillata e metanolo, tra i campioni.

3 Estrazione

  1. Pesare 20,0 gdi pesce scongelato tessuto omogeneizzato in un bicchiere da 200 ml.
  2. Aggiungere circa 40 g di solfato di sodio e mescolare bene con la spatola.
  3. Aggiungere la soluzione picco surrogato contenente congeneri 30, 61, 161, e 166 Spike ad una concentrazione che produce una concentrazione finale di 20 ng / ml nell'estratto.
  4. Lasciare il campione asciugare a temperatura ambiente mescolando ogni 20 min.
  5. Lasciare che il campione raggiunga una consistenza di sabbia asciutta, a questo punto il campione è pronto per l'estrazione.
  6. Sistemare il dispositivo di estrazione Soxhlet con un pallone da 500 ml contenente chip Teflon bollire, Soxhlet, e condensatore.
  7. Aggiungere il composto di pesce essiccato in un ditale di vetro con fondo a disco grossa sinterizzato o carta ditale.
  8. Aggiungere 150 ml di esano 50% e il 50% diclorometano nel becher usato per il campione e mescolare mentre raschiando le pareti del becher con una spatola.
  9. Trasferire il solvente per la parte superiore del Soxhlet con il pallone attaccato e permettono di scorrere le Soxhlet e inal pallone.
  10. Ripetere l'operazione una seconda volta con 150 ml di nuovo.
  11. Inserire il Soxhlet con la beuta adattata sull'elemento di riscaldamento e collegare il condensatore.
  12. Accendere l'elemento riscaldante e portare il solvente a lenta ebollizione, poi estrarre per un minimo di 16 ore assicurandosi che l'acqua fredda viene fornita ai condensatori.
  13. Dopo aver lasciato il solvente raffreddare, controllare per vedere se uno qualsiasi dei flaconi campione contengono acqua. Per i flaconi contenenti acqua, aggiungere solfato di sodio e agitare fino a quando l'acqua viene assorbita dal solfato di sodio.
  14. Concentrare il campione utilizzando un campione concentratore azoto o un Kaderna danese (KD) installazione cristalleria con un bagno di acqua calda.
  15. Lasciare il campione evaporare a un volume di meno di 2 ml, e quindi portare ad un volume finale di 5 ml utilizzando piccoli lavaggi di esano per trasferire il campione dalla vetreria utilizzata in un matraccio tarato da 5 ml.
  16. Trasferimento a 10 ml flacone e l'etichetta con le informazioni del campione.

  1. Preparare gel di silice acidificato con l'aggiunta di 44 g di acido solforico concentrato a 100 g di gel di silice attivato.
  2. Aggiungere 10 g di gel di silice acidificato in una piccola colonna cromatografica contenente un piccolo tampone di lana di vetro nella parte inferiore.
  3. Aggiungere 1 ml di estratto del campione alla colonna dopo il pre-pulizia della colonna con 10 ml di esano.
  4. Eluire la colonna con 20 ml di esano e raccogliere in provetta conica da 20 ml.
  5. Posizionare il tubo di vetro sull'apparato evaporatore azoto (N-Vap) sotto flusso di azoto e immerso in acqua calda.
  6. Evaporare a meno di 1 ml ma non a secchezza.
  7. Rimuovere dal N-Vap e trasferimento in 1 ml matraccio con piccoli lavaggi di esano.
  8. Trasferire in un flacone da 1,8 ml autocampionatore etichettati con informazioni sui campioni.
  9. Spike 4 ml di standard interno nel flaconcino. Il campione è ora pronto per l'analisi.

5. analeYsis mediante gascromatografia - spettrometria di massa Utilizzando Negativo ionizzazione chimica

