Ресуспендирование это: Недопустимое название — Викисловарь

Остаточная β-активность частиц 234-го как новый прокси для отслеживания ресуспендирования осадка в океане

Предметы

• Геохимия
• Морская химия

Аннотация

В глобальном океане происходит ресуспендирование осадка, что сильно влияет на обмен веществ между осадком и вышележащей морской водой. Поведение углерода, питательных веществ, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ на границе осадок-морская вода будет дополнительно связано с изменением климата, эвтрофикацией и загрязнением морской среды. Остаточная β-активность частиц ²³⁴ Th (RA _P234 ) используется в качестве нового прокси для отслеживания ресуспендирования осадка в различных морских средах, включая западный Северный Ледовитый океан, Южно-Китайское море и Южный океан. _{Ресуспендирование} отложений, идентифицированное высокой активностью RA _P234, подтверждается различными данными, включая мутность морской воды, время пребывания всего ^{234 тыс.} Т, классификацию Гольдшмидта и соотношение RA _P234 к частицам органического углерода. Предлагается концептуальная модель для объяснения механизма для РА _P234 с доминирующими вкладами ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th. «Предположение об уклоне» для RA _P234 указывает на увеличение интенсивности ресуспендирования отложений с весны до осени под влиянием муссонной системы Восточной Азии. RA _P234 может пролить новый свет на динамику частиц на основе ²³⁴ Th и должна помочь в интерпретации исторической базы данных ²³⁴ Th- ²³⁸ U. RA _P234 напоминает литофильные элементы и имеет широкие последствия для изучения динамики частиц в континууме устье-шельфа-склона-океана и связи системы атмосфера-океан-осадок.

Вступление

Активные биогеохимические процессы, связанные с ресуспендированием отложений, произошли в глобальном океане ¹ . Взаимодействия между осадком и морской водой играют важную роль в захоронении материалов и их повторном добавлении в верхнюю толщу воды, что сильно влияет на круговорот углерода, питательные вещества, микроэлементы и другие загрязнители. Нижний нефелоидный слой встречается на границе между осадком и морской водой и широко изучался в эпоху ² GEOSECS-JGOFS-GEOTRACES. Хотя нижний нефелоидный слой можно определить по физическим ³, биологическим ⁴, химическим ⁵ и геологическим параметрам ⁶, динамические процессы количественных частиц были исследованы методом неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U с частицами ²³⁴ Th, растворенным ²³⁴ Th, отношением активности от ²³⁴ Th до ²³⁸ U, отношение активности частиц ²³⁴ Th к растворенному ²³⁴ Th и время пребывания ²³⁴ Th ^{6, 7, 8, 9, 10} .

Метод неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U основан на различном поведении ²³⁴ Th и ²³⁸ U в морской воде ( ²³⁴ Th для частиц и консервативный ²³⁸ U). Этот метод используется для количественной оценки процесса ресуспендирования осадка ^{7, 9} . Тем не менее, фотосинтез обычно происходит вместе с ресуспендированием осадка на мелком континентальном шельфе из-за проникновения солнечного света в полную колонну морской воды. Метод неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U отражает интегрированные результаты всех процессов с частицами в морской воде и не может отличить ресуспендирование осадка от фотосинтеза. Кроме того, ресуспендирование отложений усиливает поглощение ^{234 тыс.} Т и, вероятно, приводит к переоценке экспортного потока в ^{234 тыс.} Т на мелководном континентальном шельфе. Из-за недостатков ²³⁴ Th / ²³⁸ U метода неравновесия впервые предлагается остаточная β-активность частиц ²³⁴ Th (RA _P234 ) для отслеживания ресуспендирования осадка.

RA _P234, полученный из второй скорости счета частиц ²³⁴ Th, мог бы стать мощным дополнением к методу неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U для отслеживания ресуспендирования наносов в океанах низких и высоких широт, включая западный Северный Ледовитый океан, Южно-Китайское море и Южный океан. Мутность морской воды, время пребывания всего ²³⁴ Th и отношение RA _P234 к органическому углероду в виде частиц (POC) также были измерены, чтобы подтвердить возникновение ресуспендирования осадка. Механизм и концептуальная модель RA _P234 представлены и проиллюстрированы. Это новое определение RA _P234 аналогично определению _общего β в питьевой воде ¹¹ . RA _P234 — это чувствительный прокси-сервер, позволяющий отличать ресуспендирование осадка от фотосинтеза и указывать интенсивность ресуспендирования осадка без какого-либо дополнительного отбора проб и измерений. Хотя необходимо провести дальнейшие работы, RA _P234 ведет себя аналогично литофильным элементам и может быть новым подходом для исследования количественной динамики частиц в континууме устья устья, шельфа, откоса и открытого океана.

Результаты и обсуждение

Аномально высокая активность RA

_P234

Вторая скорость подсчета частиц ²³⁴ Th обычно пропускается из-за ее постоянного значения 0, 3–0, 4 отсчетов в минуту (cpm) ^{12, 13, 14} . В этом исследовании был рассчитан RA _P234 (см. Приложение A1 – A3), а данные на отдельных станциях показаны на рис. 1. Высокая активность RA _P234 обычно наблюдалась в океанах _низких и высоких широт.

Вертикальные профили RA _P234 в западной части Северного Ледовитого океана ( а ), Южно-Китайского моря ( б ) и Южного океана ( в ). Высокая активность RA _P234 была выделена коричневым кружком.

Изображение в полном размере

В западной части Северного Ледовитого океана (рис. 1а) RA _P234 не _{менялась} с глубиной на глубоких станциях (SR12 и SR15) со средней активностью 1, 95 ± 0, 28 Бк / м ³ . Однако RA _P234 увеличивается с глубиной на континентальном шельфе (например, SR3). Слои (SR3) можно разделить на верхние слои (2, 08 ± 0, 24 Бк / м ³ ) и глубокие слои (4, 92 ± 0, 30 Бк / м ³ ), которые были разделены галоклином на глубине 10 м в соответствии с профилем солености. RA _P234 верхних слоев на SR3 была сопоставима с таковой для станций SR12 и SR15, в то время как RA _P234 глубоких слоев на SR3 была значительно выше, чем у SR12 и SR15.

Это высокое значение RA _P234 может быть качественно связано с ресуспендированием наносов и используется для определения влияния ресуспендирования донных отложений на экспортный поток ²³⁴ Th без каких-либо дополнительных отборов проб и измерений. Слой с высоким значением RA _P234 должен быть экранирован во время интеграции потоков экспорта ²³⁴ Th и POC, потому что ресуспендирование осадка может сместить ²³⁴ Th и потоки POC, связанные с фотосинтезом. Более мелкий размер зерна поверхностного осадка, а также интенсивная гидродинамика наблюдались на станции SR3 на мелководье, что способствовало ресуспендированию осадка ^{15, 16} . Кроме того, высокое содержание частиц ²¹⁰ Pb и дефицит ²³⁴ Th до ²³⁸ U также были связаны с ресуспендированием отложений на континентальном шельфе Чукотского моря ^{10, 17} .

В Южно-Китайском море (рис. 1b) высокая активность RA _P234 была очевидна на континентальном шельфе (A6 и A7) за пределами устья реки Чжуцзян в течение осени. Средняя активность RA _P234 для береговых станций (A6 и A7) и станций открытого океана (A1 и A2) составила 2, 16 ± 0, 37 Бк / м ³ и 0, 68 ± 0, 19 Бк / м ³ соответственно. Этот регион значительно пострадал от муссонных ветров, особенно в течение осени. Возобновление образования осадка стимулировалось под воздействием сильных ветров и малой глубины на континентальном шельфе, что ранее было продемонстрировано с помощью соотношения активности частиц ²³⁴ Th к растворенным ²³⁴ Th ⁸ .

Что касается Южного океана (рис. 1в), то ресуспендирование отложений также произошло на береговой станции (D2-4B) из-за активной гидродинамики и небольших глубин вблизи острова Слона. Было показано, что «эффект острова» является важным процессом для обеспечения железа из осадка для стимулирования первичной продукции в этом регионе с высоким содержанием питательных веществ и низким содержанием хлорофилла ¹⁸ . Среднее значение RA _P234 на станции D2-4B (2, 27 ± 0, 42 Бк / м ³ ) было выше, чем значение D2-2 и D3-4 (1, 46 ± 0, 20 Бк / м ³ ) в открытом океане, которое можно использовать как новый подход к выявлению ресуспендирования осадка.

Механизм РА

_P234

Потенциальные радионуклиды, связанные с высокой активностью RA _P234 и взвешенными частицами в морской воде, можно классифицировать на внешние и внутренние радионуклиды. Внешние радионуклиды, связанные с взвешенными частицами, относятся к поверхностно-связанным радионуклидам с высокой реакционной способностью частиц. Радионуклиды и их активность в природной морской воде ранее были составлены ¹⁹ и могут быть классифицированы по низкой и высокой реактивности частиц (таблица 1) в соответствии с их коэффициентом распределения частиц по морской воде (K _d ) ²⁰ . Высокий K _d указывает на высокую реакционную способность частиц. Другие искусственные радионуклиды с коротким периодом полураспада не рассматриваются из-за отсутствия ядерных установок в нашем регионе отбора проб. В противном случае, радионуклиды, такие как ⁹¹ Y, ¹⁵² Eu и т. Д., Должны учитываться при работе установок по переработке ядерного топлива вблизи этого морского района ²¹ .

Таблица в натуральную величину

Хотя компоненты взвешенных частиц, в том числе POC, литогенные материалы, биогенные неорганические материалы и водородсодержащие материалы, демонстрируют различное сродство к радионуклидам ²², требования к основным внешним радионуклидам — ​​высокая активность в морской воде и высокий K _d . Высокая активность ²³⁴ Th с высокой реакционной способностью частиц приводит к непосредственному измерению ²³⁴ Th твердых частиц на поверхности без дополнительного радиохимического разделения. Β-счета, внесенные ²¹⁰ Pb / ²¹⁰ Bi и другими радионуклидами с низкой активностью и низкоэнергетическими β-частицами, были экранированы слоем пленки майлара и двумя слоями алюминиевой фольги (16 мг / см ² ) ^{23, 24}, чтобы предотвратить внешние вклады до β, считая ²¹ . Следовательно, доминирующий внешний радионуклид, связанный с взвешенными частицами, составляет ^{234 тыс.} Т после сбора образцов.

Связанный с поверхностью ²³⁴ Th с коротким периодом полураспада (24, 1 дня) на взвешенных частицах не был поддержан его родительскими радионуклидами ²³⁸ U, которые остаются в морской воде из-за низкого K _d . RA _P234 измеряли через 120 дней после отбора проб. Это поверхностное ²³⁴ Th на внешних частицах распадется. Следовательно, неподдерживаемый ²³⁴ Th, адсорбированный на внешних частицах, не должен вносить вклад в RA _P234 .

В нашем исследовании был исследован только RA _P234, полученный из второй скорости счета частиц ²³⁴ Th. Низкая активность и низкий K _d радия в морской воде приводят к чрезвычайно низкой активности радия для адсорбции на внешних взвешенных частицах. Радий и его потомства, такие как ²²⁴ Ra ²⁵, не должны вносить вклад в RA _P234 посредством поверхностной адсорбции. Кроме того, насколько нам известно, на континентальном шельфе Чукотского моря нет тектонически активного района, обеспечивающего высокую активность радия ²⁶ . Следовательно, радионуклиды с низким K _d в морской воде, такие как радий, не должны вносить значительный вклад в RA _P234 .

Внутренние радионуклиды взвешенных частиц были более сложными, чем внешние радионуклиды. Взвешенные частицы могут быть классифицированы на терригенные и биогенные частицы для анализа внутренних радионуклидов.

В нижнем нефелоидном слое терригенные частицы, ресуспендированные из морских отложений, могут достигать 70% ²⁷ . Концентрация взвешенных частиц в нижнем слое морской воды достигла значений до 9, 5 мг / л на континентальном шельфе западной части Северного Ледовитого океана во время 5-й Китайской национальной арктической исследовательской экспедиции (CHINARE-5), которая была значительно выше, чем верхняя морская вода и указывает на возникновение ресуспендирования осадка. Высокие концентрации взвешенных частиц также наблюдались для донной морской воды в западном Ледовитом океане ¹⁰ . Активность, испускающая тип частиц с энергией, и выход радионуклидов в морских отложениях представлены в таблице 2. Активность некоторых радионуклидов соответствует ограничивающим прямым измерениям в Чукотском море ²⁸ . Также представлены некоторые радионуклиды, испускающие α-частицы, потому что дочерние радионуклиды, поддерживаемые этими радионуклидами, испускающими α-частицы, могут вносить свой вклад в счет β, такие как ²²⁶ Ra и его дочерние радионуклиды. Следовательно, исчерпывающий обзор радионуклидов в биогенных и терригенных частицах будет полезен для всестороннего понимания.

Таблица в натуральную величину

Требования к основным источникам внутренних радионуклидов включают высокую активность, высокую энергию β-частиц и высокий выход. ^234m Па, дочерний радионуклид ²³⁴ Th, испускает β-частицы с максимальной энергией 2, 28 МэВ (таблица 2). Метод малого объема посредством β-счета ²³⁴ Th ^{основан на} измерении ^234m Па. Β-частицы с более низкой энергией от других радионуклидов были значительно экранированы во время подготовки источника слоем пленки майлара и двумя слоями алюминиевой фольги ²³ .

²³⁴ Th, исходный радионуклид ^234m Pa, поддерживается первичным радионуклидом ²³⁸ U в минералах, происходящих из земной коры. Сообщалось, что ²³⁸ U в морских отложениях имеет среднюю активность 50 Бк / кг в Чукотском море ²⁸ . Терригенные частицы из морского осадка в результате ресуспендирования осадка могут достигать 70% в нижнем нефелоидном слое ²⁷ . Также сообщалось, что частицы ²³⁸ U могут даже достигать 95% от общего количества ²³⁸ U вследствие ресуспендирования осадка ²⁹ . Следовательно, ²³⁴ Th, поддерживаемый ²³⁸ U, вероятно, является доминирующим вкладом во внутренние радионуклиды, особенно на мелководном континентальном шельфе с активной гидродинамикой.

Хотя энергия β ⁹⁰ Y была такой же, как ^{234 мА} Па (Таблица 2), активность частиц ⁹⁰ Y в морской воде была очень низкой. Антропогенный радионуклид ⁹⁰ Sr, родительский радионуклид ⁹⁰ Y, был в основном вызван глобальными осадками в Чукотском море. Хотя прямых измерений для ⁹⁰ Sr, насколько нам известно, не сообщалось, отношение активности отпечатков пальцев от ⁹⁰ Sr до ¹³⁷ Cs имело значение 0, 63 для глобальных выпадений ³⁰ . Сочетая зарегистрированную активность ¹³⁷ Cs со средним значением 2, 0 Бк / кг для поверхностного осадка в Чукотском море ²⁸, активность ⁹⁰ Sr составила около 1, 3 Бк / кг, что было менее 5% от ^{активности 234 м} Па, поддерживаемой ²³⁴ Th / ²³⁸ U. Следовательно, скорость счета β, внесенная ⁹⁰ Y, должна быть незначительной.

²¹² Bi, потомство ²²⁸ Th- ²³² Th, имеет β-энергию 2, 25 МэВ с выходом 48, 4%. Энергия β ²¹² Bi также близка к ^{энергии 234m} Па с аналогичной эффективностью детектора. Активность ²³² Th в целом была сопоставима с активностью ²³⁸ U в морских отложениях, полученных из земной коры ^{31, 32} . Высокая активность ²²⁸ Th в морской воде в нижнем слое ранее была непосредственно измерена в результате ресуспендирования отложений в Балтийском море ³¹ . Следовательно, ²¹² Bi, поддерживаемый ²²⁸ Th- ²³² Th, следует учитывать, когда происходит ресуспендирование осадка из-за его высокой активности, β-энергии и выхода.

Хотя существование ⁴⁰ K, ²²⁶ Ra и ²¹⁰ Pb было подтверждено с помощью γ-спектрометрии для донной морской воды в северо-восточной части Атлантического океана ³³, эти радионуклиды и их потомки имеют более низкие энергии β-частиц. Их вклад в скорость счета β должен быть минимальным из-за экранирующего эффекта алюминиевой фольги ²⁴ .

Биогенные частицы вносят основной вклад в взвешенные частицы в верхних слоях океана, когда происходит фотосинтез. В биотах преимущественно используются элементы с низким атомным номером, такие как C, N, P, S и другие. Многие радионуклиды с высокими атомными номерами не являются необходимыми элементами для этих биот. Типичные радионуклиды, обнаруженные в морских биотах, показаны в таблице 3. Доминирующий радионуклид среди морских биот составляет ⁴⁰ К, активность которого на два порядка выше, чем у других радионуклидов. Эффект экранирования алюминиевой фольги во время приготовления источника частиц ²³⁴ Th ограничивает вклад на ⁴⁰ K в RA _P234 из-за низкой β-энергии. Поэтому активность RA _P234 была низкой в ​​эвфотическом слое из-за большой доли взвешенных частиц в результате фотосинтеза.

Таблица в натуральную величину

Доминирующие радионуклиды, способствующие высокой активности RA _P234 в донной морской воде, вероятно, составляют ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th в частицах, ресуспендированных из морских отложений. RA _P234 повторно измеряли три раза через 120 дней после даты отбора проб, чтобы проверить его стабильность. Это указывало на то, что RA _P234 является постоянным из-за длинных периодов полураспада ²³⁸ U и ²²⁸ Th- ²³² Th и относительно замкнутой среды кристаллической решетки в минерале, полученном из морских отложений, которые сдерживают любой дефицит или процесс врастания дочернего растения. родительские радионуклиды.

Однако точный процент ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th для RA _P234 не был получен в нашем исследовании из-за ограничений на объем доступной морской воды. Только 4–8 л морской воды было отобрано на континентальном шельфе для ^234-го анализа. Феномен, аномально высокая активность RA _P234, был обнаружен во время анализа данных. Хотя радионуклиды ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th можно проверить с помощью α-спектрометрии и γ-спектрометрии, большое количество морской воды (> 100 л) следует отбирать из-за более низкой эффективности детектора γ-спектрометрии (<1%) и α-спектрометрия (10% ~ 20%) по сравнению с β-счетчиком в этом исследовании (47 ± 2%). Химическое восстановление также следует учитывать с помощью α-спектрометрии. RA _P234, который объединяет доминирующий β-сигнал от ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th, достаточно чувствителен, чтобы указывать на ресуспендирование осадка с небольшим объемом морской воды через β-счетчик с высокой эффективностью детектора.

Относительные вклады ²³⁴ Th- ²³⁸ U и ²¹² Bi- ²²⁸ Th должны варьироваться в зависимости от отдельных морских районов. Специфика отложений и интенсивность _{повторного взвеси} будут определять их относительный вклад, а также активность RA _P234 .

Мутность морской воды указывает на ресуспендирование осадка

Мутность морской воды измерялась на шести станциях в диапазоне от южного Чукотского моря до открытого Северного Ледовитого океана во время CHINARE-6. Чрезвычайно высокая мутность наблюдалась в нижнем 10-метровом слое на станциях SR1, SR3, SR5 и SR7 (рис. 2a-d), которые были расположены в южном и центральном Чукотском море, что позволяет предположить, что интенсивное ресуспендирование наносов происходило вблизи дна на мелкий континентальный шельф. Это ожидается, потому что сильные донные течения в Чукотском море часто наблюдаются летом ^{15, 34} . Напротив, мутность морской воды была почти неизменной с глубиной на станциях SR9 и R10 (рис. 2e и 4f), которые были расположены на северном шельфе или в открытом океане. Ни слабые течения, ни большая глубина не должны способствовать ресуспендированию отложений ^{15, 34} .

Мутность морской воды на станциях SR1 ( a ), SR3 ( b ), SR5 ( c ), SR7 ( d ), SR9 ( e ), R10 ( f ).

Изображение в полном размере

Фотосинтез, обозначенный зеленой стрелкой, может повышать POC, но понижать RA _P234 . Ресуспензия представлена ​​коричневой стрелкой и характеризуется высоким RA _P234 .

Изображение в полном размере

Зеленые и серые частицы представляют собой биогенные и ресуспендированные частицы, соответственно. Частицы желтого цвета относятся к поверхности ²³⁴ Th на частицах, которая распадается через 120 дней. Частицы желтого / красного цвета представляют собой внутренние радионуклиды с родительскими радионуклидами с длительным периодом полураспада, такими как ²³⁴ Th, поддерживаемый ²³⁸ U, и ²¹² Bi, поддерживаемый ²²⁸ Th.

Изображение в полном размере

Долгосрочные временные ряды измерений океанических течений и других параметров были собраны в Чукотском море ^{15, 34} . Эти наблюдения указывают на то, что на мелководном континентальном шельфе было активное взаимодействие между осадком и морской водой, особенно в течение безледного летнего сезона. Это обеспечивает экологическую выгоду для создания и поддержания ресуспендирования осадка. В начале августа 2012 года в Чукотском море был зарегистрирован исключительно сильный летний циклон ³⁵ . Сильное перемешивание и апвеллинг, вызванные циклоном, привели к относительно хорошо перемешанному, вертикально однородному столбу воды на континентальном шельфе. Таким образом, летний циклон является еще одним фактором, благоприятствующим возобновлению образования осадка. Поэтому разумно сделать вывод, что ресуспендирование отложений, вероятно, имело место и перераспределило RA _P234 на континентальном шельфе.

Время пребывания всего

^{234 тыс.} Т для обозначения ресуспендирования осадка

Общее время пребывания ^{234 тыс.} Th было рассчитано и представлено с использованием необратимой стационарной модели (Таблица А1 в приложении) ³⁶ . Наши результаты согласуются с другими исследованиями этого региона ^{37, 38, 39} . Время пребывания ^{234 тыс.} На континентальном шельфе было значительно короче, чем в открытом Северном Ледовитом океане. Воды с высоким содержанием питательных веществ, поступающие из северной части Тихого океана, могут поддерживать высокий фотосинтез и очистку ^{234 тыс.} Т на континентальном шельфе, связанные с истощением питательных веществ и низким фотосинтезом в открытом океане ^{40, 41} .

Время пребывания в общей сложности ^{234 тыс.} Th для донной морской воды было короче, чем для морской воды верхнего слоя, что было связано с ресуспендированием осадка для усиления удаления ^{234 тыс.} Тонн из морской воды ⁴² . Следовательно, короткое время пребывания всего ^{234 тыс.} Т для нижнего слоя также обеспечило еще один ключ к ресуспендированию отложений на этом мелком, но гидродинамически активном континентальном шельфе.

RA

_P234 и POC указывают на ресуспендирование осадка

Взаимосвязь между RA _P234 и POC была исследована в западной части Северного Ледовитого океана (рис. 3). Наклон линии линейной регрессии между RA _P234 и POC для взвешенных частиц составлял около 0, 160 Бк / ммоль C. Что касается конечного члена осадка в Чукотском море, активность ²³⁸ U составляла около 50 Бк / кг ²⁸, тогда как активность ²³² Th в целом была сопоставима с активностью ²³⁸ U в морском осадке ³² . Средняя концентрация POC составляла около 1% с диапазоном от 0, 5% до 2% в морских отложениях ⁴³ . Таким образом, отпечаток осадка характеризуется его отношением ²³⁸ U- ²³⁴ Th и ²³² Th- ²²⁸ Th к POC, равным 0, 09 Бк / ммольC, в диапазоне от 0, 045 до 0, 18, что соответствует соотношению 0, 16 для RA _P234 и POC. (Рис. 3). Линейная регрессия между RA _P234 и POC также дала ключ к ресуспендированию осадка.

