Piotr Kowalczuk Natura rozpuszczonej materii organicznej w morzach szelfowych w świetle najnowszych zastosowań spektroskopii fluorescencyjnej

Podobne dokumenty
Rola megafauny bentosowej we fiordach Spitsbergenu

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI

Obieg węgla w Morzu Bałtyckim

Ćwiczenie 1. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp. Część teoretyczna.

BADANIA ZANIECZYSZCZEŃ NAFTOWYCH ŚRODOWISKA WODNEGO

SKUTECZNOŚĆ IZOLACJI JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

PRACOWNIA CHEMII. Wygaszanie fluorescencji (Fiz4)

Plan. Kropki kwantowe - część III spektroskopia pojedynczych kropek kwantowych. Kropki samorosnące. Kropki fluktuacje szerokości

Perydynina-chlorofil-białko. Optyka nanostruktur. Perydynina-chlorofil-białko. Rekonstytucja Chl a. Sebastian Maćkowski.

Katedra Fizyki i Biofizyki instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla kierunku Lekarskiego

Kropki samorosnące. Optyka nanostruktur. Gęstość stanów. Kropki fluktuacje szerokości. Sebastian Maćkowski. InAs/GaAs QDs. Si/Ge QDs.

EKSTRAHOWANIE KWASÓW NUKLEINOWYCH JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Techniki analityczne. Podział technik analitycznych. Metody spektroskopowe. Spektroskopia elektronowa

Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych. Summer 2012, W_12

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej

Pomiary widm fotoluminescencji

Cel wykładu. Detekcja światła. Cel wykładu. Światło. Sebastian Maćkowski

PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI

Transport ciepła do Oceanu Arktycznego z wodami Prądu Zachodniospitsbergeńskiego

PROMIENIOWANIE WIDZIALNE ŁUKU SPAWALNICZEGO METODY TIG

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Przewaga klasycznego spektrometru Ramana czyli siatkowego, dyspersyjnego nad przystawką ramanowską FT-Raman

Dobór warunków dla poprawnego pomiaru widm emisji i wydajności kwantowych emisji

Ćwiczenie 30. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-VIS, prawa absorpcji, budowa i. Wstęp

Kierunek: Elektrotechnika wersja z dn Promieniowanie optyczne Laboratorium

SPEKTROMETRIA FLUORESCENCYJNA CZĄSTECZKOWA. Spektrofluorymetryczne oznaczanie Al w postaci chelatowego kompleksu glinu z moryną.

METODYKA POMIARÓW WIDM FLUORESCENCJI (WF) NA MPF-3 (PERKIN-HITACHI)

OCENA PRZYDATNOŚCI FARBY PRZEWIDZIANEJ DO POMALOWANIA WNĘTRZA KULI ULBRICHTA

Wprowadzenie do cytometrii przepływowej: co i jak mierzy cytometr

MIKROSKOP FLUORESCENCYJNY. POMIAR WYDAJNOŚCI KWANTOWEJ FLUORESCENCJI ANTRACENU, PERYLENU ORAZ 9,10-DIFENYLOANTRACENU W ROZTWORZE

Statystyczne modelowanie powodzi w obwałowanych rzekach

n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)

ĆWICZENIE 2 WYZNACZANIE WYDAJNOŚCI KWANTOWYCH ORAZ CZASÓW ZANIKU LUMINESCENCJI ZWIĄZKÓW W ROZTWORZE ORAZ CIELE STAŁYM, CZ. II.

Wiciowce nanoplanktonowe: po co zajmować się czymkolwiek innym?

METODYKA POMIARÓW WIDM ABSORPCJI (WA) NA CARY-300 (Varian) i V-550 (JASCO)

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Spektroskopia Ramanowska

Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane. Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN

prof. dr hab. Zbigniew W. Kundzewicz

Przedstawiciel handlowy - szkolenia branżowe

Optyczna spektroskopia oscylacyjna. w badaniach powierzchni

Kwalifikacja: Badania przesiewowe w technice NIR na obecność zafałszowań przypadek odtłuszczonego mleka w proszku

Nowoczesne metody analizy pierwiastków

The role of band structure in electron transfer kinetics at low dimensional carbons

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

UMO-2011/01/B/ST7/06234

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk

Mirosław Darecki. Instytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk

Satelitarna kontrola środowiska Morza Bałtyckiego (SatBałtyk) ( )

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie z właściwościami optycznymi tkanek i wybranych chromoforów.

Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM

ĆWICZENIE 3 LUMINOFORY ORGANICZNE I NIEORGANICZNE.

Techniki próżniowe (ex situ)

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

Badanie i modelowanie procesów zachodzących w środowisku morskim w kontekście operacyjnego Systemu SatBałtyk

Własności optyczne półprzewodników

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Ocena osiągnięć naukowych oraz aktywności naukowej dr Mirosławy Ostrowskiej w związku z postepowaniem habilitacyjnym

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

WFiIS. Wstęp teoretyczny:

Woda Atlantycka w Morzach Nordyckich - właściwości, zmienność, znaczenie klimatyczne. Waldemar Walczowski

Bioróżnorodność makrozoobentosu w fiordach arktycznych

dr inż. Beata Brożek-Pluska SERS La boratorium La serowej

PODSTAWY METODY SPEKTROSKOPI W PODCZERWIENI ABSORPCJA, EMISJA



Cząsteczki i światło. Jacek Waluk. Instytut Chemii Fizycznej PAN Kasprzaka 44/52, Warszawa

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

Recenzja dorobku naukowego w dr Mirosława Dareckiego w związku z postępowaniem habilitacyjnym

Metody optyczne w medycynie

Zintegrowana strategia zrównoważonego zarządzania wodami w zlewni

WYZNACZANIE ENERGII PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO EMITOWANEGO PRZEZ WYŁADOWANIA ELEKTRYCZNE

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Podstawy fizyki kwantowej

Recenzja rozprawy habilitacyjnej dr Mirosławy Ostrowskiej. pt. Biooptyczne modele fluorescencji fitoplanktonu i jej wygaszania w morzach i oceanach

OZNACZENIE JAKOŚCIOWE I ILOŚCIOWE w HPLC

E (2) nazywa się absorbancją.

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

2017 r. STOPA BEZROBOCIA r. STOPA BEZROBOCIA

Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZMIANIE OGŁOSZENIA

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

SPEKTROSKOPIA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA ATOMOWA SPEKTROMETRIA EMISYJNA FLUORESCENCJA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA MAS

Modelowanie numeryczne hydrodynamiki Bałtyku w ramach projektu PROZA

Ćwiczenie 31. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp

ODCZYT STANU WODY NA RZECE DRWĘCY mierzone dla posterunku Nowe Miasto Lubawskie

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Ćwiczenie nr 15 TEMAT: Badanie tłumienia dźwięku w wodzie. 1. Teoria

ANALIZA SPEKTRALNA I POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE. Instrukcja wykonawcza

O F E R T A CENOWA dotyczy zamówienia, którego wartość nie przekracza wyrażonej w złotych równowartości kwoty EURO

Transkrypt:

Piotr Kowalczuk Natura rozpuszczonej materii organicznej w morzach szelfowych w świetle najnowszych zastosowań spektroskopii fluorescencyjnej Institute of Oceanology, Polish Academy of Sciences, ul. Powstańców Warszawy 55, PL-81-712, Sopot, Poland

Coastal Ocean Research and Monitoring Program Fundator NOAA, grant No. NA16RP2675 Operator Center for Marine Science UNCW Wilmington, NC I Faza: styczeń 2 luty 22 II Faza: kwiecień 22 wrzesień 23 III Faza: październik 23 marzec 25

Materiały i metody Próby wody z Onslow Bay (OB) i estuarium Cape Fear River (CFP) do analiz rzeczywistych właściwości wody morskiej: a CDOM (l), a p (l), a ph (l), a d (l), EEM, DOC Pomiary a CDOM (l) spektrofotometr Varian Cary 1 Pomiary EEM spektrofluorymetr Jobin-Yvon Flouromax 3 ( Zepp et al., 24)

