Muitos minerais reativos importantes são formados durante a remediação in situ de águas subterrâneas; No entanto, métodos convencionais baseados em núcleos de perfuração frequentemente apresentam desafios na coleta desses minerais. Este artigo apresenta técnicas para utilizar o Min-Trap, um inovador dispositivo de amostragem passiva, para coletar e medir de forma eficaz minerais reativos de poços convencionais de monitoramento.
Artigo de método
Implantação e Recuperação de Amostras Minerais
Neste artigo
Resumo
Resumo
Interações químicas, geoquímicas e microbiológicas subterrâneas, como formação de minerais reativos, geração de gás e sorção de contaminantes, desempenham um papel fundamental na definição das estratégias de remediação. No entanto, avaliar esses processos em escala de campo muitas vezes é limitado pelo custo e invasividade dos métodos tradicionais de amostragem. O amostrador de armadilhas minerais oferece uma alternativa prática e de baixo custo para monitoramento in situ da formação de minerais reativos, sem exigir perfuração adicional ou extração de núcleos. Implantado dentro do intervalo de triagem de um poço de monitoramento, o amostrador coleta passivamente precipitados minerais e biomassa microbiana ao longo de pelo menos trinta dias. Uma vez recuperado, o amostrador é selado a vácuo e transportado em gelo para um laboratório para análise usando técnicas comerciais padrão. Essa inovação permite que cientistas e engenheiros avaliem tanto a taxa quanto a distribuição espacial da precipitação mineral, fornecendo insights valiosos sobre as condições do subsolo. Ao fornecer dados acionáveis sobre formação mineral e atividade microbiana, o amostrador de armadilhas minerais apoia avaliações de desempenho e ajuda a orientar estratégias de otimização para sistemas de remediação. Sua simplicidade e acessibilidade a tornam uma ferramenta útil para melhorar a caracterização do local e a gestão a longo prazo.
Introdução
A remediação de solventes clorados e contaminantes metálicos frequentemente depende da formação, dissolução ou transformação in situ de minerais reativos que degradam ou sequestram poluentes. A injeção de fontes orgânicas de carbono (por exemplo, lactato, melaço, óleo vegetal emulsionado) estimula bactérias redutoras indígenas de ferro e sulfato, que geram sulfeto de hidrogênio e ferro reduzido. Esses reagem para formar minerais sulfeto de ferro — principalmente mackinawita (FeS) e pirita (FeS 2) — que transformam abioticamente compostos orgânicos voláteis clorados (COVs)1,2,3,4,5,6.
A verificação direta em campo da formação de minerais reativos alvo pode potencializar a otimização de estratégias de remediação ao promover condições que maximizam o desenvolvimento mineral e, consequentemente, o potencial de degradação abiótica de compostos orgânicos voláteis clorados (COVs). No entanto, avaliações de formação mineral são tipicamente inferidas a partir de indicadores de fase aquosa (ou seja, análises de águas subterrâneas), devido às consideráveis restrições logísticas e financeiras associadas à aquisição de amostras em fasesólida 7,8. A avaliação convencional da formação de minerais reativos baseia-se na inferência de mudanças em fase sólida a partir de medições em fase aquosa. Amostras diretas em fase sólida podem ser coletadas, mas isso requer perfuração ou núcleo discreto e de alto custo para amostragem de solo/rochas, o que também está tipicamente associado a uma cobertura espacial limitada e à impossibilidade de coletar amostras repetidas para avaliar mudanças ao longo do tempo. Além disso, a perfuração está associada a um aumento de tempo, trabalho e riscos de segurança à saúde. Essas restrições frequentemente dificultam a otimização oportuna de estratégias de remediação e a prova definitiva da presença de minerais reativos.