Концептуальная модель RA

_P234

Концептуальная модель RA _P234 проиллюстрирована на рис. 4. Биогенные и терригенные частицы вносят основной вклад во взвешенные частицы в верхнем слое океана и нижнем нефелоидном слое, соответственно. Оба вида частиц могут адсорбировать радионуклиды с высокой реакционноспособностью частиц на поверхности частиц. В морской воде доминирующий поверхностный радионуклид составляет ^{234 тыс} . Внешний и неподдерживаемый ²³⁴ Th, адсорбированный на биогенных и терригенных частицах, распадается через 120 дней и не должен вносить вклад в RA _P234 . Радионуклиды с высоким атомным номером редко воспринимаются биотами как существенные элементы. Таким образом, биогенные частицы играют второстепенную роль в RA _P234 . Внутренние радионуклиды терригенных частиц, в которых преобладают ²³⁴ Th, поддерживаемые ²³⁸ U, и ²¹² Bi, поддерживаемые ²²⁸ Th, все еще существуют и способствуют второй скорости счета β-частиц ²³⁴ Th через 120 дней из-за длительного периода полураспада ²³⁸ U (4, 47 × 10 ^{9 лет} ) и ²²⁸ Th- ²³² Th (1, 91 года и 1, 4 × 10 ^{10 лет} ) в минералах. И ²²⁸ Th, и ²³⁸ U были классифицированы как литофильные элементы в соответствии с классификацией Голдшмидта ⁴⁴, которая аналогична алюминию, титану и другим литофильным элементам для отслеживания терригенной фракции ⁴⁵ . Хотя ²²⁸ Th и ²³⁸ U не были измерены непосредственно в нашем исследовании из-за ограничения объема морской воды, ²²⁸ Th и ²³⁸ U в ресуспендированных частицах были непосредственно измерены и отнесены к ресуспендированию осадка в других исследованиях ^{29, 31} .

На континентальном шельфе низкую активность RA _P234 в верхнем слое и высокое значение в глубоком слое на SR3 можно интерпретировать как доминантный фотосинтез и ресуспензия отложений, соответственно. Для сравнения, низкая активность RA _P234 оставалась стабильной, учитывая неопределенность его активности на SR15 в открытом океане (рис. 1a), в то время как пиковое значение POC наблюдалось в подземном слое на глубине 47 м (Приложение Table A1, 3, 57 ммольC / м ³ при SR15). Максимум подповерхностного хлорофилла широко наблюдался в Северном Ледовитом океане из-за добавления питательных веществ в подземный слой ⁴⁶ . Хотя POC был переменным из-за гетерогенного фотосинтеза, RA _P234 был вертикально однородным в результате небольшого вклада в RA _P234 от биогенных частиц.

Следовательно, RA _P234 относится к терригенным частицам, ресуспендированным из морского осадка, что, вероятно, для отслеживания ресуспендирования осадка с достаточной чувствительностью через β-счетчик. RA _P234 может быть хорошим дополнением к методам неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U и мутности морской воды для различения процессов частиц, связанных с фотосинтезом и ресуспендированием осадка.

Преимущества RA

_P234

Взаимосвязь между RA _P234 и POC была использована для различения процессов частиц, в том числе фотосинтеза и ресуспендирования отложений, в западной части Северного Ледовитого океана (рис. 3). Биогенные частицы характеризовались низким RA _P234 в дополнение к переменным концентрациям POC, которые зависели от интенсивности фотосинтеза. Для сравнения, ресуспендирование осадка может поднять RA _P234 . Таким образом, ресуспендирование осадка и фотосинтез можно было бы различить по разным RA _P234, в то время как мутность морской воды и неравновесный метод ²³⁴ Th / ²³⁸ U не могли отличить ресуспендирование осадка от фотосинтеза. Кроме того, наклон линейной регрессии между RA _P234 и POC, «допущение об уклоне», может указывать на интенсивность ресуспендирования осадка (Рис. 3).

Линейная регрессия между отношением активности ²³⁴ Th к ²³⁸ U и POC (рис. 5) сравнивалась с таковой для RA _P234 и POC (рис. 3). Коэффициент корреляции RA _P234 и POC (0, 815) больше, чем у ²³⁴ Th / ²³⁸ U и POC (0, 44). Как ресуспендирование осадка, так и фотосинтез могут усилить очистку ^{234 тыс} . Трудно отличить эти два процесса с помощью метода ²³⁴ Th / ²³⁸ U. Однако RA _P234 напрямую связана с терригенной фракцией от ресуспендирования осадка на основе концептуальной модели (рис. 4). Кроме того, метод неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U имеет эффект памяти, который регистрирует интегральную динамику частиц за последние несколько месяцев ⁴⁷ . Как RA _{P234, так} и POC являются мгновенными параметрами относительно параметров ²³⁴ Th / ²³⁸ U неравновесного метода с эффектами памяти. Следовательно, был получен лучший результат регрессии для RA _P234 и POC по сравнению с методом неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U.

Изображение в полном размере

РА

_P234 и его значение для экспортного потока ^{234 тыс.}

Метод неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U отражает интегрированную динамику частиц, включая ресуспендирование и фотосинтез отложений на мелководном континентальном шельфе. Приостановление отложений может усилить очистку ^{234 тыс.} Т и дефицита от ^{234 тыс.} До ²³⁸ ед., Что приведет к завышению экспортного потока в ^{234 тыс} . Исходя из концептуальной модели RA _P234, высокая активность RA _P234 была напрямую связана с ресуспендированием осадка. _{Ресуспензия} отложений может быть качественно идентифицирована на основе RA _P234 для экранирования слоя, в котором происходило _{возобновление суспензии,} когда поток экспорта ²³⁴ Th был интегрирован в толщу мелководья. Однако экспортный поток в ^{234 тыс.} Т может быть недооценен после скрининга, когда фотосинтез происходит в сочетании с ресуспендированием осадка.

Предполагается, что в донной морской воде существуют два концевых элемента, биогенные частицы и ресуспендированные частицы. Предполагалось, что поверхностно-связанные концентрации ²³⁴ Th на биогенных и ресуспендированных частицах равны f ₁ и f ₂, чтобы оценить потоки экспорта ²³⁴ Th от этих двух видов частиц. Точные значения f ₁ и f ₂ определялись двумя факторами: концентрацией частиц и адсорбирующей способностью частиц. Большую часть времени концентрацию частиц можно определить количественно с помощью химических прокси с различными значениями для биогенных и ресуспендированных частиц, таких как δ ¹³ C, Al, Ti и другие. Биогенные и ресуспендированные частицы имеют низкую и высокую активность RA _P234 соответственно. Следовательно, существует возможность количественного определения концентраций биогенных и ресуспендированных частиц с помощью RA _P234 .

Адсорбирующая способность различных составов частиц может быть определена количественно по различным значениям K _d для тория ^{48, 49, 50} . Композиции частиц включают литогенные частицы, опал, карбонатный углерод, органический углерод и т. Д. Если K _d для тория можно получить для биогенных и ресуспендированных частиц, можно рассчитать f ₁ и f ₂ (уравнения 1 и 2).

где а и b представляют собой долю биогенных и ресуспендированных частиц, полученных из химических прокси. TSP — общее количество взвешенных частиц в морской воде (мг / л). К _{д — био.} и K _d-res. — коэффициенты распределения частиц по морской воде для биогенных и ресуспендированных частиц (л / кг), а A _D234 — растворенная активность ²³⁴ Th в морской воде (Бк / м ³ ). Если можно рассчитать f ₁ и f ₂ (Бк / м ³ ), можно получить поток экспорта ²³⁴ Th (F _234-био ), полученный из биогенного процесса:

Подстановка для f ₁ и f ₂ дает

Следовательно, экспортный поток ²³⁴ Th (F _234-био ), полученный в результате биогенного процесса, может быть определен по фракции биогенных частиц и K _d . В естественной морской воде доля биогенных частиц, наряду с ее неопределенностью, может быть количественно определена с помощью химического агента. Возникают большие неопределенности во фракции частиц, потому что химические прокси для концевого элемента обычно трудно идентифицировать. Хотя K _d тория для различных составов частиц было получено в лабораторных условиях ^{48, 49, 50}, K _d-Bio. и K _d-Res. их трудно получить в природной морской воде, особенно когда сложные биологические композиции совместно присутствуют в биогенных и ресуспендированных частицах. Точность фракции частиц и K _d будет ограничивать точную оценку экспортных потоков ²³⁴ Th, полученных из биогенных частиц.

РА

_P234 : связь системы атмосфера-океан-осадок

Чтобы подтвердить «предположение об уклоне», пересмотрен A-трансект для исследования RA _P234 и POC в Южно-Китайском море весной и осенью. Наклон линейной регрессии между RA _P234 и POC на рис. 6 также был больше осенью (0, 30), чем весной (0, 19), что может быть связано с ресуспендированием отложений. _{Ресуспензия} осадка может увеличить терригенную фракцию и поднять RA _P234 . Показано, что интенсивность ресуспендирования отложений в том же морском регионе осенью высока по сравнению с весной благодаря соотношению частиц ²³⁴ Th к растворенному ²³⁴ Th под влиянием муссонной системы Восточной Азии ⁸ . Таким образом, предположение о наклоне линейной регрессии между RA _P234 и POC подтверждается в Южно-Китайском море. RA _P234 позволит пролить новый свет на динамику частиц на основе ²³⁴ Th, чтобы исследовать связь системы атмосфера-океан-отложения, такую ​​как тайфуны и их воздействие на отложения.

Изображение в полном размере

Новый подход RA _{P234 впервые} предложен для отслеживания ресуспендирования наносов в океанах _{низких и} высоких широт. Высокая активность RA _P234 широко наблюдалась на континентальном шельфе в отношении ресуспендирования осадка (рис. 1). Ресуспендирование отложений также подтверждается мутностью морской воды, временем пребывания всего ^{234 тыс.} Т, классификацией Гольдшмидта и отношением отпечатков пальцев RA _P234 к POC от конечного элемента осадка в западной части Северного Ледовитого океана. Механизм и концептуальная модель RA _P234 были исследованы и проиллюстрированы (рис. 4.). RA _P234 достаточно чувствителен для определения ресуспендирования осадка с помощью β-счетчика с высокой эффективностью детектора. Преимущество RA _P234 заключается в том, что он является дополнительным параметром для метода неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U и не требует каких-либо дополнительных отборов проб и измерений, чтобы отличить ресуспендирование осадка от фотосинтеза, в то время как оба метода неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U и мутность морской воды не может дифференцировать биогенные частицы от терригенных частиц. RA _P234 является потенциальным прокси для отслеживания ресуспендирования осадка без эффекта памяти. RA _P234 также может быть использован для экранирования слоя с интеграцией потоков ²³⁴ Th и POC. Наклон линейной регрессии между RA _P234 и POC использовался для указания на более высокую интенсивность ресуспендирования отложений в Южно-Китайском море в течение осени. Подобно определению _общего β, RA _P234 может стимулировать некоторые споры, но также имеет смысл определить и указать интенсивность ресуспендирования осадка. Исходя из предложенного механизма, RA _P234 относится к терригенной фракции и имеет потенциально широкие последствия для изучения динамики взвешенных частиц в континууме устье-шельф-уклон-океан и связи системы атмосфера-океан-осадок.

методы

отбор проб

Пробы морской воды были отобраны для анализа ^{234 тыс.} Т из океана в низких и высоких широтах в западной части Северного Ледовитого океана, в Южно-Китайском море и в Южном океане (рис. 7). Семь станций (SR1, SR3, SR5, SR7, SR9, SR12, SR15) были отобраны в западной части Северного Ледовитого океана во время 5-й Китайской национальной экспедиции по исследованию Арктики (CHINARE-5) в сентябре 2012 года (Рис. 7b.). Протяженность морского льда в течение периода отбора проб была самой низкой с момента первых спутниковых измерений, проведенных в 1979 году ⁵¹ . Мутность морской воды была измерена и обозначена красными звездами на континентальном шельфе (SR1, SR3, SR5, SR7, SR9) и открытом океане (R10) (рис. 7b).

Эти карты были составлены ODV 4.7.4 (//odv.awi.de/) ⁵⁸ .

Изображение в полном размере

В течение 2–8 ноября 2010 г. (осень) и 16–18 мая 2011 г. (весна) ⁸ был пересекается (шесть станций) от континентального шельфа до открытого океана за устьем реки Чжуцзян в северной части Южно-Китайского моря. (Рис. 7в). Станции A7, A6 и A5 находились на континентальном шельфе (глубина <100 м). Три станции были проанализированы в районе острова Элефант у северо-восточной части Антарктического полуострова 22–25 января 2012 г. во время 28-й ЧИНАРЕ-Антарктики (Рис. 7d). Единственная станция D2-4B находилась у побережья острова Элефант с глубиной 53 метра. Две станции (D2-2 и D3-4) находились в открытом океане с глубиной более 3000 м.

Анализ

^{234 тыс.}

Метод неравновесного ²³⁴ Th / ²³⁸ U широко применяется в глобальном океане с огромной базой данных для количественной оценки морского биологического углеродного насоса ⁵², который модулирует диоксид углерода в ледниковой / межледниковой атмосфере и изменение климата ⁵³ . Международная калибровка ²³⁴ Th была проведена в рамках GEOTRACES ⁵⁴ . Техника малого объема посредством β-счета ²³⁴ Th была тщательно изучена в связи с ее высоким разрешением выборки ^{13, 23} . Радиохимический анализ ²³⁴ Th был описан ^{8, 37} .

После фильтрации морской воды с кварцевым микрофиброй диаметром 25 мм (QMA, номинальный размер пор 1, 0 мкм) прямое измерение частиц ²³⁴ Th без радиохимического разделения было получено из разницы в значениях между первым β-отсчетом после отбора проб и вторым β-отсчетом. через 120 дней в результате высокой активности ^{234 тыс. т} в морской воде ¹⁹ . После обработки совместным осаждением MnO ₂ активность общего количества ²³⁴ Th также рассчитывали по разнице между первой и второй скоростями счета β общего количества ²³⁴ Th. Активность ²³⁴ Th и связанная с ней неопределенность были рассчитаны в соответствии с уравнениями 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Размеры и определения параметров приведены в таблице 4. Уравнения 4, 5, 6, 7, 8, 9 были детально выведены с использованием аналогичного принципа ⁵⁵ .

Таблица в натуральную величину

Определение и расчет RA

_P234

Вторая скорость подсчета частиц ²³⁴ Th (n _P2 ) обычно игнорировалась, потому что только разница между первой и второй скоростями счета (n _P1 -n _P2 ) использовалась для расчета ²³⁴ Th частиц с использованием уравнения. 4. В открытом океане вторая скорость подсчета частиц ²³⁴ Th (n _P2 ) была относительно стабильной со значением 0, 3 ~ 0, 4 cpm, что также зависит от инструментального фона с нормальным значением 0, 15 ~ 0, 2 cpm по газу. пропорциональный расходу низкоуровневый β-счетчик RISØ (Модель GM-25-5, Национальная лаборатория RISØ, Дания) ^{12, 13, 14} . В этом исследовании аномально высокая скорость подсчета вторых частиц ²³⁴ Th наблюдалась для донной морской воды на континентальном шельфе в западной части Северного Ледовитого океана. Это явление было далее подтверждено в Южно-Китайском море и Южном океане. RA _P234, полученная из второй скорости счета частиц ²³⁴ Th и инструментального фона, была впервые предложена для исследования этого аномального значения частиц ²³⁴ Th. Уравнения 10 и 11 были использованы для расчета RA _P234 и его неопределенности:

Все параметры в уравнениях 10 и 11 определены в таблице 4. Эффективность детектора RA _P234 равна эффективности частиц ²³⁴ Th из-за одинаковой энергии β-частиц, испускаемых кандидатами-радионуклидами. Вторая скорость подсчета частиц ²³⁴ Th (0, 54 ± 0, 02 cpm) была очень постоянной через 136 дней, 304 дня и 495 дней с даты отбора проб, что указывает на то, что в основном это радионуклиды с длительным периодом полураспада, которые способствовали _{появлению} RA _P234 . Стабильность второй скорости счета частиц ²³⁴ Th была продемонстрирована ²⁴ .

Обратите внимание, что RA _P234 не был сигналом от определенного радионуклида. Фактически, RA _P234 представлял собой остаточную β-активность для частиц ²³⁴ Th через более чем 120 дней, что обычно _{считалось} стабильным методологическим фоном для частиц ²³⁴ Th, и поэтому им пренебрегали. Эта остаточная β-активность может включать несколько радионуклидов с длительным периодом полураспада. Он должен рассматриваться как дополнительный параметр для общего количества ²³⁴ Th и ²³⁴ Th частиц и имеет преимущество, заключающееся в возможности отслеживания ресуспендирования осадка без какого-либо дополнительного отбора проб и анализа, основанного на методике малого объема для ²³⁴ Th.

Определение RA _P234 аналогично определению _общего β в питьевой воде. В большинстве случаев точные радионуклиды и их вклад в валовое β не могут быть определены ¹¹ . Тем не менее, брутто β является важным параметром для проверки уровня радиологического загрязнения, особенно во время ядерной аварийной ситуации. Эффективность детектора ⁹⁰ Sr и ¹³⁷ Cs искусственно выбрана для расчета коэффициента брутто β для питьевой воды, хотя очень часто встречается разброс энергий β частиц от различных радионуклидов ( ⁴⁰ K) с различной эффективностью детектора ¹¹ . Аналогично, определение RA _P234 предложено и удобно для отслеживания ресуспендирования осадка без каких-либо дополнительных отборов проб и измерений.

Хотя аномально высокая вторая скорость счета в ²³⁴ Th также наблюдалась для нижней морской воды на континентальном шельфе, как и для частиц ²³⁴ Th, вторая скорость счета ²³⁴ Th в этом исследовании не обсуждалась. Радионуклиды, вносящие вклад во вторую скорость счета ²³⁴ Th, более сложны, чем частицы ²³⁴ Th, из-за дополнительного совместного осаждения MnO ₂ . Радиохимическая обработка совместного осаждения MnO ₂ для общего количества ²³⁴ Th может очистить другие радионуклиды с низким K _d с переменным химическим извлечением, такие как радий и его потомства, на поверхности частиц MnO ₂^{13, 56}, особенно для тектонически активного моря область с диффузией ²²⁴ Ra в вышележащую морскую воду ²⁵ .

Частицы органического углерода

После второго подсчета частиц ²³⁴ Th, POC измеряли с помощью Элементного Анализатора (Elementar vario EL III) после удаления карбонатной фракции путем обжига концентрированной соляной кислотой ⁵⁷ . Бланк метода был вычтен. Точность анализа всегда была лучше 10%.

Мутность морской воды

Мутность морской воды измерялась с помощью датчика мутности (Rinko-profiler) во время 6-го CHINARE с 27 июля по 7 августа 2014 года. Датчик мутности работает по принципу обратного рассеяния и имеет диапазон 0 ~ 1 FTU. Справочным материалом был Формазин. Несколько аномальных значений свыше 1 FTU, возникающих из-за присутствия пузырьков, были отброшены. Точность датчика мутности составила 0, 03 FTU.

Дополнительная информация

Как цитировать эту статью : Lin, W. et al . Остаточная β-активность частиц ²³⁴ Th в качестве нового прокси для отслеживания ресуспендирования осадка в океане. Sci. Отчет 6, 27069; doi: 10.1038 / srep27069 (2016).

Дополнительная информация

Word документы

1. 1.
   

   Дополнительная информация

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Принципы сообщества. Если вы обнаружили что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неуместное.

ГОСТ Р ИСО 16000-1-2007 Воздух замкнутых помещений. Часть 1. Отбор проб. Общие положения, ГОСТ Р от 15 марта 2007 года №ИСО 16000-1-2007

ГОСТ Р ИСО 16000-1-2007

Группа Т58

ОКС 13.040.20

Дата введения 2007-10-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (ОАО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 «Качество воздуха»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 марта 2007 г. N 30-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 16000-1:2004 «Воздух замкнутых помещений. Часть 1. Отбор проб. Общие положения» (ISO 16000-1:2004 «Indoor air — Part 1:General aspects of sampling strategy»).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении Е

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Стандарты серии ИСО 16000 устанавливают требования, относящиеся к измерению содержания загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений. Настоящая часть ИСО 16000 предназначена для использования при планировании измерений концентрации загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений. Другие части ИСО 16000 устанавливают методологию отбора проб, включая условия, которые необходимо соблюдать для отдельных веществ или групп веществ, такие как зависимость концентраций загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений от влажности атмосферного воздуха или температуры или других влияний. Также в других частях ИСО 16000 приведены методики выполнения измерений содержания конкретных веществ в воздухе замкнутых помещений.

Неподходящая методология мониторинга может вносить больший вклад в общую неопределенность результата измерения, чем сама процедура мониторинга.

Следует обращать внимание на особую роль человеческого обоняния в идентификации веществ или классов веществ в воздухе замкнутых помещений. Здесь имеется в виду не столько чувствительность обоняния, сколько запоминание запаха и опыт специалиста (химика, парфюмера). Информация от органов чувств может значительно упростить идентификацию загрязняющих веществ в воздухе и впоследствии повлиять на выбор методов отбора проб. Однако привыкание органов чувств влияет на информацию, поступающую от них, особенно в случае постоянных загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений.

Интерпретацию измерений в воздухе замкнутых помещений проводят с использованием нормативных значений, устанавливающих приемлемое качество воздуха в замкнутых помещениях. Для того чтобы сделать заключение о наличии и размере превышения измеренных в помещении концентраций загрязняющего вещества (нормальный или приемлемый уровень с точки зрения безопасности для здоровья человека), следует руководствоваться нормативными значениями или справочными данными. Нормативные значения качества воздуха замкнутых помещений, установленные Всемирной организацией здравоохранения [1], приведены в графе «Примечания» таблицы C.1 (приложение С). Однако эти значения являются рекомендуемыми. При отсутствии справочных нормативных значений исследователь может обращаться в качестве руководства к журнальным статьям, прошедшим экспертную оценку, или другой литературе, в которой установлены типичные значения, наблюдаемые в зданиях, к которым не предъявляются претензии в отношении качества воздуха.

Представители различных сфер технической деятельности должны быть привлечены к планированию измерений качества воздуха замкнутых помещений.

В таблице А.1 (приложение А) настоящего стандарта приведены наиболее важные типы сред в помещениях и примеры источников загрязняющих веществ, которые могут в них встречаться. Перечень не является полным из-за большого числа вариантов.

В таблице В.1 (приложение В) приведены источники загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений и наиболее значимые вещества, выделяемые ими. В таблице С.1 (приложение С) приведен перечень загрязняющих веществ, которые обнаруживаются наиболее часто, и их возможные источники. В некоторых случаях источники загрязнения воздуха замкнутых помещений находятся за пределами здания, например бензол, выделяющийся при движении транспортных средств и автозаправочными станциями, или хлорированные углеводороды от близлежащих химчисток. Выбросы из почвы могут также быть значимыми факторами, если, например, здания были построены на местах старых свалок мусора, промышленных территориях или урансодержащих почвах, выделяющих радон.

В приложении D приведен контрольный перечень, относящийся к информации, которую следует заносить в протокол при выполнении измерений в воздухе замкнутых помещений. Этот перечень также предназначен для пользователей настоящего стандарта в качестве руководства при последующей оценке результата измерений.