  1. Utilizzare gli standard per calibrare lo strumento: le norme siano disponibili in miscele costituite da gruppi di congeneri ben separati. Miscele 1-5 composto da quasi tutti i congeneri presenti in Aroclor 1016, 1221, 1232, 1242, 1248, 1254, e 1260 Mix 1 è usato come un mix di calibrazione multi-livello, e la linearità del sistema è confermata da preparare almeno cinque livelli di taratura a concentrazioni comprese tra 2 e 100 ng / ml. Miscele 2-5 sono usati come punto di taratura singoli per ogni composto.
  2. Impostare la cromatografia - sistema di spettrometria di massa in modalità di ionizzazione chimica negativa con idrogeno come gas di trasporto (1 ml / min) e il metano come gas reagente.
  3. Utilizzare un-silice fusa, colonna capillare (60 m × 0,25 millimetri di diametro interno) rivestito con DB-XLB a spessore del film di 0,25 micron per la separazione. Programma temperatura forno 60-212 ° C a 25 ° C / min, poi a 260 ° C a 1 ° C / min, e poi a 280 ° C a 4 ° C / min, con un tempo di mantenimento finale di 4 min. Temperature dell'iniettore e linea di trasferimento devono essere impostati a 280 ° C. Iniettare 1 a 2 ml di campione utilizzando la modalità di iniezione splitless.
  4. Analizzare tutti gli standard ed i campioni con il metodo dello standard interno con 13 C-marcato decachlorobiphenyl.
  5. Eseguire un controllo sulla taratura iniziale mediante l'esecuzione di un secondo livello di origine e Aroclors 1242 e il 1260, e poi confrontare i valori previsti per i congeneri Aroclor con gli importi osservati di questa procedura di controllo.
  6. Una volta che la procedura di calibrazione iniziale è stata compiuta con successo, un'analisi completa di tutti i campioni. Eseguire un controllo di calibrazione ogni dieci campioni, utilizzando una delle miscele di taratura dalla calibrazione iniziale.

6 Calcolo del Net trofico efficienza di trasferimento

  1. Calcola efficienza di trasferimento trofico rete, γ, per ogni combinazione oserbatoio F e PCB composto utilizzando la seguente equazione:
    Equazione 1 , Dove [PCB f] è la concentrazione media di PCB congenere dei pesci predatori nel serbatoio alla fine dell'esperimento, W f è il peso medio dei pesci predatori nel serbatoio alla fine dell'esperimento, [PCB i] è la concentrazione media di PCB congenere dei pesci predatori nel serbatoio all'inizio dell'esperimento, W i è il peso medio dei pesci predatori all'inizio dell'esperimento, e la quantità di PCB congenere ingerito si riferisce al peso del congenere PCB ingerito, in media, da ogni trota lago nel serbatoio durante il corso dell'esperimento.
  2. Calcolare il denominatore nell'equazione di cui sopra moltiplicando la concentrazione media del congenere PCB nei compositi pesce preda per l'importo medio (peso) del pesce preda mangiato al pesce predatore nel dur serbatoiozione l'intero corso dell'esperimento.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Trout Lake ha mostrato una notevole quantità di crescita durante l'esperimento, come la trota lago iniziali significano pesi variava 694-907 g, mentre le trote lacustri finali il peso medio variava da 853 a 1566 g (Tabella 1). La quantità media di cibo consumato da una trota lago durante il corso dell'esperimento 135 giorni variava da 641 a 2.649 g. Concentrazioni di PCB congeneri media nella trota lago aumentato durante l'esperimento, le concentrazioni di congeneri PCB media variava 0,01-7,14 ng / g (umido-peso) all'inizio dell'esperimento, mentre le concentrazioni di congeneri PCB media variava 0,03-29,31 dal conclusione dell'esperimento (Tabella 2). Una media tra i 10 campioni compositi di aringa settembre pescato, le concentrazioni di PCB congeneri variava 0,03-26,56 ng / g. Una media tra i 10 campioni compositi di aringa maggio pescato, le concentrazioni di PCB congeneri variava 0,03-23,52 ng / g (Tabella 2). Fare riferimento aMadenjian et al. 21 per maggiori dettagli sulla aringa utilizzato nell'esperimento.

Stime medie di γ variava 0,309-0,988, sulla base di una media su tutte le otto serbatoi (Tabella 3). Gli errori standard per queste stime medie variavano 0,029-0,227. Per tutti 75 dei congeneri di PCB, significa γ per la trota lago attiva non differivano significativamente da γ medi per la trota lago inattiva. Così, trota di lago attiva mantenuto i PCB dal cibo che hanno consumato con quasi la stessa efficienza come inattivo trota di lago.

