Name: Installazione colonna sperimentale per lo studio anaerobici biogeochimici interazioni tra batteri, oligoelementi e idrossidi di ferro (ossi) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Scopri il destino di arsenico e mercurio in falde acquifere con colonne sperimentali che simulano condizioni anaerobiche. Questo metodo biogeochimico rivela l'impatto dell'attività microbica sul ciclo dei metalli.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

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.

1. preparazione sperimentale
<ol>
	<li>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.</li>
	<li>Utilizzare guanti in polietilene (o simile) e una cappa aspirante per tutti i passaggi che coinvolgono sostanze chimiche.</li>
</ol>
2. preparare Hg e come gli ossidi di ferro amorfo a spillo
<ol>
	<li>Preparare circa 20 g di ferryhydrate (Nota3): sciogliere 50 g di FeCl3-6 H2O in 500 mL di acqua ultra-pura (resistività &#62; 18 MΩ cm-1) sotto agitazione in un reattore di vetro con una girante in acciaio inox o magnetico agitatore. PH iniziale è &#60; 2.</li>
	<li>Aggiungere manualmente una soluzione di NaOH 10 M a precipitare ferryhydrate. Nota: Circa 50 mL è necessario per far precipitare tutto gli idrossidi di ferro (oxy). Regolare il pH a 6 e mantenere agitazione per 1 h stabilizzare.<ol>
		<li>Per Hg-spillo idrossidi (oxy): preparare 10 mL di HgNO3 alle 10 g L-1 e aggiungere 350 µ l per la soluzione di idrossido (oxy). Nota: Questo consente di ottenere un contenuto di Hg finale nei bagnato (oxy) idrossidi di idrossidi (oxy) di ~ 4 µ g g-1 .</li>
		<li>Per spillo come idrossidi (oxy): preparare 100 mL di2O325 alle 10 g L-1 e aggiungere 70 mL per la soluzione di ossido di ferro. Questo consente di ottenere un contenuto finale fosfatici di ~ 70 mg/g idrossidi (oxy).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Lasciare sotto agitazione con una girante in acciaio inox o agitatore magnetico per 3 h e poi Centrifugare per 20 min x 2.000 g. rimuovere il surnatante e risospendere gli idrossidi (oxy) in 500 mL di acqua ultra-pura. Ripetere la centrifugazione e fasi di risciacquo due volte. Recuperare gli idrossidi (oxy) umidi (solidi hanno un contenuto di umidità del 85-90% in peso) e conservare a 4 ° C fino all'utilizzo.</li>
	<li>Sterilizzare Hg umido o ossidi di ferro a spillo come radiazione gamma, con una dose di radiazione assorbita minima di 25 kGy.</li>
	<li>Hg di controllo e come contenuto di idrossidi (ossi)
	<ol>
		<li>Determinare il contenuto di Hg del pellet26. Nota: Abbiamo trovato 3,90 ± 0.08 µ g Hg g-1 solido. Così, la quantità totale di mercurio aggiunto a ogni colonna nel 18,3 g di ossidi di ferro era 71,4 ± 1,51 µ g.</li>
		<li>Determinare come contenuto nel pellet. Utilizzare caldo mineralizzazione acida (8 mL di HCL N 5 per 4 h a 50 ° C) e analisi di spettrometria di assorbimento atomico (AAS). Nota: Abbiamo trovato 70 mg come g-1 solido. Così, la quantità totale di come aggiunto alla colonna nel 18,3 g di ossidi di ferro era ~1.3 g.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. preparare il Gel di silice e matrice di sabbia
Nota: Una matrice di gel di silice sciolto è stata usata per fermare gli ossidi di ferro bene la migrazione dalla miscela sabbia/ossido di ferro sotto il flusso dell'acqua. La matrice di gel finale era 6% gel di silice per non formare un blocco, ma solo per aggregare senza bloccare gli ossidi.
<ol>
	<li>Preparare una miscela di gel di silice 10% di riscaldamento 4 g di gel di silice in 40 mL di una soluzione di 7% KOH su un piatto caldo, mescolando con un ancoretta magnetica fino a completa dissoluzione.</li>
	<li>Aggiungere 60 mL di acqua ultra-pura quindi raffreddare la soluzione a ~ 20 ° C. Rapidamente titolare con acido fosforico diluito (20%) a pH 7,5. Poi rapidamente mescolare il gel di silice liquido con 320g di sabbia sterile e il precedentemente aggiunto 18,3 g di Hg-spillo o a spillo come ossidi di ferro, prima si solidifica.</li>
	<li>Suddividere la miscela "gelificata" mescolando con una spatola e mantenere sterile prima dell'uso nel passaggio 4.</li>
</ol>
4. installazione della colonna
<ol>
	<li>Utilizzare colonne di vetro con una camicia d'acqua sistema di raffreddamento (volume interno = 400 mL, altezza = 30 cm, diametro 3,5 cm) e cinque setti silice impostati regolarmente (ogni 5 cm) lungo le colonne per permettervi di gustare lungo tutta la colonna.</li>
	<li>Tagliare tubi in PTFE (PTFE int Ø 3 mm) per evitare di lunghezza sufficiente a colonna entrata e l'uscita. Collegare l'afflusso alla tubazione peristaltica, che a sua volta è collegata alla fornitura di acqua/medio.</li>
	<li>Sterilizzare tutti i materiali (vetro, tubi) in autoclave (1 h a 110 ° C).</li>
	<li>Fissare la colonna verticale.</li>
	<li>Connettere la giacca acqua ad acqua sistema di raffreddamento per mantenere una temperatura media di 20 ° C.</li>
	<li>Riempire la colonna dall'alto come segue: -Uno strato di lana di roccia umida per evitare perdita di tinta; -320 gr di sabbia sterile (sabbia di Fontainebleau, D50 = 209 µm); -320 g di sterile sabbia miscelato con 18,3 g idratato ossidi di ferro amorfi a spillo con Hg o come (Vedi punto 1) e fissa in una matrice di gel di silice del 6% (Vedi punto 2).</li>
	<li>Collegare la colonna verticalmente e flusso ascendente di continuamente N2 gorgogliare dell'acqua ultrapura sterile a bassa velocità (~ 2 mL h-1).</li>
	<li>Coprire la colonna con foglio di alluminio per proteggere dalla luce.</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2.jpg"> 
Figura 1: Schizzo e foto del setup colonna. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</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>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