Методология отбора проб, приведенная в настоящем стандарте, основана на Руководстве VDI 4300, часть 1 [3]. Подобные подходы приведены также в [4], [5] и [6].

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие положения для разработки методики отбора проб и предназначен для планирования мониторинга загрязнений воздуха замкнутых помещений.

Перед разработкой методики отбора проб при мониторинге воздуха замкнутых помещений устанавливают, с какими целями, когда, где, как часто и в какие периоды времени следует проводить мониторинг. Ответы на эти вопросы зависят, в частности, от числа отдельных характеристик внутренней среды, от объекта измерения и, наконец, от окружающей среды, которую контролируют. Настоящий стандарт устанавливает значимость этих факторов и порядок разработки соответствующей методики отбора проб.

Настоящий стандарт применяют при планировании измерений в средах замкнутых помещений, к которым относятся жилые дома с гостиными, спальнями, мастерскими, комнатами отдыха, подвалами, кухнями, ванными комнатами; рабочие помещения (например, офисы, торговые помещения) или рабочие места в зданиях, не подлежащих контролю со стороны комиссий по безопасности и охране труда в отношении загрязняющих веществ; общественные здания (например, больницы, школы, детские сады, спортивные залы, библиотеки, рестораны и бары, театры, кинотеатры и помещения другого назначения), а также кабины транспортных средств [6].

Примечание — В некоторых странах рабочие помещения, такие как офисы и торговые помещения, являются предметом обязательного контроля со стороны комиссий по безопасности и охране труда в отношении загрязняющих веществ в воздухе.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ИСО/МЭК 17025:2005 Общие требования к компетентности испытательных и поверочных лабораторий

Руководство ИСО 98:1995 Руководство по выражению неопределенности измерения

3 Специальные характеристики внутренней среды помещения

Тщательное планирование отбора проб и процедуры выполнения измерений в целом имеют особое значение, поскольку результат измерений может иметь серьезные последствия (например, по отношению к необходимости ремонта или успешности его выполнения).

Определение загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений основывается, как правило, на одном из следующих подходов:

a) отбор проб выполняют с использованием средств измерений объема отобранной пробы, которые наиболее просты и легки в управлении, а последующий анализ выполняют в лаборатории;

b) отбор и анализ проб проводят с использованием средств измерений содержания загрязняющих веществ (газоанализатора) с непосредственным отсчетом показаний.

Среда замкнутых помещений редко является статичной, поскольку концентрация любого вещества может непрерывно изменяться в зависимости от интенсивности источника, деятельности человека, кратности воздухообмена, внешних и внутренних климатических условий, химических реакций и возможности оседания (например, сорбции веществ поверхностями и предметами мебели). Особое внимание в замкнутом помещении уделяют источнику загрязняющих веществ, оказывающему воздействие на человека в непосредственной его близости. Кроме того, состав воздуха замкнутых помещений может меняться в пределах одного помещения и при проникании из одного помещения в другое и быть менее однородным по сравнению с составом атмосферного воздуха, окружающего здание.

Формула (1) характеризует упрощенную связь между некоторыми параметрами, влияющими на концентрацию вещества в воздухе замкнутого помещения. В некоторых случаях, например при наличии волокон (асбестовых, искусственных волокон), должны быть рассмотрены дополнительные предельные условия (см. [10]).

, (1)

где — массовая концентрация вещества в воздухе замкнутого помещения, мг/м;

— интенсивность (массовый расход) источника, мг/ч;

— объем помещения, м;

— кратность воздухообмена в час;

— массовая концентрация вещества в наружном воздухе, мг/м;

— коэффициент неполноты выборки в час;

— время, ч.

Левая часть формулы (1) характеризует изменение концентрации вещества со временем. Первые два члена в правой части формулы характеризуют увеличение концентрации вещества, обусловленное выбросами источника и прониканием в помещение наружного воздуха, а последние два члена характеризуют уменьшение концентрации, которое может быть результатом удаления вещества при вентиляции или другим способом, например, в результате адсорбции соединения тканями в помещении.

Наиболее важным членом формулы (1) является интенсивность источника. Часто наблюдается изменение интенсивности со временем, но это не учтено в формуле (1). Если установлено, что это изменение представляет особое значение, необходимо использовать более сложную формулу. В зависимости от того, как интенсивность изменяется со временем, различают источники с постоянной или переменной интенсивностью, которые подразделяют на источники с регулярными и нерегулярными выбросами. Интенсивность непрерывных источников может также зависеть от температуры в помещении, относительной влажности и кратности воздухообмена в помещении и может изменяться только в течение длительного срока, т.е. в течение нескольких недель и месяцев. Интенсивность выброса периодических источников обычно незначительно зависит от параметров климата помещения и часто изменяется в пределах более коротких периодов времени.

Древесно-стружечная плита на основе формальдегидных смол является примером источника, который непрерывно выделяет загрязняющие вещества в воздух. Подобный источник выделяет формальдегид в течение длительных периодов времени в количествах, которые сильно зависят от факторов окружающей среды, таких как температура и относительная влажность.

Газовая плита, которая может работать при изменяющихся условиях в соответствии с особенностями приготовления пищи, является примером периодического источника переменной интенсивности. Однако изо дня в день может наблюдаться и регулярный характер выбросов, поскольку приготовление пищи часто подчинено определенному распорядку.

Нерегулярное использование аэрозолей от насекомых является сочетанием периодического источника и нерегулярного характера выбросов.

4 Цель измерений

Измерения загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений проводят в основном по следующим пяти причинам, первая из которых может не иметь отношения либо приводить к появлению других четырех:

a) претензии пользователей к плохому качеству воздуха;

b) необходимость определения подверженности людей, находящихся в помещении, воздействию конкретных веществ;

c) необходимость выяснения соблюдения установленных пределов или нормативных значений;

d) проверка эффективности ремонтных работ;

e) наблюдаемые или предполагаемые влияния загрязняющих веществ на здоровье людей, находящихся в помещении.

В первом случае может быть необходим расширенный поиск причин претензий, включая использование анкет для получения систематической информации о претензиях. Часто возникает необходимость адаптировать метод отбора проб для конкретного случая. Другие ситуации исследовать проще, так как перед проведением мониторинга доступна информация об определяемых веществах.

Природа вещества, его концентрация в воздухе и влияние на здоровье человека могут также оказывать значительное влияние на предельные условия, выбранные для проведения мониторинга. Поэтому при оценке воздействия веществ раздражающего действия на здоровье рассматривают максимально возможное воздействие в течение коротких промежутков времени. В случае соединений, которые потенциально имеют продолжительное влияние на здоровье (например, канцерогенных веществ), обычно рассматривают среднее воздействие в течение достаточно длительных периодов времени.

5 Метод отбора проб

Методики, предназначенные для применения на открытом воздухе, часто могут быть использованы для отбора проб воздуха в замкнутых помещениях при условии, что оборудование соответствует цели измерения и не мешает по назначению использовать помещения, в которых оно применяется, из-за его размера, скорости отбора проб и шума. Это особенно важно при мониторинге жилых помещений. В этом случае используемые средства измерений должны быть относительно бесшумными, а их скорость отбора проб не должна мешать нормальному воздухообмену в помещении. При размещении оборудования для мониторинга следует учитывать, что концентрация определяемого вещества в воздухе замкнутого помещения может быть неоднородной.

Разрешающая способность по времени измерения является важным фактором. Различное оборудование может иметь различную разрешающую способность по времени, которая будет влиять на интерпретацию полученных результатов.

Объем отбираемой пробы в помещении в течение 1 ч не должен превышать 10% воздухообмена. Если значение воздухообмена неизвестно или не может быть измерено, то объем отбираемой пробы в течение одного часа должен быть менее 10% объема помещения.

Для определения средних концентраций вещества в течение достаточно длительных периодов времени (например, 8 ч) могут быть использованы диффузионные пробоотборные устройства, которые не имеют ряда недостатков, присущих активным пробоотборным устройствам. Однако следует позаботиться о гарантии, что пробоотборные устройства с контролируемой диффузией будут использоваться только в зонах с такой вентиляцией, при которой бы поддерживалась установленная скорость воздухообмена. Как при активном, так и при диффузионном отборе проб следуют процедурам обеспечения качества измерений в соответствии с ИСО/МЭК 17025.

Примечания

1 Обычно продолжительность отбора проб до 1 ч относят к кратковременному отбору проб, а продолжительность отбора проб от нескольких часов до нескольких дней — к долговременному отбору проб.

2 Методы отбора проб приведены в других частях ИСО 16000.

6 Начало отбора проб

При оценке результата измерения важно учитывать изменение концентрации загрязняющих веществ в воздухе со временем. Такие загрязнители, как сигаретный дым и пары химических веществ (например, используемых для очистки), должны быть в первую очередь удалены из воздуха помещения, если нет намерения учитывать эти загрязнители при оценивании результатов измерений.

Важными факторами, на которые должно быть обращено внимание при выборе времени начала отбора проб, являются вентиляция, природа источников загрязнения, присутствие в помещении людей и их деятельность, тип внутренней среды помещения, температура и относительная влажность.

Открывание окна неизбежно понижает концентрацию вещества в помещении (если наружный воздух не является более загрязненным рассматриваемым веществом) и может также нарушать предварительно установившееся равновесие.

В случае кратковременного отбора проб невозможно получить представительные результаты, если отбор проб начинают сразу после проветривания. Если определяемое вещество выделяется постоянно, например строительными материалами или предметами мебели, то после открывания окна должно пройти несколько часов для установления равновесия. Это имеет значение также и при долговременном отборе проб. Однако оно имеет меньшее значение по сравнению с кратковременным отбором проб, особенно если отбор выполняют в течение длительного периода времени и в реальных условиях жизни.

С учетом вышеуказанных причин важно тщательно планировать время проведения измерений, учитывая интервал времени между окончанием последнего проветривания и началом отбора проб. Если нет серьезных возражений, то процедура кратковременного отбора проб должна включать время уравновешивания, составляющее несколько часов после проветривания перед началом отбора проб. Интервалы времени, выбираемые в конкретных случаях, установлены в других частях ИСО 16000, касающихся конкретных веществ или групп веществ, например в ИСО 16000-2 и ИСО 16000-5.

Если присутствие загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений обусловлено выбросами периодических источников, то время отбора проб будет зависеть от целей мониторинга. Оно может соответствовать максимальному периоду экспонирования или охватывать среднее время экспонирования в течение более длительного периода.

Если здание или помещение оснащено системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), то необходимо учитывать дополнительные факторы. Например, нежелательные выделения загрязняющих веществ могут быть результатом функционирования самой системы ОВКВ (например, от герметизирующих материалов, увлажнителя, осевшей пыли), что приводит к распространению загрязняющих веществ по всему зданию, особенно если система имеет высокую скорость рециркуляции. Кроме того, наружный воздух, попадающий в систему ОВКВ, может содержать загрязняющие вещества с высокими уровнями концентрации (например, из-за близлежащих источников). В протокол измерений пробы воздуха замкнутого помещения всегда следует включать рабочие параметры и состояние технического обслуживания системы ОВКВ, а если работа системы является периодической или ограниченной, то перед началом отбора проб она должна проработать в нормальном режиме, по крайней мере, в течение 3 ч (см. раздел 8).

7 Продолжительность и частота отбора проб

Продолжительность отбора проб обусловлена:

— природой определяемых веществ;

— потенциальным воздействием исследуемых веществ на здоровье людей;

— эмиссионными характеристиками источника;

— пределами определения аналитического метода;

— целью измерения.

Во многих случаях, особенно если проводят несколько измерений, необходимо принимать компромиссное решение, чтобы не учитывать все аспекты одновременно.

Выбранная продолжительность отбора проб контролируемых веществ имеет особое значение в связи с его потенциальным воздействием на здоровье людей. Кратковременный отбор проб проводят для веществ, опасных для развития острого отравления, а долговременный — для веществ, вызывающих хронические заболевания. Методы долговременного отбора проб не позволяют обнаружить кратковременные пики концентрации. Это может привести к трудностям интерпретации результатов измерений, особенно если вещество оказывает кратковременное воздействие на здоровье людей.

Что касается эмиссионных характеристик источника, то выбросы источника, выделяемые в течение короткого промежутка времени, могут быть определены только с помощью кратковременного измерения. Источники с долговременными выбросами лучше исследовать с помощью долговременных измерений. Однако возможны отклонения от общего правила. Например, кратковременный пик концентрации средства от насекомых при его распылении в помещении может быть определен только кратковременным измерением, а долговременный отбор проб может быть проведен после распыления, если изначально интерес представляют остаточные уровни концентрации средства в помещении.

В некоторых случаях эмиссионные характеристики исследуемых источников вначале неизвестны. В подобных случаях для разработки методики отбора проб может быть полезна информация, полученная при непрерывной регистрации значений измеряемых величин, например, концентраций всех газообразных органических соединений, измеренных с помощью пламенно-ионизационного детектора (ПИД) или фотоионизационного детектора (ФИД) за ограниченный промежуток времени.

Продолжительность отбора проб также должна соответствовать пределам определения выбранного аналитического метода, т.е. масса аналита, собранного за время отбора проб, должна быть достаточной для однозначной идентификации и надежного количественного определения. При этом необходимо помнить, что количество отобранного аналита не всегда значительно увеличивается при увеличении времени отбора проб. Так, при определении концентрации соединения, выбрасываемого периодическим источником, который активируется только в редких случаях и в течение коротких интервалов времени, за 1 ч можно собрать такое же количество вещества, как и за 24 ч. Более того, информация может быть потеряна, если время отбора проб было выбрано неправильно.

В некоторых случаях продолжительность отбора проб может быть установлена, если, например, вместе со стандартным значением или нормативным значением установлен интервал времени. Например, в Германии для содержания тетрахлорэтена было установлено предельное значение как усредненное за неделю [7]. Время усреднения было установлено для помещений, находящихся по соседству с химчистками, для учета характера изменения уровней выбросов за всю неделю, которые изменялись от рабочих дней к выходным.

С целью экономии число отдельных измерений, проводимых в помещении, обычно мало. С другой стороны, существует тенденция считать результат только одного (или нескольких) измерения(й) представительным по отношению к ситуации в исследуемом помещении. В такой противоречивой ситуации необходимо обеспечить наличие максимума информации о тех параметрах, которые могут оказывать влияние на результат, чтобы можно было судить о том, отражает ли результат измерения средние или предельные условия в помещении.

Кратковременный отбор проб часто проводят в предельных условиях (например, малая кратность воздухообмена, высокая температура) для того, чтобы оценить максимальное воздействие контролируемого вещества. Долговременный отбор проб проводят для определения степени загрязнения помещения в нормальных условиях использования. Условия использования помещения в момент отбора проб должны быть точно документированы.

Для комплексной оценки отбирают пробу с использованием кратковременного и долговременного отборов проб. При оценке также учитывают изменения концентрации, которые могут быть результатом изменений схемы воздухообмена и условий эксплуатации помещения, включая сезонные колебания. Это имеет особое значение для некоторых загрязнителей, например, формальдегида и жизнеспособных грибков.

Для формальдегида сезонные изменения его концентрации имеют особое значение, поскольку выделение формальдегида древесными материалами, соединенными смолами, содержащими мочевину/формальдегид, зависит от температуры и относительной влажности (см. раздел 3).

Окончательный план отбора проб зависит от имеющихся в наличии ресурсов, материальных затрат, требований к данным, а также времени, имеющегося для проведения исследования.

8 Место отбора проб

Наряду с изменением концентрации вещества со временем учитывают пространственные изменения. При проведении измерений в здании необходимо точно определить помещение для проведения измерений и соответствующее место отбора проб в этом помещении. Выбор помещения зависит от цели измерения. В зданиях, оснащенных системами ОВКВ, измерения всасываемого и отработанного воздуха могут позволить определить источники загрязняющих веществ в воздухе.

Хотя часто целью измерения является идентификация источников загрязнения в помещении, особое внимание уделяют определению воздействия загрязняющих веществ на здоровье людей, находящихся в помещении. Невозможно в каждом случае заранее определить наиболее подходящее место для устройства отбора проб. В частных домах должен быть сделан выбор между жилой или спальной зоной. Если в помещении имеются источники загрязнения, связанные с конкретной деятельностью людей, то предпочтительно отбирать пробы в жилой зоне, особенно если там имеет место деятельность, приводящая к загрязнению. Однако подверженность долговременным источникам выделения (например, строительным материалам) может быть лучше охарактеризована с помощью измерений, выполняемых в спальне, поскольку именно там люди проводят больше времени. Важно, чтобы измерения в частных домах не влияли на использование помещений по назначению.

При проведении измерений в больших помещениях (холлах, больших офисах и т.п.) при выборе места отбора проб и оценке результата измерения должна быть рассмотрена возможность деления помещения на секторы. Такое деление применяют в случае кратковременных измерений.

Если гостиная расположена ближе к внешнему источнику загрязнения (например, химчистке), то было бы нелогично отбирать пробы только в спальне.

Наиболее подходящим местом отбора проб обычно считается центр комнаты. Однако если это невозможно, то пробоотборное устройство должно быть размещено на расстоянии не менее 1 м от стены. Пробы следует отбирать на высоте от 1 до 1,5 м от пола, поскольку приблизительно на этой высоте находится усредненная зона вдыхания. При особых обстоятельствах выбирают другие места отбора проб (например, при измерении выделений от кухонных плит). Эти выделения, вызывающие тепловое движение воздуха помещения, приводят к значительным изменениям концентрации. Например, более низкие концентрации NO могут наблюдаться в области ниже рабочего уровня газовой плиты. Подобные изменения концентрации также могут быть характеристикой других источников и использоваться для определения положения источника в помещении. В этом случае рекомендуется разделить помещение на различные зоны и одновременно отбирать пробы в каждой из них. Однако проведение такой процедуры будет успешным только в случае, если все зоны помещения имеют одинаковые условия вентиляции, что не всегда выполняется, особенно в помещениях с искусственной вентиляцией. В жилых зданиях следят за тем, чтобы была обеспечена максимально возможная защита оборудования для отбора проб от вмешательства посторонних людей.

Преобладающее движение воздуха в помещении, которое зависит от способа и степени вентиляции, может оказывать большое воздействие на установление точки измерений, особенно при использовании диффузионных пробоотборных устройств. Диффузионные пробоотборные устройства с большим поперечным сечением (так называемого пленочного типа) могут занизить оценку концентрации при низкой скорости воздухообмена, что может наблюдаться, в частности, в углах помещений. При выборе места отбора проб избегают мест, расположенных на солнце, вблизи отопительных систем, на сквозняке или вблизи вентиляционных каналов, так как это может повлиять на результаты измерений.

9 Параллельные измерения наружного воздуха

Из-за постоянного обмена между внутренним и наружным воздухом, обусловленного процессами проникания и вентиляции, особое значение может иметь одновременное проведение измерений воздуха внутри помещения и наружного воздуха [8] (при возможности отбор проб проводят на одном и том же уровне (этаже) здания). Пробы наружного воздуха отбирают вблизи здания, но на расстоянии не менее 1 м от него. При проведении подобных измерений следует помнить о вертикальных градиентах концентрации, например, для компонентов выхлопных газов транспортных средств на улице. Если здание оснащено системой ОВКВ, то пробы наружного воздуха отбирают вблизи воздухозаборника.

Во время отбора проб учитывают направление, скорость ветра и другие погодные условия.

Приложение А (справочное). Типы внутренних сред замкнутых помещений и источники загрязняющих веществ

Приложение А
(справочное)

В таблице А.1 приведен перечень наиболее важных типов внутренних сред помещений и примеры источников загрязняющих веществ, которые могут в них встречаться (перечень может быть дополнен).

Таблица А.1 — Типы внутренних сред помещений и источники загрязняющих веществ, наиболее часто в них встречающиеся

Приложение В (справочное). Источники загрязнения воздуха замкнутых помещений

Приложение В
(справочное)

Источники загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений и наиболее значимые выделяемые вещества приведены в таблице В.1.

Таблица В.1 — Источники загрязняющих веществ в воздухе замкнутых помещений и их наиболее значимые выбросы

Приложение С (справочное). Примеры веществ и их источников

Приложение С
(справочное)

Перечень наиболее часто обнаруживаемых загрязняющих веществ и их возможных источников приведен в таблице С.1. В начале таблицы приведены вещества, измерения которых проводят наиболее часто. В таблице не приведены химические соединения и вещества, о диапазоне концентрации которых имеется мало данных. К этим веществам относятся, например, диизоцианаты, фталаты, нитрозоамины, амины и пестициды.

Таблица С.1 — Наиболее часто обнаруживаемые загрязняющие вещества и их возможные источники

Приложение D (справочное). Руководство по записи информации при проведении измерений воздуха замкнутых помещений

Приложение D
(справочное)

Для последующего оценивания результатов измерений необходимо как можно подробнее документировать условия отбора проб. Ниже приведена примерная схема записи полученной информации. При необходимости некоторые разделы могут быть пропущены или добавлены.

Окончательная структура протокола должна быть фиксированной так же, как и отдельное планирование измерений.

А Информация о пробе

Приложение Е (справочное). Сведения о соответствии национальных стандартов Российской Федерации ссылочным международным стандартам

Приложение Е
(справочное)

________________

** Содержание Руководства ИСО 98 соответствует документу «Руководство по выражению неопределенности измерения» — под редакцией проф. Слаева В.А. — СПб.: Изд-во «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева», 1999.

Библиография

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2007

Ресуспендирование и атмосферный перенос радионуклидов в результате пожаров вблизи Чернобыльской АЭС в 2015 году: оценка воздействия — научные доклады

Предметы

• Воздействие на окружающую среду
• Экологические социальные науки

Аннотация

В апреле и августе 2015 года два крупных пожара в Чернобыльской зоне отчуждения (CEZ) вызвали опасения по поводу вторичного радиоактивного загрязнения, которое могло распространиться по всей Европе. Настоящая статья впервые оценила влияние этих пожаров на Европу. Около 10, 9 ТБк из ¹³⁷ Cs, 1, 5 ТБк из ⁹⁰ Sr, 7, 8 ГБк из ²³⁸ Pu, 6, 3 ГБк из ²³⁹ Pu, 9, 4 ГБк из ²⁴⁰ Pu и 29, 7 ГБк из ²⁴¹ Am были освобождены от обоих пожаров, соответствующих серьезному событию. Более лабильные элементы легче выходили из CEZ, тогда как более крупные тугоплавкие частицы были более эффективно удалены из атмосферы, в основном воздействуя на CEZ и его окрестности. Во время пожаров весной 2015 г. около 93% лабильных и 97% огнеупорных частиц оказались в странах Восточной Европы. Аналогичным образом, во время пожаров летом 2015 г. около 75% лабильных и 59% тугоплавких радионуклидов были экспортированы из ЧЗО, при этом большая часть была размещена в Беларуси и России. Эффективные дозы были выше 1 мЗв у ^-1 в CEZ, но намного ниже в остальной части Европы, добавляя дополнительную дозу для населения Восточной Европы, что намного ниже дозы от медицинской рентгенографии.

