Articolo metodologico

Installazione colonna sperimentale per lo studio anaerobici biogeochimici interazioni tra batteri, oligoelementi e idrossidi di ferro (ossi)

DOI:

10.3791/56240

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19 dicembre 2017

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1Environmental Biogeochemistry and Water Quality Unit, BRGM, 2Risks and Risk Prevention Division, BRGM, 3Egg Safety & Quality Research

In questo articolo

Sommario

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Destino e speciazione dell'arsenico e mercurio nelle falde acquifere sono condizioni strettamente correlate al fisico-chimiche e l'attività microbica. Qui, presentiamo un'installazione sperimentale colonna originale che imita una falda acquifera e consente una migliore comprensione dell'oligoelemento biogeochimica in condizioni anossiche. Due esempi sono presentati, la combinazione di approcci geochimici e microbiologici.

Abstract

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Destino e speciazione di elementi in traccia (TEs), come l'arsenico (As) e mercurio (Hg), nelle falde acquifere sono strettamente correlati alle condizioni fisico-chimiche, come potenziale redox (Eh) e pH, ma anche per le attività microbica che possono giocare un ruolo diretto o indiretto su speciazione e/o mobilità. Infatti, alcuni batteri direttamente possono ossidare fosfatici di pentavalente o ridurre pentavalente per fosfatici. Allo stesso modo, i batteri sono fortemente coinvolti in Hg, escursioni in bicicletta, attraverso la metilazione, formando il mercurio monometil neurotossina, o attraverso la sua riduzione a elementare Hg °. I destini di entrambi come e Hg sono anche fortemente legate alla composizione del terreno o dell'acquifero; Infatti, come e Hg possono essere associati a composti organici o idrossidi (oxy), che influenzeranno la loro mobilità. A sua volta, attività batterica, come riduzione di idrossido di ferro (ossi) o mineralizzazione della sostanza organica può influenzare indirettamente il come e il sequestro della Hg. La presenza di solfato/solfuro può influire anche fortemente questi particolari elementi attraverso la formazione di complessi quali thio-arseniati con come o metacinnabar con Hg.

Di conseguenza, sono state sollevate molte domande importanti sul destino e speciazione di come e Hg nell'ambiente e come limitare la loro tossicità. Tuttavia, dovuto la loro reattività verso componenti dell'acquifero, è difficile dissociare chiaramente i processi biogeochimici che si verificano e loro impatti diversi sulla sorte di questi TE.

A tale scopo, abbiamo sviluppato un originale, sperimentale, installazione di colonna che imita una falda acquifera con aree ricche come - o Hg-ossido di ferro contro ferro vuotato aree, consentendo una migliore comprensione della biogeochimica TE in condizioni di anossia. Il seguente protocollo dà le istruzioni passo passo per l'allestimento di colonna sia per come o Hg, come pure un esempio con come sotto il ferro ed il solfato in condizioni riducenti.

Introduzione

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Comprensione e previsione dell'oligoelemento (TE) mobilità e biogeochimica nell'ambiente è essenziale al fine di monitorare, sviluppare e applicare le decisioni di gestione appropriato per siti inquinati. Questo vale soprattutto nel caso di TEs tossici come arsenico (As) e il mercurio (Hg). Il destino e la speciazione di questi TEs nel suolo o falde acquifere sono strettamente correlati alle condizioni fisico-chimiche, quali Eh e pH, ma anche per le attività microbica che possono giocare un ruolo sia diretto sulla speciazione o un ruolo indiretto sulla mobilità.

Infatti, alcuni batteri direttamente possono ossidare fosfatici di pentavalente....

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Protocollo

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1. preparazione sperimentale

  1. Acid-Wash tutti i materiali (vetro, politetrafluoroetilene (PTFE)) a contatto con campioni (5 giorni in acido nitrico (HNO3) 20% v/v) seguiti da 5 giorni in acido cloridrico (HCl) 10% v/v). Risciacquare più volte con acqua ultrapura e asciugare sotto un priore di cappa a flusso laminare da utilizzare.
  2. Utilizzare guanti in polietilene (o simile) e una cappa aspirante per tutti i passaggi che coinvolgono sostanze chimiche.

2. preparare Hg e come gli ossidi di ferro amorfo a spillo

  1. Preparare circa 20 g di ferryhydrate (Nota3): sciogliere 50 g di FeCl

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Risultati

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Esempio 1. Impatto della riduzione del ferro di come mobilità e speciazione

L'As colonna stato inoculato direttamente con acqua freatica da un sito che presenta una concentrazione di As superiore rispetto agli standard beventi (Bracieux, Loire et Cher, la Francia). Acque sotterranee è stata campionata in bottiglie sterili e conservate a 5 ° C fino all'utilizzo. La colonna è stata alimentata dal basso con questa .......

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Discussione

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Il programma di installazione di colonna sperimentale si è rivelata un dispositivo comodo laboratorio per studiare processi anaerobici biogeochimici in condizioni di continue. Sistemi a colonna continua permettono di lavorare in condizioni più vicino a quelle degli acquiferi reali rispetto a sistemi di lotti di liquami o microcosmi. Sistemi continui possono simulare il movimento delle acque sotterranee attraverso sedimenti dell'acquifero.

Il punto più critico all'interno del protocollo sta pre.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato co-finanziato dalla BRGM, una borsa di studio post-dottorato presso il Conseil Général du Loiret e l'Istituto di Carnot. Riconosciamo anche con gratitudine il sostegno finanziario fornito al progetto perni di Région Centre - Val de Loire.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Colonne di vetroBeaucaverre, Franciarichiesta specificaerano composte da 3 pezzi separati, il nucleo della colonna principale con la camicia di raffreddamento e le 5 porte di campionamento (dimensione GL14 con oliva) e un pezzo superiore e inferiore che si adatta al corpo della colonna principale ed è tenuto in posizione con un giunto in silicone e una vite (RIN F 40x38 & SVL 42). Nota: questo progetto è stato discusso direttamente con l'azienda. Si consiglia di trovare un vetraio locale.
Setti in PTFE/silicone diametro 20 mmSigma-Aldrich508608
tubo in PTFE ID 3 mmVWR228-0745
Pompa peristalticaDominique Dutsher SAS66493
Tubo pompa peristaltica LMT 55VWR224-2250Tygon® LMT 55 
Sabbia di Fontainbleau D50=209 µ mSIBELCO, Francia
N2 per il gorgogliamentoAir Liquide, Francia
Irradiazione gammaIonisos, Dagneux, Francia
Analizzatore automatico di mercurio (AMA 254)Analisi di corteggiamento, Francia
Varian SpectrAA 300 ZeemanAgilent
Name AziendaNumero di catalogoComments
Chemicals
HNO3 Supra purVWR1.00441.1000Produttore: Merck
HCL 30% Supra purVWR1.00318.1000Produttore: Merck
Hg(NO3)2Merck516953
As2O3Merck202673
FeCl3-6H2OMerckgel di silice 207926
Sigma-Aldrich336815-500G
Le colonne su

Riferimenti

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  1. Oremland, R. S., Stolz, J. F. The Ecology of Arsenic. Science. 300 (5621), 939(2003).
  2. Silver, S., Phung, L. T. Genes and enzymes involved in bacterial oxidation and reduction of inorganic arsenic. Appl Environ Microbiol. 71 (2), 599-608 (2005).
  3. Compeau, G. C., Bartha....

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Ristampe e permessi

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Tag

Ossiidrossidi di ferroriduzione del solfatoriduzione del ferrospeciazione dell arsenicociclo del mercurioflusso peristalticomicroscopia elettronica a scansione

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