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...

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 o ridurre pentavalente per fosfatici. Questo problema riguarda come tossicità, poiché fosfatici è la forma più tossica di come e la mobilità, poiché fosfatici è più mobile di pentavalente, che facilmente possono adsorbire (oxy) idrossidi del ferro o materia organica1,2. Allo stesso modo, i batteri sono fortemente coinvolti in mercurio, escursioni in bicicletta, sia attraverso la metilazione, principalmente da solfato e ferro riducendo batteri3,4, formando il mercurio di monometil neurotossina (prontamente bioaccumulato nella catena alimentare), o attraverso la sua riduzione a volatile elementare Hg (Hg °)5.
Sia come e destini di Hg sono anche fortemente legati alla composizione del terreno o dell'acquifero, dal composti come materia organica o idrossidi (oxy) del ferro possono influenzare loro sequestro e biodisponibilità. Pentavalente assorbe bene al ferro (oxy) idrossidi6, considerando che Hg ha un'affinità molto elevata per materia organica (OM; principalmente per gruppi tiolici) ma anche per ferro colloidale o manganese (oxy) idrossidi in OM impoverito ambienti7,8 , 9 , 10 , 11.
Attività batteriche possono quindi influenzare il destino di TEs adsorbito da idrossidi (ossi) o materia organica attraverso la riduzione degli idrossidi (oxy) del ferro o la mineralizzazione della sostanza organica. Riduzione di ferro diretto da batteri è che pathway dominante per la riduzione del ferro in zolfo impoverito zone12,13, Fe (III) viene utilizzato come un accettore terminale di elettroni, considerando che indirettamente, Fe (III) può essere ridotto a Fe (II) solfuro formata da una riduzione di batteri solfato14. Inoltre, la presenza di solfato può anche modificare Hg e come speciazione attraverso la formazione di complessi quali thio-arseniati15 con come o metacinnabar con Hg.
Così, una migliore comprensione dell'impatto di ferro e solfato di ciclismo sul destino di TE, come Hg e come, potrebbe aiutarci a meglio gestire siti contaminati e mantenere la qualità del suolo e dell'acqua. Dati potrebbero anche contribuire a rafforzare i modelli esistenti di metallo-mobilità. Microbico Fe (III)-riduzione16,17,18 può causare il desorbimento di TE. Teoricamente, la riduzione indiretta di idrossidi (oxy) del ferro dal solfuro prodotto tramite la riduzione microbica del solfato potrebbe incidere anche mobilità TE. Tuttavia, la portata e la cinetica di queste reazioni sono generalmente studiati in sistemi omogenei batch o batch microcosmi16,18,19,20. L'inconveniente di esperimenti di batch è la mancanza di dissociazione dei fenomeni naturali; Infatti, attività si basa su e limitata dalle risorse presenti nel batch e sola dà un risultato finale degli spostamenti nella speciazione e adsorbimento. Utilizzando un approccio di colonna consente il rinnovamento della presenza del flusso multimediale e il controllo del destino di TE nel tempo e nello spazio. Queste condizioni sono più realistiche rispetto ad una falda acquifera, dove fenomeni reali sono strettamente legati alle condizioni di percolazione continuo. Inoltre, presenza di idrossido di eterogenei ferroso (oxy) nei sedimenti dell'acquifero è comune21,23, e i cambiamenti spaziali nella composizione chimica e mineralogica delle fasi solide spinge certamente attività microbica .
Per delucidare l'influenza di queste eterogeneita ' sui fenomeni geo-microbica e il destino di TE ferro-collegata, abbiamo sviluppato un laboratorio, una colonna continuamente-Federazione che rappresenta un acquifero di modello semplificato. La colonna viene riempita per creare un fuso di ferro-vuotate all'ingresso colonna e una zona ricca di ferro nella parte superiore. Campionamento regolare porte consentono noi per studiare individualmente ogni zona così come fenomeni di interfaccia-collegata. Un esempio dell'applicazione di questo dispositivo sperimentale per lo studio del destino di Hg e speciazione è già disponibile24. Qui vi diamo una descrizione dettagliata dell'apparato sperimentale e un secondo esempio della sua applicazione incentrata sul comportamento di come in acquiferi contaminati.

