Summary
הטכניקה של מילויים מתרחבים בשכבות דקות (DGT) מוצע ללימודי התפצלות של פלוטוניום. פרוטוקול זה מתאר ניסויי דיפוזיה חיטוט ההתנהגות של פו (IV) ופו (V) בנוכחותו של חומר אורגני. DGTs נפרס במעיין קרסטי לאפשר הערכה של הזמינות הביולוגית של פו.
Abstract
הספיגה הביולוגית של פלוטוניום (פו) במערכות אקולוגיות ימיות היא מדאיגה במיוחד שכן הוא פולט חלקיקי אלפא עם זמן מחצית חיים ארוכים שעלולים לתרום לחשיפה של Biota ובני אדם. מילויים מתרחבים בטכניקת סרטים דקה הוא הציג כאן למדידות באתר של זמינות ביולוגית פו והתפצלות. תא דיפוזיה נבנה עבור ניסויי מעבדה עם פו והפרוטוקול החדש שפותח מאפשר לדמות את ההתנהגות הסביבתית של פו בפתרונות מודל של הרכב כימי שונים. התאמה של מצבי החמצון לפו (IV) ופו (V) שתוארו בפרוטוקול זה היא חיוני כדי לחקור את הכימיה חיזור המורכבת של פלוטוניום באיכות הסביבה. הכיול של טכניקה זו והתוצאות שהתקבלו בניסויי המעבדה יאפשרו לפתח מכשיר DGT ספציפי למדידות פו באתר בfreshwaters. מדידות ספקטרומטר המסה מבוססת Acceleratorשל פו שנצבר על ידי DGTs באביב הקארסט אפשר קביעת הזמינות הביולוגית של פו בסביבת מים מתוקים מינרלים. יישום של פרוטוקול זה למדידות פו באמצעות מכשירי DGT יש פוטנציאל גדול לשיפור ההבנה של התפצלות וההעברה הביולוגית של פו במערכות אקולוגיות ימיות שלנו.
Introduction
פלוטוניום הוא הווה רדיונוקלידים מלאכותי בסביבה כתוצאה מהנשורת הגלובלית הבאים בדיקות פצצה הגרעיניות ותאונות גרעיניות. יש הכימיה חיזור של פלוטוניום השלכות חשובות על ההגירה שלה ורכיבה על אופני biogeochemical במערכות מים סביבתיים 1. יש פלוטוניום כימיה מורכבת ויכול להתקיים בארבעה מצבי חמצון (III, IV, V, VI) באותו הזמן. לכן, ההפצה של מיני חיזור של פלוטוניום במים הטבעיים היא רגישה מאוד לסביבה כימית מקומית 2,3. מצב החמצון של פלוטוניום תלוי גם במוצאו של המקור - הצהרה זו היא בעיקר רלוונטית לסביבות מזוהמות ואתרי סילוק. מיני פלוטוניום מופחתים (+ III ו+ IV) נמצאים ברובה בסביבות anoxic ומקורן הנשורת הגלובלית ומצוידי שפכי פסולת, ואילו ניתן למצוא מצבי חמצון גבוהים יותר (+ V ו+ VI) בין מוצרי דעיכה של אקטינידים אחריםובסביבות oxic 4.
הניידות וההתנהגות הסביבתית של פלוטוניום ניתן לחזות מהתפצלות חיזור במידה מסוימת. פלוטוניום ב+ שלישי והרביעי + מצבי חמצון קיימים ברובה בשלב מוצק וגדל יכולת sorb לקולואידים אורגניים וטבעיים חומר אורגני מולקולות (NOM). פלוטוניום ב+ שלישי והרביעי + מצבי חמצון נחשב פחות ניידת. צורות חמצון מסיסים יותר של פלוטוניום (+ V ו+ VI, + להיות סביר ביותר V) 5 עלולים לתרום להעברה ביולוגית גבוהה יותר לאורגניזמים החיים במים בשל ניידות גבוהה יותר. עם זאת, בנוכחותם של NOM, במיוחד של חומצת humic, פו (V) מצטמצם 17, הסטת המחיצות כמה סדרי גודל לטובת משקעים. למרות העובדה כי שיעור ההפחתה של פו (V) לפו (IV) הוא 4 עד 5 סדרי הגודל מהר יותר מאשר התגובה ההפוכה, remobilization של פו (IV) תחת תנאי חמצון may גם יתקיים 1. נתוני ניסוי אחרונים על משקעי מינרלים מתוקנים עם פו (IV) והכפופים לתנאי חמצון טבעיים הראו כי הריכוז של פו המסיס בשלב המימי מוגבר לאורך זמן 1,6. המחברים להסביר את זה על ידי desorption חמצוני של פו (IV) והיווצרות של פו יותר מסיס (V) ופו מינים (VI). חמצון של פו (IV) עלול להתרחש גם עקב תחמוצות מנגן נתקלו באופן טבעי 7. תצפיות אלה חשובים עבור מודלים זמינות ביולוגית והערכת סיכונים סביבתית של סילוק פסולת ואתרים מזוהמים.
מחקרים על זמינות ביולוגית והתפצלות של פלוטוניום הוא משימה מאתגרת בשתי המעבדה ובאתר תנאים. ריכוזים סביבתיים נמוכים, ההשתנות של מיני חיזור והאינטראקציות עם קולואידים טבעיים לעשות את זה קשה כדי לדמות את התנהגות biogeochemical של פלוטוניום. הטכניקה של מילויים מתרחבים בשכבות דקות (DGT) המבוססת עלדיפוזיה של מינים מזהמים חופשיים ויציבים דרך polyacrylamide ג'ל (PAM) נמצאת בשימוש נרחב למדידות סביבתיות של יסודות קורט 8. סמפלר DGT מייצג מכשיר תלת שכבתי עשוי משלב מחייב (עבור רוב מתכות עקבותיו היא שרף Chelex הכלול בג'ל PAM), שכבת ג 'מתרחבת (ג'ל PAM משתנה עובי) וקרום מסנן הגנת ג'ל ו מחזיק ההרכבה יחד. סרטים דקים של ג'ל polyacrylamide, בהיקף של 85% ממים, יאפשר מינים מורכבים חופשיים ויציבים כדי לפזר במהירות רבה יותר מאשר פלוטוניום חייב מולקולות NOM גדולות או חלקיקי colloidal טבעיים. הגדרה שנועדה ללמוד דיפוזיה פלוטוניום בסרטי ג'ל הדק PAM בתנאי מעבדה נקראת תא דיפוזיה 9.
תא דיפוזיה הוא כלי דו-תא שבו שני תאים נפרדים הם מחוברים על ידי פתיחה של פני השטח נתון. הפתיחה, כלומר, החלון שבין שני התאים גontains דיסק של ג'ל דיפוזיה של עובי נתון. אנו נבנו תא טפלון עם שני תאים 100 מיליליטר וחלון עגול דיפוזיה 1.7 סנטימטרים קוטר. תא אחד הוא נשלף, המאפשר הרכבה. חריץ רחב 0.5 סנטימטר המגולף סביב חלון דיפוזיה בתא הקבוע משמש למקום דיסק ג'ל מתרחב. עומק החריץ צריך להיות דומה לעובי ג'ל PAM המיועד לשימוש. אנחנו בוחרים לעבוד עם ג'ל PAM 0.39 מ"מ, ובכך עומק החריץ בתא דיפוזיה שלנו הוא 0.39 מ"מ. תמונה מפורטת של תא דיפוזיה ניתנת באיור 1.
