Summary
Kader ve Türleşme arsenik ve akiferlerin Merkür yakın Fizyo-kimya ile ilgili koşulları ve mikrobiyal aktiviteyi alıyor. Burada, bir akifer taklit eder ve anoksik şartlarda trace öğe biogeochemistry daha iyi anlaşılmasını sağlayan özgün bir deneysel sütun kurulum mevcut. Jeokimyasal ve mikrobiyolojik yaklaşımlar birleştiren iki örnek sunulmaktadır.
Abstract
Kader ve iz elementler (TEs), arsenik (As) ve civa (Hg), akiferler gibi Türleşme Fizyo-kimyasal koşullar, redoks potansiyeli (Eh) ve pH, gibi aynı zamanda doğrudan veya dolaylı bir rol oynayabilir mikrobiyal faaliyetleri yakından ilişkilidir Türleşme ve/veya hareket. Nitekim, bazı bakteriler doğrudan As(III) As(V) için okside veya As(V) As(III) için azaltmak. Aynı şekilde, bakteri şiddetle Hg elemental Hg ° kendi azaltma veya aracılığıyla nörotoksin monomethyl Merkür, şekillendirme, metilasyon, Bisiklete binme, içinde yer alırlar. Her ikisi de kaderi ve Hg de kuvvetle bağlı toprak ya da su yolu kompozisyon; Nitekim, olarak ve Hg organik bileşikler veya onların hareketlilik etkileyecektir (oksi) ve hidroksitler bağlayın. Buna karşılık, bakteriyel faaliyetler (oksi) demir hidroksit azaltma veya organik madde Qafqaz gibi dolaylı olarak etkileyebilir ve Hg tutma. Sülfat/sülfür varlığı da güçlü kompleksleri thio-arsenates ile olarak veya Hg ile metacinnabar gibi oluşumu aracılığıyla bu belirli öğeleri etkileyebilir.
Sonuç olarak, birçok önemli sorular kader ve Türleşme, yükseltilmiş olarak ve Hg çevre ve nasıl onların toksisite sınırlamak için. Ancak, akifer bileşenleri doğru onların reaktivite nedeniyle açıkça ortaya biyojeokimyasal süreçleri ve bu TE kaderi üzerinde farklı etkileri ayırmak zordur.
Özgün geliştirdiğimiz bunu yapmak için deneysel, bir akifer demir karşı veya Hg-demir-oksit zengin alanlar ile taklit eden sütun Kur TE biogeochemistry anoksik şartlarda daha iyi anlaşılmasını sağlayan alanları, tükenmiş. Aşağıdaki protokol için de sütun set-up için adım adım yönergeler verir olarak veya Hg yanı sıra bir örnekle olarak demir ve koşullar azaltarak sülfat altında.
Introduction
Anlama ve trace öğe (TE) hareketlilik ve biogeochemistry ortamında tahmin izlemek, geliştirmek ve kirli siteler için uygun yönetim kararları uygulamak için esastır. Bu özellikle, arsenik (As) ve civa (Hg) gibi toksik TEs durumunda geçerlidir. Kader ve bu TEs toprak veya akiferler Türleşme Eh ve pH, gibi FİZİKO-kimyasal koşullar aynı zamanda ya doğrudan bir rol Türleşme veya mobilite dolaylı bir rol oynayabilir mikrobiyal faaliyetleri yakından ilgilidir.
Nitekim, bazı bakteriler doğrudan As(III) As(V) için okside veya As(V) As(III) için azaltmak. As(III) en zehirli şeklinde olduğundan bu toksisite etkiler ve As(III) daha kolayca demir (oksi) hidroksit veya organik madde1,2absorbe As(V) daha hareketli olduğundan hareketle,. Aynı şekilde, bakteri esas olarak sülfat ve bakteri3,4nörotoksin monomethyl mercury (kolayca bioaccumulated besin zincirindeki), şekillendirme, azaltılması demir tarafından şiddetle fiş boşaltmaya karışan Bisiklete binme, Merkür, metilasyon yoluyla ya da onun azaltma uçucu İlköğretim Hg (Hg °)5.