<table><tbody><tr><td>Colonne di vetro</td><td>Beaucaverre, Francia</td> Le colonne su <td>richiesta specifica</td><td>erano 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.</td></tr><tr><td>Setti in PTFE/silicone diametro 20 mm</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>508608</td><td></td></tr><tr><td>tubo in PTFE ID 3 mm</td><td>VWR</td><td>228-0745</td><td></td></tr><tr><td>Pompa peristaltica</td><td>Dominique Dutsher SAS</td><td>66493</td><td></td></tr><tr><td>Tubo pompa peristaltica LMT 55</td><td>VWR</td><td>224-2250</td><td>Tygon&reg; LMT 55&nbsp;</td></tr><tr><td>Sabbia di Fontainbleau D50=209 &micro; m</td><td>SIBELCO, Francia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2 per il gorgogliamento</td><td>Air Liquide, Francia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Irradiazione gamma</td><td>Ionisos, Dagneux, Francia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analizzatore automatico di mercurio (AMA 254)</td><td>Analisi di corteggiamento, Francia</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>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3 Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00441.1000</td><td>Produttore: Merck</td></tr><tr><td>HCL 30% Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00318.1000</td><td>Produttore: 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>gel di silice 207926</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Sigma-Aldrich</td><td>336815-500G</td><td></td></tr></tbody></table>

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

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

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.

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 ...

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.

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

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 ...

L'obiettivo generale di questa configurazione sperimentale è studiare il destino dei metalli in traccia in condizioni di riduzione del solfato e/o del ferro indotte da attività microbiche. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della biogeochimica, come le interazioni tra cicli biogeochimici chiave quali quelli del mercurio e dell'arsenico. Il vantaggio principale di questa tecnica è che, grazie al flusso continuo di acqua, le dinamiche delle reazioni biogeochimiche e la labilità degli elementi in traccia vengono dissociate e rese accessibili attraverso i punti di campionamento.Pertanto, questo metodo può fornire informazioni sul destino del mercurio e dell'arsenico, come dimostrato qui in relazione agli ossidi di ferro. Può inoltre essere applicato ad altri elementi in traccia o substrati trasportatori. La procedura sarà illustrata da Hafida Tris, una tecnica del nostro laboratorio.Per iniziare questa procedura, aggiungere 500 millilitri di acqua ultrapura in un reattore di vetro dotato di una barretta magnetica per l'agitazione. Aggiungere 50 grammi di cloruro ferrico esaidrato sotto costante agitazione. Aggiungere manualmente circa 50 millili

experimental-column-setup-for-studying-anaerobic-biogeochemical

Research

Ricerca

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Inizia con una coltura di arricchimento derivata dal suolo delle zone umide contenente comunità batteriche.La coltura mostra attività Feammox, ossidazione dell'ammonio accoppiata alla riduzione del ferro ferrico, indicando l'arricchimento di un batterio capace di questo processo metabolico.Diluire in serie la coltura utilizzando i media.Strisciare i campioni diluiti su piastre di agar di prova integrate con ferro ferrico e ammonio.Utilizzare piastre di controllo prive di ferro ferrico o...