כאשר פתרון תחילה מכיל פלוטוניום ממוקם לתוך תא אחד (), לשדר מיני פו יקימו מפל ריכוזים בג'ל ויתחיל להצטבר בתא השני (B), בתחילה מכיל פתרון של אותו הרכב כימי ללא פו . הריכוז הראשוני של מיני פו בתא מוגדר כך שמאהלרNS קבוע או שינויים קטנים מאוד (על ידי 1% -2% לכל היותר) לאורך ניסוי דיפוזיה. זומם הסכום של פו מתפזר לעומת הזמן מספק אמצעי לנתח את הניידות של מיני פו השוררים בתנאים הסביבתיים השונים מדומים. דיפוזיה בשכבות דקות מספקת אלטרנטיבה יקרה ללימודים בניידות פו והתפצלות ויכולה להיות מיושמת בהצלחה בתנאי שטח 10. אפשר להחליף את תא דיפוזיה ידי סמפלר פסיבי, מיוצר עם ג'ל PAM מתרחב ושרף Chelex כשלב המחייב, המשמש לצבור מיני פו לשדר. כגון סמפלר יכול להיחשף בתנאי שטח - כמות פו הצטברו בשרף תהיה מעידה על התפצלות והזמינות הביולוגית של פו בסביבה המתאימה 10.
בעבודה זו, השתמשנו תא דיפוזיה לחקור את הניידות של פו (IV) ופו מינים (V) ויחסי הגומלין שלהם עם NOM בתנאי מעבדה. פוrthermore, אנחנו מוחלים דוגמי DGT פסיביים גדולים של פני השטח של 105 סנטימטר 2 ללמוד את הזמינות הביולוגית של פו במעיין קרסטי של שוויצרי יורה ההרים (Venoge הנהר) שבו חלק משמעותי של פו נמצא בחלקים תאיים של טחבים מימיים ב עבודה קודמת 11. בגלל הרמה הנמוכה מאוד של הווה פלוטוניום בסביבה וטהור זה, ספקטרוסקופיית מסות טכניקות (AMS) המבוסס על מאיץ זמינות במכון הטכנולוגי של ציריך שמשו למדידת איזוטופים פלוטוניום.
Protocol
1. פלוטוניום Tracer הכנה
- פו הכנה (IV) נותב
- מפתרון מניות פו להעביר aliquot מתאים המכיל את הכמות הרצויה של פו לניסוי לתוך כוס זכוכית 25 מיליליטר. עבודה עם 10 בקרל של 239 פו בכל פעם.
- הוסף 1 מיליליטר מרוכז HNO 3, 0.6 מיליליטר 1 H M 4 NaHSO, 0.4 מיליליטר מרוכז 2 SO 4. להתאדות ליובש על פלטה חשמלית. חום לאט ב 200 מעלות צלזיוס בתחילת להימנע הקרנת חומצה.
- ברגע שאין נוזל שנשאר בכוס, לחשל את השאריות ב 400 ° C - 500 ° C עד אין אדים לבנים נובעים. השאריות לבנה כאשר התקררו ומסיס במאגר נבחר לניסוי.
הערה: (IV) פו המקור מוכן בדרך זו ניתן לאחסן יבש עד מספר חודשים 12.
- הכנת פו נותב (V) 13
- חמצון פו
- העבר את aliquot מאבני פופתרון ck לתוך בקבוקון נוזל נצנץ פלסטיק 20 מיליליטר עם מכסה leakproof. עבודה עם 10 בקרל של 239 פו בכל פעם. להוסיף 0.01 מיליליטר של 0.01 M 4 KMnO ולהשאיר את התערובת בחושך במשך לפחות 6 שעות.
- פו חילוץ (VI)
- לפני מיצוי להכין פתרון של 0.5 M thenoyltrifluoroacetone (TTA) בcyclohexane ולהגן עליו מפני חשיפה לאור. תמיד להכין פתרון זה מייד לפני כל ניסוי.
- הוסף לפתרון פו חמצון 2 מיליליטר של 0.1 מ 'CH 3 COONa ב- pH 4.7 ו -2 מיליליטר של 0.5 מ' thenoyltrifluoroacetone (TTA) בcyclohexane. לעטוף את הבקבוק בנייר אלומיניום כדי לשמור את תערובת התגובה בחושך, לנער במשך 10 דקות. הפרד את השלב האורגני המכיל פו (VI) עם טפטפת והעברה לבקבוקון זכוכית נקייה.
- פו (VI) לפו photoreduction (V)
- השאר את בקבוקון הזכוכית המכיל פו (VI) -TTA מורכב בcyclohexane בחדר אור לשעה 2.
- פו חילוץ (V)
- הוסף לפתרון חשוף אור 1 מיליליטר של 0.1 מ 'CH 3 COONa ב- pH 4.7 ולנער במשך 5 דקות. הסר שלב המימי, המכיל פו (V). קבע את הריכוז של מקור זה על ידי ספירת נצנץ נוזלית לוקחת aliquot 100 μl.
הערה: הכן פו (V) פתרונות מייד לפני כל ניסוי מאז היציבות לטווח הארוך של פו במצב חמצון + V הוא נחקר.
- הוסף לפתרון חשוף אור 1 מיליליטר של 0.1 מ 'CH 3 COONa ב- pH 4.7 ולנער במשך 5 דקות. הסר שלב המימי, המכיל פו (V). קבע את הריכוז של מקור זה על ידי ספירת נצנץ נוזלית לוקחת aliquot 100 μl.
- חמצון פו
2. הכנת הפתרונות המשמשים בניסויים
- הכן את הפתרונות שנאגרו
- הפוך 10 מ"מ פתרון של מגבים (3 (-morpholino N) חומצת propanesulfonic) חיץ. קח 200 מיליליטר של פתרון זה ולהתאים לpH הרצוי על ידי תוספת חכמה ירידה של 0.1 M HCl (pH 6.5 לשימוש עם פו (IV) ו- pH 5.5 לשימוש עם פו (V)).
- הכן את הפתרונות לניסויים עם פו (IV)
- פתרון
- לפזר פו (IV) שהוכן בשלב 1.1 בseמיליליטר veral של 10 מ"מ מגבים שנאגרו פתרון ב- pH 6.5. ביסודיות לשטוף את הכוס עם אותו הפתרון.
- תביא את הנפח עד 72 מיליליטר עם פתרון שנאגרו 10 מגבים מ"מ ב- pH 6.5. בדוק את ה- pH ולהתאים מחדש 6.5 עם 0.1 M NaOH. העברה 72 מיליליטר של פתרון זה לתוך כוס נקייה - זה הפתרון (א) ליוכנס לתא של תא דיפוזיה.