A Min-Trap, doravante chamada de armadilha mineral, é um dispositivo de amostragem in situ de baixo custo, projetado para poços de monitoramento com 2 polegadas de diâmetro ou maiores. Consiste em "almofadas" de malha de nylon embaladas com uma matriz de fase sólida (por exemplo, areia de sílica ou material de sítio) encerradas em uma carcaça de PVCranhurada 9. Implantadas por semanas a meses sob fluxo de água subterrânea nativa, as armadilhas minerais capturam minerais precipitantes sem perfuração intrusiva. Após esse período de incubação, armadilhas minerais são removidas do poço de monitoramento, e as almofadas de areia dentro da carcaça de PVC são submetidas para análise laboratorial a fim de identificar e quantificar os minerais capturados durante a implantação. Mais detalhes sobre as especificações de projeto da armadilha mineral e os resultados dos experimentos laboratoriais em tanques e resultados iniciais de campo, incluindo comparação com amostras de núcleo de solo para validação do local, estãodisponíveis 10.
As principais vantagens da abordagem de armadilhas minerais incluem: evidência física direta da formação de minerais reativos, eliminação de carosos e trabalhosos de amostragem, amostragem repetível para acompanhar a progressão do tratamento, ampla adaptabilidade a qualquer tratamento de formação mineral e personalização da matriz de almofada (ou seja, areia, argila, solo do sítio, solo do sítio com emenda adicional, etc.).
Dados mineralógicos das armadilhas minerais podem guiar todas as etapas de um programa de remediação, desde a caracterização inicial do local e testes de viabilidade até a otimização de remédios e monitoramento de longo prazo. Ao fornecer uma ferramenta econômica para documentar e verificar processos de tratamento baseados em minerais, a armadilha mineral aumenta a confiabilidade e a transparência da remediação de águas subterrâneas. A armadilha mineral é particularmente aplicável para monitorar a formação de minerais reativos durante a redução química in situ (ISCR) e/ou a descloração redutiva aprimorada (ERD) para tratar COVs. Dados de armadilhas minerais coletados ao longo do tempo podem ser usados para informar transições das fases de remediação ativa para a passiva.
Além disso, a armadilha mineral está atualmente sendo adaptada para facilitar a medição dos coeficientes de distribuição do campo de contaminantes (campo K d) para avaliar a viabilidade de imobilizar contaminantes, como substâncias per- e polifluoroalquilas (PFAS), no subsolo como estratégia de tratamento. Experimentos em andamento estão utilizando amostradores de armadilhas minerais como microcosmos de campo para comparar ocampo D K do solo não amendado do local com solo emendado com produtos de carbono coloidais. O uso de um amostrador de armadilha mineral nessa abordagem apresenta claros benefícios marginais ao fornecer comparações diretas in situ de contaminantes para a distribuição de água subterrânea/solo entre o solo nativo do local e a adição de emendas baseadas em sorbentantes. Essa adaptação pode fornecer evidências importantes para o projeto de aplicação de carbono coloidal no subsolo, bem como para outras aplicações potenciais.
O amostrador de armadilha mineral pode ser usado para coletar amostras de precipitados minerais de diversos ambientes geoquímicos e avaliar diferentes processos de remediação. O protocolo descrito abaixo é genérico e geralmente apropriado para a maioria das aplicações. No entanto, aspectos específicos, como tempos de incubação, frequência de amostragem, material da matriz de suporte e métodos analíticos utilizados, devem ser adaptados ao processo geoquímico específico previsto e às condições do local.
Protocolo
Os reagentes e os equipamentos utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.
1. Planejamento de avaliação do local
- Selecione a matriz a ser usada dentro das armadilhas minerais. Veja a seção de Discussão para mais informações sobre matrizes de armadilhas minerais. Se for usada a matriz padrão de areia Ottawa, prossiga para a Implantação em Campo. Se for usado solo do sítio, prossiga para as etapas 1.1.1-1.1.2.
- Perfurar, usar ou usar outros meios para coletar 250-300 g de material.
- Envie para o fornecedor para incorporação no sampler.
