LabSTAF -浮游植物初级生产力

评估浮游植物初级生产力(PhytoPP)的单周转量主动荧光法(STAF)

LabSTAF是下一代基于STAF的仪器，用于评估浮游植物的初级生产力。该系统具有的灵敏度和宽动态范围，允许在所有环境中进行测量:从水库、湖泊到开阔的海洋。

LabSTAF概述

根据研究

单通量主动荧光法(STAF)是一种已建立的浮游植物光合作用定量评价方法。重要的是，它允许评估浮游植物的初级生产力(PhytoPP)，为我们进一步了解全球碳循环提供有价值的数据。

LabSTAF是在nerc资助的OCEANIDS计划中开发的新一代研究级主动荧光计中的第一个。此外，工作人员发展的持续资金是通过欧盟资助的海洋传感技术方案提供的。

包含的基于windows的RunSTAF软件提供了广泛的实验设置，手动控制或高度自动化的操作，实时数据分析和方便地访问csv格式的主要数据。

系统控制

标准的LabSTAF具有高动态范围，允许从少营养到中营养甚至一些富营养条件的测量。LabSTAF的高生物量(HB)版本将动态范围的扩展了十倍。这就打开了将STAF应用于例如持续评估藻类生长池内生物量积累的机会。

LabSTAF特性

关键特性

• 在大多数情况下，使用高性能硬涂层光学滤光片消除了滤液空白校正的需要。

• 提供两个荧光检测波段，允许通过双波段测量(DWM)对包装效应进行量化和校正。

• 包含7个荧光激发LED波段，通过生成光化学激发剖面(PEP)实现快速和高度自动化的光谱校正。

• 集成光化光源，提供10至> 1600µmol光子m-2 s-1。光源由直流驱动，以避免与脉宽调制(PWM)相关的测量伪影的可能性。

• 样品室块包括一个循环水套，避免与所有光路相交，以允许使用正在进行的水来控制样品温度。

• FLC自动化包括使用连续评估Ek参数的新方法对FLC协议进行动态优化。

• 除了标准FLC参数外，实时数据分析还提供39个荧光参数，并包括基线荧光校正选项。

• 广泛的导出功能，提供对主要数据的访问。它们可用于从单个文件或跨多个文件提取数据。

与FastOcean和Act2系统的比较

LabSTAF代表了切尔西建立的FastOcean快速重复率荧光计(FRRf)和Act2实验室系统的重要更新，用于运行flc。一个重要的变化是从FastOcean中采用的2µs间距上的1µs FRRf“闪光”切换到LabSTAF中使用的固体激发脉冲。这有助于灵敏度提高十倍以上，并将标准单次转换(ST)脉冲从200µs减少到100µs。减少ST脉冲的长度将双击率从27%左右降低到12%左右，这使得在更高的频率上应用ST脉冲成为可能。

应用程序

• 直接测量浮游植物的光合速率，单位体积，单位时间，允许评估PhytoPP。

• 自主获取高分辨率的STAF数据，有可能有助于核实基于卫星的PhytoPP模型。

• 利用闪烁小瓶对浮游植物样品进行快速光生理筛选。

• 跟踪藻华的发展和群落结构的变化。

• 浮游植物光合作用和细胞代谢的日循环分析。

• 科研船和便利船的自主连续航行测量。

• 实时评估环境变化对浮游植物光合作用的影响，包括环境光、温度、养分富集和污染事件。

LabSTAF深度

活性氟量计

用于探测光合作用的两种最常见的基于荧光的方法是单次翻转主动荧光法(STAF)和多次翻转脉冲幅度调制(PAM)方法。迄今为止，STAF方法是对浮游植物的光学薄悬浮液(如在世界海洋和大多数湖泊和河流中发现的)进行测量的选择，而PAM方法适合于光密度高的样品(如大型藻类和海草)。

荧光曲线(FLC)

对于许多用户来说，LabSTAF最重要的应用是从培养物或自然样品中全自动获取一致的荧光光曲线(FLC)数据。LabSTAF硬件和RunSTAF软件的结合允许高度自动化的flc采集，具有实时轻步调整，自动样品交换和系统清洗的选项。例如，这些特性已被用于连续运行LabSTAF系统数周，同时在研究船上的供水系统中进行探测。

快速筛选多个样品

尽管在FLC自动化的开发上已经付出了大量的努力，但该系统允许运行更短的自动化协议。用户还可以使用手动控制选项。当使用这些功能时，大样品室提供了一系列选择。一种选择是将10至20毫升的样品直接倒入样品室。或者，可以从闪烁小瓶内的较小样品进行快速测量。

LabSTAF，初级生产力和双重孵育法

在全球范围内，浮游植物的初级生产力(PhytoPP)约占光合作用固定碳的一半。虽然海洋颜色的卫星遥感在尽可能广泛的空间尺度上运行，并且可以说是在全球生化循环和气候背景下评估PhytoPP的手段，但用于从卫星数据中估计PhytoPP的算法依赖于大量的原位测量数据集。直接定量PhytoPP的既定参考是基于14C示踪剂的方法，该方法无法提供所需时间和空间分辨率的数据。原位PhytoPP测量的缺乏限制了PhytoPP遥感算法的发展和验证，并阻碍了区域和全球生态系统和气候模型的充分参数化。staff作为一种光学方法，可以以更高的空间和时间分辨率自主评估PhytoPP，成本仅为基于14C示踪剂的方法的一小部分。

虽然基于14C示踪剂的方法直接测量碳固定，但STAF测量的是由光系统II (PSII)光化学提供的碳固定所需的还原力的速率。RunSTAF经过优化，提高了对该速率的估计，并结合了高度自动化的协议，允许通过应用光化学激发剖面(PEP)进行包效应校正(PEC)和光谱校正。RunSTAF中还包括用于校正基线荧光(来自光化学活性PSII复合物以外的来源)的其他数据处理工具。

PSII光化学的STAF衍生值可以通过电子与碳的比率（Φe，C）转化为碳固定率。该比值的测定需要基于STAF的PSII光化学测量和基于14C示踪剂的碳固定测量。并入LabSTAF的大样品室允许使用24 mL闪烁小瓶，使14c加标样品可用于评估碳同化与STAF测量并行。这种“双重孵育”方法的发展消除了许多方法上的不一致性，这些不一致性阻碍了对固定每个碳(通过14c固定评估)所需电子数量的实际评估(通过STAF评估)。虽然这种双孵育不能在高分辨率下进行，但在特定环境中进行的代表性测量将提供提高PSII光化学和碳同化之间转换精度的值。

LabSTAF规范

LabSTAF单元的基本规格

LabSTAF电源组的基本规格

LabSTAF备件套件的基本规格

LabSTAF备件包的内容

• 蠕动泵，包括泵机组，泵头带6mm内径安装油管，电源线，接口电缆

• 电磁阀单元，包括电缆

• 流经装置和流经搅拌器装置

• 校准塞

• 样品室盖

• Surface Go 3，包括键盘和电源线

• 额外的备件，包括油管，O型圈，硅脂

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