Her iki gibi ve Hg kader da güçlü bileşikler organik madde gibi beri toprak ya da su yolu kompozisyon bağlı veya demir (oksi) ve hidroksitler onların tutma ve bioavailability etkileyebilir. As(V) adsorbs de demir (oksi) ve hidroksitler6, oysa Hg organik madde için çok yüksek bir yakınlık vardır (OM; thiol gruplar için esas olarak) ama Ayrıca kolloidal demir ve Mangan için ortamlar7,8 , OM (oksi) ve hidroksitler tükenmiş , 9 , 10 , 11.
Bakteriyel faaliyetler sonra (oksi) hidroksit veya organik maddenin demir (oksi) ve hidroksitler azalma veya organik madde Qafqaz içinden adsorbe TEs kaderi etkileyebilir. Bakteriler tarafından doğrudan demir azaltma bölgeleri12,13, dolaylı olarak, Fe(III) Fe(II) için sülfür tarafından azaltılabilir ise elektron alıcısı olarak kullanılan Fe(III) kükürt azalma demir için baskın yolu tükenmiş olduğunu bir bakteriyel sülfat azaltma14tarafından kuruldu. Ayrıca, sülfat varlığı da Hg değişiklik yapabilirsiniz ve kompleksleri gibi thio-arsenates15 ile olarak veya metacinnabar Hg ile oluşumu aracılığıyla Türleşme olarak.
Böylece, demir ve sülfat TE, Hg gibi ve olarak, kaderi üzerinde Bisiklete binme etkisini daha iyi anlamak daha iyi kirlenmiş siteleri yönetmek ve toprak ve su kalitesini korumak için bize yardım edebilir. Veri Ayrıca varolan metal-mobility modelleri takviye için katkıda bulunabilir. Mikrobiyal Fe (III)-azaltma16,17,18 TE desorpsiyon neden olabilir. Teorik olarak, demir sülfat mikrobiyal azaltma tarafından üretilen sülfür tarafından (oksi) ve hidroksitler dolaylı azaltılması da TE hareketliliği etkileyebilir. Ancak, ölçüde ve Kinetik bu reaksiyonlar genellikle toplu homojen sistemleri veya toplu microcosms16,18,19,20incelenmektedir. Toplu deneyler dezavantajı ayrışma meydana gelen olayların olmaması; Gerçekten de, etkinlik dayanır ve toplu iş iş mevcut ve tek kaynaklarıyla sınırlıdır Türleşme ve adsorpsiyon nöbetleşe nihai sonucu verir. Bir sütun yaklaşım kullanarak inflowing medya yenilenmesi ve TE kaderi ile zaman ve mekan üzerinde izleme sağlar. Bu koşullar nerede gerçek olayları yakından sürekli sızma koşullara bağlı bir akifer kıyasla daha gerçekçi. Ayrıca, türdeş olmayan demir (oksi) hidroksit olay akiferdeki çökeller içinde ortak21,23ve katı fazlar kimyasal ve mineralojik bileşimi mekansal değişiklikleri kesinlikle mikrobiyal faaliyetleri sürücüler .
Bu heterogeneities geo-mikrobiyal olayları üzerinde etkisi ve demir ilişkili TE kaderi aydınlatmak için geliştirdiğimiz bir laboratuvar, bir basitleştirilmiş model su yolu temsil eden bir sürekli beslenen sütun. Sütun sütun giriş ve demir açısından zengin bölge üst demir tükenmiş bir bölge oluşturmak için doldurulur. Düzenli örnekleme noktalarını bize ayrı ayrı her bölge çalışmaya hem arabirim ilişkili olayları etkinleştirin. Bu deneysel aygıt Hg kader ve Türleşme çalışma için uygulamalara örnek olarak zaten24kullanıma açıktır. Burada ayrıntılı bir açıklama deneysel kurulum ve uygulama davranışını kirlenmiş akiferler gibi üzerinde duruldu ikinci bir örneği vermek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. deneysel hazırlık
- Hidroklorik asit (HCl) % 10 v/v 5 gün ardından tüm malzemeler (cam, politetrafloroetilen (PFTE)) ile temas örnekleri (5 gün içinde % 20 nitrik asit (HNO3) v/v) Acid-wash). Ultra saf su ile birkaç defa durulayın ve kullanmadan bir laminar akış hood önce altında kuru.
- Polietilen eldiven kullanmak (veya benzeri) ve kimyasallar içeren tüm adımlar için bir duman hood.