NOTA: Dependendo dos objetivos do projeto, os núcleos podem precisar ser enviados em condições anaeróbias usando sacos a vácuo e pacotes de coleta de oxigênio.
2. Implantação no campo
- Obtenha a unidade do fornecedor. Consulte a Figura 1 para uma imagem do sampler fornecida pelofornecedor 11.
- Purge o poço, como se estivesse amostrando.
- Amarre corda de nylon ao parafuso de olho no topo da carcaça do sifão mineral e conecte-a à tampa do poço usando um comprimento de corda que alcance o ponto final desejado dentro da tela do poço.
- Implante armadilhas minerais diretamente dentro do intervalo de penagem do poço de monitoramento, semelhante a outros amostradores passivos de difusão comercialmente disponíveis, como amostradores de difusão passiva (https ://itrcweb.org/teams/projects/diffusion-passive-samplers), amostradores Bio-Trap (https ://microbe.com/bio-trap-samplers/) e amostradores Hydrasleeve (https ://hydrasleeve.com/).
NOTA: Armadilhas minerais adicionais podem ser fixadas em forma de "corrente de margaridas". - Prenda um peso no parafuso inferior se necessário para ajudar a alcançar profundidades mais profundas dentro da tela.
Figura 1: Amostrador de Armadilhas Minerais. Armadilha mineral de lado (para cima para a direita), totalmente montada (em cima), pronta para implantação em um poço de monitoramento e aberta (embaixo), mostrando múltiplos "travesseiros" distintos preenchidos com areia que podem ser removidos individualmente e submetidos para análise laboratorial. Muitos aspectos dos amostradores de armadilhas minerais podem ser modificados com base nas necessidades do projeto. Isso inclui o comprimento da unidade de alojamento, as dimensões do inserto de malha e o número, dimensões e material dos travesseiros. Adaptado de Divine et al.11. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
3. Recuperação e preservação
- Deixe o amostrador de armadilha mineral no poço de monitoramento pelo intervalo desejado de implantação (tipicamente 1-2 meses).
NOTA: Para determinar um período ótimo de implantação, os gerentes de projeto podem consultar a literatura existente sobre condições geoquímicas ideais para a formação de sulfeto de ferro em estratégias de remediação de reduçãoaprimorada 12. - Reúna os seguintes materiais para recuperação, conforme mostrado na Figura 2, incluindo: embalador a vácuo e sacos seladores a vácuo (alternativamente, bolsas anaeróbias GENbags também podem ser usadas), fonte de energia elétrica (se necessário), tesoura, câmera, um quadro branco (com pelo menos 24 polegadas de largura), marcadores de apagável a seco, régua, marcadores permanentes, sacos de polietileno seláveis de 1 galão, papel toalha, coolers, e gelo.
- Organize a área de trabalho para garantir uma recuperação rápida e eficiente da armadilha mineral.
- Encha os coolers com gelo.
- Rotule o saco da amostra com o nome do local, nome do poço, data da amostragem, laboratório de destino, análise desejada e iniciais do amostrador.
- Se estiver sendo usado um selador a vácuo em vez de um GENbag, fele três dos quatro lados do saco, deixando um lado aberto para inserir as amostras da armadilha mineral.
- Inicie um temporizador para garantir que menos de 15 minutos se passem desde o momento em que a unidade é retirada do poço até que os travesseiros sejam selados avácuo 13.
- Puxe cuidadosamente a linha de nylon para remover a armadilha mineral do poço.
- Denote qualquer precipitado (ou seja, material cinza, preto ou marrom) ou odores provenientes da carcaça mineral do sifão.
- Fotografe a aparência da carcaça.
- Desrosqueie o topo do sifão mineral para expor o inserto interno de malha dos travesseiros preenchidos com material (Figura 3).
- Denote e/ou fotografe qualquer precipitado no inserto de malha.