Вступление

В воскресенье, 26 апреля 2015 года, в 23:30 (по местному времени), ровно через 29 лет после аварии на Чернобыльской АЭС, в Чернобыльской зоне отчуждения (CEZ) начался сильный пожар. На следующее утро (27 апреля) в 07:30 пожар был частично стабилизирован, и пожарные сосредоточились только на двух участках площадью 4, 2 и 4, 0 гектара. Однако пожар распространился на соседние районы из-за преобладающих сильных ветров. В ночь с 27 на 28 апреля 2015 года пожар распространился на районы, расположенные вблизи пункта захоронения радиоактивных отходов (RWDP), и сжег около 10% пастбищ на западе от RWDP ¹ . 29 и 30 апреля 2015 года попытки остановить пожары в ЧЗО не увенчались успехом. Пожарные отряды из Чернобыля и Киевской области поддержали попытки тушения, и последние 70 га были подавлены 2 мая 2015 года. Радиационный фон непрерывно контролируется в CEZ с помощью автоматизированной системы радиационного контроля (ARMS) в 39 точках ¹ . Учитывая важность этого пожара, фоновая радиация и содержание радионуклидов в воздухе около пожара также анализировались в Интернете.

Еще один менее интенсивный пожар произошел в августе 2015 года. Около 32 га были сожжены в ЧЗО 8 августа ² . Пожары начались в трех местах в Иванковском районе. По состоянию на 07.00 9 августа пожары были локализованы, и пожарные продолжали тушить сжигание сухой травы и леса. Тот же пожар затронул другую лесную зону, известную как Чернобыльская пуща. Пожар распространился по нескольким заброшенным деревням, расположенным в безусловных (обязательных) зонах расселения ЧЗО, и прекратился 11 августа.

Лесные пожары могут вызвать ресуспендирование радионуклидов на загрязненных территориях ³ . Это вызвало обеспокоенность по поводу возможных пожаров в сильно загрязненных районах, таких как CEZ ⁴ . Хотя опасения изначально были ограничены близостью пожаров, Wotawa et al. ⁵ показали, что радионуклиды, ресуспендированные лесными пожарами, могут переноситься даже на межконтинентальные расстояния. Ранее в 2015 году Evangeliou et al. ⁶, основываясь на подробном анализе текущего состояния радиоактивных лесов в Украине и Беларуси, сообщается, что лесной покров в ЧЗО увеличился с примерно 50% в 1986 году до более чем 70% сегодня. Осадки уменьшились, а температура значительно возросла, что делает экосистему уязвимой для сильной засухи. Анализ будущего климата с использованием климатического сценария ⁷ REMO (Региональная модель) A1B (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) показал, что риск возникновения пожара в ЧЗО, как ожидается, еще больше возрастет в результате засухи, сопровождаемой отсутствием лесопользования (например, истончение лесов). ) и ухудшение служб пожаротушения из-за ограниченного финансирования. В той же группе ⁸ рассматривались разные сценарии пожаров, в которых 10, 50 и 100% зараженных лесов сжигались. Они обнаружили, что связанные с этим выбросы радиоактивности будут иметь такую ​​величину, что они будут идентичны аварии с локальными и более широкими последствиями ⁹ . В ожидаемом сценарии дополнительная ожидаемая смертность от всех солидных раковых заболеваний может достигать не менее 100 человек.

Эта статья направлена ​​на определение степени радиоактивного загрязнения после пожаров, которые начались в ЗЭЗ 26 апреля (закончился через 7 дней после) и 8 августа (закончился через 4 дня после) 2015 года. Мы изучаем выброс лабильных долгоживущих радионуклиды ¹³⁷ Cs (t _½ = 30, 2 года) и ⁹⁰ Sr (t _½ = 28, 8 года) и огнеупор ²³⁸ Pu (t _½ = 87, 7 года), ²³⁹ Pu (t _½ = 24 100 лет), ²⁴⁰ Pu (t _½ = 6563) у) и ²⁴¹ утра (t _½ = 432, 2 года). Эти виды представляют собой радионуклиды, остающиеся в значительных количествах после чернобыльской аварии около 30 лет назад, и их осаждение постоянно контролируется украинскими властями. Соответствующие измерения осаждения были взяты из Kashparov et al. ^{10, 11} и хранятся на веб-сайте хранилища NILU (//radio.nilu.no). Используя модель рассеивания в атмосфере, мы моделируем атмосферный перенос и осаждение радиоактивного шлейфа, испускаемого лесными пожарами. Мы также оцениваем внутреннее и внешнее облучение населения, проживающего на пути радиоактивного дыма. Мы оцениваем значимость выбросов по шкале INES и определяем регионы над Европой, которые пострадали больше всего.

Результаты

Растительность в сожженной области

В таблице 1 представлены типы растительного покрова в районах, сгоревших в апреле и августе 2015 года в результате GlobCover 2009 (разрешение 300 м) ^11, и непосредственное наблюдение за CEZ до пожаров. Предполагаемая общая площадь пострадавших от пожаров весной 2015 года составила 10 882 га. Около 41% из них были бывшие сельскохозяйственные угодья, оставленные на произвол судьбы с 1986 года после обязательной эвакуации из ЧЗО Еще 41% составляют лесные угодья (искусственные и естественные леса). Искусственный лес включает в себя сосны обыкновенные, посаженные после аварии. Они представляют собой местные виды полунатуральных лесов согласно классификации ФАО ¹³ . Остальные разделенные области были в основном болотами, которые были исключены из моделирования, поскольку неясно, в какой степени эти области фактически сгорели. Это дает общую сожженную площадь, рассчитанную для наших расчетов по ресуспендированию радионуклидов, в размере 9 241 га.

Таблица в натуральную величину

Сгоревшая площадь была значительно меньше во время пожаров в августе 2015 года, в общей сложности 5867 гектаров (см. Таблицу 1). Около 51% из них были естественными лесами (заселенными семенами или вегетативным естественным возобновлением от древостоев предыдущего поколения), 26% были искусственными лесами, посаженными с шагом деревьев 2, 5–3, 0 м (плантации), и 19% были бывшими сельскохозяйственными угодьями. Оставшуюся площадь, пострадавшую от пожаров летом 2015 года, можно увидеть в Таблице 1. В целом общая активная сожженная площадь была оценена в 5 698 га.

Выброс и транспортировка радионуклидов

Основываясь на измерениях радионуклидов в области ^{6, 14}, оценивается, что около 2–9% от ¹³⁷ Cs и менее 10% от ⁹⁰ Sr от первоначального выброса Чернобыля (85 ПБк для ¹³⁷ Cs и 10 ПБк для ⁹⁰ Sr), до сих пор остаются в загрязненных лесах Украины и Белоруссии. Для ^238–240 Pu и ²⁴¹ Am оставшиеся нагрузки активности составляют порядка нескольких ТБк. Выбросы ¹³⁷ Cs, в общей сложности 810 мг для весенних пожаров и 2, 527 мг для летних пожаров, были самыми большими из всех выпущенных радионуклидов. Для сравнения, после аварии на ЧАЭС было выпущено около 26 кг ¹³⁷ Cs, что дало ресуспендированную фракцию около 0, 1 промилле. Выбросы были больше летом, чем весной, несмотря на меньшую площадь сгорания, потому что область сгорания была более сильно загрязнена. Плутоний-239 и 240 также были выделены в значительных количествах: всего 1250 и 505 мг весной и 1479 и 598 мг летом соответственно. Выбросы стронция-90 и ²⁴¹ Am были еще ниже, а ²³⁸ Pu выделялся только в следовых количествах.

Чтобы оценить эти выбросы с радиологической точки зрения, эти цифры напрямую переводятся в выбросы радиоактивности с использованием конкретного вида деятельности ¹⁵ . Удельная активность радионуклида обратно пропорциональна его атомному весу и периоду полураспада. Следовательно, ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr более радиоактивны, чем ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am; это видно по соответствующим скоростям выброса (рис. 1). Наши расчеты показывают, что было выпущено около 10, 9 ТБк ¹³⁷ Cs, 1, 5 ТБк ⁹⁰ Sr, 7, 8 ГБк ²³⁸ Pu, 6, 3 ГБк ²³⁹ Pu, 9, 4 ГБк ²⁴⁰ Pu и 29, 7 ГБк ²⁴¹ Am для обоих пожаров. весна и лето 2015.

(2015) Доступно по адресу: //www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=50361 (по состоянию на 17 декабря 2015 г.)].

Изображение в полном размере

Развитие и судьба радиоактивного шлейфа показаны в дополнительном видео 1 для пожаров в апреле 2015 года. Первоначально шлейф следовал в восточном направлении в направлении Москвы. Через несколько дней он повернул на север, приближаясь к Западной России, недалеко от границы с Финляндией. Вскоре после этого очередное освобождение от непрерывного сжигания CEZ было перенесено на север и достигло южной части Финляндии и Швеции, а затем Латвии и Литвы. Параллельно радионуклиды также транспортировались на восток и в меньших количествах на юг, т.е. к Черному морю, но не доходя до Турции. Вышеупомянутая циркуляция описывает только более лабильные радионуклиды ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr. Огнеупорные трансурановые элементы осаждались ближе к источнику из-за большего размера частиц (3, 8–4, 8 мкм), что приводит к более эффективному осаждению. Хотя концентрации в воздухе на поверхности 1–10 мкБк м ^-3 первоначально наблюдались для тугоплавких радионуклидов вблизи источника, они быстро снижались со временем до 6 мая.

Соответствующий перенос ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am, выпущенных в результате пожаров в августе 2015 года, можно увидеть в дополнительном видео 2. Шлейф был немедленно доставлен на восток в течение первых четырех дней. После этого бремя от радиоактивных осадков было разделено на три части. Первые отправились на запад, через границы с Белоруссией, а затем на север, развивая циклоническое направление на Россию, которое длилось два дня. Другая часть шлейфа была транспортирована через Польшу, Северную Германию и Данию и закончилась большим антициклоном, который охватил всю Скандинавию. Наконец, третья часть меньшей интенсивности переместилась на юг, затрагивая Балканский регион, Эгейское море и Турцию. Моделируемые концентрации были такой же величины, как и при весенних пожарах для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr, но концентрации ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am были значительно ниже.

Осаждение и транспортная эффективность радионуклидов

Карты осаждения радионуклидов для весенних пожаров показаны на рис. 2. Согласно нашим моделям, 2, 1 ТБк ¹³⁷ Cs и 553 ГБк ⁹⁰ Sr были размещены на участках за пределами ЧЗО. Это количество значительно меньше для ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am (2, 5, 2, 0, 3, 0 и 8, 7 ГБк), причем наибольшее осаждение происходит в близлежащих районах на юге Украины, в восточной части Беларуси и на западе России. Остальная Европа практически не подвержена влиянию тугоплавких радионуклидов, и только ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr оседают там, хотя и в следовых количествах. Ситуация была иной в августе 2015 года, и, как правило, более высокие суммы вывозились из ЧЗО (рис. 3). Соответствующие количества, депонированные за пределами CEZ, оцениваются в 6, 1 ТБк для ¹³⁷ Cs и 613 ГБк для ⁹⁰ Sr, в то время как соответствующее осаждение огнеупорных радионуклидов составляет 2, 4 ГБк для ²³⁸ Pu, 1, 9 ГБк для ²³⁹ Pu, 2, 9 ГБк для ²⁴⁰ Pu и 9, 1 ГБк ²⁴¹ утра.

Обратите внимание, что лабильные ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr выходят из окрестностей CEZ [FERRET. Ferret Analysis Script Tool (FAST), Визуализация и анализ данных, версия 6.96. (2015) Доступно по адресу: //ferret.pmel.noaa.gov/Ferret/home (Дата доступа: 17 декабря 2015 г.)].

Изображение в полном размере

Обратите внимание, что лабильные ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr выходят из окрестностей CEZ [FERRET. Ferret Analysis Script Tool (FAST), Визуализация и анализ данных, версия 6.96. (2015) Доступно по адресу: //ferret.pmel.noaa.gov/Ferret/home (Дата доступа: 17 декабря 2015 г.)].

Изображение в полном размере

Чтобы суммировать закономерности осаждения радионуклидов, мы рассчитываем долю испущенных радионуклидов, которые были осаждены в определенных регионах мира. Эта доля может рассматриваться как эффективность переноса изотопов ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am, полученных в результате пожара, по отношению к общей испускаемой массе. Эти оценки проводятся путем маскировки нескольких геополитических регионов в Европе и расчета суммы депозита по отношению к общему количеству выпущенных. Мы определяем несколько регионов следующим образом: (i) CEZ, (ii) Украина (исключая CEZ), (iii) Беларусь, (iv) Россия (Европа), (v) Скандинавские страны или Северная Европа (NEU: Дания, Норвегия, Швеция, Исландия, Финляндия), (vi) Центральная Европа (CEU), в которую входят Германия, Швейцария, Польша, Чешская Республика, Словацкая Республика и Венгрия, (vii) Западная Европа (ЗЕС: Франция, Великобритания, Бельгия и Голландия), (viii) Восточная Европа (ЕАЭС: Эстония, Латвия, Литва, Беларусь, Украина, Россия, Румыния и Молдова), (ix) Южная Европа (ЮВЕ), которая включает Португалию, Испанию, Италию и Грецию и остальные балканские страны. (x) Балканские страны (Хорватия, Сербия, Черногория, Греция, Болгария, Албания, Словения) и (xi) Турция.

Соответствующие результаты показаны в Таблице 2, в которой обобщается судьба радиоактивных выпадений, излучаемых при пожарах в ЧЗО. В течение весны 2015 г. около 79% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 31% ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am были перенесены и депонированы за пределами ЧЗО, в основном в Беларуси (22% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 30 % ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am) и Россия (50% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 35% ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am). В целом, около 93% лабильных радионуклидов и 97% более устойчивых к огнеупорам заканчивались в Восточной Европе (ЕАЭС). Гораздо меньшие доли испускаемых радионуклидов оседали в Скандинавии (≤0, 5%), Центральной Европе (≤0, 06%) и Южной Европе (<0, 3%). Огнеупорные радионуклиды оставались ближе к CEZ, демонстрируя на 10% более высокую эффективность переноса по сравнению с CEZ, чем лабильные.

Таблица в натуральную величину

Во время пожаров в августе 2015 г. около 25% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr откладывалось в CEZ и 41% огнеупоров ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am. Подобно весенним пожарам, остальное было в основном отложено над Беларусью (11% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 22% ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am) и над Россией (37% ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 25% из ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am). Опять же, более крупные частицы огнеупорных элементов были потеряны ближе к источнику из-за сухого осаждения, что видно из соотношения сухого и полного осаждения, которое составляет 41% для ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am, но только 14% для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr. Основное различие летних пожаров состоит в том, что большая часть радионуклидов была депонирована в Центральной Европе (11% для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr) и в Южной Европе (5% от ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr), который в основном хранится в балканских странах (4, 7%). Тем не менее, эти количества радиологически незначимы, так как они распределены на больших площадях.

На рисунке 4 показана атмосферная нагрузка (количество находящихся в воздухе радионуклидов) шести радионуклидов, выброшенных в результате пожаров весной и летом 2015 года, и полученные времена жизни аэрозолей (время, в течение которого радионуклиды остаются в воздухе до их потери в результате осаждения). Глобальное среднее время жизни аэрозоля в ¹³⁷ Cs составило 6, 8 ± 1, 2 д, а для ⁹⁰ Sr — 7, 3 ± 1, 5 д. Соответствующие времена жизни огнеупорных радионуклидов ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am были примерно на 33% ниже (4, 9 ± 1, 5 д, 4, 5 ± 1, 8 д, 5, 2 ± 1, 0 д и 4, 5 ± 1, 4 д соответственно). Это отчасти объясняет, почему огнеупорные элементы не могут выходить из непосредственной близости от CEZ в больших количествах, вместе с тем, что предполагается, что огнеупорные элементы имеют половину коэффициентов выбросов лабильных; таким образом, испускаемые количества были ниже на несколько порядков. Среднее время жизни аэрозолей по глобальным моделям обычно находится в диапазоне 3–7 дней ^{16, 17, 18}, что очень похоже на наши оценки (4, 5–7, 3 дня). Экспоненциальное уменьшение атмосферной нагрузки шести радионуклидов (рис. 4) было использовано для расчета их эффективных периодов полураспада. Было установлено, что они составляют 3, 2–4, 7 д для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и немного меньше для тугоплавких радионуклидов ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am (2, 5–3, 3 d), что составляет около половины наших глобальных расчетов времени жизни и аналогично другим выводам ^{19, 20} .

Время жизни аэрозоля (синие прямоугольники для ¹³⁷ Cs, красный ромб для ⁹⁰ Sr, зеленые треугольники, фиолетовые круги и светло-голубые экс-метки для ^{238 239 240} Pu и оранжевые поперечные метки для ²⁴¹ Am) соответствующих радионуклидов в течение тех же двух периодов представлены в дневные точки на вторичной оси (справа) [MS-Excel. Microsoft Excel для Mac 2011 версия 14.5.9. (2015) Доступно по адресу: //www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=50361 (по состоянию на 17 декабря 2015 г.)].

Изображение в полном размере

Дозиметрическая оценка

Суммарные эффективные дозы над Европой от пожаров в ОЭЗ за 2015 год показаны на верхней панели рисунка 5. На средней панели дана общая эффективная доза от фонового излучения от чернобыльского остаточного осаждения ¹³⁷ Cs, Последнее было оценено с использованием данных осаждения, представленных на сайте www.radio.nilu.no. Данные были подвергнуты перекрестной проверке с помощью чернобыльского моделирования Evangeliou et al. ²¹ и применяя эффективный период полураспада 10 лет из Бергана ²² .

На верхней панели показана дополнительная эффективная доза от вдыхания, погружения в воздух и осаждения ¹³⁷ Cs, ресуспендированных пожарами (0, 25 ° × 0, 25 °). На средней панели показана эффективная доза в Европе из-за фонового излучения от осаждения ¹³⁷ Cs после чернобыльской аварии в 1986 году и предполагаемого эффективного периода полураспада в 10 лет ²² [FERRET. Ferret Analysis Script Tool (FAST), Визуализация и анализ данных, версия 6.96. (2015) Доступно по адресу: //ferret.pmel.noaa.gov/Ferret/home (Дата доступа: 17 декабря 2015 г.)]. Нижняя панель показывает общую эффективную дозу (1 ° × 1 °), включая чернобыльский фон.

Изображение в полном размере

Эффективные дозы высоки вблизи источника (CEZ) и значительно уменьшаются с увеличением расстояния. Хотя большая часть ¹³⁷ Cs (80%) была депонирована за пределами CEZ, большая часть ее оставалась в соседних областях Беларуси и России, поскольку CEZ находится между границами Украины, Беларуси и России. Внутренний путь ингаляции удерживает наибольшую долю эффективной дозы (63%), тогда как осаждение и воздушное погружение дают 25 и 12% соответственно. Это означает, что в последующие годы эта доза будет намного ниже из-за потери бортового ¹³⁷ Cs, хотя ¹³⁷ Cs в воздухе CEZ от наземной ресуспендии не может быть оценено. Пожары 2015 года в CEZ почти удвоили суммарную эффективную дозу в загрязненных лесах, как видно на рис. 5 (нижняя панель), в результате чего доза превысила 1 мЗв y ^-1 (только в CEZ). Значения были намного ниже этого порога в остальной части Европы (<0, 005 мЗв в большинстве стран Европы), в основном вызванного чернобыльским фоном. Порог 1 мЗв у ^-1 — это годовой предел эффективной дозы, установленный для населения в ситуациях запланированного облучения (ограничения не применяются к существующим или аварийным воздействиям), как указано в ВОЗ ²³ . Чтобы оценить предполагаемые уровни эффективной дозы в перспективе, следует отметить, что внешнее облучение космическими лучами во время трансокеанских полетов дает среднегодовую эффективную дозу 0, 39 мЗв, земное излучение (в помещении и на открытом воздухе) в среднем дает 0, 48 мЗв, воздействие ингаляции радона варьируется в глобальном масштабе. от 0, 2 до 10 мЗв, в то время как эффективные дозы от диагностических радиологических медицинских процедур варьируются от 0, 005 (рентгенография зубов) до 15 мЗв (КТ брюшной полости и таза) ²³ . Следовательно, расчетные уровни дозы в Европе (за исключением непосредственной близости от CEZ) намного ниже типичной эффективной дозы, получаемой в результате внешнего воздействия медицинской рентгенографии (рентгенография грудной клетки: 0, 02 мЗв, рентгенография черепа: 0, 06 мЗв) ²³, в том числе на фоне чернобыльской аварии. Когда учитывается только огнестойкая радиоактивность, эффективная доза намного ниже 0, 001 мЗв для большей части Европы, за исключением Украины, Белоруссии, Западной России и некоторых стран Балтии (рис. 5).

Ранее было упомянуто, что фоновое излучение контролируется АРМС в непрерывном режиме на 39 станциях вокруг ЦЕЗ. Рядом с пожарной зоной лета 2015 года расположены шесть станций ARMS (деревни Вилча, Диброва, Стара Рудня, Полисское, Максимовичи и Мараджанивкла). Наблюдения за эквивалентной мощностью гамма-дозы стали доступными ¹ и использовались для сравнения с мгновенными внешними эквивалентными уровнями дозы, рассчитанными по выходным данным модели FLEXPART для отдельных дней во время пожаров летом 2015 года ²⁴ . Сравнение показано на верхней панели Рис. 6. Различные цвета указывают на сравнение с минимальной (синей), средней (красной) и максимальной (зеленой) детектируемой мощностью дозы, поскольку АРМС обеспечивают измерения мощности дозы каждые 2 минуты. Модель сумела хорошо отразить наблюдаемые мощности дозы на большинстве станций, учитывая допущения, сделанные при моделировании (например, коэффициенты выбросов). Некоторые переоценки моделей происходили в первые дни на станциях, близких к пожару, но они были ниже коэффициента два.

Верхняя панель: диаграмма рассеяния смоделированных эквивалентных мощностей дозы в сравнении с наблюдениями, полученными на шести станциях автоматизированной системы радиационного контроля (ARMS) во время пожаров летом 2015 года в ЧЗО Смоделированные мощности дозы сравниваются с минимальными (синим), средними (красным) и максимальными (зелеными) наблюдаемыми значениями. Нижняя панель: временные ряды смоделированных концентраций поверхностной активности ¹³⁷ Cs в поселках Вилча (черный) и Ковшиловка (зеленый) по сравнению с наблюдениями [MS-Excel. Microsoft Excel для Mac 2011 версия 14.5.9. (2015) Доступно по адресу: //www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=50361 (по состоянию на 17 декабря 2015 г.)].

Изображение в полном размере

Концентрации в воздухе ¹³⁷ Cs вблизи пожара определялись с 14 августа по 10 сентября 2015 года (еженедельно) вблизи деревень Вилча и Ковшиловка. Уровни концентрации поверхностной активности ¹³⁷ Cs значительно снижались со временем после тушения пожаров. В районе села Ковшиловка концентрации ¹³⁷ Cs в воздухе были выше установленных эталонных уровней безопасности (210 мкБк м ^-3 ), а именно «базовые эталонные уровни, уровни изъятий и уровни воздействия радиоактивного загрязнения в зоне отчуждения и зоне безусловных (обязательных)». переселение». Соответственно, персонал, участвующий в противопожарной деятельности в зоне пожара, использовал средства защиты органов дыхания и прошел мониторинг концентрации ¹³⁷ Cs в организме. Сравнение результатов нашей модели с измеренными уровнями поверхности ¹³⁷ Cs показано на рис. 6 (нижняя панель). Разрешение модели (0, 25 ° × 0, 25 °) позволило различить поверхностные концентрации в двух разных деревнях. В Вилче модель очень хорошо воспроизводила измерения поверхностного ¹³⁷ Cs, а также отражала тенденции к снижению радиации. Такого не было в Ковшиловках, где модель недооценивала наблюдения в 2, 5 раза.