2. hazırlamak Hg ve gibi amorf demir oksit çivili
- Ferryhydrate (Fe(OH)3) yaklaşık 20 g hazırlamak: 50 gr FeCl3-6 H2O 500 mL ultra saf su içinde erimesi (direnci > 18 MΩ cm-1) altında bir cam reaktör paslanmaz çelik su pervanesi ile ya da manyetik olarak ajitasyon karıştırıcı. Başlangıç pH < 2.
- El ile ferryhydrate çökelti 10 M NaOH çözeltisi ekleyin.
Not: Yaklaşık 50 mL tüm demir (oksi) hidroksit çökelti gerekir. PH 6 için ayarlamak ve ajitasyon 1s stabilize etmek için korumak.- Hg-çivili (oksi) ve hidroksitler için: HgNO3 ' te 10 g L-1 10 mL hazırlamak ve 350 µL (oksi) hidroksit ekleyin.
Not: Bu ~ 4 µg g-1 (oksi) ve hidroksitler ıslak (oksi) hidroksit son Hg içeriğinde ortaya çıkarır. - (Oksi) ve hidroksitler çivili için: 100 mL2O325 , 10 g L-1 olarak hazırlamak ve 70 mL demir-oksit ekleyin. Bu (oksi) ve hidroksitler ~ 70 mg/g son As(III) içeriğini ortaya çıkarır.
- Hg-çivili (oksi) ve hidroksitler için: HgNO3 ' te 10 g L-1 10 mL hazırlamak ve 350 µL (oksi) hidroksit ekleyin.
- 3 h için bir paslanmaz çelik fan veya manyetik karıştırıcı ile ajitasyon altında bırakın ve sonra santrifüj 2.000 x g., 20 dk için süpernatant kaldırmak ve (oksi) ve hidroksitler 500 mL ultra saf su yeniden askıya alma. Santrifüjü ve durulama adımları iki kez tekrarlayın. Nemli (oksi) ve hidroksitler (katı var bir nem % 85-90 WT) yeniden elde etmek ve kadar kullanmak 4 ° C'de depolayın.
- Nemli Hg veya demir oksit olarak çivili 25 kGy en az absorbe radyasyon doz ile gama radyasyon tarafından sterilize.
- Kontrol Hg ve (oksi) ve hidroksitler içeriği olarak
- HG Pelet26belirler.
Not: 3.90 ± 0,08 µg Hg g-1 katı bulduk. Böylece, Merkür demir oksit 18.3 g her sütunda eklenen toplam miktarı 71,4 ± 1,51 µg oldu. - Olarak Pelet içerik belirlemek. Atomik adsorpsiyon spektrometresi (AAS) tarafından analiz ve sıcak asit Qafqaz (8 mL 50 ° C 4 h için 5 N HCL) kullanın.
Not: 70 mg g-1 katı bulduk. Böylece, ~1.3 g olarak demir oksit 18.3 g sütununa eklenen toplam miktarı oldu.
- HG Pelet26belirler.
3. silis jeli hazırlamak ve kum matris
Not: Serbest silis jeli matris ince demir oksit kum/demir oksit karışımı su akışı altında taşıma işlemini durdurmak için kullanıldı. Son jel matris % 6 silika jel bir blok oluşturmak olarak değil ama sadece gevşek oksitler toplamak için yapıldı.
- Silika jel 40 ml % 7 lik 4 g Isıtma tarafından bir % 10 silika jel karışım hazırlamak olan bir manyetik heyecan çubuk eriyene kadar karıştırarak KOH sıcak tabakta.
- 60 mL ultra saf su ekleyin sonra çözüm ~ 20 ° c serin Hızlı bir şekilde seyreltik fosforik asit (% 20) pH 7.5 ile titre. Bu katılaşır önce sonra hızlı bir şekilde sıvı silika jel 320 g steril kum ve Hg çivili veya olarak çivili demir oksit önceden eklenmiş 18.3 g ile karıştırın.
- Kadar "jellified" karışımı bir spatula ile karıştırılarak break ve adım 4'te kullanmadan önce steril tutmak.
4. Kurulum sütun
- Soğutma sistemi bir su ceketi ile cam sütunları kullanın (iç hacim: 400 mL, Yükseklik = = 30 cm, çapı 3.5 cm) ve düzenli olarak ayarla beş silis septa (5 cm) tüm sütun örnek sağlamak için sütunları boyunca.
