サイズ分画した海洋プランクトンや懸濁粒子を収集するための超きれいな積層装置
Summary
プランクトンや懸濁粒子は、海の物質循環に大きな役割を果たします。ここでは、海水の大量の処理能力を持つ、超クリーン、低応力法の粒子と海でプランクトンの様々 なサイズのコレクションを提供します。
Abstract
海で多くの微量元素の分布、成長、死、および海洋プランクトンの赤潮と中断された沈降粒子に強く関連付けられています。すべてプラスチック (ポリプロピレン、ポリカーボネート) 多層ろ過システム海で浮遊粒子状物質 (SPM) のコレクションを紹介します。この超クリーン サンプリング デバイスを設計されており、微量元素の研究用に開発されました。すべての非金属材料の細心の選択、プロシージャ フローをインラインでの使用率は、サンプリング中に可能な金属汚染を最小限に抑えます。このシステムは、正常にテストされており、沿岸や外洋海域でさまざまな大きさの粒子における微量元素 (例えばFe、Al、Mn、Cd、Cu、Ni) を決定するために調整します。サウス イースト アジア時系列 (席) 駅南シナ海からの結果は、日内変動と有光層におけるプランクトンの分布することができます簡単に解決し、認識ことを示します。台湾海峡の海面でサイズ分画された粒子の化学分析は示唆大きい粒子 (> 153 μ m) 小さい粒子 (10 63 μ m) が主無機物質から成る間、得られた大抵生物学的。Cd から離れて増加するサイズの金属 (Fe、Al、Mn, Cu, Ni) の濃度が減少しました。
Introduction
海洋中の粒子は、海洋物質循環1で重要な役割を果たします。サイズ、鉱物組成などの粒子の特性の最も深く 1 つの地質や前浜の設定から別の2変更できます。加えて、海洋における元素の分布が海洋植物プランクトンのライフ サイクルに関連付けられている: 成長、死、沈没、赤潮3,4。海洋の粒子にまたがるサブミクロン粒子から大きな凝集体に至るまでのサイズの少なくとも 4 桁 (> 5 mm)。ほとんどの粒子は、ウイルスの換散、滲出、分泌、糞便のペレット製造などのプロセスから派生生物学的。その他の粒子は、細胞、細胞の残骸や隆起材料1の物理的な凝固から形成されます。両方の物質循環と生物学的現象と粒子4,5,6内で粒子の様々 な化学的および生物学的特性を制御します。これらの粒子は動物プランクトンや saprotrophs など、いくつかの有機体のための食糧源と同様、重要な生息地です。したがって、粒子の運命は頻繁に生物学的過程と粒子の周りによって変更することができます彼らのサイズに関連します。
海洋の粒子を通常サンプリング、濾過がこのアプローチは海洋の粒子の構成内容と同種ではないので、粒子の特性を識別するに特定のあいまいさを紹介します。主体がほぼ完全に懸濁液、小型・低密度粒子の懸濁粒子が懸濁液のより大きくより密度の高い粒子の変化量と流体条件によっては、時間の短い期間にのみ混在します。7. プランクトン試料の微量金属の組成の最初のレポートは研究容器8プランクトン トウまたは中断するプランクトン ネットで収集されました。著者はしばしば金属粒子を発見し、ペイント チップ サンプルの化学分析のための海洋の粒子のサンプリング時の汚染の深刻な問題を示唆しています。その他、純ゴムいかだによって曳航または塩化ビニル (PVC) を使用して-手のウィンチ3。粒子の信頼性の高いサンプリングの難しさ、特に微量元素より困難海洋粒子の化学組成の私達の理解の進歩になります。そのため、植物プランクトン中の微量元素濃度に関する最も重要な情報は、文化研究9,10から来ています。このような認識、海洋科学者が過去 30 年間11上海で粒子を研究するための新しいメソッドを作成する動機となった。
海洋学者は、その場でろ過、船上濾過など様々 なサンプリング技術を使用しているし、セジメント トラップ11。特に外洋と深海粒子濃度が非常に低いであるため、非汚染のサンプルを収集する海水の大量の処理に挑戦することができます (0.001 〜 0.1 mg/L)。大量の海水微量金属元素濃度を測定するパーティクルの十分な量を取得するフィルターを適用する必要です。一部の研究者は、沈降粒子から粒子を分離するのにサイズ分画測定法を使用しています。しかし、粒径、空隙率、密度、および図形は、すべて影響粒子沈降速度をことができます。セジメント トラップは、それらが沈降粒子設計されているため、懸濁粒子を収集するために実用的なツールではありません。したがって、最小の汚染懸濁粒子の十分な量を集めることができるサンプリング ・治療法を開発することが重要です。したがって、その場で濾過により分画のサイズはまだ海洋のサンプリング ツールボックスで有望なツールそれは海洋の粒子のダイナミクスに関する重要な情報を明らかにすることができますので。ここでは、正常にテスト述べる微量金属をきれい、ポリテトラフルオロ エチレン (PTFE) から 1 つのパスでボード上の海水のサンプリング装置、大容量 (120-240 L) を扱うことができる多層重力ろ過コーティングで水のサンプリング ボトル、マルチ ボトル サンプリング配列。この捕集装置が順番に酸洗浄した合成ナイロン ネットを使用し、ネットが優しくサイズ分画された懸濁物質と植物プランクトン12,13,を収集するポリカーボネート容器に含まれている14,15 (図 1)。この作業の目的は、金属粒子の関連付けと海洋環境における反応ダイナミクスを研究するためより良いツールを提供し、さまざまなプランクトン、粒子、およびこれらの微量金属の運命の私達の理解を改善環境。
Protocol
Representative Results
Discussion
中に検体の採取、処理、前処理、分析の目的で細心の注意が必要です取得の信頼性の高いトレース プランクトンと一般的に非常に低濃度で存在している、天然水中の懸濁粒子の金属濃度汚染を低減します。そのため、設計およびサンプリング装置、サンプル容器、材料を準備する手順を収集する、プロセスのサンプルが海洋環境中の微量金属の高品質データ取得に向けたすべての重要な手順…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者に感謝 Pi 芬、林、氏魏肺・ ツェン、ミス プリンスエド ワード島玄林博士甲陸チュアン フィールド サンプリングとラボ分析と「CATNET」の開発・実用化のための支援乗組員とボード上の調査船海洋研究技術者の支援-I およびサンプリング遠征中に海洋研究 II は大歓迎します。この作品は台湾省科学によって部分的サポートされて、技術付与 104-2611-M-002-019, 97-3114-M-002-006 96-2611-M-002-004 95-2611-M-002-009 91-2611-M-002-007。この原稿は、温輝リー嬢の彼女の巨大な献身と台湾の海洋の研究への貢献のためのメモリに書き込まれます。
Materials
| 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., Steinnes, E., Salbu, B. Trace elements in the oceans. Trace Elements in Natural Waters. , 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. , (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. , (2007).