CDOM absorption coefficient [m -1 ] Materiały i metody 1 1 CDOM absorption coeff. Black River Cape Fear River Cape Fear River Plume Onslow Bay 1 1.1 48 EEMs 244 oznaczenia DOC.1.1 3 4 5 6 7 Wavelength [nm] 379 widm a CDOM (l) a CDOM (l) - >.23 21.4 m -1

PARAFAC Parallel Factor Analysis zastosowanie w spektroskopii x ijk f F a 1 if b a if jest proporcjonalny do koncentracji wyrażonej w molach f-tego komponentu w próbce i b jf jest liniowo zależny od kwantowej wydajności fluorescencji (stosunku ilości wyemitowanych fotonów w postaci fluorescencji do ilości fotonów zaabsorbowanych) f-tego komponentu dla długości fali emisji j c kf - jest liniowo zależny od absorpcji właściwej f-tego komponentu dla długości fali wzbudzenia k e ijk matryca błędu reprezentująca niewyjaśnioną przez model część zmienności wśród danych F ilość komponentów jf c kf e ijk

PARAFAC Parallel Factor Analysis wyniki modelowania

PARAFAC Parallel Factor Analysis wyniki modelowania Component no. Excitation maximum Emission maximum Coble (1996) Description and probable source 1 25 nm 452 nm 2 25 nm 42 nm 3 25/(31) nm 4 nm 4 27/(39) nm 58 nm A peak 26/38-46 A peak26/38-46 M peak 312/38-42 A peak 26/38-46 C peak 35/42-48 Terrestrial humic-like substances Terrestrial humic-like substances Marine and terrestrial humic materials, possible microbial reprocessing. Terrestrial humic- like substances, widespread. 5 27 nm 332 nm B peak275/35 6 25/29 nm 356 nm T peak275/34 Amino acids, free or bound in proteins Tyrosine: 275/31 Amino acids, free or bound in proteins Tryptophan: 278/34

Fluorescence intensity [QSE] Fluorescence intensity [QSE] Skład jakościowy CDOM w wybranych rejonach South Atlantic Bight Fluorescence intensity [QSE] Fluorescence intensity [QSE] 16 14 12 1 8 6 CFP1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 1 9 8 7 6 5 4 OBSB C1 C2 C3 C4 C5 C6 4 3 2 2 1 Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter 6 CFP1: C1>C3>C2>C4>C5>C6; OBSB: C1>C2>C5>C3>C4>C6 3 5 CFP7 2.5 OB27 4 3 2 C1 C2 C3 C4 C5 C6 2 1.5 1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 1.5 Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter CFP7: C1>C3>C2>C5>C4>C6 OB27: C5>C2>C1>C3>C4>C6

Rozkłady a CDOM (l), I TOT, i S w funkcji zasolenia 25.4 2.3 a CDOM (35) [m -1 ] 15 1.2 S [nm-1] a CDOM (35) = -.835*Salinity + 3.29 R 2 =.736, n = 291 5.1. 15 2 25 3 35 4 Salinity 35 3 I TOT [QSE] 25 2 15 I TOT = -11.7 *Salinity + 425.6 R 2 =.667, n = 377 1 5 15 2 25 3 35 4 Salinity

Związek między a CDOM (l) i I TOT 35 3 25 I TOT [QSE] 2 15 1 5 5 1 15 2 25 a CDOM (35) [m -1 ]

Związek między a CDOM (l), I TOT i DOC 25 2 a CDOM (35) =.318*DOC - 2.562 R 2 =.9, n = 125 a CDOM (35) [m -1 ] 15 1 Offset DOC ~ 8 mol/l 5 2 4 6 8 DOC [ Mol] 3 I Tot =.4*DOC - 3.26 R 2 =.88, n = 21 I TOT [QSE] 2 Offset DOC ~ 75 mol/l 1 2 4 6 8 DOC [ Mol]