Isolamento di riduttori di ferro ossidanti l'ammonio da una coltura di arricchimento derivata dal suolo delle zone umide 

Viene presentato un nuovo progetto di reattore, denominato bioreattore ad alta densità (HDBR), per la coltivazione e lo studio di comunità microbiche ad alta densità. Qui, l'HDBR viene applicato con successo in una configurazione di fotobioreattore (PBR) per lo studio del metabolismo dell'azoto da parte di una comunità di alghe miste ad alta densità.

Un bioreattore Novel per l&#39;alta densità di coltivazione diverse comunità microbiche

Abbiamo simulato un sistema di risalita marino ferruginosa Precambriano in una colonna a flusso continuo verticale la produzione su scala. L'obiettivo era quello di capire come i profili geochimici di O 2 e Fe (II) evolversi come cianobatteri producono O 2. I risultati mostrano l'istituzione di un chemoclino a causa di Fe (II) l'ossidazione da parte fotosinteticamente prodotte O 2.

Simulazione Laboratorio di ferro (II) ricchi di Precambriano Marine Upwelling sistema per esplorare la crescita di batteri fotosintetici

Tecniche di coltivazione microbiche in loco di arricchimento o in situ possono facilitare l'isolamento dei taxa microbici difficile-a-cultura, soprattutto da ambienti basso-biomassa o geochimico estremi. Qui, descriviamo un assetto elettrochimico senza l'utilizzo di un alimentatore esterno per arricchire i ceppi microbici che sono capaci di trasporto dell'elettrone extracellulare (EET).

Set-up elettrochimico autoportanti per arricchire i batteri respiring anodo in loco

Qui presentiamo la costruzione e il funzionamento di un setup sperimentale per migliorare l'alterazione minerale attraverso l'attività degli organismi del suolo manipolando contemporaneamente variabili abiotiche note per stimolare l'erosione. Vengono discussi i risultati rappresentativi del funzionamento del setup e delle analisi del campione, insieme ai punti di miglioramento.

Progettazione e realizzazione di un setup sperimentale per il miglioramento dell'alterazione dei minerali attraverso l'attività degli organismi del suolo

L'obiettivo di questo documento è quello di descrivere in dettaglio le migliori pratiche per la produzione di terreni per microrganismi anaerobici fastidiosi acquisiti da un ambiente. Questi metodi aiutano a gestire le colture anaerobiche e possono essere applicati per supportare la crescita di microrganismi non coltivati elusivi, la "materia oscura microbica".

Un insieme di mezzi di comunicazione simulati informati in situ per la coltura di microrganismi anaerobici acquisiti nell'ambiente

Questo protocollo fornisce istruzioni dettagliate su come costruire, sterilizzare, assemblare, utilizzare e riutilizzare le colonne autostradali fungine per arricchire le coppie batterio-fungine che interagiscono attraverso le autostrade fungine da diversi substrati ambientali.

Studio delle interazioni batterio-fungine utilizzando colonne autostradali fungine in diversi ambienti e substrati

Questo protocollo presenta un sistema microfluidico per studiare la precipitazione microbica dei minerali di ossido di manganese. La formazione dei biominerali viene misurata in situ con microscopia ottica e analisi delle immagini. Questo approccio può essere adattato per indagare la precipitazione di altri minerali biogenici di colori distintivi in ambienti porosi.

Una piattaforma microfluidica per studiare la precipitazione microbica di ossidi metallici in mezzi porosi

Forniamo una tecnica per preservare il floema arboreo intatto e prepararlo per l'osservazione.  Creiamo un apparato chiamato sandwich floematico che consente l'introduzione e l'osservazione di artropodi, microbi e altri organismi che abitano i tessuti floematici.

Tecnica per lo Studio artropodi e comunità microbiche all&#39;interno Albero tessuti

Un romanzo Upflow anaerobica Solid State (UAS) reattore è stato utilizzato per la produzione di biogas da materie prime fibrose. Digestato prodotto dal reattore UASs è stato idrotermicamente carbonizzato in HTC biochar in un reattore batch di pressione. L'integrazione dei due concetti bioenergetici è stato applicato in questo studio per aumentare la produzione globale di bioenergia.

Valutazione della gestione integrata digestione anaerobica e carbonizzazione idrotermale per Bioenergy Production

Scopri il destino di arsenico e mercurio in falde acquifere con colonne sperimentali che simulano condizioni anaerobiche. Questo metodo biogeochimico rivela l'impatto dell'attività microbica sul ciclo dei metalli.

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

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

Esplora altri video