- פתרון ב '
- קח 72 מיליליטר של 10 מ"מ מגבים שנאגרו הפתרון ב- pH 6.5; להוסיף 0.75 מיליליטר של 1 M Na 2 SO 4. בדוק את ה- pH, להתאים מחדש ל 6.5 במידת צורך. העברה 72 מיליליטר של פתרון זה לתוך כוס נקייה - זה פתרון «B» ליוכנס ל« B »תא של תא דיפוזיה.
- הכן את הפתרונות עם NOM
- שוקל 1.4 מ"ג של fulvic המיובש בהקפאה או חומצה הומייה לריכוז להשיג של 20 עמודים לדקה ולפזר אותו ב« »containi הפתרוןng פו (IV). הכן שעות לפני הניסוי ולאפשר איזון זה פתרון 24.
- פתרון
- הכן את הפתרונות לניסויים עם פו (V)
- פתרון
- ממיסים פו (V) שהושג בשלב 1.2.4 ב -72 מיליליטר של 10 מ"מ מגבים שנאגרו הפתרון ב- pH 5.5; להוסיף 0.75 מיליליטר של 1 M Nano 3. בדוק את ה- pH ולהתאים לרמה של 5.5 במידת צורך. העבר את 72 מיליליטר של פתרון זה לתוך כוס נקייה. הכן את הפתרון עם פו (V) מייד לפני הניסוי.
- פתרון ב '
- קח 72 מיליליטר של 10 מ"מ מגבים שנאגרו הפתרון ב- pH 5.5; להוסיף 0.75 מיליליטר של 1 M Nano 3. בדוק את ה- pH ולהתאים לרמה של 5.5 במידת צורך. העבר את 72 מיליליטר של פתרון זה לתוך כוס נקייה.
- הכן את הפתרונות עם NOM
- שוקל 1.4 מ"ג של fulvic המיובש בהקפאה או חומצת humic להשיג ריכוז של 20 עמודים לדקה ומתמוסס בתמיסה המכילה פו (V). השאר את הפתרון למשך 24 שעותכדי להגיע למצב היציב בין פו (IV) ופו מינים (V). לפני ניסוי דיפוזיה לבצע חילוץ שלב נוזלי כדי לקבוע את החלק היחסי של פו (V), כמתואר בסעיף 3.4.2.
- פתרון
3. ניסויי המעבדה דיפוזיה
- הכן ג'ל PAM
- להרטיב מגש פלסטיק עם כמה מיליליטרים של אלקטרוליט (למשל, 10 מ"מ Nano 3), הנח את רצועת ג'ל PAM ובלהרחיב באופן אחיד על פני השטח. מניחים בזהירות אגרוף חד של 2.7 סנטימטרים קוטר על פני השטח ג'ל. הימנע הזזה האגרוף על פני השטח ג'ל.
- השתמש בתאורה ממוקדת מקומית במידת צורך, זה עשוי לעזור כדי להמחיש את הג'ל השקוף PAM. לחץ על האגרוף בתקיפות נגד פני השטח ג'ל ולשחרר ברגע שהוא נחתך.
- הרכבה של תא דיפוזיה
- מקם את דיסק ג'ל PAM עם פינצטה לתוך החריץ מעל חלון דיפוזיה באופן חלק פנים. הפעל את הבורג כך שTWo תאים של תא דיפוזיה להחזיק יחד, ביניהם באמצעות דיסק ג'ל PAM.
- מארק ותאים של תא B דיפוזיה. להרכיב את תא דיפוזיה עם דיסק ג'ל מייד לפני כל ניסוי; אינו מאפשר ג'ל לייבוש.
- השקת ניסוי דיפוזיה
- לאט לאט שופך את A ו- B הפתרונות לתאים המקביל. ודא ששני הפתרונות שפכו באותה המהירות על מנת לספק נפח שווה בכל תא בכל עת, אחרת ג'ל diffusive יכול להיות פגום.
- הפעל את שעון העצר פעם הפתרונות נמצאים בתא. מניחים את המערבלים חשמליים הזעירים מעל לתא דיפוזיה. בשלב זה התחיל ניסוי דיפוזיה נחשב.
- לקיחת דגימות בכל ניסוי דיפוזיה
- לקחת דגימות של נפח שווה בתוך מרווחי זמן קבועים מתאי B ובו-זמנית על מנת לשמור על כרכים קבועים לאורך experimeNT.
- קח לדוגמא 1.00 מיליליטר בו זמנית בכל תא מייד בתחילת הניסוי כדי לקבוע את ריכוז פו הראשוני בתא.
- השתמש במרווח של 10 דקות בניסויי זמן דגימה ללא תוספת של NOM ו -20 דקות לכמה שעות בניסויים עם חומצת humic. 2.00 מיליליטר aliquots מספיקים כדי לספק רגישות טובה למדידות אלפא-spectrometric.
- חילוץ שלב נוזלי של פו (IV) ופו (V)
- בסוף ניסוי דיפוזיה לקחת בנפרד 4 מיליליטר דגימות ומB תאים לתוך מבחנות פלסטיק עם מכסי leakproof. להפוך לחומצת דגימות עם 1 מיליליטר 2 M HCl.
- הוסף 5 מיליליטר של 0.5 מ 'ביסה חומצה זרחתית (hexyl 2-אתיל) (HDEHP) פתרון בcyclohexane ולהתסיס מבחנות במרץ במשך 5 דקות. השאר דגימות כדי לאפשר הפרדת שלב. הסר את שלב המים המכיל פו (V).
- חזרה שאיבה של פו (IV)
- חזרה לשעברמערכת פו (IV) מהשלב האורגני שנותר עם 5 מיליליטר של 5% (NH 4) 2 C 2 O 4.
- לקחת דגימות של נפח שווה בתוך מרווחי זמן קבועים מתאי B ובו-זמנית על מנת לשמור על כרכים קבועים לאורך experimeNT.
טיפול 4. לדוגמא
- דגימות ספייק עם תקן פנימי
- דגימות ספייק להיות מנותחות עם נותב תשואה. השתמש בספייק של 1.00 מיליליטר של 242 נותב פו של 25 מיליליטר mBq -1 ריכוז פעילות למדידות אלפא-spectrometric.
- חמצן המטריצה 'הדגימות
- להתאדות דגימות ליובש על צלחת חמה עם 2.00 מיליליטר של HNO המרוכז 3.
5. הפרדת Radiochemical של פו
- התאם מצב חמצון פו
- ממיסים דגימות יבשות מנקודת 4.2.1 ב 5 מיליליטר 8 M HNO 3, להוסיף 20 מ"ג Nano 2, דגימות חום על 70 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות. צעד זה מאפשר התאמת מצב החמצון של פו לIV +.
- מיצוי שלב מוצק של פו
- להרטיב עמודת רבעוני מבוסס אמין אניון שרף חילוף (כגון TEVA) עם 1.5 מיליליטר 8 M HNO 3. השתמש במייקרו-טורים עשויים טיפ פיפטה 1 מיליליטר עם של השרף ממוזג עם 1.5 מיליליטר 8 M HNO 3 100 מ"ג.
