<p><strong><p>Studie av koldioxidgradienter i havets ytskikt</p><p>Sofia Söderholm</p></strong></p><p>Denna studie bygger på ett nyligen utvecklat instrument som har mätt koldioxidkoncentrationer på tre olika djup i vattnet samt en nivå i luften. Då detta instrument var oprövat i vatten har en utvärdering av mätmetodens lämplighet för vattenmätningar utförts. Syftet med mätningarna var att undersöka ytvattnets vertikala koldioxidgradient för att med hjälp av denna kunna beskriva flödet av koldioxid mellan hav och atmosfär bättre. Detta flöde är en viktig del av den globala kolcykeln och en djupare förståelse för koldioxidflödets beteende kan i framtiden bidra till mer noggranna klimatprognoser. Hur de beräknade flödena från profilinstrumentet påverkas av temperaturgradienterna i vattnets ytskikt har även det studerats. Mätningarna utfördes i vattnet utanför mätstationen på Östergarnsholm, öster om Gotland. En del av studien fokuserar på de horisontella koldioxidgradienterna i ytvattnet som erhållits genom fartygsdata.</p><p>Instrumentet som har använts vid mätningarna bygger på hydrofoba, luftgenomträngliga membran och förefaller fungera mycket väl i vatten. Vid vindhastigheter som inte är högre än 3 - 4 m/s kan tydliga koldioxidgradienter i vattnets ytskikt ses, men detta samband behöver verifieras med en större mängd mätdata. Temperaturgradienten i vattnets ytskikt har ingen större påverkan på vare sig koldioxidgradienten eller flödet av koldioxid och dess effekt kan försummas i detta fall. De horisontella koldioxidgradienterna påverkas huvudsakligen av temperaturen, den biologiska aktiviteten samt transport av vattenmassor. På en större skala kan tydliga effekter av temperaturen på koldioxidhalterna ses och på en mindre skala samt nära kuster och under våren är den biologiska aktiviteten dominerande.</p><p><em><p>Nyckelord: Koldioxidgradient, koldioxidflöde, temperaturgradient, hydrofoba luftgenomträngliga membran, transferhastighet, vindhastighet, biologisk aktivitet.</p></em></p> / <p><strong><p>A study regarding the carbon dioxide gradients in the surface water.</p><p>Sofia Söderholm</p></strong></p><p>This study is based on a recently developed instrument that measures the concentration of carbon dioxide at three different depths in the water and one level in the air. Since this instrument has not previously been used for measurements in water, an evaluation regarding the usefulness of the instruments for measurements in water was made. The purpose of the measurements was to study the vertical gradient of carbon dioxide in the surface water and to describe the vertical flux of carbon dioxide between the ocean and the atmosphere in an improved way. This flux is an important part of the global carbon cycle and a deeper understanding of the behavior of the air-sea exchange of carbon dioxide could contribute to more accurate forecasts of the future climate. The impact on the calculated carbon dioxide flux by the temperature gradients in the surface waters was also analyzed. The measurements were performed in the waters outside of the island of Östergarnsholm, east of Gotland. Part of the study focuses on the horizontal carbon dioxide in the surface water, which was obtained by ship data.</p><p>The instrument used when performing the measurements is based on hydrophobic, air-permeable membranes and appears to function very well in water. During wind speeds below 3 - 4 m/s distinct carbon dioxide gradients can be seen for the investigated data, but more data is needed to quantify this gradient for different situations. The temperature gradient in the surface water doesn't have a significant effect on the carbon dioxide gradient or the flow of carbon dioxide, and the effect of the temperature gradient can in this particular case be neglected. The horizontal gradients of carbon dioxide are mainly affected by temperature, biological activity and transportation of water mass. On a larger scale the effects of temperature on the concentrations of carbon dioxide are visible and on a smaller scale along with the coastal areas and during springtime, the biological activity is the dominating influence.</p><p><em><p>Keywords: Carbon dioxide gradient, carbon dioxide flux, temperature gradient, hydrophobic airpermeable membranes , transfer velocity, wind speeds, biological activity.</p></em></p>

Studie av koldioxidgradienter i havets ytskikt Sofia Söderholm Denna studie bygger på ett nyligen utvecklat instrument som har mätt koldioxidkoncentrationer på tre olika djup i vattnet samt en nivå i luften. Då detta instrument var oprövat i vatten har en utvärdering av mätmetodens lämplighet för vattenmätningar utförts. Syftet med mätningarna var att undersöka ytvattnets vertikala koldioxidgradient för att med hjälp av denna kunna beskriva flödet av koldioxid mellan hav och atmosfär bättre. Detta flöde är en viktig del av den globala kolcykeln och en djupare förståelse för koldioxidflödets beteende kan i framtiden bidra till mer noggranna klimatprognoser. Hur de beräknade flödena från profilinstrumentet påverkas av temperaturgradienterna i vattnets ytskikt har även det studerats. Mätningarna utfördes i vattnet utanför mätstationen på Östergarnsholm, öster om Gotland. En del av studien fokuserar på de horisontella koldioxidgradienterna i ytvattnet som erhållits genom fartygsdata. Instrumentet som har använts vid mätningarna bygger på hydrofoba, luftgenomträngliga membran och förefaller fungera mycket väl i vatten. Vid vindhastigheter som inte är högre än 3 - 4 m/s kan tydliga koldioxidgradienter i vattnets ytskikt ses, men detta samband behöver verifieras med en större mängd mätdata. Temperaturgradienten i vattnets ytskikt har ingen större påverkan på vare sig koldioxidgradienten eller flödet av koldioxid och dess effekt kan försummas i detta fall. De horisontella koldioxidgradienterna påverkas huvudsakligen av temperaturen, den biologiska aktiviteten samt transport av vattenmassor. På en större skala kan tydliga effekter av temperaturen på koldioxidhalterna ses och på en mindre skala samt nära kuster och under våren är den biologiska aktiviteten dominerande. Nyckelord: Koldioxidgradient, koldioxidflöde, temperaturgradient, hydrofoba luftgenomträngliga membran, transferhastighet, vindhastighet, biologisk aktivitet. / A study regarding the carbon dioxide gradients in the surface water. Sofia Söderholm This study is based on a recently developed instrument that measures the concentration of carbon dioxide at three different depths in the water and one level in the air. Since this instrument has not previously been used for measurements in water, an evaluation regarding the usefulness of the instruments for measurements in water was made. The purpose of the measurements was to study the vertical gradient of carbon dioxide in the surface water and to describe the vertical flux of carbon dioxide between the ocean and the atmosphere in an improved way. This flux is an important part of the global carbon cycle and a deeper understanding of the behavior of the air-sea exchange of carbon dioxide could contribute to more accurate forecasts of the future climate. The impact on the calculated carbon dioxide flux by the temperature gradients in the surface waters was also analyzed. The measurements were performed in the waters outside of the island of Östergarnsholm, east of Gotland. Part of the study focuses on the horizontal carbon dioxide in the surface water, which was obtained by ship data. The instrument used when performing the measurements is based on hydrophobic, air-permeable membranes and appears to function very well in water. During wind speeds below 3 - 4 m/s distinct carbon dioxide gradients can be seen for the investigated data, but more data is needed to quantify this gradient for different situations. The temperature gradient in the surface water doesn't have a significant effect on the carbon dioxide gradient or the flow of carbon dioxide, and the effect of the temperature gradient can in this particular case be neglected. The horizontal gradients of carbon dioxide are mainly affected by temperature, biological activity and transportation of water mass. On a larger scale the effects of temperature on the concentrations of carbon dioxide are visible and on a smaller scale along with the coastal areas and during springtime, the biological activity is the dominating influence. Keywords: Carbon dioxide gradient, carbon dioxide flux, temperature gradient, hydrophobic airpermeable membranes , transfer velocity, wind speeds, biological activity.

<p>Due to the hydrophobic nature of integral membrane proteins (IMP) they give rise to several difficulties concerning handling and analysis, which is not the case for the most water soluble proteins. New analysis methods are needed, where the insolubility problems of the hydrophobic proteins due to aggregation and adhesion are tackled. Those problems also affect digestion performance and equipment compatibility for the analysis.</p><p>Protocols for analysis and separation specified for IMP are presented in <b>Paper I</b> and<b> III</b>.</p><p>The instrumentation used in this work was capillary electrophoresis (CE) and matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS). Both instruments are suitable for peptide/proteins analysis.</p><p>In <b>Paper I</b>, protocols for a CE separation of bacteriorhodopsin (BR) peptides as model IMP peptides are established. Also, a partially automated manufacturing procedure of a concentration MALDI-target is presented, suitable for fractions from CE. The MS analysis detected 9 out of 10 cyanogen bromide (CNBr) digested BR peptides. A novel technique for the off-line integration of CE to MALDI-MS using a closed-open-closed system is presented in <b>Paper II</b>, where the open part is a microcanal functioning as a MALDI target window. Investigation of the microcanal electro-osmotic flow (EOF) properties and band broadening characteristics was performed. A protein separation was obtained and detected with MALDI-MS analysis in the microcanal. Different protein digestion methods were evaluated using BR in <b>Paper III</b> through MALDI-MS. Several digestion methods as well as MS media were investigated alongside different MALDI matrices. For example, matrices as the hydrophobic 2,6-dihydroxyacetophenone (DHAP) and 2-Hydroxy-3-methoxybenzoic acid (2H3MBA) or 2-Hydroxy-5-methoxybenzoic acid (2H5MBA) mixed with DHB, appeared to be promising matrices for analysis of BR.</p> / <p>Med anledning av integrala membranproteiners (IMP) hydrofoba egenskaper uppstår flera svårigheter vid hantering och analys av IMP, vilket inte är fallet för vattenlösliga proteiner. Nya analysmetoder krävs, som löser löslighetsproblemen för de hydrofoba proteinerna som tex flockning och adsorbtion. Dessa problem påverkar även klyvningsgrad och kompatibilitet med analysutrustningen.</p><p>I <b>Artikel I</b> och <b>Artikel III</b> presenteras protokoll för analys och separation specifikt för IMP. Instrumenteringen som har använts i detta arbete är kapillärelektrofores (CE) och matris-assisterad laserdesorptions-joniserings-masspektrometri (MALDI-MS). Båda instrumenten är lämpade för peptid/protein analyser.</p><p>I <b>Artikel I</b>, presenteras protokoll för en CE separation av peptider från bacteriorhodopsin (BR), som användes som modellpeptider för IMP. En delvis automatiserat tillverkningsprocedur för en koncentrerande MALDI-platta, som är anpassad för CE fraktionerna beskrivs också. MS-analysen detekterade 9 av 10 BR-peptider från cyanobromid-klyvning (CNBr). En ny teknik för off line-integrering av CE till MALDI-MS genom ett slutet-öppet-slutet system presenteras i <b>Artikel II</b>, där den öppna delen är en mikrokanal som fungerar som detektionsfönster i MALDI. Undersökning av mikrokanalens egenskaper som tex det elektroosmotiska flödet (EOF) och bandbreddningen utvärderades. En proteinseparation genomfördes och detekterades med MALDI–MS i mikrokanalen. Olika proteinklyvningsmetoder för BR undersöktes i <b>Artikel</b> <b>III</b> med MALDI-MS. Flera proteinklyvningsmetoder samt MS-medier utvärderades tillsammans med olika MALDI-matriser. Den hydrofoba matrisen 2,6-dihydroxyacetophenone (DHAP) och 2-Hydroxy-3-methoxybenzoic acid (2H3MBA) eller 2-Hydroxy-5-methoxybenzoic acid (2H5MBA) blandade med DHB, visade sig exempelvis vara lovande matriser för BR-analyser.</p>

Due to the hydrophobic nature of integral membrane proteins (IMP) they give rise to several difficulties concerning handling and analysis, which is not the case for the most water soluble proteins. New analysis methods are needed, where the insolubility problems of the hydrophobic proteins due to aggregation and adhesion are tackled. Those problems also affect digestion performance and equipment compatibility for the analysis. Protocols for analysis and separation specified for IMP are presented in Paper I and III. The instrumentation used in this work was capillary electrophoresis (CE) and matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS). Both instruments are suitable for peptide/proteins analysis. In Paper I, protocols for a CE separation of bacteriorhodopsin (BR) peptides as model IMP peptides are established. Also, a partially automated manufacturing procedure of a concentration MALDI-target is presented, suitable for fractions from CE. The MS analysis detected 9 out of 10 cyanogen bromide (CNBr) digested BR peptides. A novel technique for the off-line integration of CE to MALDI-MS using a closed-open-closed system is presented in Paper II, where the open part is a microcanal functioning as a MALDI target window. Investigation of the microcanal electro-osmotic flow (EOF) properties and band broadening characteristics was performed. A protein separation was obtained and detected with MALDI-MS analysis in the microcanal. Different protein digestion methods were evaluated using BR in Paper III through MALDI-MS. Several digestion methods as well as MS media were investigated alongside different MALDI matrices. For example, matrices as the hydrophobic 2,6-dihydroxyacetophenone (DHAP) and 2-Hydroxy-3-methoxybenzoic acid (2H3MBA) or 2-Hydroxy-5-methoxybenzoic acid (2H5MBA) mixed with DHB, appeared to be promising matrices for analysis of BR. / Med anledning av integrala membranproteiners (IMP) hydrofoba egenskaper uppstår flera svårigheter vid hantering och analys av IMP, vilket inte är fallet för vattenlösliga proteiner. Nya analysmetoder krävs, som löser löslighetsproblemen för de hydrofoba proteinerna som tex flockning och adsorbtion. Dessa problem påverkar även klyvningsgrad och kompatibilitet med analysutrustningen. I Artikel I och Artikel III presenteras protokoll för analys och separation specifikt för IMP. Instrumenteringen som har använts i detta arbete är kapillärelektrofores (CE) och matris-assisterad laserdesorptions-joniserings-masspektrometri (MALDI-MS). Båda instrumenten är lämpade för peptid/protein analyser. I Artikel I, presenteras protokoll för en CE separation av peptider från bacteriorhodopsin (BR), som användes som modellpeptider för IMP. En delvis automatiserat tillverkningsprocedur för en koncentrerande MALDI-platta, som är anpassad för CE fraktionerna beskrivs också. MS-analysen detekterade 9 av 10 BR-peptider från cyanobromid-klyvning (CNBr). En ny teknik för off line-integrering av CE till MALDI-MS genom ett slutet-öppet-slutet system presenteras i Artikel II, där den öppna delen är en mikrokanal som fungerar som detektionsfönster i MALDI. Undersökning av mikrokanalens egenskaper som tex det elektroosmotiska flödet (EOF) och bandbreddningen utvärderades. En proteinseparation genomfördes och detekterades med MALDI–MS i mikrokanalen. Olika proteinklyvningsmetoder för BR undersöktes i Artikel III med MALDI-MS. Flera proteinklyvningsmetoder samt MS-medier utvärderades tillsammans med olika MALDI-matriser. Den hydrofoba matrisen 2,6-dihydroxyacetophenone (DHAP) och 2-Hydroxy-3-methoxybenzoic acid (2H3MBA) eller 2-Hydroxy-5-methoxybenzoic acid (2H5MBA) blandade med DHB, visade sig exempelvis vara lovande matriser för BR-analyser. / QC 20101109