(옥 시) 철 수 산화물, 성분, 및 박테리아 혐 기성 생물 지구 화학적 상호 작용을 공부에 대 한 실험 열 설정

이 실험 설정의 전반적인 목표는 미생물 활동에 의해 유도된 황산염 및/또는 철 환원 조건에서 미량 금속의 운명을 연구하는 것입니다. 이 방법은 수은 및 비소와 같은 주요 생지화학적 주기 간의 상호 작용과 같은 생지화학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 연속적인 물의 흐름으로 인해 생지화학적 반응의 역학과 미량 원소의 불안정성이 해리되고 샘플링 포트를 통해 접근할 수 있다는 것입니다.

따라서 이 방법은 여기에서 산화철로 끝나는 수은과 비소의 운명에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 다른 미량 원소 또는 캐리어 기질에도 적용할 수 있습니다. 절차를 시연하는 것은 우리 실험실의 기술자 인 Hafida Tris입니다.

이 절차를 시작하려면 자기 교반 막대가 장착된 유리 반응기에 500ml의 초순수를 추가합니다. 저어주면서 염화철(III) 육수화물 50g을 추가합니다. 수산화나트륨의 10몰 용액 중 약 50ml를 수동으로 추가하여 페리하이드라이트의 침전을 시작합니다.

그런 다음 pH를 6으로 조정하고 1시간 동안 계속 저어 안정화합니다. 비소 스파이크 수산화물 및 옥시수산화물의 경우 100ml의 삼산화비소를 리터당 10g의 농도로 준비합니다. 그런 다음 이 용액 70ml를 산화철 용액에 첨가합니다.

3시간 동안 계속 저어줍니다. 그 후, 2, 000G에서 20분 동안 원심분리합니다. 상등액을 제거하고 펠릿을 초순수 50ml로 재현탁시킵니다.

원심분리 및 재현탁을 두 번 더 반복합니다. 습한 수산화물과 옥시수산화물을 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 복구하고 보관합니다. 40ml의 7% 수산화칼륨에 4g의 실리카겔을 가열판에 보관하고 자석 교반 막대로 저어주면서 녹을 때까지 교반합니다.

초순수 60ml를 넣으십시오. 젤이 너무 빨리 굳지 않도록 얼음에 용액을 섭씨 약 20도로 식히십시오. 실리카겔 혼합물을 인산 20%에서 pH 7.5로 적정합니다.

그런 다음 액체 실리카 겔을 응고되기 전에 이전에 18.3g의 수은 스파이크 또는 비소 스파이크 산화철과 이전에 혼합된 320g의 멸균 모래와 빠르게 혼합합니다. 주걱을 사용하여 젤화된 혼합물을 분해합니다. 유리 기둥 설정을 시작하려면 워터 재킷을 수냉식 시스템에 연결하십시오.

평균 온도를 섭씨 20도로 유지하도록 시스템을 설정합니다. 내경이 3mm인 PTFE 튜빙의 길이를 절단하여 컬럼 주입구와 배출구에 충분한 길이가 있는지 확인합니다. 그런 다음 축축한 암면 층을 위에서 기둥에 추가합니다.

멸균 모래 320g을 넣으십시오. 실리카겔 매트릭스에 고정된 이전에 혼합된 멸균 모래와 스파이크, 수화된 비정질 산화철로 구성된 최종 층을 추가합니다. 다음으로, 유입액을 연동 튜브에 연결합니다.

연동 튜브의 다른 쪽 끝을 물 매체 공급 장치에 연결합니다. 시간당 약 2밀리리터의 저속으로 질소 가스에 의해 지속적으로 기포되는 초순수 멸균수의 상승 흐름을 연결합니다. 그런 다음 알루미늄 호일로 기둥을 덮어 빛을 차단하십시오.

2 주 후, 두 모래 층 사이의 계면에서 검은 색 침전물이 관찰됩니다. 이 블랙 존은 상부 수산화철 및 옥시수산화물이 풍부한 영역을 점진적으로 침범하여 실험이 끝날 때까지 전체 상부 층이 검게 변합니다. 35일 연속 실행 후, 측정된 황산염 수준은 감소한 후 총 용존 철의 일시적인 증가가 뒤따랐습니다.

60일째부터 총 용존 비소가 크게 증가하는 것으로 보입니다. 54일째에는 물리적 및 화학적 매개변수가 프로파일링됩니다. pH는 컬럼을 따라 pH 7에 가깝게 유지되지만, 산화 환원 전위는 황산염 환원이 발생하는 철 고갈 영역에서 음의 200m볼트에 가까운 값과 박테리아 및 화학적 철 환원이 발생하는 상단에서 음의 밀리볼트에 가까운 값으로 크게 변합니다.

용존 황산염 농도는 바닥층에서 리터당 약 20mg에 도달하고 철이 풍부한 영역에서 리터당 1mg 미만으로 감소합니다. 황산염은 또한 철이 부족한 영역과 철이 풍부한 영역 사이의 계면에서 급격히 감소하여 황산염 환원 활성의 정점을 나타냅니다. 한편, 비소는 상부 영역에서 검출되는 반면 티오아르세네이트 종은 계면에 더 가깝게 보이고 티오황산염은 철이 결핍된 하단 층에 있습니다.

이러한 농도 프로파일은 철이 결핍된 층과 철이 풍부한 층 사이의 계면에서 황산염 환원 활성의 피크를 나타냅니다. 이 절차에 따라 주사 전자 현미경, 라만 분광법 또는 활성 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 어떤 새로운 광물이 형성되었는지 또는 어떤 박테리아 군집이 발달했는지와 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다. 수은과 비소로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 장갑과 흄 후드와 같은 예방 조치를 사용해야 한다는 것을 잊지 마십시오.