- להעביר את הפתרון של נקודת 5.1.1 דרך עמודת השרף עם קצב זרימה של כ 1 מיליליטר דקות -1. יש לשטוף את כוס המדגם עם 2 מיליליטר 8 M HNO 3 שלוש פעמים וכישלונות בהעברה לשרף עמודות.
- Elute פו
- לשטוף עמודות עם 3 מיליליטר 9 M HCl. Elute פו עם 3 מיליליטר פתרון 9 M HCl / 0.1 מ 'HI. להתאדות eluates על הצלחת החמה. פנק עם 2 מיליליטר מרוכז HNO 3, להתאדות ליובש. חזור במידת צורך עד לצבע חום יוד נעלם.
- קביעת ריכוז פו בדגימות בכל דרך זמינה.
הערה. לטווח הריכוזים של 239 פו משמש באלפא-ספקטרומטריית פרוטוקול זה מספקת רגישות טובה. הכן מקורות לאלפא-spectrometriג ספירה על ידי גלוון בדיסקי נירוסטה 14. ספירת מקורות בגלאי פיפס (450 מ"מ 2) בספקטרומטר.
6. ניתוח של נתונים
- עלילה מתפזרת פו לעומת זמן
- עלילה הפעילות של פו (mBq) שהצטברה בתא B לעומת זמן (דקות). נכונה לנפח של המדגם הוצא במהלך ניסוי דיפוזיה: הפעילות של פו נצבר (mBq) בזמן t שווה לריכוז (mBq מיליליטר -1) שנקבע במדגם המוכפל בנפח של הפתרון (מיליליטר) ב תא B ברגע הדגימה (ראה דוגמא של הגיליון האלקטרוני - איור 2).
- עלילה על אותם נתוני גרף מכמה ניסויים עם ריכוזי פו שונים, ריכוזי שימוש מנורמלים לריכוז פו הראשוני של א 'התא
- חישוב מקדם דיפוזיה
- לחשב D מקדם הדיפוזיה (2 סנטימטר -1) של מיני פו עבור כל ניסוי 10. משוואת שימוש (1):
(1)
שם Δg הוא עובי ג'ל דיפוזיה (סנטימטר), C ריכוז פו הראשוני (מיליליטר mBq -1), S אזור דיפוזיה (2 סנטימטר), והפעילות (mBq) של מיני פו מתפזרים בתא B בזמן t (שניות). ΔA / Δt הוא השיפוע של העלילה ליניארית של פו מתפזרת לתוך תא B לעומת זמן.
- לחשב D מקדם הדיפוזיה (2 סנטימטר -1) של מיני פו עבור כל ניסוי 10. משוואת שימוש (1):
(1) 7. זמינות ביולוגית מחקרים של פו בFreshwaters הטבעי
- הכן דוגמי DGT
- להרטיב מגש פלסטיק עם כמה מיליליטרים של אלקטרוליט (למשל, 10 מ"מ Nano 3), למקם את הצלחת התחתונה (ראה איור 3) של דגם DGT. להשתמש בתאורה מקומית במידת צורך, זה עשוי לעזור כדי להמחיש ג'לי שקוף.
- Positiברצועת ג'ל שרף Chelex 6 סנטימטר × 22 סנטימטר ולהרחיב באופן אחיד על פני השטח של הצלחת. מניחים על גבי שכבת ג'ל שרף רצועת ג'ל diffusive 6 סנטימטר × 22 סנטימטר PAM ולהרחיב באופן אחיד על פני השטח. ודא שג'לי אינו זזים וממוקמים באופן חלק פנים.
- מכסה את שכבת ג'ל מתרחבת עם 6 סנטימטר × 22 חתיכת קרום מסנן סנטימטר. הנח את מסגרת השער של סמפלר DGT (ראה איור 3) על קרום המסנן ולסגור את ההרכבה מעט לחיצה על המסגרת בקצוות.
- חותך את חלקי ג'ל הארכה את עם Lancet חד, פתוחים וליישר מחדש שכבות ג'ל במידת צורך עד משטח צלחת חלק מתקבל. תקן את ההרכבה עם ברגים.
- להרטיב את דוגמי DGT עם כמה מיליליטרים של אלקטרוליט (למשל, 10 מ"מ Nano 3). אחסן רטוב בשקית פלסטיק אטומה עד כמה שבועות ב4-5 מעלות צלזיוס.
- פריסה של DGTs בגוף טבעי של מים
- לפרוס DGTs בגוף של מים או השעיית אותם על חבל חזק או התקנה על תמיכה אנכית יציבה בדרך לספק זרימת מים משיקה קבועה לאורך פני השטח של DGT. לפרוס מכשירי DGT בfreshwaters לשבועות עד שלושה שבועות כדי לצבור פו בריכוז מספיק למדידות.
- אחזר DGTs מהמים. להתיר את ההרכבה, להוציא את הקרום מסנן וזורקים. קח את השכבה העליונה ג'ל (ג'ל diffusive PAM) וזורקים.
- העבר את הג'ל השרף לתוך כוס זכוכית המכילה 20 מיליליטר 8 M HNO 3 ודגימות ספייק להיות מנותח עם נותב תשואה. השתמש בספייק של 1.00 מיליליטר של 242 נותב פו של 0.25 מיליליטר mBq -1 (1.7 PG מיליליטר -1) ריכוז פעילות למדידות AMS. לאחר שגם אגיtated, לעזוב דגימות O / N לelution פו.
- סנן את הפתרונות מדגימות ג'ל השרף; לשטוף את ג'לי השרף נותר עם 5 מיליליטר 8 M HNO 3 ולשלב כישלון חרוץ עם דגימות. הוסף 20 מ"ג Nano 2 לכל דגימה, לחמם את הפתרונות על 70 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות. צעד זה מאפשר התאמת מצב החמצון של פו לIV +.
- להרטיב מחסנית רבעוני מבוסס אמין אניון שרף חילוף עם 10 מיליליטר 8 HNO M 3. לעבור את הפתרונות של נקודת 7.4.1 באמצעות מחסנית שרף חילוף עם קצב זרימה של כ 1 מיליליטר -1 דקות. יש לשטוף את כוס המדגם עם 5 מיליליטר 8 M HNO 3 שלוש פעמים ולהעביר את החוקן למחסנית שרף חילוף.
- לשטוף מחסניות עם 10 מיליליטר 9 M HCL. Elute פו עם 15 מיליליטר פתרון 9 M HCl / 0.1 מ 'HI. להתאדות eluate על פלטה חשמלית. פנק עם 2 מיליליטר HNO מרוכז 3, דוארvaporate ליובש. חזור במידת צורך עד לצבע חום יוד נעלם לחלוטין.