- PTFE boru (PTFE int Ø 3 mm) yeterli uzunlukta sütun giriş ve çıkış, emin olmak için kesti. Buna karşılık su/orta kaynağına bağlı Peristaltik hortum girişi bağlayın.
- Tüm malzemeler (cam, boru) ısıyla (110 ° C'de 1 h) tarafından sterilize.
- Sütun dikey olarak ekleyin.
- Bir su soğutma sistemi ortalama sıcaklık 20 ° c korumak için su ceketi bağlanmak
- Üst sütun aşağıdaki gibi doldurun:
-Sağlam kaybını önlemek için nemli Taş yünü tabakası;
-320 g steril kum (Fontainebleau kum, D50 = 209 µm);
-320 g steril kum 18.3 g ile karışık sulu amorf demir ya Hg ya da ile çivili oksitler (bkz. Adım 1) ve sabit %6 silika jel matristeki (bkz. Adım 2). - Dikey sütun ekleyin ve sürekli olarak N2 artarak akışına bağlanmak bubbled ultrasaf steril su düşük hızda (~ 2 mL s-1).
- Sütun gelen ışık korumak için alüminyum folyo ile kapak.
Şekil 1: Kroki ve sütun Kur fotoğrafı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Örnek 1. Hareketlilik ve Türleşme olarak demir azaltılması etkisini
Sütun doğrudan yeraltı suyu içme standartları yüksek bir As konsantrasyon sunan bir siteden ile aşılanmış (Bracieux, Loire et Cher, Fransa). Yeraltı suyu steril şişe örneklenmiş ve 5 ° C kadar kullanmak depolanan. Sütunun alttan düşük Debi doğal endojen mikrobiyal toplumun içeren bu su ile beslenen (2 mL s-1) kum bakteriyel eki kolaylaştırmak için. Sıcaklık başlangıçta mikrobiyal büyüme lehine için 25 ° C'de sabit ve sonra akiferdeki sıcaklığı 14 ° c sürekli deneme 54 gün sonra azalmıştır. İlk aşılama adımından günden güne 17 0, sülfat, laktat ve Maya ayıkladıktan sonra (sırasıyla 370 mg L-1, 830 mg L-1ve 250 mg L-1) sülfat bioreduction harekete geçirmek için beslenme suya kullanılmaya başlanmıştır.
Örnek 2. Hg hareketlilik ve Türleşme bakteriyel demir ve demir/sülfat azaltma etkisi
Bu deneme için iki sütun aynı şekilde kurulum vardı. İlk bir demir azaltarak bakteri topluluğu ile aşılanmış ve sülfat azaltma, inhibe molibdat (0.40 mmol L-1) ve demir azaltarak bakteri (IRB sütun) lehine glikoz, ile birlikte. Başka bir sütun bir sülfat azaltarak bakteri topluluğu ile aşılanmış ve azaltarak kumlu alt bölgesinde bir sülfat sodyum yanı sıra sütun yarısını oluşturmak için sülfat ile beslenen laktat substrat (SRB sütun).
İki deneysel dikey cihazı steril ultra saf su ile ilk ve o zaman ısıyla (20 dk için 121 ° C) tarafından sterilize yeraltı suyu ile alt beslenen edildi. Bu yeraltı suyu (konumu gizli olduğundan Site X adlandırılır) bir chlor-alkali kontamine Hg sitedeki örnek. Peristaltik pompa kullanılan ve besleme debisi 2,8 mL kuruldu s-1. Aşı önce sütunları ilk bir hafta ultra saf su, hangi sırasında Hg ([THg]D) toplam çözünmüş ve toplam çözünmüş demir ([TFe]D) çıkış takip bir adım ile durulanır. Ardından, sütun abiyotik Merkür seferberlik yokluğu kontrol etmek için steril Site X su ile bir hafta boyunca beslenen edildi. Sütunları sonra laktat ve sülfat (370 mg L-1 sodyum sülfatın) ve sodyum laktat, 830 mg L-1 SRB sütun için ve glikoz ve molibdat (10 g L-1 ve 0.40 mmol L-1) için tadil Site X su ile beslenen edildi IRB sütun. Ön abiyotik adımları sonra inoculum 20 mL enjekte her sütunun inflowing suya gün 21.