Poiché il grado di clorurazione aumentato da 5 a 10 atomi di cloro per molecola, stime di γ hanno mostrato un lieve decremento (Figura 1). Tuttavia, γ non variava significativamente con il grado di clorurazione dei congeneri di PCB (one-way ANOVA: F = 2,16; gradi di libertà [gl] = 6, 67, p = 0,0579). Calcolo della media γ attraverso tutti i 75 congeneri, il valore medio era di 0,664.

Come log K ow aumentato 6,0-8,2, γ declinato in modo esponenziale (Figura 2). Questo tasso di declino è stato significativamente diverso da zero (test t: t = -4,09; df = 64, p = 0.0001), ma era pari ad appena il 7% per unità di log K ow. Sulla base della curva attrezzata, γ è stato pari a 0,70 al K ow = 6, e γ è stato pari a 0,61 al K ow = 8 (Figura 2).

Per 66 dei 75 congeneri di PCB, l'errore standard per la stima media di γ era piccola (≤ 0,05) (Tabella 3). Per sei delle nove altri congeneri di PCB, gli errori standard sulla stima media di γ erano piuttosto bassi (≤ 0,10). Errori standard più elevati sono stati associati con un minor grado di clorurazione (3-5 atomi di cloro per molecola).

tenda "fo: keep-together.within-page =" always "> Figura 1
Figura 1. stime del rendimento netto trasferimento trofico (γ) dei congeneri di trota di lago dalla sua preda raffigurato in funzione del numero di atomi di cloro per molecola del congenere PCB. Stime si basavano su un esperimento di laboratorio, durante la quale sono stati bloaters alimentato alla trota lago. Figura riprodotta con il permesso di Madenjian et al. 18.

Figura 2
Figura 2 Le stime del rendimento netto trasferimento trofico (γ) di congeneri di PCB a trota di lago dalla sua preda raffigurato in funzione del log K ow del congenere PCB. Stime si basavano su un esperimento di laboratorio, durante il quale bloaters sono stati alimentati a lago trota. Il r montatoviene visualizzata anche la linea egression per congeneri con log K ow maggiore di 6. Il valore di R 2 per la linea di regressione rappresenta la quantità di variazione di γ log spiegato da log K ow. Figura riprodotta con il permesso di Madenjian et al. 18.

Tabella 1. peso medio iniziale e finale pesi medi di trota lago utilizzato per l'esperimento di laboratorio 135 giorni. Bloaters sono stati alimentati per la trota lago. Inoltre è inclusa la quantità media di cibo mangiato da una trota lago durante l'intero corso dell'esperimento. Tabella riprodotta con il permesso di Madenjian et al. 18.

Numero Serbatoio Peso medio iniziale di trota di lago (g) Finale peso medio di trota di lago (g) Consumo (g)
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

Tabella 2 concentrazioni di PCB congeneri iniziali e finali di trota di lago, media attraverso gli otto carri armati usati durante l'esperimento di laboratorio 135 giorni. Concentrazioni medie di PCB congeneri nei bloaters settembre-catturati e maggio-catturati alimentati per la trota lago durante l'esperimento sono anche dimostrato. Tabella reproduced con il permesso di Madenjian et al. 18. Congeneri dei PCB erano numerati secondo Ballschmiter et al. 20.