- חזור על הפרדת radiochemical של פו 01:59 יותר פעמים אם נדרש טיהור גבוהה יותר - תלויה בביצועים של מערכת איתור פו. בצע השני ושלישיות על פרידות מיקרו-טורים עשויות טיפ פיפטה 1 מיליליטר עם של שרף חילוף 100 מ"ג ממוזג עם 1.5 מיליליטר 8 M HNO 3.
- קביעת ריכוז פו בדגימות. השתמש בטכניקות ספקטרומטר המסה למדוד 239 פו בגלל הרמה הנמוכה מאוד של פלוטוניום בסביבה והטהור.
הערה: בעבודה זו, להשתמש במתקן AMS המכוון לניתוח אקטינידים במעבדה של אלומת יונים פיסיקה במכון השוויצרי הפדרלי לטכנולוגיה בציריך.
8. ניתוח של נתונים
- חשב את הריכוז (C DGT בμBq מיליליטר -1) של זמינות ביולוגית sp (יציב) פוecies במים בכמות גדולה מהכמות של פו שנצברה על ידי DGT במהלך תקופת הפריסה. משוואת שימוש (2):
(2)
שבו היא הפעילות (μBq) של פו שנצברה בשלב המחייב, Δg שכבת דיפוזיה (קרום ג'ל + מסנן) עובי (סנטימטר), D מקדם דיפוזיה של פו בג'ל PAM (סנטימטר 2 שניות -1), S אזור דיפוזיה (2 סנטימטר), ו- T משך פריסה (שניות). - השוואת C DGT של פו נקבע על ידי DGTs עם ריכוז מוחלט פו במים בכמות גדולה, כמו גם עם נתונים התפצלות זמינים אחרים.
(2) 9. הפרדת Radiochemical לקביעה סה"כ פו במים בכמות גדולה
- דגימת מים מצב
- משאבת מים מהגוף למד מים דרך מסנן קרום 45 מיקרומטר לplastנמען IC. לעבוד עם דגימות של 10 עד 50 ליטר למדידות AMS. להפוך לחומצת המים לpH 2 עם HNO 3 מייד לאחר הדגימה באתר הדגימה לפני ההובלה למעבדה.
- לזרז פו על hydroxides הברזל
- במעבדה להציג בוחש מעל לנמען. ספייק המדגם עם נותב תשואת פו. השתמש בספייק של 1.00 מיליליטר של 242 נותב פו של 0.25 מיליליטר mBq -1 (1.7 PG מיליליטר -1) ריכוז פעילות למדידות AMS.
- להוסיף FeCl 3 · 6H 2 O לוקח על 0.25 גרם לכל 10 ליטר מדגם. לאחר שנסער למשך 30 דקות, לזרז hydroxides ברזל עם NH 4 OH ב- pH 8.
- ממטרים שני של פו על hydroxides הברזל
- למזוג supernatant מדגימת מים מנקודה 9.2.2. לשחזר את המשקע של hydroxides ברזל לתוך כוס זכוכית 2 ליטר, לשטוף עם מים ללא יוני הנמען ולשלב את החוקן עם SAMPle.
- ממיסים את המשקע ב~ 100 מיליליטר 5 M HCl, חום עד 90 מעלות צלזיוס לפרק פחמתי. סנן אם יש צורך, כאשר הפתרון הוא התקרר. מחדש לזרז hydroxides ברזל עם NH 4 OH ב- pH 8.
- hydroxides ברזל תנאי לניתוח
- למזוג supernatant מהמדגם מנקודת 9.3.2. לשחזר את המשקע של הידרוקסיד ברזל לכלי צנטריפוגה. צנטריפוגה, לבטל את supernatant. שטוף את המשקע עם מים ללא יונים. חזור על 2-3 פעמים.
- ממיסים את המשקע ב 10 מיליליטר 8 M HNO 3, להגיש להפרדת radiochemical של פו כפי שתואר לעיל בסעיפים 7.4-7.6.
10. הכן דוגמאות למדידות AMS
- לזרז פו על hydroxides הברזל
- לאחר הפרדת radiochemical, לפזר את המדגם הסופי ב 0.5 מיליליטר 1 M HCl, להעביר את המדגם עם טפטפת פלסטיק לתוך בקבוקון זכוכית 2.5 מיליליטר. יש לשטוף את twic כוס המדגםדואר עם 0.5 מיליליטר 1 M HCl, להעביר חוקן לאותו בקבוקון.
- הוסף 0.5 מיליליטר של 2 מיליליטר מ"ג -1 פתרון מניות 3+ פה כדי לספק 1 מ"ג של ברזל. לזרז hydroxides ברזל הוספה כמה טיפות של 4 OH NH מרוכז. צנטריפוגה ולמזוג supernatant.
- שטוף את המשקע עם מים ללא יונים, צנטריפוגה ולמזוג supernatant. ייבש את המשקע על הצלחת החמה על 90 מעלות צלזיוס.
- הכן יעד למדידות AMS
- אופה hydroxides לזרז מנקודת 10.1.3 בתנור במשך 2-3 שעות ב650 מעלות צלזיוס. לערבב ביסודיות עם 3-4 מ"ג של אבקת מתכת ניוביום ולחץ לבעל יעד Ti למדידות AMS.
הערה: מדדנו את הדגימות עם (0.6 MV) מערכת AMS הקומפקטית "טנדי" במכון השוויצרי הפדרלי לטכנולוגיה (המכון הטכנולוגי של ציריך) מכוון למדידות של אקטינידים 15,16.
- אופה hydroxides לזרז מנקודת 10.1.3 בתנור במשך 2-3 שעות ב650 מעלות צלזיוס. לערבב ביסודיות עם 3-4 מ"ג של אבקת מתכת ניוביום ולחץ לבעל יעד Ti למדידות AMS.
Representative Results
ניסויי דיפוזיה
זומם את פעילותם של 239 פו מתפזרת לתוך תא B של תא דיפוזיה לעומת הזמן נותן ייצוג חזותי של השטף של 239 מיני פו לשדר באמצעות ג'ל PAM. מקדמי דיפוזיה מחושבים מחלקות אלה על פי משוואת 1 מספק אמצעים נוספים כדי להשוות את הניידות של 239 מיני חיזור פו השונים בסביבות שונות כימיות (איור 2). איור 5 ממחישים את ניסויי דיפוזיה עם פו (IV) ופו (IV) -Pu (V) מינים מעורבים, בהתאמה, במגבי חיץ ובנוכחותם של 20 עמודים לדקה של HA. השוואה של חלקות אלה מראה כי פו (V) הוא באופן משמעותי יותר מאשר נייד פו (IV) .זה תקפה במיוחד עבור פו (IV) ופו (V) כאשר HA (MW 5-40 kDa בניסויים שלנו, מאופיין ב SI ידי Cusnir et al.) 10 הוא הוסיף כcomplexing מולקולות. פו solut (V) המקורהיון נערך בהתאם לפרוטוקול שתואר במאמר זה מכיל מיני רובה פו (V). חילוץ שלב נוזלי עם HDEHP בסוף ניסוי דיפוזיה במגבים שנאגרו פתרון מצא 80% ± 10% מפו (V). התשואה הכימית להפקה זו היא 80%. הפתרון עם פו (V) בנוכחות של 20 עמודים לדקה של HA היה equilibrated במהלך 24 שעות ופו חלק (V) בפתרון מודל זה היה 35% ± 10%.