- Use tesoura para cortar o laço ou a braçadeira que prende o inserto de malha no topo da unidade de alojamento.
- Coloque o insert de malha dentro do GENbag ou saco a vácuo e fele imediatamente.
- Dupla bolsa do sampler em um saco grande (ou seja, de um galão) com zíper.
- Fotografe a amostra.
- Coloque a amostra no cooler sobre gelo imediatamente.
- Pare o cronômetro e registre o tempo decorrido no diário de campo.
- Repita conforme necessário para cada poço, sempre mantendo as amostras no gelo.
- Complete a cadeia de custódia.
- Embale o cooler com segurança e envie para os laboratórios para entrega durante a noite.
NOTA: O tempo máximo de espera antes de chegar ao laboratório é de 48 horas. Certifique-se de que as amostras nunca estejam abaixo de -18 °C. O armazenamento criogênico de amostras (cerca de -78°C) pode induzir a conversão de mackinawita em pirita antes dasanálises 14. Esse efeito não foi evidenciado quando as amostras foram armazenadas sob condições de congelamento modestas (-18 °C).15. Amostras coletadas com armadilhas minerais são viáveis para muitas análises. A Tabela 1 abaixo apresenta métodos analíticos que foram usados em amostras de armadilhas minerais, bem como referências conforme aplicável. O alto teor de quartzo da matriz padrão de areia de sílica pode impedir o uso de análises XRD, então tipos alternativos de meios de suporte podem ser considerados para permitir o uso mais eficaz da XRD.
Figura 2: Fotografia mostrando equipamentos de campo (no sentido horário a partir do canto superior esquerdo). (A) Quadro branco; (B) marcadores de apagável a seco; (C) tesouras (verde e azul); (D) seladora a vácuo; (E) caixa de luvas de látex; (F) sacos a vácuo; (G) pacotes absorventes de oxigênio para armazenamento de alimentos; e (H) caderno de campo. Adaptado de Divine et al.11. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Figura 3: Fotografias mostrando equipamentos de campo (no sentido horário a partir do canto superior esquerdo). (A) Remoção de armadilhas minerais do poço de monitoramento; (B) cortar e separar almofadas minerais individuais; (C) duas amostras minerais de travesseiro armadilhado seladas com um absorvente de oxigênio; (D) duas amostras de travesseiros de armadilha mineral seladas com um absorvente de oxigênio (note a coloração preta indicativa da presença de minerais de sulfeto de ferro); (E) duas armadilha mineral recuperada e aberta antes da amostragem (note a coloração preta indicativa da presença de minerais sulfeto de ferro). Adaptado de Divine et al.11. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Resultados
Quatro exemplos representativos de aplicações de armadilhas minerais para documentar a formação de minerais-alvo são apresentados abaixo.
Exemplo 1
A biorremediação in situ tem sido implementada no local há mais de 10 anos por meio da injeção de uma fonte de carbono solúvel e fermentável para tratar tricloroetênico e compostos relacionados. Dados geoquímicos aquosos de poços de monitoramento indicam que condições redutoras de sulfato persistem por muitos anos, enquanto concentrações elevadas de cis-1,2-DCE e outros produtos filhos confirmam que processos redutivos de descloração mediados microbianamente estão bem estabelecidos. Para verificar a formação ativa de sulfeto de ferro, amostras de armadilhas minerais foram implantadas no local. Os amostradores de armadilhas minerais foram instalados em poços de monitoramento por aproximadamente cinco meses, após os quais as amostras foram analisadas para ferro total, AMIBA e Microscopia Eletrônica de Varredura - Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios X (SEM-EDS). Foram observadas concentrações elevadas de Fe total (100 mg/kg), CrES Fe²⁺ (44 mg/kg) e CrES (41 mg/kg). O mapeamento elementar a partir de imagens SEM-EDS (Figura 4) demonstra claramente a co-localização de ferro e enxofre. Coletivamente, esses achados fornecem fortes evidências de que as atividades de remediação resultaram em precipitação ativa in situ de sulfetos de ferro. Em contraste, a ausência de Fe²⁺ e sulfeto extraíveis, juntamente com a ausência de ferro e enxofre co-localizados nas análises SEM-EDS, indicaria que os sulfetos de ferro não estavam presentes na amostra.