İnocula sülfat azaltma veya demir azaltma lehine belirli kültür medyada Hg-kirlenmiş Site X endojen bakteriyel toplumdan zenginleştirici tarafından hazırlanmıştır. Her iki medya hazırlanması yukarıda açıklanan27oldu. Sülfat ve demir azaltma onayladıktan sonra [SO42 -] /S2 -ölçerek] ve [Fe(III)]/[Fe(II)] Bu enrichments onlar SRB ve IRB sütunları, sırasıyla aşılamak için kullanılmıştır.
Cıva sütunu deney sonuçlarından Hellal vd içinde kullanılabilir (2015) 24.
Toplam çözünmüş demir arsenik Mobilite, davranış en konsantrasyonlarda sülfat [SO42 -], zaman içinde bu sütun deneme için (< 0,45 µm) [TFe]D, ve toplam çözünmüş arsenik [TAs]D outlet içinde çözüm verilen şekil 2Ave bu öğeleri gibi pH ve Eh evrimi sütun profil boyunca 54 gün, kuluçka şekil 2Bverilen.
Resim 2 . Sütun izleme. (A)zamansal evrimi [SO42 -], [TAs]Dve [TFe] sütun çıkış izlenenD . PH, Eh (Ref. Ag/AgCl), [SO42 -], [S2 -], [TAs]D, için (B) dikey sütun profil ve [TFe]D izleme 54 gün sonra.
Sülfat ve laktat yem ile sürekli deneme bir iki hafta sonra bir siyah renkli çökelti kum (şekil 3A) iki kat arasında arayüz gözlendi. Bu siyah bölge giderek üst demir (oksi) hidroksit zenginleştirilmiş bölge (şekil 3B) sütunun işgal etti. Deney (gün 95) sonunda, tüm üst katmanı siyah (şekil 3 c).
Şekil 3: Deney sırasında sütun hidroksit bölgeye yönünü değişimler.
(A)siyah bölge çıktı arabirimi (gün 35), (B) siyah precipitates aşamalı olarak işgal hidroksit bölge (gün 45), (C) hidroksit bölge tamamen siyah renkli (gün 65). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Sürekli çalışan 35 gün sonra bir düşüş [SO42 -], [TFe]D 0,45 µm filtrated içinde örnekleri geçici bir artış tarafından takip sütun çıkış gözlendi. 60 günden [TAs]D çıkış su içinde önemli bir artış ölçüldü. Bir profil deneysel sistemi boyunca fiziksel ve kimyasal parametrelerinin sülfat azaltma açıkça etkin iken, günde 54, örnekleme yoluyla 5 septa tarafından elde edildi. PH, pH 7 (dan 7,00 için 7,32) alt üst sütun yakın kalan değişir değil. Buna karşılık, redoks potansiyeli açıkça farklı -400 yakın değerler sunan iki katmandaki (şekil 2B), mV (ref. Ag/AgCl) içinde belgili tanımlık dip, demirden yoksun ve değerlere yakın -200 artan mV (ref.Ag/AgCl) üst demir zengini bölgede. Alt katmanda çözünmüş sülfat konsantrasyonu 20 mg L-1yakın ulaştı sonra 1 mg L-1 demir zengini bölgede daha düşük değerlere azalmıştır. Sülfat konsantrasyonu genel olarak besleme su sütununda düşüktü; Ancak, bu keskin demir yoksun ve demir açısından zengin bölgeler arasında arayüz azalmıştır. Arsenik 0,45 µm filtre örneklerinde As çivili demir (oksi) hidroksit içeren üst bölgeden algılandı). Thio-arsenate tür arabirimi bölge ve sülfat-azaltma ara ürün yakın algılanan; thiosulfate alt katman demir yoksun28mevcuttu.
