A novel method to study the fragmentation behavior of marine snow aggregates in controlled shear flow
A novel method to study the fragmentation behavior of marine snow aggregates in controlled shear flow
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一种研究受控剪切流中海洋雪聚集体破碎行为的新方法
DOI：
10.1002/lom3.10509
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Rau, Matthew J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Song, Yixuan;Rau, Matthew J.
海洋聚集体的下沉影响着全球碳循环，因为它是海洋表层碳输出的主要来源之一。聚集和碎裂改变聚集体的大小，这决定了它们的下沉速度。虽然聚集理论已经很好地建立起来，但聚集体破碎强度和破碎特性还不太清楚。本研究开发了一个圆柱形的坦克，形成硅藻聚集体，然后暴露于校准的层流剪切通过组合旋转和振荡运动。剪切速率是可预测的，使用一个发达的分析解决方案的流体运动的坦克。在适当的操作条件下，该设施提供的流体剪切与在多个海洋环境中的剪切相似。我们还开发了一种独特的图像处理方法，可以连续跟踪颗粒的位置，尺寸和形态，以及确定单个聚集体破碎事件。该方法具有很大的潜力，捕获破碎事件的大型海洋雪颗粒，量化的总形态变化导致和在分手，并提供足够的数据，实验室总人口的统计分析。我们使用实验室培养的Odontella aurita测试了该方法，并捕获了所得聚集体的79个破裂事件。这些破碎的聚集体的主轴长度为1至5 mm，并在破碎前经历了大量的形态演变。
The sinking of marine aggregates impacts the global carbon cycle as it is one of the primary sources of carbon export from the surface ocean. Aggregation and fragmentation alter the size of aggregates, which governs their sinking speed. Although aggregation theory is well established, aggregate fragmentation strength and breakup characteristics are less well understood. This study developed a cylindrical tank that formed and then exposed diatom aggregates to calibrated laminar shear through a combined rotating and oscillating motion. The shear rate was predictable using a developed analytical solution for the fluid motion within the tank. Under proper operating conditions, this facility provided fluid shear with a similar magnitude to that in multiple ocean environments. We also developed a unique image processing method that enabled continuous tracking of particles' position, size, and morphology as well as determination of the individual aggregate breakup events. The method has great potential to capture breakup events of large marine snow particles, quantify the aggregate morphological changes leading up to and at breakup, and provide data sufficient for statistical analysis of laboratory aggregate populations. We tested the method using laboratory‐culturedOdontella auritaand captured 79 breakup events of the resulting aggregates. These fragmented aggregates ranged from 1 to 5 mm in major axis length and underwent substantial morphological evolutions prior to the fragmentation.
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使用旋转/振荡聚集罐中的有机海洋颗粒和颗粒跟踪测量来表征聚集体破坏
DOI：
10.1115/ajkfluids2019-5499
发表时间：
2019
期刊：
Proceedings of the ASME-JSME-KSME 2019 8th Joint Fluids Engineering Conference
影响因子：
--
作者：
Song, Yixuan;Rau, Matthew J.
通讯作者：
Rau, Matthew J.
旋转圆柱体中的粒子轨迹：对聚集孵化的影响
DOI：
10.1016/0967-0637(94)90089-2
发表时间：
1994
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
G. Jackson
通讯作者：
G. Jackson
影响因子：
4.5
作者：
Fuchs, HL;Mullineaux, LS;Solow, AR
通讯作者：
Solow, AR
DOI：
10.1007/978-1-4757-3296-2_7
发表时间：
2020-02
期刊：
Definitions
影响因子：
--
作者：
Nina Zahrai
通讯作者：
Nina Zahrai
DOI：
10.1021/la502686b
发表时间：
2014-11
期刊：
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子：
--
作者：
D. Saha;M. Šoóš;B. Lüthi;M. Holzner;Alexander Liberzon;M. Babler;W. Kinzelbach
通讯作者：
D. Saha;M. Šoóš;B. Lüthi;M. Holzner;Alexander Liberzon;M. Babler;W. Kinzelbach