Различия в смоделированных концентрациях поверхностной активности и оценках мощности дозы с помощью наблюдений являются многократными. Например, плохое разрешение модели играет важную роль в различении уровней концентрации в двух деревнях. Другой причиной являются предположения о коэффициентах выбросов, используемых в модели. Недооцененные концентрации в Ковшиловке могут означать, что следует использовать больший коэффициент выбросов для ¹³⁷ Cs. Напротив, концентрации были намного выше в других смежных пикселях, где данные не были доступны для сравнения. Наконец, при моделировании использовался постоянный профиль выбросов для выбросов (PRMv2), тогда как точно установлено, что высота выброса изменяется в зависимости от интенсивности пожара. Тем не менее, количество доступных измерений очень мало, и нельзя сделать окончательных выводов о производительности модели. Тем не менее, следует отметить, что как в Вилче, так и в Ковшыловкам измеренные концентрации ¹³⁷ Cs превышали контрольный уровень (0, 21 мБк м ^-3 ) и достигали на 1 порядок выше.

обсуждение

Основная проблема при оценке радиоактивных выбросов заключается в том, являются ли они достаточно опасными, чтобы требовать мер безопасности для населения. По этой причине была установлена ​​Международная шкала ядерных и радиологических событий (INES) ²⁵ . INES включает в себя семь уровней: уровни 1–3 называются «происшествия», а уровни 4–7 — «происшествия». Шкала разработана таким образом, что серьезность события примерно в десять раз выше для каждого увеличения уровня на шкале. Тем не менее, INES не был разработан для выбросов лесных пожаров, и, следовательно, его использование может не подходить в данном случае. Он используется только в качестве качественной оценки серьезности выбросов при ядерных авариях, и ему не следует придавать значительный вес. Четыре верхних уровня по шкале (уровни 4–7) включают в свое определение количество выделенной активности, определяя ее размер по радиологической эквивалентности заданному количеству ТБк ¹³¹ I. В зависимости от характера выбросов в атмосферу (прямой от АЭС или от других общих источников излучения) используются базовые коэффициенты, характерные для каждого из выделенных радионуклидов (факторы D2). Эти факторы составляют 20 ТБк для ¹³⁷ Cs, 1 ТБк для ⁹⁰ Sr и 0, 06 ТБк для ^238–240 Pu и ²⁴¹ Am.

Выбросы ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am после пожаров 2015 года составили 10, 9 ТБк, 1, 5 ТБк, 7, 8 ГБк, 6, 3 ГБк, 9, 4 ГБк и 29, 7 ГБк, соответственно. Суммирование коэффициентов D2 выделенных радионуклидов дает в общей сложности 21, 24 ТБк, в то время как общее количество выброшенной радиоактивности составляет 12, 45 ТБк. Выпуск составляет около половины фактора D2, что соответствует «Уровню 3» на INES. Это переводится как «серьезный инцидент», в котором от излучения ожидаются нелетальные детерминированные эффекты. Для сравнения следует отметить, что только Чернобыль и Фукусима были оценены как «Уровень 7», Кыштымская катастрофа на химическом комбинате «Маяк» в бывшем Советском Союзе была оценена как «Уровень 6», пожар Уиндскейла (Великобритания ) и авария на Три-Майл-Айленде (США) в качестве «Уровня 5», и Селлафилд (Великобритания) в качестве «Уровня 4», в то время как о ряде других выбросов незначительной степени также сообщалось ^{26, 27} . Опять же, необходимо отметить, что INES не был разработан для такого рода выпусков, и его использование может быть оскорбительным.

Нынешняя политическая нестабильность в Украине и нехватка финансовых ресурсов, безусловно, влияют на противопожарные возможности в ЧЗО. В ЧЕЗ отсутствует значительная противопожарная инфраструктура, а обновление пожарной команды и модернизация противопожарного оборудования остаются пока только политическими обещаниями. Противопожарной защите в регионе не уделялось достаточного внимания. Отсутствие базовых компонентов предотвращения пожаров в ЧЗО, таких как системы обнаружения пожаров и системы раннего предупреждения, уже привело к серии катастрофических пожаров (например, в 1992 году). Опасность пожара в CEZ неуклонно возрастает, и источники возгорания присутствуют на всей территории CEZ в течение всего пожарного сезона, главным образом потому, что местные жители, персонал CEZ и незаконные посетители проводят сельскохозяйственные ожоги. Согласно официальной статистике, в течение 1993–2010 гг. В ЧЗО произошло около 1100 малых и средних лесных пожаров, включая наиболее загрязненные зоны ²⁸ .

Более того, за последние два десятилетия численность персонала, занятого пожаротушением, была сокращена почти на 40%, а существующие системы обнаружения пожаров покрывают только 30–40% ОЭЗ. Большая часть тяжелого противопожарного оборудования устарела и, по крайней мере, 10 лет, не способна справляться с чрезвычайными ситуациями с пожарами. Количество пожарных станций, пожарных бригад и пожарных машин намного меньше, чем можно было бы ожидать от зоны, которую они охватывают, в то время как только 20–30% необходимых профилактических мер в ЧЗО выполняются ежегодно из-за недостатка финансирования и резкое сокращение сети лесных дорог, доступных для пожарных машин. Таким образом, есть много частей ЧЗО, которые практически недоступны для пожарных или требуют более 45 минут, чтобы добраться до них (рис. 7).

Примечание: отсутствие лесных дорог может задержать ответы. Четыре черных маркера север, юг, запад и восток обозначают доступные пожарные станции, а значения справа вверху указывают минуты для доступа к каждой лесной зоне в пределах ЧЗО. Сожженные участки в апреле и августе 2015 года замаскированы (темная тень) [GIMP. GNU Image Manipulation Program версия 2.8.16. (2015) Доступно по адресу: //www.gimp.org (по состоянию на 17 декабря 2015 г.).

Изображение в полном размере

Такие проблемы с инфраструктурой и персоналом значительно увеличивают вероятность будущего пожара, который выходит из-под контроля. Риск будет повышен в результате прогнозируемого будущего климатического потепления в регионе, которое приведет к увеличению частоты и степени засухи ⁶ . В 2015 году в ЧЗО произошло три крупных пожара (меньший пожар в июне не был включен в настоящее исследование из-за недостатка информации), что свидетельствует о важности района с точки зрения опасности вторичного радиоактивного загрязнения для Европы. Шаги вперед для повышения безопасности должны начинаться с найма персонала пожарной команды, который будет выполнять профилактические меры и принимать участие в процессе пожаротушения.

методы

Определение активных пожаров и сожженных территорий в ЧЗО

Дистанционное зондирование было полезно для определения периметра пожара, характеристики тяжести ожога и планирования работ по восстановлению после пожара в различных регионах. Использование спутниковой съемки особенно важно для мониторинга пожаров в ЧЗО. Из-за преобладающего высокого радиоактивного загрязнения было невозможно осуществить надежные наземные наблюдения за пожарами на больших территориях, которые все еще остаются труднодоступными. Периметры пожара и степень ожога были извлечены из изображений Landsat с применением дифференцированного нормированного коэффициента ожога (dNBR) ²⁹ :

Нормализованный коэффициент горения для предварительного (
) и после огня (
) Изображения Landsat 8 OLI (Operation Land Land Imager) могут быть рассчитаны с использованием ближней и коротковолновой инфракрасных полос (полосы 5 NIR и 7 SWIR 2 при 0, 85–0, 88 мкм и 2, 11–2, 29 мкм соответственно):

В литературе имеется множество примеров применения индекса dNBR для оценки воздействия пожаров в сосновых лесах северной и западной части США ^{29, 30,} а также в других средах ^{31, 32} .

Сгоревшие мозаики строгости были созданы с использованием изображений Landsat 8 OLI. Для обоих пожаров изображения до и после пожара использовались для создания безоблачной мозаики (дополнительная таблица S1). Эта процедура была выполнена после преобразования значений мутности спутниковых изображений в коэффициент отражения ³³ верхней атмосферы (TOA). Вышеупомянутый шаг имеет решающее значение для одновременной обработки многосезонных спутниковых изображений, которые охватывают большие площади.

Мы также создали мозаики до пожара, чтобы составить карту тяжести ожогов в апреле и августе 2015 года. Это было реализовано с использованием процедуры составления максимального значения (MVC) ³⁴ . Метод выбирает только свободные пиксели из каждой полосы, которые также имеют более высокое значение нормализованного разностного индекса растительности (NDVI). Тот же алгоритм использовался и для изображений после пожара, но были выбраны только пиксели с минимальным NBR. С помощью этого метода мы устранили влияние дыма на обработку изображений и учли окончательный ущерб экосистеме, вызванный пожаром. Дополнительные правила классификации были введены для отображения более точной степени ожога из-за чувствительности NBR к изменениям растительности и влажности почвы. Была применена буферная зона 500 м вокруг очерченных вручную периметров пожара, и все участки снаружи были классифицированы как несгоревшие. Мы использовали общие уровни серьезности dNBR ²⁹, которые представлены в дополнительной таблице S2 и дополнительном рисунке S1.

Чтобы восстановить динамику пожаров в CEZ в апреле 2015 года, данные с космического радиометра с умеренным разрешением (MODIS) НАСА (Национальная администрация по аэронавтике и исследованию космического пространства) были загружены из LANCE (Земля, Атмосфера в режиме реального времени для EOS) ³⁵ . Координаты мест пожара (горячих точек) были загружены из FIRMS (Пожарная информация для системы управления ресурсами) ³⁶ . Эти данные, сопровождаемые многоспектральными изображениями MODIS, позволили разграничить периметры пожара на каждый день событий весеннего пожара (дополнительный рисунок S2). Тот же анализ был проведен для пожаров в августе 2015 года в ЧЗО, но горячие точки не могли быть обнаружены из-за плотного облачного покрова в этом районе.

Уровни осаждения, коэффициенты выбросов и высота выбросов

Плотности до пожара ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am в сгоревшей области необходимы для оценки ресуспендирования радионуклидов при пожарах. Мы использовали измерения из Kashparov et al. ^{10, 11}, которые были подтверждены с использованием карт наблюдений ¹³ . Кроме того, они свободно доступны для исследовательских целей и могут быть получены по запросу. Они показаны на дополнительном рисунке S3 в виде графиков Box & Whisker.

Измерения радиоактивности в биомассе из соответствующих сожженных областей в CEZ не были доступны, за исключением нескольких разбросанных образцов. Сообщалось, что после пожара в атмосферу будет перераспределено не менее 20% лабильных радионуклидов, независимо от того, оседают ли они в почве ³ или в биомассе / растительности ^{37, 38, 39} . В частности, коэффициенты выбросов лабильных радионуклидов варьируются от 20% в почве ³ до 70–100% в растительности для интенсивных лесных пожаров ^{37, 40} . Что касается тугоплавких радионуклидов, то, насколько нам известно, никаких измерений коэффициентов выбросов при сжигании биомассы не существует. Однако мы ожидаем, что коэффициент выбросов будет ниже и составляет не менее половины (10%) от значения, используемого для лабильных радионуклидов. Таким образом, мы предположили, что в каждом сгоревшем пикселе 20% от осажденного количества лабильных радионуклидов ( ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr) и 10% огнеупорных ( ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am) были выпущены в атмосфера. Для количественного определения количества выбросов с целью дисперсионного моделирования плотность пространственного осаждения радионуклидов (Бк м ^-2 ) в этой области (дополнительные рисунки S3 и //radio.nilu.no) умножалась на площадь сгорания (м ^2). ) по оценкам Landsat 8 OLI и с учетом коэффициента излучения 20% для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr и 10% для ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ²⁴¹ Am.

Высоты впрыскивания в атмосферу испускаемого дыма были смоделированы с помощью модели подъема плюмажа (PRM), представленной в Paugam et al. ⁴¹ Модель (далее именуемая PRMv2) является дальнейшим развитием PRM Freitas et al. ^{42, 43} и уже использовался в предыдущих исследованиях пожаров в Чернобыле ^{6, 8} . Модель дает профиль дымоудаления для каждого отдельного пожара, из которого извлекаются две метрики: (i) слой обезвреживания (т. Е. Где уровень обезвреживания составляет> 50% от его глобального максимума) и (ii) высота впрыска (InjH) верхняя часть слоя обезвоживания). На дополнительном рисунке S4 показаны все пожары, обнаруженные продуктом пожара MODIS ⁴⁴ в течение двух периодов времени (26 апреля — 2 мая 2015 года и 9–14 августа 2015 года): (a) горизонтальное распределение интегрированной медианы медианы InjH (дополнительный рисунок) . S4, левые панели), (b) единичные пожары с моделируемой высотой шлейфа более 5 км (рассеянные круги на левых панелях дополнительного рисунка S4) и (c) вертикальное распределение выбросов × коэффициент преобразования, см. Kaiser и другие. ⁴⁵ ) интегрированы по всем долготам (см. Дополнительный рис. S4, правые панели). В течение двух периодов времени пожары, которые произошли в сильно загрязненных зонах вблизи ЧАЭС, показывают максимальную высоту закачки около 5 км, но согласно PRMv2 большая часть выбросов (85%) осталась в пределах планетарного пограничного слоя (PBL). Это довольно типично для региона, согласно предыдущим наблюдениям высоты закачки для бореальных выбросов лесных пожаров из спутниковых наблюдений ^{46, 47} . Для моделирования рассеивания радиоактивного дыма мы предположили, что 85% выбросов были однородно смешаны в PBL, а оставшиеся 15% были равномерно распределены между верхом PBL и 5 км.

Атмосферное моделирование

Выбросы подавались в лагранжеву модель переноса частиц FLEXPART (Гибкая модель дисперсии частиц) ^{48, 49}, которая моделировала перенос и осаждение перераспределенных при пожаре радионуклидов. Это было реализовано путем запуска в прямом режиме с 1 апреля по 31 мая и с 1 августа по 30 ноября 2015 года. Для моделирования использовались выбросы ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и ^241. Я как определено в предыдущем разделе. Они были основаны на 3-часовом оперативном анализе 1 ° × 1 ° Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды ⁵⁰ . Разрешающая способность смоделированных полей концентрации и осаждения была установлена ​​равной 0, 25 ° × 0, 25 ° в глобальной области. Эта резолюция должна быть достаточной для того, чтобы охватить пространственно-временную изменчивость концентраций радионуклидов в непосредственной близости от ЧЗО, в соседних странах и в несколько больших масштабах (т. Е. За пределами примерно 100 км от зоны источника / ЧЭЗ).

Цезий-137 и ⁹⁰ Sr обычно прикрепляются к субмикронным частицам (<1 мкм, например, Garger и др. ⁵¹, Masson и др. ⁵², Ooe и др. ⁵³ ), тогда как тугоплавкие ²³⁸ Pu, ²³⁹ Pu, ²⁴⁰ Pu и радионуклиды ²⁴¹ Am обычно обнаруживаются в частицах с крупной модой (1–10 мкм). Сообщалось, что изотопы плутония и ²⁴¹ Am находятся в грубой моде, характеризующейся срединными аэродинамическими диаметрами активности (AMAD), составляющими 3, 8–4, 8 мкм для подавляющего большинства случаев ⁵¹ . Поэтому диаметр в FLEXPART был установлен равным 4 мкм для частиц плутония и ²⁴¹ Am и 0, 6 мкм для ¹³⁷ Cs и ⁹⁰ Sr с предполагаемой плотностью частиц 2500 кг м ^-3 .

Время жизни и период полураспада в аэрозоле

Старение исследуемых видов аэрозолей и то, насколько далеко они могут быть перенесены после выброса, в основном является результатом различных времен жизни лабильных и тугоплавких радионуклидов. В атмосфере баланс массы вида может быть выражен следующим образом:

где
атмосферная нагрузка,
это скорость выпуска и
время удаления в течение заданного временного шага. Если предположить равновесие между скоростью высвобождения и осаждением, средняя продолжительность жизни (
) будет:

где
а также
средняя атмосферная нагрузка и осаждение за определенный период ⁵⁴ .

При работе с радиоактивными видами часто используется так называемый эффективный период полураспада. Последний объединяет два параметра потерь радионуклида, присутствующего в атмосферном аэрозоле; экологический и радиоактивный или физический распад. Экологический период полураспада определяется как период времени, который требуется для того, чтобы радиоактивная нагрузка уменьшилась вдвое из-за процессов, отличных от радиоактивного распада (например, влажного и / или удаления мусора). Математическое выражение атмосферных процессов приведено ниже ¹⁸ :

где A — масса данного радионуклида в момент времени
(Г),
начальная сумма в нулевой момент времени,
является константой экологического распада радионуклида (д ^-1 ),
является константой радиоактивного (или физического) распада (например, для ¹³⁷ Cs она составляет 6, 29 × 10 ^-5 д ^-1 ),
это часть, которая входит или выходит из гипотетического бокса (им пренебрегают, так как мы оцениваем глобальные периоды полураспада) и
эффективная постоянная распада
, Следовательно, экспоненциальное уменьшение атмосферной нагрузки данного радионуклида после окончания выбросов можно использовать для количественной оценки эффективного периода полураспада, определяемого как:

Дозиметрические расчеты

Учитывая, что дозиметрические величины необходимы для количественной оценки радиационного облучения человека, внутренние и внешние мощности дозы для всех возможных путей рассчитываются для 2015 года. Дозы дозы рассчитываются для гамма-излучателей (только ¹³⁷ Cs) от осаждения. и погружение в воздух (внешние пути) и вдыхание (внутренние пути). Путь приема пищи и воды опущен из-за отсутствия доступных данных.

Дозиметрическая схема для расчета мощности дозы для человека была взята из отчета ВОЗ ²³ о Фукусиме для взрослых и включает в себя самые современные подходы к расчетам дозы. Эффективная мощность дозы от осаждения определяется следующим уравнением:

где индекс суммирования m для каждого из депонированных радионуклидов,
константа распада радионуклида m (0, 023 г ^-1 для ¹³⁷ Cs),
— коэффициент мощности дозы от плотности поверхностной активности до мощности кермы в свободном воздухе ( ¹³⁷ Cs + ^137м Ba: 1, 2 × 10 ^-8 Зв на Бк / м ² ),
плотность поверхностной активности радионуклида m на земле (Бк м ^-2 ),
является фактором снижения, основанным на занятости населения (предполагается, что он составляет 0, 6 для взрослых) и
является зависящим от времени коэффициентом ослабления, который учитывает проникновение радионуклидов в почву (для первых 6 месяцев нашего моделирования минимальное значение составляет 0, 925). Эффективная мощность дозы при воздушном погружении рассчитывается следующим образом:

где
— коэффициент мощности дозы от полубесконечного объемного источника в воздухе до кермы в свободном воздухе на высоте 1 м над землей из-за равномерного распределения радионуклида m в воздухе ( ¹³⁷ Cs + ^137м Ba: 1, 3 × 10 ⁻⁴ нЗв ч ^-1 на Бк м ^-3 ) и
это время воздействия (мы предполагаем, что оно составляет 24 часа с учетом сокращения из-за занятости). Эффективная доза от воздушного погружения интегрируется за период, когда концентрации выше нуля. Наконец, эффективная доза от вдыхания радиоактивных материалов была рассчитана в соответствии с:

где I — частота дыхания для группы населения (для взрослых: 2, 57 × ^10-4 м ³ с ^-1 ),
— коэффициент вдыхания эффективной дозы для взрослых и для радионуклида m ( ¹³⁷ Cs + ^137m Ba: 4, 6 × 10 ^-9 Зв на Бк) и
— объемная скорость осаждения радионуклида m для конкретных погодных и поверхностных условий (
мс ^-1 ). Затем эффективная мощность дозы интегрируется в течение 2015 года, чтобы получить общую эффективную дозу.

Эквивалентная мощность дозы (
в нЗв ч ^-1 ) из воздушного погружения рассчитывается по мощности поглощенной дозы (
в нГр ч ^-1 ) применение весового коэффициента для гамма-лучей (
= 1):

где
коэффициент преобразования в nGy h − ¹ на Бк м ⁻³ .

Дополнительная информация

Как цитировать эту статью : Evangeliou, N. et al. Ресуспензия и атмосферный перенос радионуклидов в результате пожаров вблизи Чернобыльской АЭС в 2015 году: оценка воздействия. Sci. Отчет 6, 26062; doi: 10.1038 / srep26062 (2016).

Дополнительная информация

Видео

1. 1.
   

   Дополнительное видео S1

2. 2.
   

   Дополнительное видео S2

PDF файлы

1. 1.
   

   Дополнительная информация

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Принципы сообщества. Если вы обнаружили что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неуместное.

Вентиляция поможет остановить коронавирус СитиХолод

США: исследования, проведенные командами в университетах Орегона и Калифорнии, показывают, что усовершенствованные методы работы с вентиляцией могут снизить потенциальное распространение вируса SARS-CoV-2, который вызывает Covid-19.

Документ «Новый пандемический вирус 2019 года (COVID-19): соображения, связанные с созданием окружающей среды для уменьшения его передачи», был опубликован в журнале Американского общества микробиологии mSystems. Он направлен на информирование корпоративных и общественных администраторов и лиц, ответственных за проектирование и эксплуатацию зданий, о степени и продолжительности мер по социальному дистанцированию во время вирусных эпидемий и пандемий.

Исследователи сообщают, что недавние исследования по передаче микроорганизмов в искусственной среде могут дать представление о потенциальных методах, снижающих распространение SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий Covid-19) в зданиях.

Утверждается, что вирусные частицы слишком малы, чтобы быть удержаными даже лучшими фильтрами HEPA и MERV, но в отчете также говорится, что правильная установка и обслуживание фильтров может помочь снизить риск воздушной передачи вируса.

Увеличенный приток наружного воздуха и более высокие скорости воздухообмена в зданиях могут помочь разбавить загрязненный воздух внутри помещений, убирая вирусные частицы из воздуха, который вдыхается внутри зданий. При этом в докладе также предупреждают, что простое увеличение скоростей воздушного потока без увеличения доли подмешиваемого наружного воздуха наоборот может увеличить потенциал передачи инфекции.

Сообщается, что простое увеличение скорости воздушного потока может также увеличить ресуспендирование с поверхностей и таким образом увеличить вероятность загрязнения по всему зданию. Это также может увеличить воздействие на человека вирусных частиц, выделяемых другими обитателями здания.

Предполагается, что обслуживающие здания компании должны определить, возможно ли увеличение доли наружного воздуха, какие ограничения и последствия следует учитывать, и определить план по управлению долей наружного воздуха и скоростями воздухообмена.

Влажность

В докладе сообщается, что все больше свидетельств указывают на то, что влажность может играть значимую роль в выживании мембраносвязанных вирусов, таких как SARS-CoV-2. Считается, что при типичных температурах в помещении относительная влажность выше 40% наносит ущерб выживанию многих вирусов, в том числе всем вирусам типа CoV в целом, и было показано, что более высокая RH в помещении уменьшает распространение  вирусов гриппа при кашле.

В исследованиях говорится, что более высокая относительная влажность также снижает рассеиваемость в воздухе, поддерживая более крупные капли, которые содержат вирусные частицы, что заставляет их быстрее оседать на поверхности помещения. Кроме того, снижение влажности может увеличить восприимчивость человека к инфекции.

В докладе предполагается, что поддержание относительной влажности от 40% до 60% в помещении может помочь ограничить распространение и выживание SARS-CoV-2 в зданиях, одновременно сводя к минимуму риск роста плесени и поддерживая гидратированные и неповрежденные слизистые людей.