Figura 4: Mapas de elementos SEM-EDS desta amostra de armadilha mineral mostrando as localizações espaciais de Fe e S (centro e direita). Barras de escala: 25 μm. Adaptado de Divine et al.15. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Exemplo 2
A água subterrânea contaminada com níquel dissolvido foi tratada injetando uma fonte de carbono solúvel e fermentável para promover a precipitação mineral do níquel por meio da formação microbiana de sulfetos de níquel em fase sólida (NiS). Reduções nas concentrações de níquel dissolvido foram observadas em poços de monitoramento, e amostradores de armadilhas minerais foram usados para confirmar que essas diminuições resultaram da precipitação de níquel como NiS. Armadilhas minerais contendo areia estéril foram implantadas em poços de monitoramento por 64 dias, após os quais as amostras foram analisadas quanto ao níquel total, níquel medido por análise de Metais Simultaneamente Extraídos/Sulfeto Volátil Ácido (SEM/AVS), que indica complexos Ni-S, e Espectroscopia de Dispersão de Energia de Raios X por Microscopia de Varredura Eletrônica (SEM-EDS). Concentrações elevadas de níquel foram detectadas em todas as amostras de armadilha mineral, com níquel total variando de 5,2 a 89 mg/kg e níquel extraível por SEM/AVS variando de 3,7 a 100 mg/kg. O mapeamento elementar a partir de uma imagem SEM-EDS de uma amostra (Figura 5) demonstra a co-localização de níquel e enxofre. Em conjunto, esses resultados confirmam que as atividades de remediação resultaram na precipitação in situ e no sequestro de níquel, inclusive como NiS. Além disso, medições totais de ferro e outros dados de MEV sugerem que uma parte do níquel também pode estar associada a minerais de ferro não sulfeto (dados não mostrados).
Figura 5: Mapas de elementos SEM-EDS de uma amostra de armadilha mineral mostrando as localizações espaciais de S (esquerda) e Ni (direita). Barras de escala: 1 μm. Adaptado de Divine et al.11. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Exemplo 3
Uma armadilha mineral contendo solo estéril foi instalada em um local onde uma solução de carbono fermentável solúvel foi injetada, e o subsolo foi moderadamente aquecido (aumento de temperatura de cerca de 5-15 °C) para promover a biorremediação in situ 16. Após um período de incubação de aproximadamente quatro meses, a amostra da armadilha mineral foi analisada quanto a características microbiológicas por meio dos métodos avançados de qPCR da Microbial Insight, conhecidos como análises QuantArray-MIC e CENSUS qPCR-AHY (https://microbe.com/quantarray-mic/). Esses dados (Figura 6) fornecem insights sobre as condições de poise/geoquímicas redox e a abundância de grupos microbianos-chave relevantes para a formação de espécies minerais reativas de ferro. A matriz de armadilha mineral era estéril na implantação, então todos os microrganismos detectados por qPCR representam colonizadores in situ que se estabeleceram durante o período de incubação. Por exemplo, três dos alvos mais abundantes na amostra da armadilha mineral foram identificados como fermentadores (FER), IRB e SRB (identificados como APS na Figura 6), que indicam processos microbianos ativos consistentes com as condições redox observadas. Fermentadores são bactérias anaeróbias que metabolizam substratos orgânicos de carbono para produzir ácidos orgânicos e hidrogênio. A produção de hidrogênio, por sua vez, apoia o crescimento de outros organismos associados à CMI, incluindo a SRB. O IRB reduz ferro férrico insolúvel a ferro ferroso solúvel, facilitando potencialmente a disponibilidade de ferro ferroso para formação de minerais reativos de ferro. Os SRB consomem hidrogênio e produzem sulfeto de hidrogênio. O sulfeto de hidrogênio, por sua vez, pode reagir com o ferro ferroso disponível para formar sulfetos reativos de ferro. Embora métodos baseados em DNA não quantifiquem diretamente a atividade enzimática, a presença e a dominância desses organismos em um substrato anteriormente estéril apoiam fortemente reações biogeoquímicas em andamento que contribuem para a formação de minerais reativos. No geral, os resultados fornecem insights úteis sobre a abundância relativa dos principais grupos microbianos envolvidos nas reações redox e na formação de minerais reativos de sulfeto de ferro. Esses resultados são consistentes e explicam a redução de mais de 99,9% nas concentrações de COVs neste poço e uma mudança significativa da massa molar para etina e etano (Figura 7), além da diminuição associada no número de cloro (a média de cloro para os etinos clorados medidos na amostra). Esses resultados destacam que a descloração redutora foi aprimorada e está em processo de desintoxicação.