מחקרים על זמינות ביולוגית פו בfreshwaters הטבעי
מכשירי DGT כמה שנבנו במעבדה שלנו נחשפו בהצלחה לתקופות של שבועות עד שלושה שבועות באביב הקארסט של הרי היורה השוויצריים. זהו אביב מינרלים עם pH של המים בטווח של 6.5-7.5, מוליכות מעל 400 סנטימטר מייקרו-שני -1 ורווי בחמצן. ניסויים אלה הוכיחו תחולה טובה וחוסנו של מכלולי ג'ל ללא שמץ של biofouling, אולי גם בגלל tהוא בטמפרטורה נמוכה של האביב (7 מעלות צלזיוס). DGTs תוחזר לאחר הפריסות השתמרו היטב, עם שכבות ג'ל שלמות, שימור הצורה הראשונית ומראה חזותי. פו שנצבר על ידי DGTs נותח על ידי AMS. AMS מספק יתרונות רבים על פני שיטות אנליטיות אחרות: הוא רגיש מאוד (עד לרמות תת-FG), ודורש סכום מדגם ראשוני נמוך בהרבה מאשר אלפא-ספקטרומטריית או טכניקות ICP-MS. בנוסף, הפרעות isobaric מולקולריות, כגון האורניום הידריד (238 UH), או מולקולות אחרות מדוכאות ביעילות במהלך מדידת AMS ולא להפריע לזיהוי פו 239. עבור חלק מסיבות טכניות (ככל הנראה זיהום עם 239 פו בהפרדות כימיות), שלא היינו מסוגל להשתמש בנתונים לפו 239 ליישומים הראשונים של DGTs בתחום. עם זאת, 240 תוצאות פו היו משוחדת. לפיכך, חישבנו את תוכן פו 239 מנמדד <sup> 240 פו, לוקח 0.18 240 פו / 239 יחס אטומי פו לפלוטוניום נשורת. התוצאות מסוכמות בטבלה 1.
239 ריכוזי פו נמדדו בדגימות מים בכמות גדולה דומים לריכוזים שדווחו בעבר לאקוויפר זה (-1 L 1-7 μBq) 11. יתר על כן, 239 ריכוזי פו מחושבים ממדידות DGT דומים בתוך אי הוודאויות של המדידה. מאז DGTs לצבור רק מיני פו חופשיים ויציבים, ניתן להעריך את החלק היחסי של פו הזמין הביולוגי במים זה. הנתונים מובאים בטבלה 1 מצביעים על כך שכל 239 מיני פו ההווה במים בכמות גדולה נמצאים בצורה זמינה ביולוגית. זוהי תוצאה מעניינת לאור הממצאים הקודמים 11, שחשפו את ההצטברות הדומיננטית של 239 240 + פו בחלק תאיים של הטחבים מימיים גדלו באביב בהשוואה ל
תא איור 1. דיפוזיה המשמש לניסויים בדיפוזיה פו דרך ג'ל PAM. 0.5 סנטימטרים עובי החריץ, מ"מ עומק חריץ 0.39. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Snapsh 2. איורOT של גיליון העבודה של Excel המשמשת לחישובים של מקדם הדיפוזיה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
מכשיר איור 3. גדול משטח DGT למדידות התפצלות פו סביבתיות חלקים של מכשיר DGT -. הצלחת התחתונה ומסגרת כיסוי -. מתוארת בצד השמאל, ההרכבה עם חורי צוות על הזכות אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של נתון זה.
מכשירי סמפלר איור 4. DGT הקבועים בבעל (משמאל) שנחשפו בspri Venogeng (מימין) למדידות זמינות ביולוגית פו. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
מגרש איור 5. של 239 פו מתפזר לתוך תא B של תא דיפוזיה בסביבות כימיות שונות. מקבלות נקודות נתונים ניסיוניות עבור 239 פו (IV) ופו 239 (V), בהתאמה, במגבי חיץ כמו גם עבור 239 פו (IV) - 239 פו (V) מעורב מינים (35% ± 10% מפו (V)) בנוכחות של HA. הקו הראה לפו 239 (IV) חאג'י חושבו באמצעות מקדם דיפוזיה של 0.50 × 10 -6 סנטימטרים 2 שניות -1 נקבע בעבר 10. מקדמי דיפוזיה מחושבים מהמשוואה 1 הם: פו (IV) במאגר מגבים - 2.29 × 10 -6 סנטימטרים 2 שניות -1, פו (V) במאגר מגבים - 3.50 × 10 -6 סנטימטרים 2 שניות -1, פו (IV) - פו (V) עם HA - 0.92 × 10 -6 סנטימטרים 2 שניות -1. מלמעלה למטה: פו (V) במאגר מגבים (עיגול אדום פתוח), פו (IV) במאגר מגבים (משולשים פתוחים כחולים), פו (IV) - פו (V) בנוכחות של 20 עמודים לדקה של HA (ירוק ריבועים פתוחים), פו (IV) בנוכחות של 20 עמודים לדקה של HA (יהלומים פתוחים חומים). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
| סוג המדגם | מספר המדידות | 239 ריכוז פו, L μBq -1 |
| מים בכמות גדולה | 2 | 1.9 ± 0.55 |
| מ"מ DGT 0.39 | 2 1.74 ± 0.9 | |
| מ"מ DGT 0.78 | 1 | 1.79 ± 0.9 |
טבלת 1. תוצאות עבור נציג 239 מדידות פו על ידי AMS במים בכמות גדולה ודוגמי DGT. 239 פו במים בכמות גדולה הייתה שיתוף זירזה מ -20 ליטר של מים עם hydroxides ברזל, שחולצו על שרף חילוף actinide הספציפי ונמדדו על ידי AMS . 239 ריכוזי פו למדידות DGT מחושבים באמצעות משוואה 2 ומקדם הדיפוזיה לפו (IV). אי ודאויות לk = 2; u (95).
Discussion
המתודולוגיה DGT המתוארת כאן לניסויים עם פו באמצעות תא דיפוזיה מספקת גישה אמינה למחקרים שונים במינים חיזור פו ויחסי הגומלין שלהם עם מולקולות אורגניות, חלקיקי colloidal ומערכות סביבתיות מדומה. יישומים נוספים של DGTs למדידות סביבתיות של פו יתרמו להבנה של הזמינות הביולוגית שלנו ואת גורלו של רדיונוקלידים זה במערכות אקולוגיות ימיות.