Освещение

Хоть и известно, что дневной свет как в ультрафиолетовом, так и в видимом спектрах снижает жизнеспособность бактерий, в зданиях большая часть спектра солнечного света фильтруется через оконное стекло, и полученное в результате проходящее ультрафиолетовое излучение в значительной степени поглощается, не проходя в помещение.

В отчете сообщается, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять влияние естественного света на SARS-CoV-2 в помещении, но как минимум рекомендуется открыть жалюзи и шторы, чтобы допускать обильное дневное освещение и солнечный свет.

Известно, что ультрафиолетовое излучение в области более коротких волн (УФ-излучение с длиной волны 254 нм) является особенно бактерицидным и может снизить способность некоторых вирусов выживать. Важно отметить, что на самом деле большая часть ультрафиолетового света удаляется при прохождении светом атмосферы Земли, а затем большая часть спектра ультрафиолета поглощается в слоях строительного стекла.

Специальное ультрафиолетовое бактерицидное облучение (UVGI) имеет потенциальные проблемы с безопасностью, если обитатели помещения подвергаются воздействию этого высокоэнергетического света, но такие источники безопасно устанавливаются в каналах механической вентиляции или в чердачных помещениях.

В отчете говорится, что правильно внедеренные системы UVC и UVGI освещения в вентиляции предлагают ряд потенциальных стратегий для дезинфекции зданий.

С самим отчетом можно ознакомиться по ссылке

Биотехнология

Биотехнология — наука об использовании живых организмов и биологических процессов в технике и промышленном производстве.

По определению Европейской федерации биотехнологов (1984 г.) биотехнология базируется на интегральном использовании биохимии, микробиологии и инженерных наук в целях промышленной реализации способностей микроорганизмов, культур клеток и их частей.

В последние 15—20 лет происходило бурное развитие биотехнологии, определились сферы внедрения результатов биотехнологических разработок.

Иммунобиотехнология тесно связана с медициной и ветеринарией, объединяет производство вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, иммуномедиаторов, диагностикумов, аллергенов, бактериофагов.

Вакцины — это антигенные препараты, получаемые из микробов или продуктов их жизнедеятельности, при парентеральном введении которых формируется иммунитет к соответствующей инфекционной болезни.

По способу получения вакцины классифицируются следующим образом:

1. Из клеток — про- и эукариоты живые и убитые.

2. Вакцины, получаемые из клеточных компонентов микроорганизмов.

3. Анатоксины — из инактивированных токсинов бактерий.

4. Вирусные из вирионов — живые и инактивированные; из компонентов вирионов — субъединичные.

5. Генноинженерные.

Технология изготовления живых вакцин включает в себя следующие этапы:

1. Подбор или создание вакцинных штаммов.

2. Размножение вакцинного штамма от культуры в пробирках до ферментера.

3. Сепарирование клеток от культуральной жидкости (например, центрифугированием).

4. Ресуспендирование клеток в подходящем растворителе (сахароза + желатин, вода).

5. Розлив суспензии по ампулам и флаконам.

6. Лиофильное высушивание, запаивание ампул, закупоривание флаконов.

Технология изготовления убитых вакцин состоит из тех же этапов, но между вторым и третьим существует дополнительный этап — инактивирование клеток (нагреванием, формалином, ацетоном, этанолом и т.д.).

Диагностикумы. При диагностике инфекционных заболеваний используются серодиагностика, аллергодиагностика и фагодиагностика. При серодиагностике используют антигенные препараты — диагностикумы, представляющие собой убитые клетки или отдельные антигенные компоненты микроорганизмов (они могут быть адсорбированы на эритроцитах). Кроме того, необходимы специфические сыворотки, содержащие антитела к антигенам определенного возбудителя инфекции.

Аллергодиагностику проводят, применяя нативные аллергены — взвеси убитых бактерий и растворимых продуктов их метаболизма.

Hypoxic Preconditioning of Marrow-derived Progenitor Cells As a Source for the Generation of Mature Schwann Cells

Обзор основных этапов нашего протокола показан на рисунке 1 . Таким образом, крысиные и человеческие MSC выбираются путем прилипания к пластике тканевой культуры. Расширенные MSC предопределены гипоксией и затем подвержены условиям формирования нейросферы. Нейросферы покрыты и позволяют дифференцироваться в SCLC. SCLCs сокультивированы с очищенными нейронами DRG для генерации сукнантных клеток Шванна.

Морфология культивируемых крыс и человеческих MSCs проиллюстрирована на рисунке 2 . Их здоровая суженная морфология показана в отличие от четырехугольника MSC, поддерживаемого для высоких номеров проходов, которые потеряли многополярность. Расширенные крысы и колонии человека должны демонстрировать экспрессию маркеров MSC, отсутствие гемопоэтических маркеров стволовых клеток и способность к трилинии( Фиг. 3 ). Здоровые MSCs между проходами 3 и 8 подвергаются гипоксической предварительной обработке в течение 16 ч и затем пассируют на пластинки с низкой адгезией с добавкой EGF / bFGF. Гипоксическая предварительная обработка приводит к увеличению числа нейросефер, а также к более крупным размерам нейросферы ( рис. 4 ).

Нейросферы высевают на покрытые PDL / ламининовыми культуральными планшетами и индуцируют превращение SCLC в культуру в глиальную индукционную среду, содержащую β-Heregulin, bFGF и PDGF-AA. SCLC демонстрируют характерную коническую морфологию клеток Шванна и соответствующую маркерную экспрессию, но они фенотипически нестабильны и возвращаются к фенотипу фибробластов при прекращении роста факторов роста

Coculture с сенсорными нейронами является обязательным условием дляЗуд к участию в судьбе. Установление очищенных сетей DRG достигается посредством импульсной обработки с помощью FDU и уридина для удаления эндогенных глии и должно быть подтверждено отсутствием иммуноположительности S100β ( рисунок 5 ). На 7-й день SCLC пассируют и соконкулируют с очищенными нейронами DRG в течение 14 дней ( фиг. 6 ). По завершении сокультуры должны появиться зрелые, суровые Шваннские клетки.

Рисунок 1: Обзор протокола. Костный мозг получен из бедра крысы или аспирата подвздошной кишки человека. MSC из костного мозга могут прикрепляться и расширяться на пластике культуры тканей. Чтобы обогатить MSC с нейронным потенциалом, клетки предварительно кондиционируют в 1% O _{2 в} течение 16 ч и затем пассируют в культуру с низкой адгезией plС добавлением bFGF / EGF. Это приводит к образованию нейросферов, которые высевают на пластиковую пластиковую пластинку, покрытую PDL / ламинином, и культивируют в глиальной индукционной среде для получения SCLC. SCLC пассируют и концентрируют с очищенными нейронами DRG в течение 2 недель, чтобы направить их на зрелость. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Создание колоний MSC. Значительные колонии MSC должны быть видны через 6-7 дней после нанесения клеток костного мозга на пластику культуры тканей. Показан репрезентативный образ колонии MSC крысы ( A ), в то время как колонии людей демонстрируют аналогичный внешний вид. Колонии можно пройти через 10 дней. При более высоком увеличении оба крысы (B ), а человеческие ( D ) MSC демонстрируют характерную фибробластоподобную морфологию после прохождения. MSC, которые поддерживаются для высоких номеров прохода, приобретают сплюснутую, четырехугольную морфологию ( C ) и должны быть отброшены. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Характеристика MSC. ( A — D ) Репрезентативные изображения человеческих MSC. MSC могут быть охарактеризованы выражением соответствующих маркеров, таких как CD90 ( A ), CD73 ( B ) и Stro-1 ( C ), а также отсутствием гематопоэтических маркеров стволовых клеток, таких как CD45 ( D ). ( E — G ) Крыса MSC, выделенные и расширенные, как описано в протоколе, демонстрируют мультипотентность в их способности образовывать адипоциты ( E , жировые отложения, окрашенные суданским красным), остеобласты ( F , перицеллюлярный матрикс, окрашенный красным ализарином) и хондроциты ( G ; протеогликаны, окрашенные сафранином- O) при соответствующих условиях культивирования. Шкала шкалы = 100 мкм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Обогащение нейронных предшественников из MSC. Оба MSCs крысы ( A ) и человека ( C ) образуют нейросферы при культивировании на пластике культуры с низкой адгезией ткани в среде, дополненной EGF / bFGF. Числа и средний диаметр крысы ( D ) сферы усиливаются посредством гипоксического предварительного кондиционирования MSC (16 часов, 1% O ₂ ) до индукции сферы. Шкала шкалы = 200 мкм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Создание очищенных сетей DRG крысы. Очищенные сети DRG устанавливаются после импульсной обработки антимитотическими агентами FDU и уридина (A). Нейритные сети, лишенные S100β-экспрессирующих эндогенных глии (B), готовы к культивированию с SCLC. Шкала шкалы = 100 мкм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Генерация клеток Schwann, полученных из костного мозга, посредством кокультуры с нейронами DRG. По завершении 2 недель культивирования с очищенными нейронами DRG и человеческими SCLC, веретеновидные, обусловленные судьбой клетки Шванна выходят из групп, получавших как нормоксию, так и гипоксию ( A и D ). Эти клетки экспрессируют маркеры клеток Шванна p75 (B и E) и S100β (C и F). Экспрессия человеческого ядра-антигена (HuNeu) демонстрирует, что S100β-позитивные клетки не загрязняют глиальные клетки, происходящие из DRG крысы. Шкала шкалы = 100 мкм.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Chromatin Immunoprecipitation from Human Embryonic Stem Cells

Размораживание ЭС клетки (не получившие отражения в видео)

ЭС клетки замораживаются в среде, содержащей 10% ДМСО. С ДМСО может индуцировать дифференцировку ЭС клеток, это может быть возможным, чтобы растопить клетки в конце дня и таким образом изменить среду утром следующего дня, чтобы минимизировать эффект остаточного ДМСО.

1. Пальто 6-и культуре ткани пластины с 0,1% желатина в течение 15 мин и аспирации немедленно, прежде чем пластина ячеек.
2. Оттепель ЭС клетки (примерно 5 × 10 ^{6 клеток,} эквивалентные одному сливной 6-а) в 37 ° С водяной бане и разводят в 10 мл нагретого среда ячейки ES.
3. Гранул клетки, крутя в течение 10 минут при 1000 оборотов в минуту в настольный клинической центрифуге.
4. Аспирируйте от среднего и мягко ресуспендирования клеток в 10 мл 37 ° C нагретого среды.
5. Передача клеточной суспензии для 6-луночного планшета и расти при 37 ° С в увлажненной 5% СО ₂ инкубатора.
6. Изменение среды на следующий день, чтобы удалить отмершие клетки и остаточных ДМСО.

Прохождение и расширение культуры ЭСК

ЭС клетки обычно пассируют каждые 2 / 3 дня, и среда изменяется в разные дни. Таким образом, ЭС клетки требуют ежедневного внимания. По нашему опыту, фидерных независимой ЭС клетки быстро растут и быстро подкисляют среду, превращая его желтым цветом. Разрешение клетки для подкисления среды (не изменяя СМИ каждый день или по пассирования клетки на слишком низком разведении) вызовет клеток к кризису, вызывая превышение дифференцировки и гибели клеток, после чего их тотипотентность не может быть гарантирована. Покрытие клетки при слишком низкой плотности, недостаточной дисперсией клеток во время прохода, или неровных покрытий может вызвать подобные проблемы, а клетки образуют крупные скопления, не достигнув слияния и клеток внутри этих сгустков будет дифференцироваться или умереть. Зародышевой линии передачи значительно снижается в клетках, которые были плохо обращались, даже если они кажутся здоровыми во время инъекции.

1. Для сливной 6-луночный планшет клеток аспирата среды от и промыть 2-3 мл 37 ° C нагретого PBS, пипетки его подальше от клетки.
2. Обложка клеток с 1 мл 1 × раствора трипсина в течение 3-4 минут или до клетки равномерно распределены на мелкие сгустки.
3. Добавьте 1 мл среды для инактивации трипсина.
4. Сбор трипсином клетки и клетки пластины (как правило, 2 / 5 от а) до свежей желатинизированный 6-луночный планшет.

Замораживание ЭС клетки

1. Trypsinize сливной 6-луночного планшета (примерно 1 × 10 ^{7 клеток),} как описано выше.
2. Сбор трипсином клетки в 9 мл среды и гранул в течение 5 минут при 1000 оборотах в минуту.
3. Аспирируйте от средних и ресуспендируют осадок клеток в 1 мл свежеприготовленного замерзания среды. Алиготе 0,5 мл клетки на две cryotubes.
4. Замораживание флаконах при температуре -80 ° С в течение ночи и трансфер в жидком азоте в течение длительного хранения.

ChIP-на-чипе ПОРЯДОК

Иммунопреципитация

1. Формальдегид сшивания клетки (для приготовления суспензии клеток)
   1. Используйте 5 х 10 ⁷ — 1 х 10 ^{8 клеток} для каждого иммунопреципитации.
   2. Добавьте свежие Формальдегид к суспензии клеток в концентрации 1%.
   3. Насиживает клетки раствор формальдегида в течение 10 минут при комнатной температуре.
   4. Добавить 1 / 10 объема в 1,25 М глицин, чтобы утолить формальдегида.
   5. Промойте клетки в два раза по 10 мл 1x PBS.
   6. Бассейн клеток в 50 мл конические пробирки и вращаются на 700 г в течение 5 мин при 4 ° C. Удалите супернатант и ресуспендируют осадок в 1,5 мл лизирующего буфера. Передача клеток в 1,5 трубки микроцентрифужную мл.
2. Flash-заморозить три раза клеток в жидком азоте и использование тканей мясорубку сломать клетки. Как только клетки сшиты, они могут храниться замороженными при -80 ° C до бесконечности.

Подготовка магнитных шариков (Шаги все проводили при 4 ° С)

1. Добавить 50 мкл Dynal бисером до 1,5 мл низкой микропробирку хранения. Настройка 1 тюбик из бисера в иммунопреципитации. Добавить 1 мл Блок решение.
2. Сбор бисером использованием Dynal ПДК. Место труб в магнитной стойке. Разрешить бисером собрать на стороне трубки. Это должно занять около 15 с Обратить стойку в два раза, чтобы помочь собрать бусы. Удалить супернатант с пипетки.
3. Добавьте 1 мл раствора Блок и осторожно ресуспендируют бисером в удалении магнитной полосой от стойки и инвертирующего стойку, с трубами все еще на месте — или в 10-20 раз, или пока бусины равномерно ресуспендирования. Сбор бисером, как выше (шаг 2). Удалить супернатант с пипетки.
4. Вымойте бусины 1,5 Решение Блок мл, как в шаге 3, еще один раз.
5. Ресуспендируют бисером в 750 мкл раствора Блок и добавить 10 мкг антител. Инкубируйте при 4 ° С в течение минимум 6 часов, или на ночь, на ротатора.
6. Вымойте бисером три тРедакторы IME в 1 Решение Блок мл, как описано в шаге 3.

Сотовые ультразвуком

1. Удалить замороженных гранул клетку от -80 ° C и передачи клеткам трубы для обработки ультразвуком. В настоящее время мы предпочитаем использовать нижнюю часть стандартного polupropylene, 15 мл коническую трубку для обработки ультразвуком. Режем трубки на две части по 5 мл марки и выбросить верхнюю половину. Трубы могут быть покрыты парафильмом или с трубкой крышки при настройке.
2. Использование стойки микроцентрифужную трубку, позиция трубку так sonicator зонд находится примерно 0,5-1,0 см выше нижней части трубы. Позаботьтесь о том, датчик по центру и не контактирует стороны трубки. (Probe позиционирования может повлиять ли решение пены или не во время обработки ультразвуком. Как правило, пенящиеся указывает, что ультразвуком ДНК будет плохо стриженый.)
3. Разрушать ультразвуком подвески 6 раз в течение 20 секунд Образцы следует хранить в ледяной бане в течение ультразвуком. Для уменьшения пенообразования, первоначально установлен выходной мощности до 0 и увеличения вручную, чтобы окончательный власть во время первого взрыва. (Если есть значительное вспенивание, все пузыри могут быть удалены путем центрифугирования при 20000 г следуют нежный ресуспендирования из любого материала, не оставив пену пузырей.)
4. Спиновые в 20000 г в течение 10 мин при 4 ° С до гранул мусора и уборки супернатант в 1,5 мл трубки.
5. Сохранить 50 мкл Клеточный лизат из каждого образца в качестве входных данных ДНК. Хранить при -20 ° C. По крайней мере, один вход ДНК аликвоты должны быть в партии разрушать ультразвуком лизат. Обратите внимание, что эффект воздействия ультразвуком и итогового распределения размеров фрагментов могут быть проверены только после сшивки разворота и очистки ДНК.

Хроматин иммунопреципитации

1. Добавить хроматин-эквивалентную сумму 5 х 10 ⁷ — 1 х 10 ^{8 клеток}от клетки ультразвуком, шаг 4 до 50 мкл антител / магнитный шарик смесь из Подготовка магнитных шариков, Шаг 6 с конечного объема 1 мл (Это может быть можно регулировать с Лизис буфера, если когда-нибудь). Инкубируйте ночь на поворотное устройство при 4 ° C.

Мыть

1. Сбор бисером использованием Dynal ПДК. Место труб в стойке. Разрешить бисером собрать на стороне трубки. Это должно занять около 20 секунд Обратить стойку в два раза, чтобы помочь собрать все шарики. Удалить супернатант с пипетки, изменение советы между образцами.
2. Добавить 1 мл лизирующего буфера в каждую пробирку и осторожно ресуспендируют бисером. Это может быть сделано путем удаления магнитной полосой от стойки и инвертирующего стойку, с трубками-прежнему на месте — в 10-20 раз, или пока бусины равномерно ресуспендировали. Сбор бисером. Удалить супернатант пипетки. Повторите это мыть еще 5 раз, меняя советы от стирок.
3. Вымойте бисером 6 раз в 1 мл буфера IP1, как описано в шаге 2.
4. Вымойте бисером 6 раз в 1 мл буфера IP2, как описано в шаге 2.
5. Вымойте бисером 6 раз в 1 мл 8,0 TE буфера, как описано в шаге 2.
6. Спиновые на 960 г в течение 3 мин при 4 ° С и удалить остатки буфера ТЕ.

Элюирование

1. Добавить 210 мкл буфера элюции и элюировать материал из бисера путем инкубации труб в 65 ° С на водяной бане 15 мин. Vortex кратко каждые 2 мин. Это инкубации может быть продлен до тех пор, как 30 минут, которые могут помочь улучшить восстановление элюата.
2. Спином вниз бус на 16 000 г на 1 мин при комнатной температуре.
3. Удалить 200 мкл надосадочной жидкости и перехода на новые трубы. Материал может быть заморожены при температуре -20 ° С и сохраняется в течение ночи.

Crosslink разворота

1. Обратный сшивания иммунопреципитации ДНК из Элюирование, Шаг 3 путем инкубации при температуре 65 ° С в течение минимум 6 ч и не более 15 ч (более длительное время разворота сшивания обычно приводит к увеличению шума в анализе микрочипов). Это инкубации может быть сделано в духовке так, чтобы трубка нагревается равномерно и там меньше конденсации образуется.
2. Оттепель 50 мкл ДНК вход защищены после обработки ультразвуком (шаг 13), добавить 150 мкл (3 тома) буфера элюирования и перемешать. Обратный сшивания этот вход ДНК путем инкубации при температуре 65 ° С, как в Crosslink разворота, стадия 1. С этого момента каждый трубку иммунопреципитации или ввода ДНК считается отдельной трубе или образец для последующих этапов обработки.

Очистка ДНК

1. Добавить 8 мкл 10 мг мл-1 RNaseA (0,2 мг мл-1 конечная концентрация), перемешать путем обращения трубку несколько раз и инкубировать при 37 ° С в течение 2 ч.
2. Добавьте 4 мкл 20 мг-1 мл протеиназы К (0,2 мкг мл-1 конечная концентрация) и перемешать путем обращения трубку несколько раз и инкубировать при 55 ° С в течение 2 ч.
3. Добавить 400 мкл фенол: хлороформ: изоамиловый спирт (P: C: IA), вихревые и отдельных фаз с 2 мл тяжелая труба Phaselock (следуйте инструкциям Эппендорф).
4. Если P: C: И. А. Решение старых или при низких значениях рН, будет градadation ДНК, вызывая шум в микрочипов анализа и потеря обнаружения действительных целей.
5. Передача водного слоя к новой трубки центрифуги содержащей 16 мкл 5М NaCl (200 мМ) конечная концентрация) и 1,5 мкл 20 мкл μ-1 гликогена (30 мкг общего количества).
6. Добавить 800 мкл этанола. Инкубировать в течение ночи при температуре -20 ° С или 30 мин при температуре -80 ° C.
7. Спиновые в 20000 г в течение 10 мин при 4 ° С для осаждения ДНК. Вымойте гранул путем добавления 500 мкл 80% этанола, вортексе для ресуспендирования гранул и спиннинг снова в 20000 г в течение 5 мин при 4 ° C.
8. Удалите все оставшиеся 80% этанола. Спиновые труб кратко собирать любую оставшуюся жидкость и удалить жидкость с pipetteman, избегая гранул. Давайте труб воздух сухой, пока гранулы только сухой: гранулы должны по-прежнему сохраняют влажную внешний вид. Ресуспендируют каждая гранула в 70 мкл 10 мМ Трис-HCl, рН 8,0.
9. Пересушивания этих гранул может сделать их трудно ресуспендируют, или способными ввести в хлопьев и удаляйте со стороны трубки.
10. Дополнительно: Скидка 15 мкл иммунопреципитации образец для будущего использования. Этот материал может использоваться для выполнения конкретных генов ПЦР подтверждение микрочипов результаты.
11. Количественная концентрации УФ-поглощения (260 нм).

Примечание: следующие шаги, включая подготовку библиотеки и усиление использовать модифицированную GenomePLex WGA комплект с 10X Mix Amp от Sigma без дНТФ:

Библиотека подготовки

Наличие в комплекте GenomePLex WGA с 10X Mix Amp от Sigma

1. Добавить 2 мкл 1X буфера Подготовка библиотеки до 10 мкл образца ДНК из Очистка ДНК, шаг 11 в ПЦР-пробирку.
2. Добавить 1 мкл Решение стабилизации библиотеки.
3. Vortex тщательно, консолидировать центрифугированием, и место в термоциклер при 95 ° С в течение 2 минут.
4. Охладите образцы на льду, консолидации путем центрифугирования с помощью центрифугирования, а затем вернуться на лед.
5. Добавить 1 мкл ферментного препарата библиотека, вихревые тщательно, а затем центрифуги кратко.
6. Место образца в термоциклер и инкубировать следующим образом:
   • 16 ° С в течение 20 минут
   • 24 ° С в течение 20 минут
   • 37 ° C в течение 20 минут
   • 75 ° C в течение 5 минут
   • 4 ° C держать
7. Удалить образцы термоциклер и центрифуги кратко. Пробы могут быть усилены сразу или хранить при температуре 20 ° С в течение трех дней.

Усиление

Наличие в комплекте GenomePLex WGA с 10X Mix Amp от Sigma

1. Mix Master готовится путем добавления следующих реагентов к 15 мкл реакции Шаг 3, ниже:
   • 7,5 мкл 10X Mix Amp (без дНТФ)
   • 5,0 мкл полимеразы ДНК WGA
   • 3,0 мкл 10 мМ дНТФ (каждый) акции (конечная концентрация 0,4 мм)
   • Принесите окончательный объем реакционной смеси до 75 мкл с нуклеазы без воды
2. Vortex тщательно. Центрифуга кратко, и начать термоциклирования.
   • Первоначальные Денатурация 95 ° С в течение 3 минут
   • Выполните 14 циклов следующим образом:
   • Денатурировать 94 ° С в течение 15 секунд
   • Отжиг / Удлинить 65 ° C в течение 5 минут

   После завершения езда на велосипеде, поддерживать реакции при 4 ° С и хранить при -20 ° С до готовности для анализа или очистки.

