Name: Experimentelle Spalte Setup für das Studium der anaerober biogeochemischer Interaktionen zwischen Eisen (Oxy) Hydroxide, Spurenelemente und Bakterien (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Erfahren Sie, wie Spurenelemente wie Arsen und Quecksilber in anaeroben Aquiferen mit Eisenoxiden interagieren. Diese Säulenmethode ermöglicht die Untersuchung mikrobieller Biogeochemie in reduzierenden Umgebungen.

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Diese Arbeit wurde vom BRGM, einem Postdoc Stipendium der Conseil Général du Loiret und dem Carnot-Institute mitfinanziert. Wir anerkennen auch dankbar für das Zapfen-Projekt von der Région Centre - Val de Loire geleistete finanzielle Unterstützung.

(1) experimentelle Vorbereitung
<ol>
	<li>Acid-wash alle Materialien (Glas, Polytetrafluorethylen (CF)) in Kontakt mit Proben (5 Tage 20 % Salpetersäure (Druckaufschluss3) V/V) gefolgt von 5 Tagen in Salzsäure (HCl) 10 % V/V). Mehrmals mit hochreinem Wasser abspülen und Trocknen unter eine laminare Strömung Haube vor dem Gebrauch.</li>
	<li>Schutzhandschuhe aus Polyethylen (o.ä.) und einem Abzug für alle Schritte, die mit Chemikalien.</li>
</ol>
2. bereiten Sie Hg und als versetzt amorphen Eisenoxide
<ol>
	<li>Bereiten Sie ca. 20 g Ferryhydrate (Fe(OH)3): lösen Sie 50 g FeCl3-6 H2O in 500 mL Reinstwasser (Widerstand &#62; 18 MΩ cm-1) unter Rühren in einem Glas-Reaktor mit einem Edelstahl-Laufrad oder magnetischen Rührer. Anfänglichen pH ist &#60; 2.</li>
	<li>Manuell hinzufügen einer Lösung aus 10 M NaOH Ferryhydrate ausgefällt. Hinweis: Ca. 50 mL müssen alle Eisen (oxy) Hydroxide ausgefällt. Stellen Sie den pH-Wert auf 6 und pflegen Sie Agitation für 1 h bis zu stabilisieren.<ol>
		<li>Für Hg-versetzt (oxy) Hydroxide: bereiten Sie 10 mL HgNO3 bei 10 g L-1 und 350 µL (oxy) Hydroxid-Projektmappe hinzufügen. Hinweis: Dies wird einen endgültigen Hg Inhalt in den nassen (oxy) Hydroxide von ~ 4 µg g-1 (oxy) Hydroxide Ausbeute.</li>
		<li>Für als versetzt (oxy) Hydroxide: bereiten Sie 100 mL als2O325 bei 10 g L-1 und 70 mL der Eisenoxid Projektmappe hinzufügen. Dies ergibt einen endgültigen As(III) Inhalt von ~ 70 mg/g (oxy) Hydroxiden.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Unter Rühren mit einem Edelstahl-Laufrad oder Magnetrührer für 3 h zu verlassen und dann Zentrifuge für 20 min bei 2.000 x g. Überstand zu entfernen und wieder auszusetzen (oxy) Hydroxide in 500 mL Reinstwasser. Wiederholen Sie die Zentrifugation und spülen Schritte zweimal. Die Feuchte (oxy) Hydroxide (Feststoffe haben einen Feuchtigkeitsgehalt von 85-90 % WT) zu erholen und bei 4 ° C bis zur Verwendung aufbewahren.</li>
	<li>Sterilisieren Sie feucht Hg oder Eisenoxide als gespickt von Gamma-Strahlung mit einer minimalen absorbierten Strahlungsdosis 25 kGy.</li>
	<li>Hg zu kontrollieren und als (oxy) Hydroxide Inhalt
	<ol>
		<li>Hg-Inhalt der Pellet-26zu bestimmen. Hinweis: Wir fanden 3,90 ± 0,08 µg Hg g-1 solide. So wurde der Gesamtbetrag von Quecksilber hinzugefügt, um jede Spalte in den 18,3 g Eisenoxide 71,4 ± 1.51 µg.</li>
		<li>Bestimmen Sie, wie Inhalte im Pellet. Verwenden Sie heiße Säure Mineralisierung (8 mL 5 N HCL für 4 h bei 50 ° C) und analysieren von Atomic Adsorption Spektrometrie (AAS). Hinweis: Wir fanden 70 mg als g-1 fest. So war die Gesamtmenge der als hinzugefügt, um die Spalte in den 18,3 g Eisenoxide ~1.3 g.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. bereiten Sie Silica-Gel und Sand Matrix
Hinweis: Eine lose Silica-Gel-Matrix wurde verwendet, um feine Eisenoxide, die Migration aus dem Sand/Eisenoxid-Gemisch unter den Wasserfluss zu stoppen. Die endgültige Gelmatrix war 6 % Silica-Gel, um keinen Block bilden, sondern nur locker die Oxide zu aggregieren.
<ol>
	<li>Bereiten Sie eine 10 %-Silica-Gel-Mischung durch Erhitzen 4 g von Kieselgel in 40 mL einer Lösung von 7 % KOH auf einer Herdplatte unter Rühren mit einer magnetischen Stir Bar bis aufgelöst.</li>
	<li>Fügen Sie 60 mL Reinstwasser dann abkühlen der Lösung auf ~ 20 ° C. Titrieren Sie schnell mit verdünnter Phosphorsäure (20 %) auf pH 7,5. Dann mischen Sie schnell die flüssigen Silica-Gel mit 320 g sterile Sand und die zuvor hinzugefügte 18,3 g Hg versetzt oder als versetzt Eisenoxide bevor es erstarrt.</li>
	<li>Die "jellified" Mischung durch Mischen mit einem Spatel brechen Sie auf und halten Sie vor der Verwendung steril in Schritt 4.</li>
</ol>
4. richten Sie die Spalte
<ol>
	<li>Verwenden Sie Glas Spalten mit einem Wassermantel Kühlsystem (Innenvolumen = 400 mL, Höhe = 30 cm, Durchmesser 3,5 cm) und fünf Kieselsäure Septen regelmäßig (alle 5 cm) entlang der Spalten, um entlang der Spalte probieren können.</li>
	<li>Schneiden Sie PTFE Schläuche (PTFE Int Ø 3 mm) um ausreichende Länge an Spalte zu- und Ablauf zu gewährleisten. Schließen Sie den Zufluss an peristaltische Schläuche, die wiederum an das Wasser/Medium angeschlossen ist.</li>
	<li>Sterilisieren Sie alle Materialien (Glas, Schlauch) durch Autoklavieren (1 h bei 110 ° C).</li>
	<li>Legen Sie die Spalte vertikal.</li>
	<li>Schließen Sie den Wassermantel an eine Wasserkühlung zur Aufrechterhaltung einer durchschnittlichen Temperatur von 20 ° C.</li>
	<li>Füllen Sie die Spalte von oben wie folgt: -Eine Schicht aus feuchtem Steinwolle, solide Verlust zu vermeiden; -320 g sterile Sand (Fontainebleau Sand, D50 = 209 µm); -320 g sterile Sand gemischt mit 18,3 g hydratisiert amorphen Eisenoxide gespickt mit Hg oder wie (siehe Schritt 1) und Feste in einer 6 %-Silica-Gel-Matrix (siehe Schritt 2).</li>
	<li>Spalte vertikal anbringen und anschließen Aszendenten fließen kontinuierlich N2 sprudelte sterile Reinstwasser bei niedriger Geschwindigkeit (~ 2 mL h-1).</li>
	<li>Decken Sie die Spalte mit Alufolie um vor Licht zu schützen.</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2.jpg"> 
Abbildung 1: Skizze und Foto der Spalte Setup. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