Związek między I Cn i DOC 16 6 I C1 [QSE] 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 I C2 [QSE] 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Offset wyznaczania koncentracji DOC 6 DOC [ Mol] 6 DOC [ Mol] I C1 vs. DOC 94 mol/l 5 4 5 4 I C2 vs. DOC 6 mol/l I C3 [QSE] 3 2 I C4 [QSE] 3 2 I C3 vs. DOC 77 mol/l 1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 3 4 5 6 7 8 I C4 vs. DOC 93 mol/l 2 DOC [ Mol] 2 DOC [ Mol] I C5 vs. DOC mol/l 18 18 16 16 14 14 I C5 [QSE] 12 1 8 I C6 [QSE] 12 1 8 6 6 4 4 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 DOC [ Mol] DOC [ Mol]

Związek między a* CDOM (l), a CDOM (l), I TOT, i zasoleniem.4.5 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ].3.2.1 y = (.36*x)/(3.18 + x) R 2 =.87, n = 125 I TOT /DOC [QSE*m 3 *mmol -1 ].4.3.2.1 y = (.416*x)/(31.73 + x) R 2 =.8, n = 21. 5 1 15 2 25. 5 1 15 2 25 3 35 a CDOM (35) [m -1 ] I TOT [QSE].4.5 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ].3.2.1 I TOT /DOC [QSE*m 3 *mmol -1 ].4.3.2.1. 15 2 25 3 35 4. 15 2 25 3 35 4 Salinity Salinity

Związek między a* CDOM (l), i I Cn.4.4 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ].3.2.1...2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 I C2 /I C1.4.3.2.1...2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6.4.3.2.1 I C4 /I C1 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ].3.2.1...2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6 I C3 /I C1.4.3.2.1...2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6.4.3.2.1 I C5 /I C1 Wartość specyficznego współczynnika absorpcji światła przez CDOM jest modyfikowana przez wzajemny stosunek natężenia fluorescencji komponentów pochodzenia humusowego i białkowego w matrycy wzbudzenia i emisji CDOM....2.4.6.8 1. 1.2 1.4 1.6. 1 2 3 I C6 /I C1 I C4 /I C5

Szacowanie eksportu DOC przez rzekę Cape Fear River do Oceanu Atlantyckiego Szacowanie dziennych wielkości a CDOM (35) Szacowanie średnich dziennych koncentracji DOC związek między a CDOM (35) a DOC Szacowanie średnich dziennych ładunków DOC a CDOM (35) [m -1 ] at CFP1 Cape Fear River discharge at Lock 1 m 3 s -1 1 1 1 a CDOM (35) =.2548*Flow -.5411 R 2 =.38, n = 3.1 1 1 1 1 25 2 15 1 5 Cape Fear River Flow [m 3 s -1 ] 22-1-1 23-1-1 24-1-1 25-1-1 Date

Szacowanie eksportu DOC przez rzekę Cape Fear River do Oceanu Atlantyckiego 7e+1 6e+1 5e+1 Flux gdoc yr -1 4e+1 3e+1 2e+1 1e+1 21 22 23 24 25 Year

Wnioski Koncentracja DOC jest dobrze skorelowana z właściwościami optycznymi CDOM: współczynnikiem absorpcji a CDOM (35), natężeniem całkowitej fluorescencją I TOT, oraz natężeniem fluorescencji komponentów macierzy wzbudzenie i emisji CDOM, I Cn. Określono asymptotyczny przebieg zmienności specyficznego współczynnika absorpcji światła przez CDOM, a* CDOM (35) w funkcji współczynnika absorpcji a CDOM (35) i zasolenia. Modyfikacja składu jakościowego CDOM wyrażona poprzez względne udziały natężeń poszczególnych komponentów macierzy wzbudzenie i emisji CDOM dobrze opisuje zmienność wartości a* CDOM (35). Na podstawie związków właściwości optycznych CDOM z koncentracją DOC i przepływem wody w rzece Cape Fear River oszacowano roczne ładunki rozpuszczonego węgla organicznego wprowadzane z wodami rzecznymi do Oceanu Atlantyckiego.