Sülfat ve thio-arsenate konsantrasyonu profilleri sonuçlarını bir pik demir yoksun ve demir açısından zengin katmanlar arasında arayüz sülfat-azaltma faaliyet göstermiştir. Demir açısından zengin katmanda en olası meydana gelen işlemler Fe(III) azaltma sonra siyah FeS mineral29olarak çözünmüş sülfat ile çökelti Fe(II) üretmek için çözünmüş sülfat tarafından olmalıdır. Bazı arsenik başlangıçta bağlı demir (oksi) ve hidroksitler edilmiş Fe(III) azaltma tarafından seferber, ancak sonra kalan demir (oksi) ve hidroksitler yeniden adsorbe adsorpsiyon siteleri mevcut olduğumuz sürece. Siyah FeS açık yukarıya doğru ilerledikçe, kullanılabilir adsorpsiyon siteleri azalmıştır ve çıkış suyundaki arsenik konsantrasyonu miktarı arttı. Demir-yoksun ve demir açısından zengin arayüzü ölçülen yüksek sülfat azaltarak etkinlik çözünmüş sülfat tüketimi tarafından demir tarafından açıklanabilir; sülfat-azalma verilen ürün harcadim beri bu enerjik daha olumlu30tepkiydi. Bu olay sütun yapısı sayesinde gözlendi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deneysel sütun Kur anaerobik biyojeokimyasal süreçleri sürekli koşullarda çalışmaya uygun laboratuvar cihaz olduğu ortaya çıktı. Sürekli sütun sistemleri bu gerçek akiferler Bulamaç toplu iş sistemleri veya microcosms daha yakın koşullarda çalışma izin verir. Sürekli sistemleri yeraltı akiferdeki çökeller ile hareketin benzetimini yapabilirsiniz.
Protokol içinde en önemli adım TE-demir (oksi) ve hidroksitler ve karışımı silika jel ve homojen bir doku elde etmek için hızlı bir şekilde oluşturulması gerekiyor kum ile hazırlanıyor. Bu genel kritik adım kirletici çivili (oksi) ve hidroksitler hazırlanması doğal sistem olmanın uygun bir model göstermek için dikkatli bir şekilde tasarlanması gerekiyor okudu17.
Sütun örnekleme böylece Fizyo-kimyasal ve biyolojik parametreleri profillere erişimi veren farklı düzeylerde izin vermek için tasarlandı. Böylece, sistem içinde in situ heterogeneities taklit birkaç kat içerebilir. Burada, heterogeneities doğal akiferler demir konsantrasyonunun simüle; Ancak, mineralojik heterogeneities diğer tür sentetik mineral silikon jel dahil türüne adapte tarafından okudu. Silika jel matris verimli bir şekilde ince demir (oksi) ve hidroksitler parçacıkların hareketi engelledi. Verilen örneklerde, sütunlar yeraltı suyu19doğal mikrofloranın ile aşılanmış, ancak, sütun ve tüm ilişkili ekipman steril, saf bakteri suşları ile deneyler düşünülebilir.
Teknik sınırlamaları deneysel aygıt boyutuna bağlıdır. Örnekleme sistemleri denge bozan çünkü her örnekleme noktasından örneklenen sıvı miktarı 5 mL (maksimum) sınırlı olmalıdır. Bozulma büyüklüğü besleme debisi için ilgili olacaktır: çok düşük beslenme akış oranları için bozulma daha yüksek akış oranları için daha büyük olacak. Böylece, düşük örnekleme birimi ölçüm ve analizleri gerçekleştirilen aralığını sınırlar. Bağlantı noktaları örnekleme, örnekleme sıklığı da her profil örnekleme arasında yeni bir denge ulaşmak sütun izin sınırlı olmalıdır. Benzer nedenlerle örnekleme bağlantı noktaları üzerinden katı malzemenin örnekleme için çok az miktarda sınırlı olmalıdır. Başka bir tekniği sürekli besleme koşullarında paralel aygıtlarının aynı koşullarda korumak çok zor olurdu bu yana tekrarlanabilir deneyler birden çok sütunda bulunan performans zorluk kısıtlamasıdır.
Mevcut deneysel sütun kurulum toplu iş koşulları kullanarak alınamıyor akiferler içinde meydana gelen olayları ile ilgili veri edinme. Tam bir çalışma çerçevesinde, bu17,20içinde gerçekleştirilen klasik toplu deneyler için önemli bir tamamlayıcı çoğaltır.