<ol><li>Oremland, R. S., Stolz, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Ecology+of+Arsenic%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Ecology of Arsenic.</a> Science. 300 (5621), 939(2003).</li>
<li>Silver, S., Phung, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genes+and+enzymes+involved+in+bacterial+oxidation+and+reduction+of+inorganic+arsenic%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Environ+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Genes and enzymes involved in bacterial oxidation and reduction of inorganic arsenic.</a> Appl Environ Microbiol. 71 (2), 599-608 (2005).</li>
<li>Compeau, G. C., Bartha, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfate-Reducing+Bacteria%3A+Principal+Methylators+of+Mercury+in+Anoxic+Estuarine+Sediment%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Sulfate-Reducing Bacteria: Principal Methylators of Mercury in Anoxic Estuarine Sediment.</a> Appl. Environ. Microbiol. 50, (1985).</li>
<li>Fleming, E. J., Mack, E. E., Green, P. G., Nelson, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mercury+Methylation+from+Unexpected+Sources%3A+Molybdate-Inhibited+Freshwater+Sediments+and+an+Iron-Reducing+Bacterium%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Mercury Methylation from Unexpected Sources: Molybdate-Inhibited Freshwater Sediments and an Iron-Reducing Bacterium.</a> Appl. Environ. Microbiol. 72 (1), 457-464 (2006).</li>
<li>Barkay, T., Miller, S., Summers, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+mercury+resistance+from+atoms+to+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Bacterial mercury resistance from atoms to ecosystems.</a> FEMS Microbiol Rev. 27 (2-3), 355-384 (2003).</li>
<li>Dixit, S., Hering, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+arsenic%28V%29+and+arsenic%28III%29+sorption+onto+iron+oxide+minerals%3A+Implications+for+arsenic+mobility%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Comparison of arsenic(V) and arsenic(III) sorption onto iron oxide minerals: Implications for arsenic mobility.</a> Environ. Sci. Technol. 37, (2003).</li>
<li>Andersson, H. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndersson%2C+HA+%22The+Biochemistry+of+Mercury+in+the+Environnment%22">The Biochemistry of Mercury in the Environnment</a>. Nriagu, J. O. , Elsevier. Amsterdam. 79-112 (1979).</li>
<li>Khwaja, A., Bloom, P. R., Brezonik, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Binding+Constants+of+Divalent+Mercury+in+Soil+Humic+Acids+and+Soil+Organic%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Binding Constants of Divalent Mercury in Soil Humic Acids and Soil Organic.</a> Environ. Sci. Technol. 40, (2006).</li>
<li>Neculita, C. M., Zagury, G. J., Deschenes, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mercury+Speciation+in+Highly+Contaminated+Soils+from+Chlor-Alkali+Plants+Using+Chemical+Extractions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Qual%22%5BJournal%5D)">Mercury Speciation in Highly Contaminated Soils from Chlor-Alkali Plants Using Chemical Extractions.</a> J Environ Qual. 34 (1), (2005).</li>
<li>Schuster, E. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF00342308">The behaviour of mercury in the soil with special emphasis on complexation and adsorption processes - a review of the literature.</a> Water Air Soil pollut. 56 (56), 667-680 (1991).</li>
<li>Wallschläger, D., Desai, M. V. M., Spengler, M., Windmöller, C. C., Wilken, R. D. <a target="_blank" href="https://dl.sciencesocieties.org/publications/jeq/abstracts/27/5/JEQ0270051044?access=0&view=pdf">How humic substances dominate mercury geochemistry in contaminated floodplain soils and sediments.</a> J. Environ. Qual. 27 (5), (1998).</li>
<li>Lovley, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissimilatory+Fe%28III%29+and+Mn%28IV%29+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol.+Mol.+Biol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Dissimilatory Fe(III) and Mn(IV) reduction.</a> Microbiol. Mol. Biol. Rev. 55 (2), 259-287 (1991).</li>
<li>Lovley, D. R., Kashefi, K., Vargas, M., Tor, J. M., Blunt-Harris, E. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254100002096">Reduction of humic substances and Fe(III) by hyperthermophilic microorganisms.</a> Chem. Geol. 169 (3-4), 289-298 (2000).</li>
<li>Hansel, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703703008457">Structural constraints of ferric (hydr)oxides on dissimilatory iron reduction and the fate of Fe(II).</a> Geochimica Cosmochimica Acta. 68, 3217-3229 (2004).</li>
<li>Thamdrup, B., Fossing, H., Jørgensen, B. B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703794902984">Manganese, iron and sulfur cycling in a coastal marine sediment Aarhus bay, Denmark.</a> Geochim.Cosmochim. Acta. 58 (23), 5115-5129 (1994).</li>
<li>Planer-Friedrich, B., London, J., McCleskey, R. B., Nordstrom, D. K., Wallschläger, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thioarsenates+in+Geothermal+Waters+of+Yellowstone+National+Park%3A+Determination%2C+Preservation%2C+and+Geochemical%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Thioarsenates in Geothermal Waters of Yellowstone National Park: Determination, Preservation, and Geochemical.</a> Environ. Sci. Technol. 41 (15), 5245-5251 (2007).</li>