Figura 6: QuantArray-MIC e CENSUS qPCR-AHY resultam de uma armadilha mineral coletada em um poço de monitoramento após um período de incubação de 4 meses. Adaptado de Divine et al.11. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Figura 7: Mudanças no tempo na massa molar de mais etenos clorados para etênio e etano nas concentrações de água subterrânea, e a diminuição associada no número de cloro (o número médio de cloro para os etenos clorados medidos na amostra). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Exemplo 4
Armadilhas minerais podem ser usadas in situ para medir eficientemente a distribuição relativa de contaminantes entre o solo e o lençol freático. Como os amostradores de armadilhas minerais operam sob condições de campo de fluxo e biogeoquimicamente ativas, os valores representam coeficientes de distribuição efetiva (Kd-eff) que abrangem tanto processos de retenção sorptivos quanto mediados por microbianos, em vez de parâmetros de sorção em lote de equilíbrio. Assim, Kd-eff pode ser mais útil do que os valores Kd derivados em laboratório, pois representa o comportamento real de sorção observado em campo. Como estudo piloto, armadilhas minerais com matriz de suporte personalizada foram implantadas em um local contaminado com substâncias per- e polifluoroalquilas (PFAS) para calcular valores específicos de PFASde PFAS d-eff e determinar a eficácia da sorção de contaminantes em um produto de carbono coloidal. Neste projeto experimental, três armadilhas minerais foram implantadas em poços separados por 30 dias. As almofadas de armadilha mineral eram preenchidas com solo do sítio, areia Ottawa (para determinar a adequação da areia como proxy do solo do sítio) ou solo do sítio misturado com um produto de remediação de carbono ativado. Após a recuperação das armadilhas, a água subterrânea também foi coletada de cada poço, e a água subterrânea e três matrizes de cada local foram analisadas pelo método EPA 1633. Os coeficientes de sorção individual e somado de PFAS foram calculados dividindo a concentração no sólido (mg/kg) pela concentração na água subterrânea (mg/L). Os valoressomados de K d-eff dos PFAS, calculados para cada poço e matriz de monitoramento, são mostrados na Figura 8 abaixo.
Figura 8: Coeficientes de sorção dos PFAS somados por localização e matriz. Esses resultados demonstram que o produto de remediação de carvão ativado aumentou dramaticamente a absorção dos contaminantes. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
O sequenciamento do amplicon 16S rRNA também foi realizado em cada matriz a partir de cada local para fins exploratórios. Embora a composição das comunidades microbianas pareça correlacionar-se mais estreitamente com a matriz de suporte do que com a localização dos poços (Figura 9), espera-se que mais conjuntos de dados elucidem padrões em bactérias relacionadas a PFAS.