3. Purify ДНК с очистки ПЦР ® Kit от Quiagen в соответствии с инструкциями изготовителя и количественно концентрации УФ-поглощения (260 нм).
4. Выполните еще ​​раз цикл усиления из библиотеки Подготовка Шаг 1 до усиления, шаг 2, со следующими изменениями.

   • Что касается количества необходимых ДНК из Шаг 3, выше, инициировать процесс фрагментации: Если концентрация ДНК составляет около 200-300 мкг / мл, используйте 2,5 мкл образца и корректировать с водой для конечного объема 10 мкл.
   Если концентрация ДНК составляет около 50-60 мкг / мл, используйте 5 мкл образца и корректировать с водой для конечного объема 10 мкл.

   • В этот второй процесс усиления, дНТФ с dTTPs для мастер-микс обмен на сочетание в том числе 10 мМ дАТФ, 10 мМ дГТФ, 10 мМ дЦТФ и 8 мм dTTP и 2 мМ dUTP в той же концентрации, что предыдущий микс.

5. Мера ДНК с использованием UV-VIS спектрофотометр (260 нм). Как правило, больше, чем 9 мкг амплифицированной ДНК получен из каждой реакции.

   NB: маркировка ДНК цели осуществляется с GeneChip ® WT двухцепочечной ДНК Терминал маркировки Kit от Affymetrix в соответствии с инструкциями производителя, как описано ниже:

Фрагмент усиливается цели

1. Фрагмент образцов с использованием соответствующей таблице ниже, в зависимости от того, что тип массива цель будет гибриднымized в.

   Таблица 1. Фрагментация Смесь для одного массива

   Том Компонентный / Сумма в 1 Rxn

   Двухцепочечной ДНК 7,5 мкг

   10X кДНК Фрагментация 4,8 мкл

   UDG, 10 ед / мкл 1,5 мкл

   APE 1, 100 ед / мкл 2,25 мкл

   Нуклеазы без воды до 48 мкл

   Доступный в GeneChip ® WT двухцепочечной ДНК Терминал маркировки Kit от Affymetrix

   Таблица 2. Фрагментация Смесь для мульти-массив наборов

   Том Компонентный / Сумма в 1 Rxn

   Двухцепочечной ДНК 9 мкг

   10X кДНК Фрагментация 4,8 мкл

   UDG, 10 ед / мкл 1,5 мкл

   APE 1, 100 ед / мкл 2,25 мкл

   Нуклеазы без воды до 48

   Доступный в GeneChip ® WT двухцепочечной ДНК Терминал маркировки Kit от Affymetrix

2. Настройка фрагментации смеси в соответствии с таблицами или выше. Флик-микс и спином вниз трубы.
3. Инкубируйте реакции по адресу:
   • 37 ° С в течение 1 ч.
   • 93 ° С в течение 2 мин.
   • 4 ° С в течение не менее 2 минут.
4. Флик-микс, замедления вращения трубы, и передачи 45 мкл образца на новые трубы.
5. Удалите 2 мкл каждого образца для гель-сдвиг анализа.

Этикетка фрагментирован двухцепочечной ДНК

1. Подготовка двухцепочечной ДНК маркировки Mix, как описано в таблице ниже:

   Таблица 3. Состав двухцепочечной ДНК Mix маркировки

   Том Компонентный / Сумма в 1 Rxn

   5X TdT буфера 12 мкл

   TdT 2 мкл

   ДНК маркировки реагента, 5 мМ 1 мкл

   Общий объем 15 мкл

   Доступный в GeneChip ® WT двухцепочечной ДНК Терминал маркировки Kit от Affymetrix

2. Добавить 15 мкл двухцепочечной Mix маркировки ДНК образцов ДНК, Флик-микс, и спина их вниз.
3. Инкубируйте реакции по адресу:
   • 37 ° С в течение 60 мин.
   • 70 ° С в течение 10 мин.
   • 4 ° С в течение 2 мин.
4. Удалите 2 мкл каждого образца для гель-сдвиг анализа.

Гель-сдвиг анализ

1. Подготовка 4% агарозном геле.
2. Инкубируйте образцы из фрагментов усиливается цели, шаг 5 и этикетка фрагментирован двухцепочечной ДНК, шаг 4 при 65 ° С в течение 2 мин.
3. Добавьте 10 мкл стрептавидином (1 мг / мл), и инкубировать образцов при комнатной температуре в течение 5 мин.
4. Выполнить образцы Шаг 3 на 4% агарозном геле (гель-анализа сдвиг, шаг 1) и проверить сдвиг миграции маркировки продукции.

Гибридизации массива и массива стиральных

Исполняет Геномная центр Калифорнийского университета Риверсайд.

Массив анализ

Исполняет численный анализ.

BUFFER композиции:

Блок Решение: PBS + 0,5% бычьего сывороточного альбумина (БСА).

Лизис буфера: 50 мМ HEPES-KOH, рН 7,5
140 мМ NaCl
1 мМ ЭДТА
1% Тритон Х-100
0,1% SDS
1mM PMSF
Конечное значение рН 7,5

IP1: Лизис буфера + 500 мМ NaCl

IP2: 10 мМ Трис-HCl
250 мМ LiCl
1 мМ ЭДТА
0,5% NP-40
0,5% натрия Dioxycholat
Конечное значение рН 8,0

TE: 10 мМ Трис, рН 7,4
1 мМ ЭДТА

Конечное значение рН 8,0
Элюции буфера: TE буфера + 1% SDS.

Определение ресуспендирования по Merriam-Webster

re · sus · pend

| \ (ˌ) rē-sə-ˈspend

\

ресуспендирован; возобновление

переходный глагол

: , чтобы снова приостановить (что-то)

Дноуглубительные работы будут ресуспендировать токсичные материалы, сделав их доступными для рыб и диких животных в заливе.- Ричард Волкомир. Девятилетнее исследование 367 000 детей в Детройте обнаружило сезонные колебания уровней свинца в крови, вызванные ресуспендированием пыли, загрязненной свинцом. — Хелен Грегори.

Устранение неполадок | Gene Tools, LLC

Исключительные свойства морфолино способствуют их высокому успеху, особенно по сравнению с фосфоротиоатами или другими нестабильными или чувствительными к нуклеазе антисмысловыми структурными типами.Однако иногда олигонуклеотиды морфолино могут давать сбой, и существует множество факторов, которые могут способствовать сбоям олигонуклеотидов, некоторые из которых можно исправить после определения. Некоторые из факторов, способствующих неудачам, и решения многих из этих проблем перечислены ниже в качестве ответов на типичные проблемы исследователя.

• Было ли олиго пушистым (расширенным и сухим), когда вы его получили? В противном случае, возможно, он впитал немного влаги, из-за чего будет очень трудно ресуспендировать эту затвердевшую гранулу.Чтобы избежать этого, если олигонуклеотиды будут храниться в течение длительного времени, мы рекомендуем хранить флакон в эксикаторе при комнатной температуре. В качестве альтернативы можно сразу аликвоты олигонуклеотида и хранить аликвоты при комнатной температуре; не забудьте нагреть и встряхнуть перед аликвотированием. Если у вас возникли трудности с ресуспендированием олигонуклеотида, автоклавируйте раствор в режиме жидкого цикла и извлеките из автоклава, как только он вернется к комнатному давлению. Оставление олиго на ночь в шейкере для интенсивного действия также может помочь растворению. Для трудно растворяемых олигонуклеотидов попробуйте сделать бульон не более концентрированным, чем 0.5 мМ (т.е. 600 мкл стерильной воды добавлены к 300 нмоль олигонуклеотида).
• Если олиго было рыхлым, и у вас все еще возникают проблемы с его ресуспендированием, это может быть связано с высоким содержанием G или пониженной растворимостью из-за добавленного фрагмента, такого как наша флуоресцентная метка лиссамина. В этих случаях мы снова предлагаем автоклавировать раствор в режиме жидкости и удалить его из автоклава, как только он вернется к комнатному давлению, а затем перемешать на вортексе. При необходимости повторить. Вы можете определить концентрацию своего запаса в любое время, следуя этому протоколу.

• У вас правильная концентрация? Ваш исходный олигонуклеоз должен быть растворен в стерильной воде без DEPC. Следуя этому протоколу, вы всегда можете проверить концентрацию своего олиго в исходном растворе.

1. В случае микроинъекции убедитесь, что вы вводите правильную концентрацию. Конечная концентрация внутри эмбриона должна быть не менее 2 мкМ.В большинстве случаев для достижения хороших результатов у рыбок данио необходимы инъекции 2-10 нг.
2. Для морфолино, доставляемого с помощью Endo-Porter, начните с концентрации Morpholino 10 мкМ и попробуйте диапазон конечных концентраций Endo-Porter (например, 2, 4, 6 и 8 мкМ), чтобы найти оптимальную концентрацию для цитозольной доставки. Проверка доставки флуоресцентно меченных олигонуклеотидов с помощью флуоресцентной микроскопии
3. Для Vivo-Morpholinos убедитесь, что ваша конечная концентрация больше или равна 3 мкМ для достижения оптимальных результатов.

• У вас есть правильная целевая последовательность? Убедитесь, что последовательность олигонуклеотида дополняет желаемую целевую последовательность. Имейте в виду, что неточности в последовательностях РНК в файлах общедоступных баз данных или в результате «внутреннего» секвенирования могут способствовать неправильному нацеливанию. Кроме того, убедитесь, что олиго является блокатором трансляции, что олиго нацеливается на последовательность где-то в 5 ‘UTR через первые 25 оснований кодирующей последовательности. Если олиго является олиго, блокирующим сплайсинг, то последовательность должна быть нацелена на область, включающую соединение сплайсинга или сайт связывания регулирующего сплайсинг белка.
• Анализируете ли вы антисмысловую активность в нужное время? Убедитесь, что вы анализируете активность в подходящее время. Например, если вы нацелены на мРНК, кодирующую фермент или фактор транскрипции, деградация ранее существовавшего белка может быть достаточно быстрой, чтобы вы могли увидеть нокдаун через 24 часа, тогда как если вы нацеливаетесь на мРНК, кодирующую повсеместный структурный белок, тогда могут пройти дни, прежде чем Достаточно большая часть ранее существовавшего белка разлагается, так что вы можете обнаружить нокдаун.Морфолино-олигонуклеотиды чрезвычайно стабильны, и нокдаун можно оценить через неделю после доставки, если он не разбавлен клеточным делением в организме или клеточной культуре. Решение о том, как долго ждать перед анализом антисмысловой активности, является суждением исследователя. Это решение должно быть принято на основе знания исследователем специфики мишени, включая: концентрацию и стабильность транскрипта мРНК мишени, концентрацию и стабильность белка, возможность появления похожих или повторяющихся вторичных мишеней, а также возможность аномалий или ошибок последовательности.Имейте в виду, что некоторые высокоэкспрессированные транскрипты, такие как актин, может быть трудно отключить независимо от концентрации олигонуклеотидов.

• В большинстве случаев простая доставка большего количества олигонуклеотидов должна повысить уровень активности. Однако имейте в виду, что с увеличением концентрации специфичность снижается. По этой причине важно доставлять только достаточное количество олигонуклеотидов для достижения почти количественного отключения, не затрагивая неспецифические цели.
• Существуют и другие факторы, которые могут способствовать снижению активности, которые включают потенциальные вторичные мишени олигонуклеотидов и вторичную структуру внутри олиго.

1. Вторичные мишени могут происходить из гомологичных генов, особенно в случае тетраплоидных организмов, таких как Xenopus laevis . Однако вторичные мишени также могут возникать в нететраплоидных организмах при нацеливании на один член семейства гомологичных генов или даже при случайном сходстве последовательностей.
2. Вторичная структура олигонуклеотида может оказывать значительное влияние на активность. Однако вопрос о спаривании между нитями между олигонуклеотидами гораздо больше, чем спаривании внутри нитей внутри олигонуклеотида, поскольку одномолекулярные стержневые петли не образуются легко из-за ограниченной гибкости олигонуклеотидов, но спаривание между нитями может связывать олигонуклеотиды. и, таким образом, исключить его из пула олигонуклеотидов, которые могут спариваться с последовательностью-мишенью. В любом случае, эти проблемы обычно не являются проблемой, поскольку олигонуклеотиды, разработанные Gene Tools, не должны демонстрировать значительного спаривания внутри или между цепями.

• Морфолино-олигонуклеотиды чрезвычайно стабильны. Морфолино не разлагается при нормальных условиях хранения. Большинство олигонуклеотидов, ресуспендированных в стерильной необработанной воде и хранящихся при комнатной температуре, не теряют активности. Однако некоторые последовательности медленно образуют комплексы, взвешенные в воде, и со временем действительно теряют антисмысловую активность; активность комплексных олигонуклеотидов часто можно восстановить автоклавированием.Олиго могут потерять активность при неправильном хранении или хранении в чем-либо, кроме стерильной чистой воды.
• Олиго может потерять активность из-за химического изменения, если он подвергся длительному воздействию кислоты или диэтилпирокарбоната (DEPC), ни один из которых не присутствует в олигонуклеотидах, когда они доставляются исследователям. Gene Tools рекомендует ресуспендировать олигонуклеотиды в стерильной необработанной воде.
• Олиго может выпасть из раствора, если исходная концентрация близка к его барьеру растворимости и он был охлажден или заморожен.Gene Tools рекомендует хранить при комнатной температуре и нагревать запасы при 65 ° C в течение 10 минут с встряхиванием или автоклавированием перед аликвотированием. Концентрацию вашего запаса можно определить в любое время, следуя этому протоколу.

Ресуспендирование лиофилизированных олигонуклеотидов

Ресуспендирование лиофилизированных олигонуклеотидов
Олигонуклеотиды

(Манфред Биндер и Дэвид С. Хиббетт 18.09.2003)

Ресуспендирование лиофилизированных олигонуклеотидов

Олигонуклеотиды обычно поставляются в сухом виде.Высушенный осадок ДНК вытесняется со дна пробирки во время транспортировки и может легко вылететь из пробирки при первом открытии, особенно при наличии электростатического притяжения. По этой причине:

Всегда ненадолго центрифугируйте олигонуклеотиды перед первым открытием.

Мы растворяем исходный олигонуклеотид в стерильном растворе dH ₂ O, который необходимо стерилизовать в автоклаве. В качестве альтернативы, буфер ТЕ (10 мМ Трис, pH 8.0,1 мМ ЭДТА).

Для удобства приготовьте запас для замораживания с концентрацией 100 мкМ (размораживать его следует нечасто). Добавление объема dH ₂ O (мкл), в десять раз превышающего количество наномолей ДНК, присутствующей в пробирке (как указано в спецификации, прилагаемой к олиго), приведет к получению исходного раствора с этой концентрацией. [1 мкМ = 1 мкмоль / л или 1 мкмоль / мкл].

Например, растворите 50 нмолей (= количество) олиго в 500 мкл dH ₂ O, чтобы получить 100 мкМ маточный раствор (= концентрация).Разбавьте этот исходный раствор в соотношении 1:10 в dH ₂ O (1 часть 100 мкМ раствора олигонуклеотидов, 9 частей dH ₂ O), чтобы приготовить рабочий раствор с концентрацией 10 мкМ для использования в настройке реакций ПЦР.

В большинстве реакций ПЦР используется праймер 0,1–0,5 мкМ. Добавление 1 мкл 10 мкМ праймера к 20 мкл реакции ПЦР (общий объем) приведет к конечной концентрации праймера 0,5 мкМ или 10 пикомолям олиго в объеме 20 мкл.

Олиго, используемые в реакциях секвенирования, имеют более низкие концентрации — 2 пмоль / мкл.Например, используйте раствор 10 мкМ и приготовьте раствор 1: 5. Мы используем до 3 пикомолей праймера в 12 мкл реакций секвенирования.

Последовательности праймеров

Консервативные праймеры рДНК, которые мы используем для ПЦР и секвенирования, были в основном разработаны в лабораториях Брунса и Вилгалиса. Посетите их веб-страницы для получения дополнительной информации и более широкого выбора последовательностей праймеров. Веб-страница DeepHypha предоставляет несколько ссылок на праймеры, а также суммирует последовательности праймеров для генов, кодирующих белок, таких как atp6, (лаборатория Брунса), RPB1 и RPB2 (лаборатория Холла), EF-1a (Стив Ренер), а также новые праймеры, разработанные для проект AFTOL, частично включающий дополнительные протоколы.

DeepHypha ?

Лаборатория Брунса ?

Лаборатория Холла

Вильгалисская лаборатория ?

AFTOL

Ниже приводится список праймеров, используемых в настоящее время в лаборатории Hibbett. Проверьте страницу протокола для получения обновлений о праймерах областей, кодирующих белок. Последовательности праймеров (5 «-3’), области гибридизации и их относительное положение приведены там, где это возможно.Также указано, какие праймеры используются для ПЦР и какие праймеры используются для целей секвенирования (SEQ).

Ядерная большая субъединица рДНК (nuc-lsu, 25S, 28S)

ПЦР: LR0R — LR5 (LR7)

SEQ: ? LR0R, LR22, LR3, LR3R, LR5, (LR7)

Внутренняя транскрибированная область спейсера (область ITS, включая область 5.Ген 8S)

ПЦР: ? Альтернативы ITS1 (ITS1F, ITS5) — ITS4 (ITS4, LR15, ITS4-B) указаны в скобках.

SEQ 😕 см. Выше. Рекомендуется использовать 5.8SR (ITS3) и 5.8S (ITS2) для секвенирования более крупных продуктов (> 800 п.н.).

Ядерная малая субъединица рДНК (nuc-ssu, 18S)

ПЦР: ? 1) PNS1-NS41 и 2) NS19b-NS8; в качестве альтернативы используйте PNS1 — NS8.

SEQ: для продукта 1) PNS1, NS19bc, NS41 и 2) NS19b, NS51, NS7, NS8. Праймеры SR и NS6 являются альтернативами для секвенирования.

митохондриальная большая субъединица рДНК (mt-lsu)

ПЦР и SEQ: ML5-ML6. MLIN3 и CML7.5 — альтернативы

митохондриальная малая субъединица рДНК (mt-ssu)

ПЦР и SEQ: MS1-MS2.Альтернативы U1 и CU6.

Митохондриальная субъединица АТФазы 6, atp6

В стадии эксперимента:

ПЦР и SEQ: ATP6-1 (ATP6-3) -ATP6-2 (ATP6-4) в любой комбинации.

Примечание. ATP6-5f и ATP6-6r еще не прошли тщательное тестирование, но они отлично работают в качестве праймеров SEQ.

Субъединица цитохромоксидазы 3, cox3

Коэффициент продольного удлинения 1 a, EF-1a

Модель

PCR: ? 1) 526F — 1567R, 2) EF-df — 2218R, 3) 983F — 1953R

SEQ: -1) 526F, EF-ir, 1567R; 2) EF-df, 1577F, EF-gr, 2218R; 3) 983F, 1953R

Примечание: — приведенные выше предложения являются наиболее надежными комбинациями из нашего опыта для создания перекрывающихся последовательностей.

Однако весь ген можно амплифицировать одной или двумя частями, тогда как дополнительные продукты ПЦР встречаются чаще.

Лаккарда

Примечание: Условия ПЦР и комбинации праймеров в настоящее время улучшаются, предложения будут представлены позже.

Марганецзависимые пероксидазы и лигнинпероксидазы (MnP, LiP)

Примечание: Условия ПЦР и комбинации праймеров в настоящее время улучшаются, предложения будут представлены позже.

ДНК-направленная субъединица 1 РНК-полимеразы II, RPB1

Примечание: Условия ПЦР и комбинации праймеров в настоящее время улучшаются, предложения будут представлены позже.

ДНК-направленная субъединица 2 РНК-полимеразы II, RPB2

Автомобиль

Модель

В стадии эксперимента:

Примечание: Условия ПЦР и комбинации праймеров в настоящее время улучшаются, предложения будут представлены позже.

См. Недавно опубликованные П. Брэндоном Матени обновления на RPB2.

Цитированная литература:

• Гардес М, Брунс ТД. 1993. Праймеры ITS с повышенной специфичностью для базидиомицетов: применение для идентификации микоризы и ржавчины. Мол Экол 2: 113-118.
• Hibbett DS. 1996. Филогенетические доказательства горизонтальной передачи интронов группы I в ядерной рибосомной ДНК грибовидных грибов.Mol Biol Evol 13: 903-917.
• Кретцер А.М., Брунс ТД. 1999. Использование atp 6 в филогенетике грибов: пример из Boletales. Mol Phyl Evol 13: 483-492.
• Matheny PB, Liu YJ, Ammirati JF, Hall BD. 2002. Использование последовательностей RPB1 для улучшения филогенетических выводов среди грибов ( Inocybe , Agaricales). Ам Дж. Бот 89: 688-698.
• Лю Ю.Дж., Уилен С, зал BD. 1999. Филогенетические отношения среди аскомицетов: данные субъединицы РНК-полимеразы II.Mol Biol Evol 16: 1799-1808.
• O’Donnell K, Kistler HC, Cigelnik E, Ploetz RC. 1998b. Множественное эволюционное происхождение грибка, вызывающего панамскую болезнь банана: согласованные данные из генеалогий ядерных и митохондриальных генов. Proc Natl Acad Sci 95: 2044-2049.
• O’Donnell K, Lutzoni FM, Ward TJ, Benny GL. 2001. Эволюционные отношения между мукоралеановыми грибами (Zygomycota): доказательства семейной полиплоидии в большом масштабе. Mycologia 93: 286-296.
• Ренер С.2001. Праймеры для фактора удлинения 1-а (EF1-а). http://ocid.NACSE.ORG/research/deephyphae/EF1primer.pdf
• Vilgalys R, Hester M. 1990. Быстрая генетическая идентификация и картирование ферментативно амплифицированной рибосомной ДНК нескольких видов Cryptococcus . J Bacteriol 172: 4238-4246.
• White TJ, Bruns TD, Lee S, Taylor J. 1990. Амплификация и прямое секвенирование генов грибковой рибосомной РНК для филогенетики. In: Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White TJ eds.Протоколы ПЦР, руководство по методам и приложениям. Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. p315-322.

Вскрытие глубоководных отложений внутренними уединенными волнами в северной части Южно-Китайского моря

Научные протоколы — синтез Impa (аденозин-5′-фосфоримидазолид)

Авторы: Цой Ю.С.
Передано BOC Sciences

Аннотация

Этот протокол используется для синтеза ImpA, который необходим для получения промежуточного продукта реакции РНК / ДНК-лигаз.Это желательно, когда целевая молекула имеет 5′-фосфат, поскольку использование активированного линкерного олигонуклеотида позволяет лигировать без АТФ и позволяет избежать самоциклизации интересующей молекулы.