<li>Burnol, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decoupling+of+arsenic+and+iron+release+from+ferrihydrite+suspension+under+reducing+conditions%3A+a+biogeochemical+model%5BTitle%5D)+AND+%22Geochem.+Trans%22%5BJournal%5D)">Decoupling of arsenic and iron release from ferrihydrite suspension under reducing conditions: a biogeochemical model.</a> Geochem. Trans. 8 (1), 12(2007).</li>
<li>Kocar, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0883292708002400">Integrated biogeochemical and hydrologic processes driving arsenic release from shallow sediments to groundwaters of the Mekong delta.</a> Appl. Geochem. 23 (11), (2008).</li>
<li>Harris-Hellal, J., Grimaldi, M., Garnier-Zarli, E., Bousserrhine, N. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10533-010-9457-y">Mercury mobilization by chemical and microbial iron oxide reduction in soils of French Guyana.</a> Biogeochem. 103 (1), (2011).</li>
<li>Islam, F. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+metal-reducing+bacteria+in+arsenic+release+from+Bengal+delta+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Role of metal-reducing bacteria in arsenic release from Bengal delta sediments.</a> Nature. 430, (2004).</li>
<li>Schultz-Zunkel, C., Rinklebe, J., Bork, H. R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925857415300458">Trace element release patterns from three floodplain soils under simulated oxidized-reduced cycles.</a> Ecol. Eng. 83, 485-495 (2015).</li>
<li>Nickson, R. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0883292799000864">Mechanisms of arsenic release to groundwater, bangladesh and West Bengal.</a> App. Geochem. 15, 403-413 (2000).</li>
<li>Varsanyi, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0883292706000813">Arsenic, iron and organic matter in sediments and groundwater in the Pannonian basin, Hungary.</a> App. Geochem. 21, 949-963 (2006).</li>
<li>Hellal, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mercury+mobilization+and+speciation+linked+to+bacterial+iron+oxide+and+sulfate+reduction%3A+A+column+study+to+mimic+reactive+transfer+in+an+anoxic+aquifer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Contam.+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Mercury mobilization and speciation linked to bacterial iron oxide and sulfate reduction: A column study to mimic reactive transfer in an anoxic aquifer.</a> J. Contam. Hydrol. 180, 56-68 (2015).</li>
<li>Battaglia-Brunet, F., Dictor, M. C., Garrido, F., Crouzet, C., Morin, D., Dekeyser, K., Clarens, M., Baranger, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+arsenic%28III%29-oxidizing+bacterial+population%3A+selection%2C+characterization%2C+and+performance+in+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">An arsenic(III)-oxidizing bacterial population: selection, characterization, and performance in reactors.</a> J Appl. Microbiol. 93 (2002), 656-667 (2002).</li>
<li>Salvato, N., Pirola, C. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF01244379">Analysis of mercury traces by means of solid sample atomic absorption spectrometry.</a> Microchim Acta. 123 (1), 63-71 (1996).</li>
<li>Huguet, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Caract%C3%A9risation+biog%C3%A9ochimique+et+potentiel+de+m%C3%A9thylation+du+mercure+de+biofilms+en+milieu+tropical+%28retenue+de+Petit+Saut+et+estuaire+du+Sinnamary%2C+Guyane+Fran%C3%A7aise%29.%22">Caractérisation biogéochimique et potentiel de méthylation du mercure de biofilms en milieu tropical (retenue de Petit Saut et estuaire du Sinnamary, Guyane Française). </a>. , Université Henry Poincaré - Nancy 1, Pages. (2009).</li>
<li>Mamindy-Pajany, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15320383.2013.770441">Arsenic in Marina Sediments from the Mediterranean Coast: Speciation in the Solid Phase and Occurrence of Thioarsenates.</a> Soil Sed. Contam. 22, 984-1002 (2013).</li>
<li>dos Santos Afonso, M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la00042a030">Reductive dissolution of iron(III) (hydro)oxides by hydrogen sulfide.</a> Langmuir. 8, 1671-1675 (1992).</li>
<li>Postma, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703796001561">Redox zonation: equilibrium constraints on the Fe(III)/SO4-reduction interface.</a> Geochem Cosmochim. Acta. 60, 3169-3175 (1996).</li>
<li>Kumar, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfur+and+oxygen+isotope+tracing+in+zero+valent+iron+based+In+situ+remediation+system+for+metal+contaminants%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Sulfur and oxygen isotope tracing in zero valent iron based In situ remediation system for metal contaminants.</a> Chemosphere. 90, 1366-1371 (2013).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Das experimentelle Spalte Setup erwies sich als eine bequeme Laborgerät, anaerobe biogeochemische Prozesse im kontinuierlichen Bedingungen zu studieren. Kontinuierliche Spalte Systeme ermöglichen arbeiten unter Bedingungen näher, mit denen der realen Aquiferen als Gülle-Batch-Systeme oder Mikrokosmen. Kontinuierliche Systeme simuliert die Bewegung des Grundwassers durch Aquifer Sedimente.
Die wichtigste Schritt im Rahmen des Protokolls bereitet die TE-Eisen (oxy) Hydroxide und die Mischung mit...