Figura 9: Um dendrograma de agrupamento hierárquico das classificações em nível de gênero a partir das amostras de armadilhas minerais. As amostras mais semelhantes entre si são agrupadas, então compassos mais curtos indicam mais semelhança. Por exemplo, a amostra MW-7 Carbon é semelhante à MW-1 Carbon, mas muito diferente da MW-8 Sand. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Em conjunto, esses resultados demonstram o valor dos amostradores de armadilhas minerais para lidar com contaminantes emergentes e orientar estratégias de remediação. A abordagem permite a quantificação eficaz de sorção de contaminantes e a amostragem in situ de comunidades microbianas em águas subterrâneas impactadas por PFAS. Importante destacar que a técnica é mais útil como ferramenta comparativa, por exemplo, para avaliar o desempenho relativo de diferentes sorbibentes entre armadilhas, e não como meio de refletir diretamente as condições de equilíbrio dentro do subsolo.
| Análise | Objetivo | Use o Estudo | |
| Avaliação de Biorremediação Intrínseca Aquosa e Mineral (AMIBA) • Sulfeto volátil ácido (SVA) • Sulfetos extraíveis de cromo (CrES) • Ferro ferroso e férrico fortemente solúvel em ácido (SAS-Fe) • Ferro ferroso e férrico fraco solúvel em ácido (WAS-Fe) | Biogeoquímica do ferro e do enxofre | Ulrich et al. (2021a) Divine et al. (2023a) | |
| Microscopia Eletrônica de Varredura/Espectroscopia de Raios X Dispersiva de Energia (SEM/EDS) | Mineralogia e composição elementar | Divine et al. (2023a) | |
| Metais totais, incluindo ferro total (métodos USEPA 3050B e 6020) | Composição metálica | Divine et al. (2023a) | |
| Difração de Raios X (XRD)* | Identificação de minerais cristalinos | ||
| Suscetibilidade magnética | Composição da magnetita | ||
| Reação em cadeia quantitativa da polimerase (qPCR) e QuantArray | Concentração populacional microbiana | Divine et al. (2023a) | |
| Sequenciamento de DNA (16S rRNA, ITS) | Composição da comunidade microbiana | ||
Tabela 1: Análises Potenciais aplicáveis a amostras coletadas com amostras de armadilhas minerais.
Discussão
Vários passos do protocolo são críticos para seu sucesso. Primeiro, todas as ações preparatórias que possibilitam a recuperação rápida e eficiente por armadilhas minerais são essenciais para evitar a exposição da amostra e manter a integridade. Mais importante ainda, armadilhas minerais devem ser colocadas sob condições anaeróbicas o mais rápido possível após a coleta.
Modificações no protocolo para acomodar a aquisição da matriz de armadilha mineral podem ser necessárias se uma matriz não padrão for selecionada. O projeto padrão utiliza areia de sílica Ottawa. As vantagens dessa matriz incluem sua alta condutividade hidráulica e porosidade, semelhança com materiais de muitos aquíferos aluviais arenosos e ausência de teor de ferroferroso 9. O solo do local é uma matriz comum não padrão, portanto instruções para a aquisição do solo do local foram incluídas no protocolo principal. Solo ou areia misturados com produtos de remediação, como carbono coloidal, também podem ser usados em armadilhas minerais. Além disso, o protocolo pode ser adaptado para refletir as melhores práticas para diferentes equipes de campo, considerando os requisitos de pessoal e documentação.
O amostrador de armadilha mineral enfrenta muitos desafios associados à perfuração e à extração de testemunhos para amostragem mineralógica, mas também possui suas próprias limitações. Primeiro, a matriz de amostragem dentro da armadilha mineral pode não representar com precisão o material aquífero do local. Por exemplo, a areia padrão de Ottawa funciona bem em aquíferos arenosos, mas é menos representativa de ambientes ricos em sedimentos ou argilas. O solo do local é frequentemente usado como alternativa, embora possa ser difícil de obter. Além disso, como armadilhas minerais precisam ser implantadas em poços de monitoramento, os locais de amostragem são restritos a poços ou furos existentes. Por fim, dados de amostragens de armadilhas minerais não devem ser considerados substitutos diretos para a amostragem geoquímica em massa.