ניסויי המעבדה דיפוזיה
על מנת לבצע את ניסוי דיפוזיה מוצלח עם מסקנות משמעותיות על ניידות פו ואינטראקציות לגבי סביבה כימית מסוימת, מוגדר היטב ויש לספק תנאים לשליטה. ההתאמה של מצבי חמצון פו לפני הניסוי היא חיונית כדי לפשט את פרשנות נתונים, כמו גם כדי לדמות התנהגויות biogeochemical שונות של מיני חיזור פו. הרגישות של מיני פו לוריאציות pH עושה חציצת פתרונות חובה. תשומת לב מיוחדת צריך להיות נמשך לתכונות תא דיפוזיה והתקנה: השימוש בחומר פולימר טפלון sorbing שאינו מונע ספיחה על קירות התא ומאפשר הרכבה leakproof חזקה, מניעת אובדן של פו מלשדר פתרונות במהלך הניסוי.
ריכוז פו הראשוני ליוכנס לתא, כמו גם את מרווח הדגימה והנפח של כל דגימה שנלקחה במהלך ניסוי דיפוזיה תלוי בשיטת הניתוח זמינה במעבדה. כל שיטה אנליטית זמינה יכולה לשמש לקביעת ריכוז פו בדגימות מתא דיפוזיה, אולם בחירה זו כרוכה באופן הדוק לפעילות הראשונית של פו נלקחה לניסוי. 10 בקרל של 239 פו כמומלץ בפרוטוקול זה (נותן 100-140 מיליליטר mBq -1 או ~ 2 × 10 -13 מיליליטר mol -1) מספיקים כדי לספק מספיק רגישות לmeasuremמציג ידי אלפא-ספקטרומטריית ובדרך כלל אינו מהווה בעיות מיוחדות לתקנות הגנה מפני קרינה. הריכוז הראשוני של פו יכול להיות מופחת אם טכניקות אחרות, רגישות יותר, אנליטיים זמינות לנחישות פו (למשל, ספקטרומטר מסה). מרווח דגימה ניתן לבחור עבור כל ניסוי דיפוזיה, תלוי בריכוז ראשוני פו, והשיעור של דיפוזיה הצפויה באמצעות ג'ל PAM. למרות העובדה שaliquots מניסויי דיפוזיה אינו מכיל רדיונוקלידים אחרים מאשר פו, הנוכחות של מלחים ושל חיץ מגבים יכולה להפריע להליך אנליטיים, הקטנת היעילות והדיוק של ניתוח כמותי. לכן עדיף לבצע הפרדה כימית של פו על דגימות אלה.
תא דיפוזיה מספק הגישה הטובה ביותר ללמוד דיפוזיה בג'ל PAM מאז ג'ל חשוף ישירות לפתרון עורר גם. לפיכך, את ההשפעות של bo diffusiveשכבת undary (DBL) על פני השטח ג'ל נחשבת זניחה. ערבוב טוב של הפתרונות במהלך ניסוי דיפוזיה הוא חיוני, המאפשר למזעור השפעות DBL. באותו הזמן, יש להמשיך בזהירות על מנת שלא לשבש את הג'ל PAM.
מחקרים של זמינות ביולוגית פו בfreshwaters הטבעי
התוצאות המיוצרות על ידי הצגת פרוטוקול זה שמדידת פלוטוניום עם התקני DGT מספקת כלי יעיל כדי ללמוד את הזמינות הביולוגית של פלוטוניום במים מתוקים. מדידות DGT להניב ריכוז בזמן הממוצע של מינים חופשיים ויציבים, שתי צורות החשובות ביותר לספיגה ביולוגית על ידי אורגניזמים חיים. בנוסף, קינטיקה של האינטראקציה של פו עם חומר אורגני יכולה להיחקר באמצעות ג'לים של עובי שונה. הזמן הדרוש למיני פו-NOM ללנטרל באמצעות ג'ל יאפשר למתחמים יציב ביותר לניתק. יכולות להיות כהשלמה מדידות DGT בטכניקות y אולטרה סינון, שתנבנה את אחוז מיני colloidal פו מעל גודל מסוים (לדוגמא, 8 KDA). מיני colloidal פו נחשבים בדרך כלל כמינים שאינם זמינים ביולוגיים ומהווים חלק משבר פו לא המדיד באמצעות DGT.
בשלב זה, מכשירי DGT נפרסו רק במים מתוקים של אביב הקארסט של הרי היורה השוויצריים. ריכוזים סביבתיים נמוכים של פו דורשים פריסה ארוכת טווח של מכשירי DGT, אשר יכול להיתקל חסרונות פוטנציאליים. Biofouling של פני השטח DGT מייצגת חסרון משמעותי, הגדלת עובי DBL ובכך להגביל את השטף של פו דרך ג'ל PAM. שלב מחייב של DGTs נחשף במים או מים הגבוה מינרליזציה הימיים עשוי להיות רווי במהירות עם מתכות אחרות עקבות, מצג שווא נתונים להצטברות של פו. קביעת רמות שמץ של פו הסביבתי דורשת הפרדת radiochemical יסודית ושיטות אנליטיות מאוד רגישות. מדידת AMSשל מיושם בפרוטוקול זה אינם זמין באופן נרחב, אבל יכול להיות מוחלף על ידי טכניקות ספקטרומטר מסה אחרות. עם זאת, הפרדת radiochemical קפדני יש צורך לחסל את ההפרעה 238 UH isobaric מאורניום טבעי.
משוואה 2 מראה כי גודלו של מכשיר DGT הוא פרמטר חיוני שיכול להיות מכוון כדי להגדיל את הכמות של פו שנצבר במהלך זמן פריסה נתון. רצועות ג'ל מסחריות זמינות רק עם משטח מרבי של 6 סנטימטרים X 22 סנטימטר. לכן, החלון של סמפלר DGT כבר עלה ל 105 סנטימטר 2 (5 סנטימטרים × 21 סנטימטרים), מה שהופך את אפשרי לצבור מספיק מיני פו לזמני פריסה קצרים יחסית. ההרכבה של דגם DGT כזה דורשת דיוק והתחשבות מסוימת של נכסי גיליון ג'ל PAM תוך מניפולציה. זה הוא בעל חשיבות עליונה כדי להרכיב שכבות ג'ל למדים חלקים פנים "כריך" על מנת לספק homogeשטף neous של מיני פו מהמים בכמות גדולה דרך ג'ל מתרחב. זרימת מים טובה על פני השטח DGT היא גם פרמטר חשוב, אבל זה בעיקר נקבע על ידי תנאי זרימה באקוויפר. מומלץ למקם את מכשירי DGT למדידות פו ב 45 מעלות לכיוון על כיוון זרימת מים על מנת לספק אספקת מים יציבה ולמזער את ההשפעות של DBL.
מקדם דיפוזיה מועסקות במשוואה 2 חייבים להיות מתוקן אם הטמפרטורה בגוף למד מים היא שונה מהטמפרטורה שבה מקדם דיפוזיה נקבעה. השפעות טמפרטורה על מקדמי דיפוזיה ניתנות על ידי משוואת סטוקס-איינשטיין (משוואה 3): 
(3)
שם D 1 ו- D 2 הם מקדמי דיפוזיה (סנטימטר 2 שניות -1), η 1 וη 2 הם צמיגויות (MPA שניות) של wאטר בT טמפרטורות 1 ו- T 2 (K) בהתאמה.