Verstehen und Vorhersagen zu Spurenelement (TE) Mobilität und Biogeochemie in der Umgebung ist unerlässlich, um zu überwachen, entwickeln und anwenden geeigneter Management-Entscheidungen für Altlasten. Dies gilt insbesondere im Falle von toxischen TEs wie Arsen (As) und Quecksilber (Hg). Das Schicksal und Speziation von diesen TEs im Boden oder Grundwasser sind eng verwandt, physikalisch-chemischen Bedingungen, wie Eh und pH-Wert, sondern auch mikrobielle Aktivitäten, die entweder eine direkte Rolle auf Speziation oder eine indirekte Rolle auf Mobilität spielen können.
In der Tat können einige Bakterien direkt oxidieren As(III), As(V) oder As(V), As(III) reduzieren. Dies wirkt sich wie Toxizität, da As(III) die giftigsten Form ist so, und Mobilität, da As(III) ist mobiler als As(V), die ohne weiteres auf Eisen (oxy) Hydroxide oder organische Substanz1,2adsorbieren kann. Ebenso sind Bakterien stark beteiligt Quecksilber Radfahren, entweder durch die Methylierung, hauptsächlich von Sulfat und Eisen reduziert Bakterien3,4, bilden das Nervengift Monomethyl Quecksilber (leicht Probestellen in der Nahrungskette) oder durch seine Reduktion auf flüchtige elementare Hg (Hg °)5.
Sowohl als und Hg Schicksale sind auch eng miteinander verbunden, Boden oder Aquifer Zusammensetzung, da Verbindungen wie organische Substanz oder Eisen (oxy) Hydroxide können Einfluss auf ihre Sequestrierung und Bioverfügbarkeit. As(V) absorbiert gut auf Eisen (oxy) Hydroxide6, während Hg eine sehr hohe Affinität für organische Angelegenheit hat (OM; hauptsächlich für Thiol-Gruppen), aber auch für kolloidales Eisen oder Mangan (oxy) Hydroxide in OM erschöpft Umgebungen7,8 , 9 , 10 , 11.
Bakterielle Aktivitäten beeinflussen dann das Schicksal des TEs (oxy) Hydroxide oder organischer Substanz durch die Reduzierung von Eisen (oxy) Hydroxide oder die Mineralisierung der organischen Substanz adsorbiert. Reduzierung der direkten Eisen durch Bakterien ist, dass die dominante Bahn für Eisen Rückgang der Schwefel erschöpft Zonen12,13, Fe(III) als ein terminal Elektronen-Akzeptor eingesetzt, während indirekt, Fe(III) zu Fe(II) durch Schwefelwasserstoff reduziert werden kann durch eine bakterielle Sulfat-Reduktion14gebildet. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Sulfat Hg auch ändern und als Artbildung durch die Bildung von komplexen wie Thio-Arsenates15 mit als oder metacinnabar mit Hg.
So könnte ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Eisen- und Sulfat Radfahren auf das Schicksal des TE, wie Hg und As, helfen, uns besser verwalten Altlasten und Boden-und Wasserqualität. Daten könnten dazu beitragen, für die Stärkung bestehender Metall-Mobilität-Modelle. Mikrobielle Fe (III)-Reduzierung16,17,18 kann dazu führen, dass die Desorption des TE. Theoretisch könnte die indirekte Reduktion von Eisen (oxy) Hydroxide von Sulfid produziert durch die mikrobielle Reduktion von Sulfat auch TE Mobilität auswirken. Jedoch sind das Ausmaß und die Kinetik der diese Reaktionen in der Regel in Batch homogene Systeme oder Batch Mikrokosmen16,18,19,20studiert. Der Nachteil von Batch-Experimenten ist das Fehlen der Dissoziation der auftretenden Phänomene; in der Tat, Tätigkeit basiert auf und begrenzt durch die Ressourcen in die Partie und einzige gibt ein endgültiges Ergebnis der Verschiebungen in Speziation und Adsorption. Mit einer Spalte Ansatz ermöglicht die Erneuerung der einströmenden Medien und die Überwachung des Schicksals der TE über Zeit und Raum. Diese Bedingungen sind realistischer, im Vergleich zu einem Grundwasserleiter, wo reale Phänomene eng mit kontinuierlichen Versickerung Bedingungen verknüpft sind. Darüber hinaus heterogenen Eisen (oxy) Hydroxid vorkommen in den Aquifer Sedimenten ist gemeinsame21,23, und die räumlichen Veränderungen in der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der festen Phasen fährt sicherlich mikrobielle Aktivitäten .
Um den Einfluss dieser Heterogenitäten auf Geo-mikrobielle Phänomene und das Schicksal der Eisen-assoziierten TE zu erhellen, entwickelten wir eine Labor, eine kontinuierlich zugeführt Spalte für ein vereinfachtes Modell Aquifer. Die Spalte wird gefüllt, um ein Eisen-abgereicherte Zone am Eingang Spalte und eine eisenreiche Zone an der Spitze zu erstellen. Regelmäßige Stichproben Häfen ermöglichen uns jede Zone einzeln zu untersuchen sowie Schnittstelle verbundenen Phänomene. Ein Beispiel für die Anwendung dieser experimentellen Vorrichtung für das Studium der Hg Schicksal und Artbildung ist bereits24. Hier geben wir eine detaillierte Beschreibung des experimentellen Aufbaus und ein zweites Beispiel für seine Anwendung konzentrierte sich auf das Verhalten wie in kontaminierten Aquiferen.