Potansiyel bu deneysel kurulum aydınlatma toksik TEs (örneğin, Se olarak) sürümü inducing biyojeokimyasal süreçlerinin doğal jeolojik oluşumlar ve antropojenik aktiviteler üzerinde etkisi değerlendirilmesi uygulamaları Bu süreçler, nitrat veya pestisitler yeraltı suyu, örneğin, bir giriş gibi veya yeraltı suyu seviyesi dalgalanmaları. Sütunları da Biyoremidasyon seçenekleri31 organik kirleticilerin biyolojik veya Hg gibi inorganik kirletici maddeleri sabitleme için test yararlı olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Bu eser BRGM, Conseil Général du Loiret ve Carnot Enstitüsü doktora sonrası hibe tarafından ortak finanse edildi. Région Merkezi - Val de Loire PİVOTLAR projeye sağlanan mali destek de minnetle anıyoruz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Glass columns | Beaucaverre, France | Specific request | columns were composed of 3 separate pieces, the main column core with the cooling jacket and the 5 sampling ports (size GL14 with olive) and a top and bottom piece that fits to the main column body and is held in place with a silicone joint and screw (RIN F 40x38 & SVL 42). note: this design was discussed directly with the company. We recommend to find a local glazier. |
| Septa PTFE/silicone diameter 20 mm | Sigma-Aldrich | 508608 | |
| PTFE tubing ID 3 mm | VWR | 228-0745 | |
| Peristaltic pump | Dominique Dutsher SAS | 66493 | |
| Peristaltic pump tubing LMT 55 | VWR | 224-2250 | Tygon® LMT 55 |
| Fontainbleau sand D50=209 µm | SIBELCO, France | ||
| N2 for bubbling | Air Liquide, France | ||
| Gamma irradiation | Ionisos, Dagneux, France | ||
| Automatic Mercury Analyzer (AMA 254) | Courtage Analyses, France | ||
| Varian SpectrAA 300 Zeeman | Agilent | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chemicals | |||
| HNO3 Supra pur | VWR | 1.00441.1000 | Manufacturer: Merck |
| HCL 30% Supra pur | VWR | 1.00318.1000 | Manufacturer: Merck |
| Hg(NO3)2 | Merck | 516953 | |
| As2O3 | Merck | 202673 | |
| FeCl3-6H2O | Merck | 207926 | |
| silica gel | Sigma-Aldrich | 336815-500G |
References
- Oremland, R. S., Stolz, J. F.
- Silver, S., Phung, L. T. Genes and enzymes involved in bacterial oxidation and reduction of inorganic arsenic. Appl Environ Microbiol. 71 (2), 599-608 (2005).
- Compeau, G. C., Bartha, R. Sulfate-Reducing Bacteria: Principal Methylators of Mercury in Anoxic Estuarine Sediment. Appl. Environ. Microbiol. 50, (1985).
- Fleming, E. J., Mack, E. E., Green, P. G., Nelson, D. C. Mercury Methylation from Unexpected Sources: Molybdate-Inhibited Freshwater Sediments and an Iron-Reducing Bacterium. Appl. Environ. Microbiol. 72 (1), 457-464 (2006).
- Barkay, T., Miller, S., Summers, A. Bacterial mercury resistance from atoms to ecosystems. FEMS Microbiol Rev. 27 (2-3), 355-384 (2003).
- Dixit, S., Hering, J. G. Comparison of arsenic(V) and arsenic(III) sorption onto iron oxide minerals: Implications for arsenic mobility. Environ. Sci. Technol. 37, (2003).
- Andersson, H. A. The Biochemistry of Mercury in the Environnment. Nriagu, J. O. , Elsevier. Amsterdam. 79-112 (1979).
- Khwaja, A., Bloom, P. R., Brezonik, P. L. Binding Constants of Divalent Mercury in Soil Humic Acids and Soil Organic. Environ. Sci. Technol. 40, (2006).
- Neculita, C. M., Zagury, G. J., Deschenes, L. Mercury Speciation in Highly Contaminated Soils from Chlor-Alkali Plants Using Chemical Extractions. J Environ Qual. 34 (1), (2005).
- Schuster, E. The behaviour of mercury in the soil with special emphasis on complexation and adsorption processes - a review of the literature. Water Air Soil pollut. 56 (56), 667-680 (1991).
- Wallschläger, D., Desai, M. V. M., Spengler, M., Windmöller, C. C., Wilken, R. D. How humic substances dominate mercury geochemistry in contaminated floodplain soils and sediments. J. Environ. Qual. 27 (5), (1998).
