Configuración de columna experimental para el estudio de anaerobias biogeoquímicas interacciones entre bacterias, elementos traza e hidróxidos del hierro (Oxy)

Resumen

Suerte y especiación de arsénico y mercurio en los acuíferos son condiciones estrechamente relacionadas a physio-chemical y actividad microbiana. Aquí, presentamos una configuración columna experimental original que imita a un acuífero y permite una mejor comprensión de Biogeoquímica de elementos traza en condiciones anóxicas. Se presentan dos ejemplos, combinar métodos geoquímicos y microbiológicos.

Resumen

Suerte y especiación de elementos traza (TEs), como arsénico (As) y mercurio (Hg), en los acuíferos están estrechamente relacionados a las condiciones fisio-químicos, como pH, potencial redox (Eh) sino también a las actividades microbianas que pueden desempeñar un papel directo o indirecto en especiación y movilidad. De hecho, algunas bacterias pueden oxidar el as (III) a as (v) directamente o reducir el as (v) a as (III). Además, las bacterias están fuertemente involucradas en Hg ciclismo, ya sea a través de su metilación, formando el mercurio monometílico de neurotoxinas, o su reducción a elemental Hg º. Los destinos de ambos como y Hg son también fuertemente ligada a la composición del suelo o los acuíferos; de hecho, como y Hg puede unirse a compuestos orgánicos o hidróxidos (oxy), que influirán en su movilidad. A su vez, indirectamente pueden influir en actividades bacterianas tales como reducción de hidróxido de hierro (oxy) o mineralización de materia orgánica como y Hg. La presencia de sulfato/sulfuro también puede afectar a estos elementos a través de la formación de complejos como thio-arsenatos con como o metacinnabar con Hg.

En consecuencia, se han planteado muchas preguntas importantes sobre el destino y especiación de como y Hg en el ambiente y cómo limitar su toxicidad. Sin embargo, debido a su reactividad hacia componentes del acuífero, es difícil disociar claramente los procesos biogeoquímicos que se producen y sus efectos diferentes sobre el destino de estos TE.

Para ello, hemos desarrollado un original, experimental, configuración de columna que imita un acuífero con zonas ricas como - o Hg-óxido de hierro versus hierro agotado áreas, permitiendo una mejor comprensión de Biogeoquímica de TE en condiciones anóxicas. El siguiente protocolo da instrucciones paso a paso para la configuración de columna para como o Hg, así como un ejemplo con como hierro y sulfato reducción de condiciones.

Introducción

Entender y predecir la movilidad de elementos traza (TE) y la biogeoquímica en el medio ambiente es esencial para controlar, desarrollar y aplicar las decisiones de gestión adecuadas para sitios contaminados. Esto se aplica especialmente en el caso de TEs tóxicos como arsénico (As) y mercurio (Hg). La suerte y la especiación de estos TEs en el suelo o acuíferos están estrechamente relacionados a condiciones fisicoquímicas, tales como Eh y pH, sino también a las actividades microbianas que pueden jugar un papel ya sea directo en la especiación o un papel indirecto en la movilidad.

De hecho, algunas bacterias pueden oxidar el as (III) a as (v....

Protocolo

1. experimental Preparación

1. Acid-Wash todos los materiales (vidrio, politetrafluoroetileno (PTFE)) en contacto con las muestras (5 días en ácido nítrico (HNO₃) de 20% v/v) seguidos de 5 días en ácido clorhídrico (HCl) 10% v/v). Enjuague varias veces con agua ultra pura y seca en un flujo laminar capucha antes.
2. Uso de guantes de polietileno (o similar) y una campana de humos para todos los pasos que involucran sustancias químicas.

2. preparar Hg y como óxidos de hierro amorfos de tacon

1. Preparar aproximadamente 20 g de ferryhydrate (derivados₃): disolver 50 g de FECLAS₃....

Resultados

Ejemplo 1. Impacto de la reducción del hierro de movilidad y especiación

El como columna fue inoculada directamente con agua subterránea de un sitio que presenta una concentración como superior a los estándares de consumo (Bracieux, Loira y Cher, Francia). Agua subterránea fue muestreado en botellas estériles y almacenado a 5 ° C hasta su uso. La columna fue alimentada desde el fondo con este agua la comunidad m.......

Discusión

La configuración de columna experimental demostró para ser un dispositivo conveniente del laboratorio para el estudio de los procesos biogeoquímicos anaerobios en condiciones de continuadas. Sistemas de columna continua permiten trabajar en condiciones más cercanas a las de acuíferos reales que sistemas de hornada de la mezcla o microcosmos. Sistemas continuos pueden simular el movimiento del agua subterránea a través de sedimentos de acuíferos.

El paso más crítico dentro del protocolo está pr.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Columnas de vidrio	Beaucaverre, Francia	pedido específico	se componían de 3 piezas separadas, el núcleo de la columna principal con la camisa de enfriamiento y los 5 puertos de muestreo (tamaño GL14 con aceituna) y una pieza superior e inferior que se ajusta al cuerpo de la columna principal y se mantiene en su lugar con una junta y un tornillo de silicona (RIN F 40x38 & SVL 42). Nota: Este diseño fue discutido directamente con la empresa. Recomendamos encontrar un vidriero local.
Septos PTFE/silicona diámetro 20 mm	Sigma-Aldrich	508608
Tubo de PTFE ID 3 mm	VWR	228-0745
Bomba peristáltica	Dominique Dutsher SAS	66493
Tubo de bomba peristáltica LMT 55	VWR	224-2250	Tygon® LMT 55
Arena de Fontainbleau D50=209 µ m	SIBELCO, Francia
N2 para burbujeo	Air Liquide, Francia
Irradiación gamma	Ionisos, Dagneux, Francia
Analizador automático de mercurio (AMA 254)	Análisis de corte, Francia
Varian SpectrAA 300 Zeeman	Agilent
Name	Company	Número de catálogo	Comments
Chemicals
HNO3 Supra pur	VWR	1.00441.1000	Fabricante: Merck
HCL 30% Supra pur	VWR	1.00318.1000	Fabricante: Merck
Hg(NO3)2	Merck	516953
As2O3	Merck	202673
FeCl3-6H2O	Merck	207926
gel de sílice	Sigma-Aldrich	336815-500G