<table><tbody><tr><td>Glassäulen</td><td>Beaucaverre, Frankreich</td><td>Spezielle Anforderungssäulen</td><td>bestanden aus 3 separaten Teilen, dem Hauptsäulenkern mit dem Kühlmantel und den 5 Probenahmeöffnungen (Größe GL14 mit Olive) und einem Ober- und Unterteil, das auf den Hauptsäulenkörper passt und mit einem Silikongelenk und einer Schraube (RIN F 40x38 & SVL 42). Hinweis: Dieses Design wurde direkt mit dem Unternehmen besprochen. Wir empfehlen, einen lokalen Glaser zu finden.</td></tr><tr><td>Septen PTFE/Silikon Durchmesser 20 mm</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>508608</td><td></td></tr><tr><td>PTFE-Schlauch ID 3 mm</td><td>VWR</td><td>228-0745</td><td></td></tr><tr><td>Schlauchpumpe</td><td>Dominique Dutsher SAS</td><td>66493</td><td></td></tr><tr><td>Schlauch für Schlauchpumpe LMT 55</td><td>VWR</td><td>224-2250</td><td>Tygon&reg; LMT 55&nbsp;</td></tr><tr><td>Fontainbleau Sand D50=209 &Mikro; m</td><td>SIBELCO, Frankreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2 für sprudelnde</td><td>Air Liquide, Frankreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gammabestrahlung</td><td>Ionisos, Dagneux, Frankreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Automatischer Quecksilberanalysator (AMA 254)</td><td>Courtage Analyses, Frankreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Varian SpectrAA 300 Zeeman</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Name </td><td>Company</td><td><>Katalognummer<</td><td>strong>Comments</td></tr><tr><td>Chemicals</td>HNO<<td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>sub>3 Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00441.1000</td><td>Hersteller: Merck</td></tr><tr><td>HCL 30% Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00318.1000</td><td>Hersteller: Merck</td></tr><tr><td>Hg(NO3)2</td><td>Merck</td><td>516953</td><td></td></tr><tr><td>As2O3</td><td>Merck</td><td>202673</td><td></td></tr><tr><td>FeCl3-6H2O</td><td>Merck</td><td>207926</td><td></td></tr><tr><td>Kieselgel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>336815-500G</td><td></td></tr></tbody></table>