Armadilhas minerais têm várias aplicações potenciais adicionais além dos exemplos descritos acima. Essas incluem abordagens de remediação voltadas para precipitar outros contaminantes metálicos, como arsênico, cromo e urânio, como sulfetos, óxidos de ferro ou minerais fosfatados, por meio da injeção de redutores, oxidantes, fosfatos e/ou soluções ácidas ou bases. Espera-se que o procedimento descrito acima seja amplamente aplicável; no entanto, métodos analíticos alternativos podem ser necessários para a análise da amostra, dependendo do contaminante alvo e da fase mineral.
Divulgações
Os autores Taggart e Ward trabalham na Microbial Insights, que é licenciada exclusivamente para fabricar e vender Min-Traps. Os autores Divine, Justicia-León, Martin Tilton, Carter e Zardouzian são empregados pela Arcadis, que é a Cessionária da Patente Min-Trap.
Agradecimentos
O financiamento e o apoio para esse trabalho foram fornecidos por meio do Satellite, o programa global de inovação para a Arcadis (http://www.lovinklaan.nl/en/programs/imagine-satellite/), e do ESTCP (Projeto ER19-5190).
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Régua de aço inox de 18 polegadas | Grampos (www.staples.com) | 2772901 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Sacos de polietileno seláveis de 1 galão | Grampos (www.staples.com) | 24401543 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Gerador Honda de 2200 watts | Home Depot (www.homedepot.com)) | 316604378 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Pacotes de oxigênio em gel de sílica de 5 gramas de alimentos | Amazon (www.amazon.com) | 7.47607E+11 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Coolers | Grampos (www.staples.com) | 24299978 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Câmera digital | Modelos alternativos podem ser aceitáveis | ||
| Marcadores de apagação a seco | Grampos (www.staples.com) | 24398946 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Quadro branco apagável a seco (pelo menos 24 polegadas de largura) e | Grampos (www.staples.com) | 814930 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| GENbag Anaeróbico | bioMé rieux (https://biomerieuxdirect.com/biomerieux) | 45534 | Podem ser usados como alternativa a um selador a vácuo, os sacos anaeróbicos GENbags (https://biomerieuxdirect.com/), que são sacos herméticos que contêm um sachê gerador que absorve oxigênio e libera dióxido de carbono, podendo ser usados para produzir rapidamente uma atmosfera anaeróbica para preservação e armazenamento de amostras Min-Trap. |
| Gelo | Loja de conveniência local | ||
| Min-Trap Samplers | Microbial Insights, Inc. (https://microbe.com/min-trap-sampler/) | NA | (Patente dos EUA 11.002.643 B1) |
| Corda de Nylon | Grampos (www.staples.com) | 191591 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Papel toalha | Grampos (www.staples.com) | 2126874 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Marcador permanente | Grampos (www.staples.com) | 125328 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Tesoura | Grampos (www.staples.com) | 24380498 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Seladora a vácuo | Cabelas (www.cabelas.com) | 100113832 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
| Rolo de saco selador a vácuo (8-on) | Cabelas (www.cabelas.com) | 2514954 | Modelos alternativos podem ser aceitáveis |
Referências
- He, Y. T., Wilson, J. T., Su, C., Wilkin, R. T. Review of abiotic degradation of chlorinated solvents by reactive iron minerals in aquifers. Ground Water Monit Remediat. 35, 57-75 (2015).
- Horst, J., et al. New tools for assessing reactive mineral-mediated abiotic contaminant transformation. Ground Water Monit Remediat. 39 (2), 12-21 (2019).
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Reimpressões e permissões