נכון לעכשיו, לא קיימת שיטה לחקור התפצלות פו בסביבה וטהור, פרט לחישובים תרמודינמיים מבוססים על, למשל, pH ופרמטרי חיזור. פרמטרים אלה זמינים רק למקרו-רכיבים, כגון פחמתי, ברזל או קטיונים מנגן. לפיכך, התפצלות פו נגזרת ממינים המדידים אלה, אך אינו מייצגת את מדידה "אמיתית". כאן אנו חושבים שדיפוזיה בטכניקת סרט ג'ל PAM דקה כפי שהוצג במאמר זה היא צעד חשוב בפתרון בעיית התפצלות פו כי זה מאפשר מדידה באתר ללא תשלום ומינים יציב ו, אולי, המעיד מיני plutonyl. למרות שרק כמה מדידות DGT של פו הסביבתי בfreshwaters כבר התחייבו עד כה, התוצאות שהתקבלו מעודדות עבור יישומים נוספים של טכניקת DGT ללימודי התפצלות וזמינות ביולוגית פו.פריסה של DGTs במים האורגניים עשירים בפוטנציאל תניב מידע חשוב על ניידות פו ואינטראקציות בנוכחות של מולקולות NOM. צריכה להיות צפויות תוצאות מעניינות ממדידות DGT בסביבות ימיות מזוהמות, כגון ים החוף סביב מפעל העיבוד מחדש גרעיני Sellafield ותחנת הכח גרעיני שנפגעה Fukushima Daiichi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 239Pu tracer | CEA | Source PU239-ELSC10 | |
| 242Pu tracer | LNSIRR | Source Pu242 N° 790 from Laboratory for National Standards of Ionizing Radiation of Russia | |
| 25 ml Beakers | |||
| Pipette | Socorex | ||
| Disposable plastic pipettes | Semadeni | ||
| 20 ml Plastic scintillation vial | Semadeni | ||
| Aluminium foil | |||
| Hot plate | |||
| Tweezers | |||
| Actinide exchange resin - TEVA - B | Triskem | TE-B50-A | |
| Actinide exchange resin - TEVA - R cartridges | Triskem | TE-R10-S | |
| 1 ml Pipette tips | Socorex | ||
| PAM gel strip 6×21 cm | DGT Research Ltd | 0.39 mm and 0.78 mm thickness / www.dgtresearch.com | |
| Chelex gel strip 6×21 cm | DGT Research Ltd | 0.40 mm thickness / www.dgtresearch.com | |
| Diffusion cell | Fabricated / in-house workshop | ||
| Ø 27 mm Punch | Fabricated / in-house workshop | ||
| Plastic tray | |||
| DGT set-up | Fabricated / in-house workshop | ||
| Membrane filter | PALL Corporation | HT-450 Tuffryn Polysulfone Membrane Disc Filter 0.45 μm / 145 μm thickness | |
| Nitric acid | Carlo Erba | 408025 | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich | 84720 | |
| Hydrocloric acid | Carlo Erba | 403981 | |
| Hydriodic acid | Merck | 100341 | |
| Potassium permanganate | Merck | 105082 | |
| Sodium hydrogen sulfate | Merck | 106352 | |
| Sodium sulfate | Merck | 106647 | |
| Sodium nitrate | Sigma-Aldrich | 31440 | |
| Sodium nitrite | Fluka | 71759 | |
| Sodium acetate | Merck | 106281 | |
| Ammonium oxalate | Fluka | 9900 | |
| Bis-(2-ethyl hexyl) phosphoric acid (HDEHP) | Merck | 177092 | |
| 2-thenoyltrifluoroacetone (TTA) | Fluka | 88300 | |
| MOPS buffer | Sigma-Aldrich | M9381 | MOPS sodium salt |
| Cyclohexane | Carlo Erba | ||
| Humic acid | Extracted from an organic-rich soil of an Alpine Valley, freeze-dried, MW 5-40 kDa | ||
| NH4OH | Carlo Erba | 419943 | |
| FeCl3·H2O | Sigma-Aldrich | 44944 |
References
- Kaplan, D. I., et al. Influence of oxidation states on plutonium mobility during long-term transport through an unsaturated subsurface environment. Environ. Sci. Technol. 38 (19), 5053-5058 (2004).
- Taylor, D. M. Environmental plutonium - Creation of the universe to twenty-first century mankind. Plutonium in the Environment. 1, 1-14 (2001).
- Maher, K., Bargar, J. R., Brown, G. E. Environmental Speciation of Actinides. Inorganic Chemistry. 52 (7), 3510-3532 (2013).
- Kurosaki, H., Kaplan, D. I., Clark, S. B. Impact of environmental curium on plutonium migration and isotopic signatures. Environ. Sci. Technol. 48 (23), 13985-13991 (2014).
- Orlandini, K. A., Penrose, W. R., Nelson, D. M. Pu(V) as the stable form of oxidized plutonium in natural-waters. Marine Chemistry. 18 (1), 49-57 (1986).
- Kaplan, D. I., et al. Eleven-year field study of Pu migration from Pu III, IV, and VI sources. Environ. Sci. Technol. 40 (2), 443-448 (2006).
- Morgenstern, A., Choppin, G. R. Kinetics of the oxidation of Pu(IV) by manganese dioxide. Radiochim. Acta. 90 (2), 69-74 (2002).
- Davison, W., Zhang, H. In-situ speciation measurements of trace components in natural-waters using thin-film gels. Nature. 367 (6463), 546-548 (1994).
- Zhang, H., Davison, W. Diffusional characteristics of hydrogels used in DGT and DET techniques. Anal. Chim. Acta. 398 (2-3), 329-340 (1999).
- Cusnir, R., Steinmann, P., Bochud, F., Froidevaux, P. A DGT Technique for Plutonium Bioavailability Measurements. Environ. Sci. Technol. 48 (18), 10829-10834 (2014).
- Froidevaux, P., Steinmann, P., Pourcelot, L. Long-Term and Long-Range Migration of Radioactive Fallout in a Karst System. Environ. Sci. Technol. 44 (22), 8479-8484 (2010).
- Bajo, S., Eikenberg, J. Preparation of a stable tracer solution of plutonium (IV). Radiochim. Acta. 91 (9), 495-497 (2003).
- Saito, A., Roberts, R. A., Choppin, G. R. Preparation of solutions of tracer level plutonium (V). Anal. Chem. 57 (1), 390-391 (1985).
- Bajo, S., Eikenberg, J. Electrodeposition of actinides for alpha-spectrometry. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 242 (3), 745-751 (1999).
- Dai, X. X., Christl, M., Kramer-Tremblay, S., Synal, H. A. Ultra-trace determination of plutonium in urine samples using a compact accelerator mass spectrometry system operating at 300 kV. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 27 (1), 126-130 (2012).
- Christl, M., et al. The ETH Zurich AMS facilities: Performance parameters and reference materials. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 294, 29-38 (2013).
- Blinova, O., et al. Redox interactions of Pu(V) in solutions containing different humic substances. Journal of Alloys and Compounds. 444, 486-490 (2007).