experimentelle spalte setup für das studium der anaerober biogeochemischer interaktionen zwischen eisen (oxy) hydroxide, spurenelemente und bakterien

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron (Oxy)Hydroxides, Trace Elements, and Bacteria

Schicksal und Speziation von Spurenelementen (VES), Arsen (As) und Quecksilber (Hg), im Grundwasserleiter sind eng verwandt, Physio-chemischen Bedingungen, z. B. Redoxpotential (Eh) und pH-Wert, sondern auch mikrobielle Aktivitäten, die eine direkte oder indirekte Rolle spielen können, auf Artbildung und/oder Mobilität. In der Tat können einige Bakterien direkt oxidieren As(III), As(V) oder As(V), As(III) reduzieren. Ebenso sind Bakterien in Hg Radfahren, entweder durch die Methylierung, bilden das Nervengift Monomethyl Quecksilber, oder durch seine Reduktion auf elementare Hg ° stark engagiert. Die Schicksale der beiden als und Hg sind auch eng miteinander verbunden, Boden oder Aquifer Zusammensetzung; in der Tat als und Hg binden kann organische Verbindungen oder (oxy) Hydroxide, die ihre Mobilität beeinflussen werden. Im Gegenzug können bakterielle Aktivitäten wie Eisen (oxy) Hydroxid Reduktion oder organische Mineralisierung indirekt beeinflussen als und Hg-Sequestrierung. Das Vorhandensein von Sulfat/Sulfid kann diese besondere Elemente durch die Bildung von komplexen wie Thio-Arsenates mit als oder metacinnabar mit Hg auch stark beeinflussen.
Infolgedessen wurden viele wichtige Fragen auf das Schicksal und Speziation von angesprochen als und Hg in der Umwelt und wie ihre Toxizität zu begrenzen. Jedoch aufgrund ihrer Reaktivität gegenüber Aquifer Komponenten ist es schwierig, klar zu distanzieren, die biogeochemischen Prozesse, die auftreten und deren unterschiedlichen Auswirkungen auf das Schicksal dieser TE.
Zu diesem Zweck entwickelten wir ein Original, experimentell, erschöpft Spalte Setup, das einen Aquifer mit als - oder Hg-Eisen-Oxid reiche Gebiete im Vergleich zu Eisen imitiert Bereichen, ermöglicht ein besseres Verständnis der TE Biogeochemie unter anoxischen Bedingungen. Das folgende Protokoll gibt Schritt für Schritt Anleitung für den Aufbau der Spalte entweder als oder Hg sowie ein Beispiel mit wie unter Eisen und Sulfat reduzierenden Bedingungen.

Beispiel 1. Auswirkungen von Eisen Verringerung der Mobilität und Artbildung
Der As-Spalte direkt mit dem Grundwasser aus einer Website präsentiert eine As-Konzentration höher als der trinkenden Standards geimpft wurde (Bracieux, Loire et Cher, Frankreich). Grundwasser wurde abgetastet in sterile Flaschen und bis zur Verwendung bei 5 ° C gelagert. Die Spalte wurde von unten mit diesem Wasser, enthält natürliche ...

Schicksal und Speziation von Arsen und Quecksilber in Aquiferen sind eng verwandt, Physio-chemischen Bedingungen und mikrobielle Aktivität. Hier präsentieren wir Ihnen eine original experimentelle Spalte-Setup, die imitiert eines Aquifers und ermöglicht ein besseres Verständnis der Spurenelement Biogeochemie unter anoxischen Bedingungen. Zwei Beispiele sind dargestellt, geochemischen und mikrobiologischen Ansätze kombinieren.

Experimentelle Spalte Setup für das Studium der anaerober biogeochemischer Interaktionen zwischen Eisen (Oxy) Hydroxide, Spurenelemente und Bakterien

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as ...

Das übergeordnete Ziel dieses experimentellen Aufbaus besteht darin, das Schicksal von Spurenmetallen unter sulfat- und/oder eisenreduzierenden Bedingungen zu untersuchen, die durch mikrobielle Aktivitäten hervorgerufen werden. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Biogeochemie zu beantworten, beispielsweise bezüglich der Wechselwirkungen zwischen wichtigen biogeochemischen Kreisläufen wie Quecksilber und Arsen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass aufgrund des kontinuierlichen Wasserflusses die Dynamik biogeochemischer Reaktionen sowie die Labilität von Spurenelementen getrennt und über die Probenahmestellen zugänglich werden.Daher kann diese Methode Einblicke in das Verhalten von Quecksilber und Arsen liefern, wie hier an Eisenoxiden gezeigt. Sie ist außerdem auf andere Spurenstoffe oder Trägersubstrate anwendbar. Die Durchführung der Prozedur wird Hafida Tris, eine Technikerin aus unserem Labor, demonstrieren.Beginnen Sie dieses Verfahren, indem Sie 500 Milliliter ultrareines Wasser in einen Glasreaktor mit einem magnetischen Rührstab geben. Fügen Sie unter Rühren 50 Gramm Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat hinzu. Geben Sie manuell etwa 50 Milliliter

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Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

Beginnen Sie mit einer Anreicherungskultur aus Feuchtgebietsböden, die Bakteriengemeinschaften enthält.Die Kultur zeigt Feammox-Aktivität, Ammoniumoxidation gekoppelt mit Eisenreduktion, was auf die Anreicherung eines Bakteriums hinweist, das zu diesem Stoffwechselprozess fähig ist.Verdünnen Sie die Kultur seriell mit Medien.Die verdünnten Proben werden auf Testagarplatten gestreift, die mit Eisen(III)-Eisen und Ammonium ergänzt sind.Verwenden Sie Kontrollplatten, die entweder Eisen(III)-Eisen...

Isolierung von Ammonium-oxidierenden Eisenreduzierern aus einer aus Feuchtgebieten gewonnenen Anreicherungskultur 

Ein neuartiges Reaktordesign, das als High Density Bioreactor (HDBR) bezeichnet wird, wird für die Kultivierung und Untersuchung von mikrobiellen Gemeinschaften mit hoher Dichte vorgestellt. Hier wird der HDBR erfolgreich in einer Photobioreaktor (PBR)-Konfiguration zur Untersuchung des Stickstoffstoffwechsels durch eine gemischte Algengemeinschaft mit hoher Dichte eingesetzt.

A Novel Bioreaktor für High Density Anbau von Diverse mikrobiellen Gemeinschaften

Wir simulieren einen Präkambrium eisenhaltig marine Auftriebssystem in einem Labormaßstab vertikalen Flow-Through-Säule. Ziel war es , zu verstehen , wie geochemische Profile von O 2 und Fe (II) entwickeln , wie Cyanobakterien produzieren O 2. Die Ergebnisse zeigen , die Einrichtung eines Chemokline wegen Fe (II) Oxidation von photosynthetisch hergestellte O 2.

Labor Simulation eines Eisen (II) -reichen Präkambrium Meeres Upwelling-System das Wachstum von Bakterien zu erkunden Photosynthetic

Vor-Ort-mikrobielle Bereicherung oder in Situ Anbautechniken können die Isolierung der mikrobiellen Taxa schwierig zu Kultur, vor allem von Low-Biomasse oder geochemisch extreme Umgebungen erleichtern. Hier beschreiben wir eine elektrochemische Einrichtung ohne eine externe Stromquelle, um mikrobielle Belastungen zu bereichern, die extrazelluläre Elektronentransport (EET) geeignet sind.

Selbststehende elektrochemischen Aufbau Anode atmender Bakterien vor Ort zu bereichern

In dieser Arbeit stellen wir den Aufbau und Betrieb eines Versuchsaufbaus vor, um die Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen zu verbessern und gleichzeitig abiotische Variablen zu manipulieren, von denen bekannt ist, dass sie die Verwitterung stimulieren. Repräsentative Ergebnisse aus der Funktionsweise des Aufbaus und Probenanalysen werden zusammen mit Verbesserungspunkten diskutiert.

Konzeption und Aufbau eines Versuchsaufbaus zur Verbesserung der Mineralverwitterung durch die Aktivität von Bodenorganismen

Der Schwerpunkt dieses Papiers liegt auf der Beschreibung von Best Practices für die Herstellung von Medien für anspruchsvolle anaerobe Mikroorganismen, die aus einer Umgebung stammen. Diese Methoden helfen bei der Verwaltung anaerober Kulturen und können angewendet werden, um das Wachstum von schwer fassbaren, unkultivierten Mikroorganismen, der "mikrobiellen dunklen Materie", zu unterstützen.

Eine Reihe von in situ informierten simulierten Medienformaten für die Kultivierung umweltbedingt erworbener anaerober Mikroorganismen

Dieses Protokoll enthält detaillierte Anweisungen zum Bauen, Sterilisieren, Zusammenbauen, Verwenden und Wiederverwenden der Pilzautobahnsäulen, um Bakterien-Pilz-Paare anzureichern, die über Pilzautobahnen aus verschiedenen Umweltsubstraten interagieren.

Untersuchung bakteriell-pilzlicher Wechselwirkungen mit Hilfe von Pilzautobahnsäulen in verschiedenen Umgebungen und Substraten

Dieses Protokoll stellt ein mikrofluidisches System zur Untersuchung der mikrobiellen Niederschlagung von Manganoxidmineralien vor. Die Biomineralbildung wird in situ mittels optischer Mikroskopie und Bildanalyse gemessen. Dieser Ansatz kann angepasst werden, um die Niederschlagung anderer deutlich gefärbter biogener Minerale in porösen Umgebungen zu untersuchen.

Eine mikrofluidische Plattform zur Untersuchung der mikrobiellen Niederschlagung von Metalloxiden in porösen Medien

Wir bieten eine Technik an, um intaktes Baumphloem zu erhalten und es für die Beobachtung vorzubereiten.  Wir entwickeln eine Apparatur namens Phloem-Sandwich, die die Einführung und Beobachtung von Arthropoden, Mikroben und anderen Organismen ermöglicht, die Phloemgewebe bewohnen.

Technik zur Untersuchung Gliederfüßer und Mikrobielle Gemeinschaften im Baum Tissues

Ein Roman Upflow Anaerobe Solid State (Fachhochschulen) Reaktor wurde für die Biogasproduktion aus Faserausgangsstoffe verwendet. Gärresten aus Fachhochschulen Reaktor wurde hydrothermal in HTC Biokohle in einem Druck Batch-Reaktor verkohlt. Die Integration der beiden Bioenergie-Konzepte wurde in dieser Studie angewendet, um die Gesamt Bioenergie-Produktion zu erhöhen.

Bewertung des integrierten Biogas-und Hydrothermale Karbonisierung für die Bioenergieproduktion

Erfahren Sie, wie Spurenelemente wie Arsen und Quecksilber in anaeroben Aquiferen mit Eisenoxiden interagieren. Diese Säulenmethode ermöglicht die Untersuchung mikrobieller Biogeochemie in reduzierenden Umgebungen.

Experimentelle Spalte Setup für das Studium der anaerober biogeochemischer Interaktionen zwischen Eisen (Oxy) Hydroxide, Spurenelemente und Bakterien (Video) | JoVE Journal

Experimentelle Spalte Setup für das Studium der anaerober biogeochemischer Interaktionen zwischen Eisen (Oxy) Hydroxide, Spurenelemente und Bakterien

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