Congenere PCB Iniziale congenere trota di lago PCB media concentrazione (ng / g) Finale trota di lago congenere PCB media concentrazione (ng / g) Settembre-colto aringa congenere PCB media concentrazione (ng / g) Può pescato aringa congenere PCB media concentrazione (ng / g)
19 1.62 3.41 3.27 2.01
22 0.41 0.66 0.36 0.32
28 1.22 2.24 1.27 0.82
31 1.19 1.97 1.13 0.67
44 1.10 2.08 1.09 </ Td> 0.84
45 0.66 1.74 2.25 1.71
46 0.81 2.51 5.23 3.73
47 1.88 5.72 9.10 5.81
52 2.11 3.76 2.05 1.66
60 0.59 2.04 2.10 1.50
63 0.19 0.68 0.74 0.52
70 3.05 10.25 9.43 6.62
74 0.76 2.76 2.35 1.79
82 0.26 0.91 0.80 0.75
83 0.45 1.60 1.62 1.28
85 1.70 6.63 6.38 5.15
87 1.12 3.47 3.09 2.46
92 1.17 4.16 3.91 3.06
95 2.22 5.06 3.09 2.59
97 1.04 3.37 3.08 2.45
99 3.19 12.38 11.95 9.59
101 3.33 10.25 8.90 7.37
105 2.88 11.35 10.80 9.28
110 4.53 15.78 15.55 12.31
115 0.20 1.03 0.69 0.54 117 0.25 1.24 1.19 0.98
118 6.20 24.17 22.94 19.35
124 0.22 0,79 0,77 0.63
128 1.58 6.26 6.03 5.37
130 0.85 3.26 3.24 2.85
131 0,77 2.97 2.89 2.52
134 0.14 0.44 0.42 0.36
135 0.84 3.19 3.16 2.62
137 0.46 1.77 1.67 1.49
138 7.14 28.31 26.56 23.52
141 0.71 2.50 2.45 2.17
144 0,08 0.22 0.19 0.18
146 2.34 9.10 8.96 7.86
149 2.38 8.18 8.25 6.72
151 0.47 1.53 1.43 1.27
156 0.68 2.65 2.31 1.96
158 0.64 2.42 2.36 1.99
163 2.92 10.24 10.07 8.94
164 0.47 1.81 1.79 1.58
167 0.43 1.65 1.64 1.43
170 1.03 3.94 3.71 3.47
171 0.39 1.46 1.43 1.26
172 0.38 1.45 1.41 1.30
174 0.48 1.83 1.84 1.67
175 0.11 0.42 0.42 0.37
176 0.03 0.09 0.09 0.09
177 0.72 2.67 2.65 2.45
178 0.61 2.33 2.26 2.03
179 0.17 0.60 0.58 0.55
180 3.35 12.84 11.97 10.73
183 1.18 4.44 4.32 3.79
185 0.04 0.14 0.14 0.14
187 3.12 12.07 11.65 10.67
190 0.27 1.02 1.18 1.02
191 0.05 0.20 0.20 0.17
193 0.27 1.03 0.94 0.87
194 0.46 1.73 1.66 1.55
195 0.14 0.54 0.53 0.49
196 0.30 1.12 1.15 1.03
197 0.06 0.23 0.23 0.20
199 0.67 2.44 2.17 2.12
200 0.01 0.03 0.03 0.03
201 0.14 0.53 0.52 0.48
202 0.31 1.14 1.12 1.02
203 0.48 1.83 1.83 1.61
205 0.02 0.09 0.09 0,08
206 0.19 0,70 0,70 0.65
207 0.07 0.25 0.26 0.24
208 0.11 0.41 0.43 0.40
209 0.11 0.36 0.38 0.36

Tabella 3. stime medie di efficienza di rete trofica trasferimento (γ) dei congeneri di PCB per la trota lago dalla sua preda. Le stime sono basate su un esperimento di laboratorio 135 giorni, durante i quali la trota lago sono stati alimentati bloaters. Per ogni congenere, stime γ da tutte le otto carri armati sono stati mediati per produrre la stima media. Errore standard della media è racchiuso tra parentesi. Tabella riprodotta con il permesso di Madenjian et al. 18. Congeneri dei PCB erano numerati secondo Ballschmiter et al. 20.

Congenere PCB Media γ Errore standard della media
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

Per le stime più accurate di γ, lo sperimentatore deve essere in grado di monitorare con precisione sia la quantità di cibo posto in ciascuno dei serbatoi e la quantità di resti di cibo in ciascuno dei serbatoi durante il corso dell'esperimento. Per fare questo, lo sperimentatore deve essere in grado di rimuovere tutto il cibo non consumato dai serbatoi e determinare con precisione il suo peso. Oltre al monitoraggio accurato del cibo effettivamente consumato dai pesci predatori, stima accurata di γ può dipendere anche da una durata sufficiente dell'esperimento. Dato che studi di laboratorio ampiamente citati specificamente progettato per stimare trofico efficienza di trasferimento di PCB a pescare dal loro cibo variava 105-224 giorni di durata di 22,23, una durata di almeno 100 giorni, e preferibilmente di almeno 130 giorni, è raccomandato. Inoltre, polarizzazione può essere introdotto nella stima di γ da parte di un numero insufficiente di pesci predatori del campione per la determinazione di PCB all'inizio della experiment 14. La probabilità di ottenere un campione di pesci predatori con concentrazioni di PCB non rappresentativi della concentrazione media di PCB per tutti i pesci predatori nel serbatoio aumenta al diminuire della dimensione del campione. Idealmente, la metà dei pesci nella vasca deve essere sacrificato per le determinazioni di PCB all'inizio dell'esperimento.