- Lovley, D. R. Dissimilatory Fe(III) and Mn(IV) reduction. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 55 (2), 259-287 (1991).
- Lovley, D. R., Kashefi, K., Vargas, M., Tor, J. M., Blunt-Harris, E. L. Reduction of humic substances and Fe(III) by hyperthermophilic microorganisms. Chem. Geol. 169 (3-4), 289-298 (2000).
- Hansel, C. M., et al. Structural constraints of ferric (hydr)oxides on dissimilatory iron reduction and the fate of Fe(II). Geochimica Cosmochimica Acta. 68, 3217-3229 (2004).
- Thamdrup, B., Fossing, H., Jørgensen, B. B. Manganese, iron and sulfur cycling in a coastal marine sediment Aarhus bay, Denmark. Geochim.Cosmochim. Acta. 58 (23), 5115-5129 (1994).
- Planer-Friedrich, B., London, J., McCleskey, R. B., Nordstrom, D. K., Wallschläger, D. Thioarsenates in Geothermal Waters of Yellowstone National Park: Determination, Preservation, and Geochemical. Environ. Sci. Technol. 41 (15), 5245-5251 (2007).
- Burnol, A., et al. Decoupling of arsenic and iron release from ferrihydrite suspension under reducing conditions: a biogeochemical model. Geochem. Trans. 8 (1), 12 (2007).
- Kocar, B. D., et al. Integrated biogeochemical and hydrologic processes driving arsenic release from shallow sediments to groundwaters of the Mekong delta. Appl. Geochem. 23 (11), (2008).
- Harris-Hellal, J., Grimaldi, M., Garnier-Zarli, E., Bousserrhine, N. Mercury mobilization by chemical and microbial iron oxide reduction in soils of French Guyana. Biogeochem. 103 (1), (2011).
- Islam, F. S., et al. Role of metal-reducing bacteria in arsenic release from Bengal delta sediments. Nature. 430, (2004).
- Schultz-Zunkel, C., Rinklebe, J., Bork, H. R. Trace element release patterns from three floodplain soils under simulated oxidized-reduced cycles. Ecol. Eng. 83, 485-495 (2015).
- Nickson, R. T., et al. Mechanisms of arsenic release to groundwater, bangladesh and West Bengal. App. Geochem. 15, 403-413 (2000).
- Varsanyi, I., et al. Arsenic, iron and organic matter in sediments and groundwater in the Pannonian basin, Hungary. App. Geochem. 21, 949-963 (2006).
- Hellal, J., et al. Mercury mobilization and speciation linked to bacterial iron oxide and sulfate reduction: A column study to mimic reactive transfer in an anoxic aquifer. J. Contam. Hydrol. 180, 56-68 (2015).
- Battaglia-Brunet, F., Dictor, M. C., Garrido, F., Crouzet, C., Morin, D., Dekeyser, K., Clarens, M., Baranger, P. An arsenic(III)-oxidizing bacterial population: selection, characterization, and performance in reactors. J Appl. Microbiol. 93 (2002), 656-667 (2002).
- Salvato, N., Pirola, C. Analysis of mercury traces by means of solid sample atomic absorption spectrometry. Microchim Acta. 123 (1), 63-71 (1996).
- Huguet, L. Caractérisation biogéochimique et potentiel de méthylation du mercure de biofilms en milieu tropical (retenue de Petit Saut et estuaire du Sinnamary, Guyane Française). . , Université Henry Poincaré - Nancy 1, Pages. (2009).
- Mamindy-Pajany, Y., et al. Arsenic in Marina Sediments from the Mediterranean Coast: Speciation in the Solid Phase and Occurrence of Thioarsenates. Soil Sed. Contam. 22, 984-1002 (2013).
- dos Santos Afonso, M., et al. Reductive dissolution of iron(III) (hydro)oxides by hydrogen sulfide. Langmuir. 8, 1671-1675 (1992).
- Postma, D., et al. Redox zonation: equilibrium constraints on the Fe(III)/SO4-reduction interface. Geochem Cosmochim. Acta. 60, 3169-3175 (1996).
- Kumar, N., et al. Sulfur and oxygen isotope tracing in zero valent iron based In situ remediation system for metal contaminants. Chemosphere. 90, 1366-1371 (2013).