Материалы

Продукт поставщика реагентов № CAS №
Аденозин-5-монофосфорная кислота (5-АМР) MP Biomedical 210008001 18422-05-4
Диметилформамид (ДМФ) D-4551 68-12-2
Трифенилфосфин T84409 603-35-0
2,2-Дипиридилдисульфид 43791 2127-03-9
Имидазол Sigma I2399 288-32-4
Триэтиламин Sigma T0886 121-44-8
Перхлорат натрия 410241 7601-89-0
Ацетон Сигма 154598 67-64-1
Безводный этиловый эфир 346136 60-29-7
Целлюлозные планшеты для тонкослойной хроматографии (ТСХ) с индикатором флуоресценции 254 нм (целлюлоза-F ТСХ) 06011
(Nh5) 2SO4 A4418 7783-20-2
100% этанол Gold Shield
MgCl2 Hexahydrate Enzyme Grade Fisher BP214-500 7791-18-6

DTT
глицерин Fisher BP229-1 56-81-5
HEPES VWR VWR1481-04 7365-45-9
ацетилированный бычий сывороточный альбумин B8894 9048-46-8
КОН

Процедура

1. Растворить 174 мг (0.5 ммоль) 5′-АМФ в 15 мл ДМФ. Сохраните аликвоту 50 мкл для анализа ТСХ.

2. Растворите 262 мг (1 ммоль) трифенилфосфина, 220 мг (1 ммоль) 2,2′-дипиридилдисульфида и 170 мг (2,5 ммоль) имидазола в 15 мл ДМФ и 0,9 мл (2,5 ммоль) триэтиламина. Сохраните аликвоту 50 мкл для анализа ТСХ.

3. По каплям добавляют раствор AMP к интенсивно перемешиваемому раствору, содержащему трифенилфосфин. Накройте стакан и перемешивайте 1,5 часа при комнатной температуре под вытяжным шкафом.

Очистить ImpA

1. Осаждают ImpA, добавляя реакционную смесь по каплям в интенсивно перемешиваемый раствор 1,1 г (9 ммоль) перхлората натрия, 115 мл ацетона и 55 мл безводного этилового эфира.

2. Дайте осадку осесть на дно стакана в течение 1 часа и слейте ~ 150 мл супернатанта, не нарушая осадок.
   Большая стеклянная пипетка, соединенная со вспомогательным устройством для пипетирования, также может использоваться для аспирации надосадочной жидкости.

3. Как только объем уменьшится до ~ 20 мл, ресуспендируйте осадок с остаточным супернатантом и перенесите суспензию в 30-мл пробирки Corex. Перенесите остаточный осадок, промыв стакан небольшим объемом (5 мл) ацетона.
   Соберите осадок центрифугированием 10 мин при 3000 × g (5000 об / мин с ротором Sorvall SS34) при комнатной температуре.

4. Удалите супернатант и дважды промойте осадок, ресуспендируя его в 10 мл ацетона, а затем центрифугируйте 5 мин при 3000 × g, комнатной температуре.

5. Ресуспендируйте осадок в 10 мл безводного этилового эфира и центрифугируйте 20 мин при 3000 × g, комнатная температура. Сушите гранулы в течение ночи в вакуумном сушильном шкафу при 40 ° C.

6. Высушенный порошок хранить до 3 недель при -20 ° C в защищенном от влаги месте.
   Выход ImpA составляет ∼80 мг. Молекулярная масса ImpA составляет 396,28 г / моль.

Провести контроль качества синтезированного ImpA

1. Замочите планшеты для ТСХ целлюлозы-F в 10% насыщенном водном (Nh5) 2SO4 и высушите планшеты для ТСХ на открытом воздухе в течение 1 часа или высушите феном.
2. Растворите 1 мг ImpA в 50 мкл воды и нанесите образец на предварительно обработанные планшеты для ТСХ с аликвотами раствора AMP и растворов трифенилфосфина, используя стеклянные капилляры. Проявите ТСХ, используя 80% этанол, и визуализируйте пятна под УФ-светом 254 нм.
   AMP должен иметь самый низкий коэффициент удерживания (Rf = 0,26), ImpA должен работать быстрее (Rf = 0,4), а все компоненты раствора трифенилфосфина должны работать вблизи фронта растворителя.

Транскрипция in vitro: общие причины неудачной реакции

Широко используемый метод молекулярной биологии, транскрипция in vitro, использует бактериофаговые ДНК-зависимые РНК-полимеразы для синтеза молекул РНК, направленных на матрицу.Ферменты, такие как РНК-полимеразы бактериофагов SP6, T3 и T7, используются для получения синтетических транскриптов РНК, которые можно использовать в качестве зондов для гибридизации, в качестве матриц для приложений трансляции in vitro или в структурных исследованиях (рентгеновская кристаллография и ЯМР). Синтезированные транскрипты РНК также используются для изучения функциональности клеточной РНК в таких процессах, как сплайсинг, процессинг РНК, внутриклеточный транспорт, вирусная инфекционность и трансляция.

Проблемы в реакции транскрипции могут привести к полному сбою (т.е.д., стенограмма не сгенерирована) или в стенограммах неправильного размера (т. е. короче или длиннее, чем ожидалось). Ниже приводится обсуждение наиболее распространенных причин проблем транскрипции in vitro.

Неудачная транскрипция

Полный отказ реакции транскрипции in vitro может быть результатом использования некачественной ДНК-матрицы. ДНК, полученная с помощью стандартных процедур минипрепаратов, должна быть достаточного качества для транскрипции in vitro. Однако загрязняющие вещества, такие как этанол или соли, перенесенные из процесса очистки ДНК, могут ингибировать полимеразы РНК.Обычно осаждение матрицы ДНК этанолом и ее ресуспендирование решают проблемы загрязнения.

Шаблоны транскрипции, которые были линеаризованы неправильно, могут привести к сбою транскрипции. Если вы используете линеаризованный шаблон для транскрипции, убедитесь, что последовательность и рестрикционная карта верны.

Наконец, если вы уверены в качестве своей ДНК-матрицы и по-прежнему не можете увидеть какой-либо продукт транскрипции, возможно, виновато заражение РНКазой.РНКаза может быть перенесена из процесса очистки плазмиды или случайно введена из-за неправильного обращения. РНКаза будет деградировать, и РНК, с которой она вступает в контакт. Чтобы предотвратить разрушение ваших транскриптов РНКазой, используйте в своих реакциях транскрипции ингибитор РНКазы, такой как ингибитор рибонуклеазы RNasin®. Вы можете узнать больше о работе с РНК и создании среды, свободной от РНКаз, в этой статье.

Неполная запись

Если вы не получаете полные стенограммы, необходимо изучить ряд различных вещей.Если вы используете линеаризованный шаблон, подтвердите последовательность и сайты рестрикции. Неожиданные участки вырезания могут означать, что шаблон транскрипции короче, чем ожидалось. Попробуйте линеаризовать плазмиду-шаблон с помощью другого фермента.

Присутствие сайтов терминации РНК-полимеразы криптического фага может вызывать остановку реакции транскрипции до конца матричной последовательности. Чтобы решить эту проблему, субклонируйте свой шаблон в другую плазмиду с другим промотором РНК-полимеразы.

Регулировка условий реакции транскрипции может решить проблему неполной транскрипции. Если концентрация нуклеотидов слишком низкая, это может ограничивать реакцию. Всегда используйте концентрацию нуклеотидов не менее 12 мкМ, и если вы считаете, что это проблема, вы можете увеличить концентрацию до 20–50 мкМ (Примечание: если вы синтезируете меченые транскрипты, увеличение концентрации нуклеотидов может потребовать добавления холодного NTP, и это снизит удельную активность конечного продукта).

Если матричная последовательность богата G / C, реакция транскрипции может завершиться преждевременно. Для этих шаблонов количество полноразмерных транскриптов может быть увеличено за счет снижения температуры реакции транскрипции (1).

Стенограммы длиннее ожиданий

Транскрипты, длина которых превышает ожидаемую, могут быть получены, если матричная плазмида не была полностью линеаризована. После линеаризации шаблона проверьте аликвоту на агарозном геле, чтобы убедиться, что расщепление было полным.

Шаблоны

с 3’-выступами могут вызывать распространение РНК-полимеразы фага на противоположной цепи линеаризованной матрицы, что приводит к более длинным транскриптам, содержащим последовательность комплементарной цепи. Этого можно избежать, используя рестрикционные ферменты, которые образуют 5 ’выступающие части или фрагменты с тупыми концами (2, 3).

Это неприятно, когда реакция не работает или дает неожиданные результаты. Помните об этих распространенных причинах проблем при планировании реакций транскрипции in vitro, чтобы избежать разочаровывающих результатов.Дополнительную информацию можно найти по следующим ссылкам:

Посетите наш веб-сайт, чтобы найти множество продуктов для транскрипции in vitro.

Каталожный номер с

1. Krieg, P. и Melton, D. (1987) Meth. Энзимол . 155 , 397.
2. Триана-Алонсо и др. . (1995) J. Biol. Chem . 270 , 6298–307.
3. Schenborn and Mierendorf (1985) Nucl. Кислоты Res . 13 , 6223–36.

Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже.

Келли получила степень бакалавра наук. в области генетики из Университета штата Айова в Эймсе, штат Айова. До прихода в Promega она работала в биотехнологических компаниях Сан-Диего и Мэдисона. Келли живет недалеко от Мэдисона со своим мужем, сыном и дочерью. Келли увлекается хобби, включая ювелирное искусство, чтение, письмо и вязание. Имея черный пояс, она любит заниматься карате со своей дочерью, а также заниматься пешим туризмом, ездой на велосипеде и кемпингом.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Повторное взвешивание пыли с пола, вызванное ползанием, влияет на микробиоту зоны дыхания младенца | Microbiome

План исследования и эксперименты в контролируемой камере

Исследование было разработано с целью оценить воздействие вдыхания на человека ресуспендированных частиц пыли с пола биологического происхождения в контролируемых камерах. Исследование было сосредоточено на количественном и качественном анализе микробиоты в IBZ во время последовательностей ресуспендирования ползанием изготовленного по индивидуальному заказу 4-килограммового упрощенного механического ползания младенца.Параллельно мы провели определение пыли, собранной с ковров, на которых младенец-робот выполнял свои ползания, и — в подгруппе экспериментов — объем воздуха в камере, представляющий зону дыхания взрослого (ABZ). Мы также сравнили сценарии повторного подвешивания, когда младенец ползет и взрослый идет по ковру. Движения младенца-робота имитировали ползание на животе. Видео ползания робота-младенца можно найти по адресу https://figshare.com/articles/Crawling_Infant_Resuspension_Study/5307337 (https://figshare.com/articles/Crawling_Infant_Resuspension_Study/5307337 (https: // doi.org / 10.6084 / m9.figshare.5307337).

Измерения проводились в камере ³ площадью 81,4 м, работающей при скорости вентиляции 0,66 ч. ^{— 1} и снабжаемой воздухом, отфильтрованным HEPA. Во время измерений в камере поддерживалась температура 23,11 ± 0,77 ° C и относительная влажность 23,89 ± 4,77%. Последовательности ползания и ходьбы были выполнены на коврах, взятых у жителей района Хельсинки-Эспоо в Финляндии. Ковры использовались как есть, без использования искусственной испытательной пыли, чтобы учесть более реалистичный сценарий воздействия.Жителей попросили воздержаться от чистки ковров пылесосом в течение как минимум 2 недель, прежде чем они будут использоваться в экспериментах в камере.

Всего в индивидуальных экспериментах было использовано 17 таких ковров. Пыль с каждого ковра собиралась на одну 37-миллиметровую фильтрующую кассету с фильтрами MCE (смешанный эфир целлюлозы) с размером пор 0,8 мкм после ползания или ходьбы путем вакуумирования площади ковра размером 25 см × 25 см с помощью насоса расход 15 л / мин. Активные пробы воздуха отбирались на 25 мм 0.Фильтры MCE с размером пор 8 мкм с использованием пробоотборника IOM (Institute of Medicine), работающего со скоростью 10 л / мин (порог отсечки ~ 100 мкм). Пробоотборник IOM был установлен на голове ползающего младенца на высоте примерно 25 см над уровнем пола (рис. 1а) и подключен к насосу, находящемуся вне камеры. Все фильтры кондиционировали при 23 ° C / 50% относительной влажности в течение 48–72 ч перед взвешиванием до и после экспериментов. Повторяющиеся последовательности ползания продолжительностью от 10 до 20 минут были объединены в одну интегрированную пробу воздуха IBZ, что соответствует 60-100 минутам общего ползания.Для пяти ковров мы отобрали пробы воздуха для определения микробов также в объеме воздуха на высоте 1,5 м (ABZ) одновременно с пробами на IBZ. Для этих стационарных измерений использовались пробоотборники и фильтры IOM, указанные на рис. 1b.

Рис. 1

Упрощенный механический ползучий детский робот с пробоотборником IOM, установленным на голове робота, и оптическим измерителем частиц (OPS) на мобильной тележке ( a ), экспериментальной установкой для экспериментов в камере ( b ) и пример последовательности массовых концентраций частиц, отслеживаемых с помощью OPS в зоне дыхания младенца и в объеме воздуха во время двух событий ползания ( c )

Те же пять ковров использовались в пяти дополнительных экспериментах с человеком, идущим по коврам, для сравнения Сценарии ресуспендирования, вызванные ползанием и ходьбой, и их влияние на концентрации микробов IBZ и ABZ (рис.1б). Взрослый доброволец (рост 188 см, вес 80 кг) был одет в полностью чистый костюм с ботинками (DuPont ™, Tyvek Pro-Tech Suit Classic), капюшоном, нитриловыми перчатками и фильтрующей маской для предотвращения выхода частиц из оболочки человека. Те же пробы ковровой пыли и активного воздуха IOM были выполнены для экспериментов по ходьбе, как описано для последовательностей ползания, с той лишь разницей, что IBZ был представлен стационарным пробоотборником IOM, расположенным на 25 см над уровнем пола в непосредственной близости от ковра. .

Измерения для определения микробиоты в IBZ и ABZ во время событий ресуспендирования проводились параллельно с обширным мониторингом в реальном времени общего и флуоресцентного распределения размеров частиц в обоих местах отбора проб с использованием оптического измерителя размера частиц (OPS, модель 3330, TSI , Inc., США) и прибор на основе лазерно-индуцированной флуоресценции BioScout ™ [24]. Распределение частиц по размерам, скорость повторного суспендирования и выбросов с разрешением по размеру, анализ мощности дозы осаждения в легких в регионах, а также дополнительные детали экспериментальной установки и ковров представлены Wu et al.[25] и (Fu et al: Эффект детского манежа: ресуспензия пыли, вызванная ползанием, как главный источник твердых частиц в зоне дыхания младенцев, в стадии подготовки). Пример массовых концентраций частиц (PM _{0,3 — 10 мкм} ) как в IBZ, так и в ABZ во время последовательности ползания младенцев показан на рис. 1c.

Обработка образцов и выделение ДНК

Все собранные образцы фильтров и пыли хранились и переносились охлажденными и обрабатывались в течение 2 недель после сбора образцов в аналитической лаборатории THL.Признаются незначительные различия во времени хранения образцов из разных экспериментов. Однако соответствующие образцы ковровой пыли, зоны дыхания младенца и зоны дыхания взрослого в эксперименте, используемые для основного сравнения в этом анализе, всегда хранились в течение одного и того же времени до обработки образцов. Ковровую пыль удаляли из фильтрующих кассет диаметром 37 мм и просеивали через стерильный фильтр (размер пор 1 мм × 1 мм) для удаления крупных частиц и гомогенизации образца пыли.Точно определяли вес пыли, и 20 мг (± 5 мг) пыли переносили в пробирки со стеклянными шариками для последующей экстракции ДНК. 25-миллиметровые фильтрующие мембраны пробоотборников IOM, которые использовались для активного сбора воздуха, были непосредственно перенесены в пробирки со стеклянными шариками для последующей экстракции ДНК.

ДНК

экстрагировали и очищали из образцов с использованием набора Chemagic DNA Plant Kit (PerkinElmer chemagen Technologie GmbH, Германия) и робота для экстракции ДНК KingFisher ™ mL (Thermo Fisher Scientific, Inc., Финляндия). Экстракцию начинали с этапа измельчения для механического разрушения клеток [26], используя MiniBeadbeater-16 в течение одной минуты (Biospec Products, Inc., США). Натриевая соль дезоксирибонуклеиновой кислоты из семенников лосося (Sigma-Aldrich Co., США) [27] была добавлена ​​к образцам перед экстракцией в качестве внутреннего стандарта для оценки и корректировки присутствия ингибиторов и эффективности экстракции ДНК. . ДНК хранили при -20 ° C до последующего анализа.

ПЦР и секвенирование бактериального гена 16S рРНК

Экстрагированная ДНК была отправлена ​​замороженной партнеру по секвенированию LGC Genomics GmbH (Германия), который выполнил подготовку библиотеки и секвенирование.Предварительную амплификацию образца ДНК проводили с использованием праймеров 341F (CCTACGGGNGGCWGCAG) [28] и 1061R (CRRCACGAGCTGACGAC) [29]. Эти ПЦР включали приблизительно 5 нг экстракта ДНК, 15 пмоль каждого праймера в объеме 20 мкл буфера MyTaq, содержащего 1,5 единицы ДНК-полимеразы MyTaq (Bioline GmbH, Luckenwalde, Германия), и 2 мкл энхансера BioStabII PCR Enhancer (Sigma-Aldrich Co. ). ПЦР до амплификации проводили в течение 20 циклов с использованием следующих параметров: 2 мин преденатурация 96 ° C, денатурация 96 ° C в течение 15 с, отжиг при 50 ° C в течение 30 с, удлинение при 70 ° C в течение 90 с и выдержка при 8 ° C.Затем область V4 гена 16S рРНК была амплифицирована с использованием праймеров 515F / 806R в течение 20 циклов [30]. ПЦР включали 1 мкл продукта преамплификации, 15 пмоль каждого прямого праймера 515F N _1–10 GTGCCAGCMGCCGCGGTAA и обратного праймера 806R N _1–10 GGACTACHVGGGTWTCTAAT (N _1–10 указывает на встроенный штрих-код из 10 нуклеотидов) в объеме 20 мкл буфера MyTaq, содержащего 1,5 единицы ДНК-полимеразы MyTaq (Bioline GmbH, Luckenwalde, Германия), и 2 мкл усилителя BioStabII PCR Enhancer (Sigma-Aldrich Co.). Для каждого образца прямой и обратный праймеры имели одинаковую последовательность штрих-кода из 10 нуклеотидов. Для 20 циклов ПЦР были использованы следующие параметры: 2 мин. Предварительная денатурация 96 ° C, денатурация 96 ° C в течение 15 с, отжиг при 50 ° C в течение 30 с, удлинение при 70 ° C в течение 90 с, окончательное удлинение при 70 ° C в течение 90 секунд. с и выдерживают при 8 ° C. Приблизительно 20 нг ампликонной ДНК каждого образца объединяли до 48 образцов, несущих различные штрих-коды. Пулы ампликонов очищали с помощью одного объема шариков Agencourt AMPure XP (Beckman Coulter, Inc., IN, США) для удаления димера праймера и других небольших продуктов с ошибочной загрузкой с последующей дополнительной очисткой на колонках MinElute® (QIAGEN GmbH, Hilden, Германия). Приблизительно 100 нг каждой очищенной ДНК пула ампликонов использовали для конструирования библиотек Illumina с использованием мультиплексной системы Ovation® Rapid DR Multiplex System 1-96 (NuGEN Technologies, Inc., Калифорния, США). Библиотеки Illumina (Illumina, Inc., Калифорния, США) были объединены и размер выбран препаративным гель-электрофорезом.

Секвенирование выполняли на MiSeq® с химическим составом V3 (Illumina), что приводило к считыванию парных концов длиной 300 п.н. каждое.Библиотеки были демультиплексированы с использованием программного обеспечения для преобразования Illumina bcl2fastq версии 1.8.4 (https://support.illumina.com/downloads/bcl2fastq_conversion_software_184.html), и все считывания последовательностей обрабатывались с помощью специальных скриптов Python ™ v2.7.6 для их сортировки по образцу с удалением штрих-кода и последовательности праймеров ампликона. Последовательности адаптеров удаляли с 3′-конца чтения с помощью собственного сценария, отбрасывающего чтения короче 100 п.н.

Биоинформатический анализ

Все считывания целевого ампликона гена 16S рРНК были обработаны и проанализированы с использованием версии 1 программного обеспечения QIIME ™ (Quantitative Insights Into Microbial Ecology).9.1 [31] (используемый файл отображения см. В Дополнительном файле 1: Таблица S1). Первоначально необработанные чтения были предварительно обработаны путем удаления искусственных последовательностей, включая адаптеры, программой Cutadapt [32], с последующим отсечением считываний плохого качества и неоднозначных последовательностей программой Trimmomatic [33]. Предварительно обработанные чтения были объединены с использованием программного обеспечения FLASH (Fast Length Adjustment of Short reads) [34]. UCHIME [35] использовался для удаления химер из предварительно обработанных чтений с использованием алгоритма USEARCH [36]. Выравнивание было выполнено с использованием pynast [37] с базой данных greengenes [38] и сортировано с> 97% сходством в операционные таксономические единицы (OTU) с использованием подхода выбора OTU с открытыми ссылками.Таксономическая классификация была получена с использованием классификатора RDP [39]. Значения альфа- и бета-разнообразия были рассчитаны с помощью стандартных показателей, таких как Chao1, Simpson, Shannon и Unifrac [40], доступных в QIIME. Отрицательный и положительный (бактериальный имитатор) контроли были включены в обработку последовательностей образцов, чтобы информировать решение об альфа-разрежении — сделано при 5926 последовательностях на образец — и исключить образцы, тесно связанные с образцами отрицательного контроля на графиках PCoA. Графики NMDS были сделаны с использованием пакета ggplot2 [41] из языка программирования R версии 3.2.4 [42] для отображения различий бета-разнообразия между выборками.

Количественные анализы ПЦР

Количественные ПЦР (КПЦР) с использованием ранее опубликованных анализов количественной ПЦР использовались для количественного определения следующих бактериальных и грибковых групп: грамположительные и грамотрицательные бактерии [43]; группа Penicillium spp., Aspergillus spp. и Paecilomyces variotii, тотальная ДНК грибов и Cladosporium herbarum [44]; и внутренний стандарт ДНК семенников лосося [27].Реакции QPCR были выполнены, как написано в оригинальных публикациях с небольшими изменениями. В бактериальном дуплексном анализе (грамположительные и грамотрицательные бактерии) использовали реакционную смесь объемом 20 мкл, состоящую из 10 мкл смеси Environmental Master Mix (Applied Biosystems Inc., Фостер-Сити, Калифорния, США), 1,5 мкл бычьей сыворотки. альбумин (2 мг / мл), по 1 мкл каждого прямого и обратного праймеров, 0,4 мкл обоих зондов TaqMan, 3,7 мкл воды, свободной от нуклеаз (HyClone Laboratories Inc., Юта, США), и, наконец, 2 мкл матричной ДНК.Реакции проводили в 96-луночных планшетах объемом 0,2 мл (Agilent Technologies Inc., Калифорния, США) с использованием системы qPCR Stratagene Mx3005P (Agilent Technologies Inc., Калифорния, США). Положительные (фиктивные сообщества бактерий и грибов, включая штаммы-мишени кПЦР) и отрицательные контроли (контроль реагентов), а также контроли без матрицы были включены в прогоны количественной ПЦР. Количество эквивалентов микробных клеток (CE) в образцах было рассчитано с использованием относительной количественной оценки, как описано ранее [45], и нормализовано для объема отбираемого воздуха для активных проб воздуха (CE / м ³ ) и количества пыли (CE / мг) или площадь ковра (CE / м ² ) для образцов ковровой пыли.В Дополнительном файле 1: Таблица S2 представлены подробные сведения о последовательностях праймеров и условиях количественной ПЦР.