Per massimizzare la pertinenza e l'applicabilità dei risultati dell'esperimento di laboratorio al campo, un pesce preda che è in genere mangiato dai pesci predatori nel campo dovrebbe essere alimentato al pesce predatore durante l'esperimento di laboratorio. Net efficienza di trasferimento trofico può dipendere dalla natura della matrice alimentare contenente congeneri di PCB 11,24. Prove da studi precedenti hanno suggerito che le stime di γ sulla base di una dieta pellet commerciale possono essere sensibilmente inferiore a γ stime basate su alimentazione dei pesci predatori sulla effettiva pesce preda 17. Quindi, una dieta di pesce preda piuttosto che un trasformato o sySi raccomanda dieta nthesized.

Per ridurre al minimo l'incertezza nelle stime di γ, sia il pesce predatore e preda compositi pesce devono essere ben omogeneizzato. Il grado di omogeneizzazione dipende, in parte, sul set a disposizione di frullatori e mixer. Per i grandi pesci predatori, un grande mixer può essere necessaria per avviare il processo di omogeneizzazione. Un sottocampione di omogenato dalla grande mixer può poi essere trasferito in un mixer più piccolo, dove un grado di omogeneizzazione superiore può essere raggiunto.

Determinazione accurata delle concentrazioni di PCB composto nei campioni di tessuto pesce omogeneizzati è una componente fondamentale del processo di stimare con precisione γ per i vari congeneri di PCB. I campioni devono essere puliti durante il follow-up per il processo di estrazione per rimuovere le interferenze della matrice e per ottenere un basso livello di rilevamento per i congeneri di PCB. L'uso di un gas cromatografia - sistema di spettrometria di massa con un negativosorgente di ionizzazione chimica operato in modalità di ioni singolo può portare a livelli di rilevamento a partire da 0,02 ng / ml nell'estratto per i più altamente clorurati congeneri di PCB, anche se il limite di rilevamento per i congeneri di PCB inferiore clorurati sarebbe notevolmente superiore a questo valore 25 . Un rivelatore a cattura di elettroni può essere sostituito per lo strumento ionizzazione chimica negativa e questo approccio fornirà il rilevamento di basso livello, ma sarà anche più suscettibile alle interferenze di matrice. A seconda delle concentrazioni di PCB congeneri nei campioni di tessuto pesce omogeneizzati, il ricercatore dovrà decidere su quale approccio (ionizzazione chimica negativa o cattura di elettroni) è più appropriato. Per concentrazioni molto basse congeneri di PCB, il metodo di cattura di elettroni può essere utilizzato. Va sottolineato che le misurazioni vicino al limite di rilevazione hanno spesso relativamente bassa precisione e accuratezza causa di un errore di analisi 26.

Ilmetodologia descritta in questo studio potrebbe essere facilmente adattato per affrontare le nuove domande di ricerca nel campo di accumulazione PCB nei pesci. Ad esempio, come già detto, γ possono essere influenzati alimentando tasso. Il lavoro precedente ha suggerito che γ diminuisce con l'aumento della frequenza del consumo alimentare 14,17. Esattamente come si fa a γ cambia con l'aumentare della velocità di alimentazione? Se le relazioni tra γ e il grado di clorazione o tra γ e accedere K ow, che sono stati chiariti in questo studio per i pesci alimentati ad libitum, restare coerente a tassi più bassi di alimentazione? Quale dei seguenti due fattori ha una maggiore influenza sulla γ: la quantità di cibo consumato ogni giorno o la frequenza di alimentazione (ad esempio, l'alimentazione una volta al giorno contro l'alimentazione una volta ogni due o tre giorni)? Quale dei seguenti due fattori ha una maggiore influenza sulla γ: il peso del cibo consumato ogni giorno o la quantità di energia nel cibo consumato ogni giorno? Il methmeto- descritto in questo studio è adatto a rispondere a queste domande, perché sia ​​il cibo e il tasso di alimentazione di tipo può essere controllato in laboratorio.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics