إعداد العمود التجريبية لدراسة التفاعلات الكيميائية الأرضية الأحيائية اللاهوائية بين هيدروكسيدات الحديد (أوكسي)، والعناصر النزرة، والبكتيريا

Summary

مصير وانتواع من الزرنيخ والزئبق في طبقات المياه الجوفية هي ظروف يرتبط ارتباطاً وثيقا الفيزيائية-الكيميائية والنشاط الميكروبي. وهنا، نقدم برنامج إعداد تجريبية عمود الأصلي الذي يحاكي طبقة المياه جوفية، وتمكن من فهم أفضل للعناصر النزرة بيوجيوتشيميستري في ظروف وصول. وترد مثالين، الجمع بين النهج الجيوكيميائية والميكروبيولوجية.

Abstract

مصير وانتواع من العناصر النزرة (قسم التدريب والامتحانات)، مثل الزرنيخ (ك) والزئبق (Hg)، في طبقات المياه الجوفية ارتباطاً وثيقا بالظروف الفيزيائية والكيميائية، مثل الأكسدة المحتملة (Eh) ودرجة الحموضة، ولكن أيضا إلى الأنشطة الميكروبية التي يمكن أن تقوم بدور مباشر أو غير مباشر على انتواع و/أو التنقل. والواقع أن بعض أنواع البكتيريا يمكن مباشرة أكسدة As(III) إلى As(V) أو الحد من As(V) إلى As(III). وبالمثل، البكتيريا يشاركون بقوة في زئبق ركوب الدراجات، أما من خلال ما مثلايشن، تشكيل الزئبق مونوميثيل عصبي، أو من خلال الحد منه إلى عنصري Hg °. الأقدار على حد سواء زئبق مرتبطة أيضا بشدة تكوين التربة أو المياه الجوفية؛ وفي الواقع، كما ويمكن ربط Hg المركبات العضوية أو هيدروكسيدات (أوكسي)، التي سوف تؤثر على قدرتهم على الحركة. وفي المقابل، يمكن أن تؤثر الأنشطة البكتيرية مثل الحد من هيدروكسيد الحديد (أوكسي) أو تعدين المواد العضوية غير مباشر واحتباس الزئبق. يمكن أن يؤثر وجود كبريتات/كبريتيد أيضا بشدة هذه عناصر معينة من خلال تشكيل المجمعات مثل الايثير-أرسيناتيس بوصفه أو ميتاسينابار مع الزئبق.

ونتيجة لذلك، قد أثيرت العديد من الأسئلة الهامة حول مصير وانتواع من وصفها والزئبق في البيئة وكيفية الحد من سميتها. ومع ذلك، نتيجة مفاعليه بهم نحو مكونات طبقة المياه الجوفية، يصعب أن تنأى بوضوح العمليات الكيميائية الأرضية الأحيائية التي تحدث وآثارها المختلفة على مصير هذه الشركة المصرية للاتصالات.

للقيام بذلك، قمنا بتطوير نسخة أصلية، التجريبية، نفدت إعداد العمود الذي يحاكي طبقة المياه جوفية بالمناطق الغنية كاو Hg--أكسيد الحديد مقابل الحديد المناطق، مما يتيح فهم أفضل للشركة المصرية للاتصالات بيوجيوتشيميستري في ظروف وصول. البروتوكول التالي يعطي إرشادات خطوة بخطوة لإنشاء عمود أما أو زئبق، فضلا عن مثال كما يقضي بذلك الحديد وسلفات التقليل من الشروط.

Introduction

فهم والتنبؤ بحركة العناصر النزرة (TE) وبيوجيوتشيميستري في البيئة ضروري من أجل رصد وتطوير وتطبيق القرارات الإدارية المناسبة للمواقع الملوثة. وينطبق هذا خاصة في حالة الامتحانات السامة مثل الزرنيخ (ك) والزئبق (Hg). مصير وانتواع لهذه الامتحانات في التربة أو المياه الجوفية ارتباطاً وثيقا للظروف الفيزيائية والكيميائية، مثل Eh ودرجة الحموضة، ولكن أيضا إلى الأنشطة الميكروبية التي يمكن أن تلعب أي دور مباشر على انتواع أو بدور غير مباشر في التنقل.

والواقع أن بعض أنواع البكتيريا يمكن مباشرة أكسدة As(III) إلى As(V) أو الحد من As(V) إلى As(III). وهذا يؤثر على كالسمية، حيث As(III) هو الشكل الأكثر سمية، والتنقل، ومنذ As(III) أكثر تنقلاً من As(V)، الذي يمكن أن يسهل الجسميات هيدروكسيدات (أوكسي) الحديد أو المواد العضوية^1،2. وبالمثل، البكتيريا يشاركون بقوة في الزئبق ركوب الدراجات، أما من خلال ما مثلايشن، أساسا من كبريتات والحديد خفض البكتيريا^3،4، تشكيل الزئبق مونوميثيل عصبي (سهولة أحيائياً في سلسلة الغذاء)، أو من خلال الحد منه إلى التقلب الابتدائية الزئبق (Hg °)⁵.

على حد سواء كما ومصائر Hg ترتبط أيضا بشدة بتكوين التربة أو المياه الجوفية، منذ المركبات مثل المواد العضوية أو هيدروكسيدات الحديد (أوكسي) يمكن أن تؤثر على تنحية والتوافر البيولوجي. As(V) تمتز جيدا للحديد هيدروكسيدات (أوكسي)⁶, بينما زئبق لها صلة عالية جداً للمواد العضوية (OM؛ أساسا لجماعات ثيول) ولكن أيضا للحديد الغروية أو المنغنيز هيدروكسيدات (أوكسي) في OM المنضب بيئات^{7،8 , 9 , 10 , 11}.

يمكن أن تؤثر الأنشطة البكتيرية ثم مصير الامتحانات تمتز إلى هيدروكسيدات (أوكسي) أو المواد العضوية من خلال الحد من الحديد (أوكسي) هيدروكسيدات أو تمعدن المادة العضوية. تخفيض الحديد مباشرة من البكتيريا هو المسار المهيمن لخفض الحديد الكبريت المنضب مناطق^،من¹²¹³، Fe(III) تستخدم يقبلون إلكترون المحطة طرفية، بينما غير مباشر، يمكن تخفيض Fe(III) إلى Fe(II) كبريتيد التي شكلتها الحد من كبريتات بكتيرية¹⁴. وعلاوة على ذلك، يمكنك أيضا تعديل وجود كبريتات الزئبق وكما انتواع من خلال تشكيل المجمعات مثل الايثير-أرسيناتيس¹⁵ بوصفها أو ميتاسينابار مع الزئبق.

وبالتالي، فهم أفضل لتأثير الحديد وسلفات ركوب الدراجات في مصير الشركة المصرية للاتصالات، مثل الزئبق وحسب، يمكن أن تساعدنا لتحسين إدارة المواقع الملوثة، والحفاظ على نوعية التربة والمياه. البيانات يمكن أن تسهم أيضا في تعزيز النماذج القائمة على المعادن--التنقل. Fe الميكروبية (ثالثا)-يمكن أن يسبب انخفاض^16،،من¹⁷¹⁸ الامتزاز للشركة المصرية للاتصالات. من الناحية النظرية، الحد غير المباشرة من الحديد هيدروكسيدات (أوكسي) كبريتيد تنتجها الحد الميكروبي من كبريتات يمكن أن تؤثر أيضا تنقل الشركة المصرية للاتصالات. ومع ذلك، مدى وحركية من ردود الفعل هذه عموما دراستها في أنظمة متجانسة دفعة أو دفعة ميكروكوسمس^16،18،،من¹⁹²⁰. عيب تجارب دفعة هو الافتقار إلى الانفصال الظواهر التي تحدث؛ وفي الواقع، يستند النشاط والمحدودة من الموارد الحالية في الدفعة وإلا يعطي نتيجة نهائية للتحولات في انتواع والامتزاز. باستخدام نهج عمود يمكن تجديد إينفلووينج وسائل الإعلام ورصد مصير الشركة المصرية للاتصالات عبر الزمان والمكان. هذه الشروط أكثر واقعية عند مقارنتها بطبقة المياه جوفية، حيث الظواهر الحقيقية ترتبط ارتباطاً وثيقا بظروف ترشيح مستمرة. وعلاوة على ذلك، هو حدوث هيدروكسيد الحديد غير متجانسة (أوكسي) في رواسب المياه الجوفية المشتركة^21،23، والتغيرات المكانية في التشكيل المعدني والكيميائي من المراحل الصلبة محركات التأكيد الأنشطة الميكروبية .

لتوضيح تأثير هذه التغاير على الظواهر الجغرافية للميكروبات ومصير الشركة المصرية للاتصالات المرتبطة بالحديد، قمنا بتطوير مختبر، عمود التي تغذيها باستمرار تمثل طبقة المياه جوفية نموذج مبسط. يتم تعبئة العمود ﻹنشاء منطقة النضوب الحديد في مدخل العمود ومنطقة الغنية بالحديد في الجزء العلوي. تمكين منافذ العينات العادية لنا لدراسة كل منطقة على حدة، فضلا عن الظواهر المرتبطة بواجهة. مثال على تطبيق هذا الجهاز التجريبي لدراسة مصير الزئبق وانتواع بالفعل متاحة²⁴. هنا نعطي وصفاً مفصلاً لبرنامج الإعداد التجريبية ومثال ثان لتطبيقه وركزت على سلوك كما هو الحال في طبقات المياه الجوفية الملوثة.

Protocol

1-إعداد التجريبية

1. أسيدواش جميع المواد (الزجاج، تترافلوروايثيلين (بفتي)) على اتصال بالعينات (5 أيام في حامض النيتريك (HNO₃) 20% v/v) تليها 5 أيام في حمض الهيدروكلوريك (HCl) 10% v/v). يشطف عدة مرات مع مياه نقية جداً وجاف تحت هود الاندفاق الصفحي مسبقة لاستخدام.
2. استخدام قفازات البولي إثيلين (أو ما شابه ذلك) وغطاء دخان لجميع الخطوات المتعلقة بالمواد الكيميائية.

2-إعداد زئبق وكما ارتفعت أكاسيد الحديد غير متبلور

1. إعداد ما يقرب من 20 غراما فيريهيدراتي (Fe(OH)₃): حل 50 غ فيكل₃-6 ح₂س في 500 مل الماء النقي جداً (المقاومة > سم MΩ 18^-1) تحت التحريض في مفاعل زجاج مع المكره الفولاذ المقاوم للصدأ أو المغناطيسي محرض. الرقم الهيدروجيني الأولى < 2.
2. يدوياً إضافة حل من هيدروكسيد الصوديوم م 10 يعجل فيريهيدراتي.
   ملاحظة: حوالي 50 مل سيتعين أن يعجل بجميع هيدروكسيدات (أوكسي) الحديد. ضبط درجة الحموضة إلى 6 والحفاظ على الانفعالات ح 1 لتحقيق الاستقرار.
   1. لارتفعت Hg هيدروكسيدات (أوكسي): إعداد 10 مل هنو₃ في ز 10 لتر^-1 وإضافة 350 ميليلتر في حل هيدروكسيد (أوكسي).
      ملاحظة: هذا سوف تسفر عن محتوى زئبق نهائي في هيدروكسيدات (أوكسي) الرطب من ~ 4 ميكروغرام ز^-1 هيدروكسيدات (أوكسي).
   2. لأنها ارتفعت هيدروكسيدات (أوكسي): إعداد 100 مل من₂س₃²⁵ في ز 10 لتر^-1 وإضافة 70 مل حل أكسيد الحديد. وهذا سوف تسفر عن محتوى As(III) نهائي ~ 70 ملغ/غ هيدروكسيدات (أوكسي).
3. ترك تحت الإثارة مع المكره الفولاذ المقاوم للصدأ أو محرض المغناطيسي ح 3 وثم الطرد المركزي لمدة 20 دقيقة في غ. س 2,000 إزالة المادة طافية وإعادة تعليق هيدروكسيدات (أوكسي) في 500 مل الماء النقي جداً. كرر الطرد المركزي والشطف الخطوات مرتين. استرداد هيدروكسيدات (أوكسي) الرطبة (المواد الصلبة يكون محتوى رطوبة من 85-90% بالوزن) وتخزينها في 4 درجات مئوية حتى الاستخدام.
4. تعقيم Hg الرطبة أو ارتفعت كأكاسيد الحديد بأشعة غاما، مع جرعة إشعاع استوعبت الحد أدنى من كان 25.
5. التحكم بالزئبق، ومحتويات هيدروكسيدات (أوكسي)
   1. تحديد محتويات Hg بيليه²⁶.
      ملاحظة: لقد وجدنا 3.90 ± 0.08 ميكروغرام زئبق ز^-1 الصلبة. وهكذا، كان المبلغ الإجمالي للزئبق إضافة إلى كل عمود في غرام 18.3 من أكاسيد الحديد 71.4 ± 1.51 ميكروغرام.
   2. تحديد محتويات في بيليه. استخدام التمعدن حمض الساخنة (8 مل من 5 N HCL ح 4 عند 50 درجة مئوية) وتحليل بقياس الطيف الكتلي الامتزاز الذري (العاص).
      ملاحظة: أننا وجدنا 70 ملغ ز^-1 الصلبة. وهكذا، كان إجمالي مبلغ كإضافة إلى العمود في ز 18.3 من أكاسيد الحديد ~1.3 ز.

3-تحضير هلام السليكا والرمال مصفوفة

ملاحظة: استخدم مصفوفة فضفاضة السليكا هلام وقف أكاسيد الحديد الجميلة المهاجرة من خليط أكسيد الحديد/الرمال تحت تدفق المياه. وكان المصفوفة النهائي جل هلام السليكا 6% حتى لا يؤدي إلى تشكيل كتلة ولكن فقط لتجميع فضفاضة الأكاسيد.

1. إعداد خليط السليكا هلام 10% بتدفئة 4 غرام هلام السليكا في 40 مل حل من 7% كوه على طبق ساخن، إثارة مع شريط مغناطيسي يقلب حتى يذوب.
2. إضافة 60 مل مياه النقية فائقة ثم بارد الحل ~ 20 درجة مئوية. تيتراتي بسرعة مع حمض الفوسفوريك المخفف (20%) على درجة الحموضة 7.5. ثم بسرعة مزيج هلام السليكا السائل مع 320 غرام من الرمال العقيمة وز 18.3 سابقا وأضاف ارتفعت زئبق أو ارتفعت كأكاسيد الحديد قبل أن يتصلب.
3. تفكيك هذا الخليط "جيليفيد" بخلط مع ملعقة وإبقاء معقمة قبل استخدامها في الخطوة 4.

4-إعداد العمود

1. استخدام أعمدة الزجاج مع سترة المياه نظام التبريد (وحدة التخزين الداخلية = 400 مل، الارتفاع = 30 سم، قطرها 3.5 سم) وخمسة والسليكا سيبتا تعيين بانتظام (كل 5 سم) على طول الأعمدة لتمكينك من عينة على طول العمود.
2. قطع أنابيب PTFE (PTFE int Ø 3 مم) لضمان طول كاف في العمود مدخل ومخرج. قم بتوصيل التدفق أنابيب تحوي، الذي يرتبط بدوره بالإمداد بالمياه والمتوسطة.
3. تعقيم كل المواد (الزجاج، وأنابيب) بالتعقيم (ح 1 عند 110 درجة مئوية).
4. إرفاق عمود عمودياً.
5. توصيل الماء سترة لمياه التبريد للحفاظ على متوسط درجة حرارة 20 درجة مئوية.
6. ملء العمود من الأعلى على النحو التالي:
   -طبقة من الصوف الصخري رطبة لتجنب فقدان الصلبة؛
   -ز 320 من الرمال العقيمة (الرمل فونتينبلو، د₅₀ = 209 ميكرومتر)؛
   -ز 320 من الرمال العقيمة مختلطة مع ز 18.3 رطب غير متبلور أكاسيد الحديد ارتفعت أما مع الزئبق أو كما (راجع الخطوة 1) والثابتة في مصفوفة هلام السليكا 6% (راجع الخطوة 2).
7. إرفاق عمود عمودياً وتواصل تدفق تسمو باستمرار ن₂ bubbled الماء المعقم عالي النقاوة في السرعات المنخفضة (~ 2 مل ح^-1).
8. تغطية العمود مع رقائق الألومنيوم لحماية من الضوء.

رقم 1: رسم وصور من إعداد العمود. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Representative Results

على سبيل المثال 1. أثر تخفيض الحديد كالتنقل وانتواع

كما تم تلقيح العمود مباشرة مع المياه الجوفية من موقع عرضه بحسب تركيز أعلى من معايير مياه الشرب (براسيوكس، لوار et شير، فرنسا). المياه الجوفية عينات في زجاجات معقمة، وتخزينها في 5 درجة مئوية حتى الاستخدام. كان بنك الاحتياطي الفيدرالي العمود من الأسفل مع هذه المياه التي تحتوي على المجتمع الميكروبي الذاتية الطبيعية تدفق معدل منخفض (2 مل ح^-1) بغية تيسير مرفق البكتيرية على الرمال. درجة الحرارة في البداية ثابتة عند 25 درجة مئوية لصالح النمو الميكروبي وثم انخفض، بعد 54 يوما تجربة المستمرة، إلى 14 درجة مئوية، وهي درجة حرارة طبقة المياه الجوفية. بعد استخراج خطوة التطعيم الأولى، ابتداء من اليوم 0 يوم 17، كبريتات، لاكتات، والخميرة (على التوالي 370 ملغ ل^-1، 830 ملغ ل^-1، و 250 ملغ ل^-1) أدخلت في مياه التغذية لتنشيط كبريتات بيوريدوكتيون.

على سبيل المثال 2. أثر تخفيض الحديد والحديد/كبريتات البكتيرية على التنقل زئبق وانتواع

عمودين لهذه التجربة، كانت الإعداد مطابق تماما. الأول تلقيح مع جماعة بكتيرية للحد من الحديد وتزويد موليبدات (0.40 ملمول لتر^-1)، تحول دون الحد من كبريتات، والسكر، لصالح الحد من الحديد البكتيريا (العمود مجلس الهجرة واللاجئين). عمود آخر تم تلقيح مع مجتمع بكتيرية الحد من كبريتات وتتغذى على سلفات لإنشاء كبريتات تخفيض المنطقة السفلي الرملية نصف العمود، فضلا عن الصوديوم لاكتات اعتبارها ركيزة (SRB عمود).

تم تغذية الجهازين عمودي تجريبية من القاعدة إلى القمة، أولاً مع المياه النقية فائقة عقيمة، ومن ثم مع المياه الجوفية التي تم تعقيمها بالتعقيم (121 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة). وكان عينات من هذه المياه الجوفية في أحد مواقع الملوثة زئبق الكلور قلوي (المشار إليها "موقع العاشر" نظراً للموقع سرية). تم استخدام مضخة تمعجية ومعدل التدفق التغذية-بمبلغ 2.8 مل ح^-1. قبل التطعيم، كانت تشطف الأعمدة أولاً لمدة أسبوع واحد مع المياه النقية فائقة، خطوة خلالها حل إجمالي زئبق ([THg]_د) ومجموع الحديد المذاب ([TFe]_د) تم رصدها في التدفق. بعد ذلك، تم تغذية أعمدة خلال أسبوع واحد مع الماء المعقم X الموقع للتحقق من عدم وجود تعبئة الزئبق اللاأحيائية. الأعمدة ثم غذيت مع المياه الموقع X المعدل مع لاكتات وسلفات (370 ملغ ل^-1 من كبريتات الصوديوم) و 830 ملغ ل^-1 من لاكتات الصوديوم للعمود من جهة، ومع الجلوكوز وموليبدات (ز 10 لتر^-1 و 0.40 ملمول لتر^-1) العمود مجلس الهجرة واللاجئين. بعد هذه الخطوات الأولية اللاأحيائية، تم حقن 20 مل العدوى في الماء إينفلووينج لكل عمود في يوم 21.

لقاح وأعد إثراء المجتمع البكتيري الذاتية من X المواقع الملوثة بالزئبق في وسائط ثقافة معينة تفضل الحد من كبريتات أو الحد من الحديد. وكان إعداد كل من الوسائط هو موضح سابقا²⁷. بمجرد الحد من كبريتات الحديد، وتأكدت من خلال قياس [هكذا₄^2-]/ق^2-] و [Fe(III)]/[Fe(II)] في هذه الفاسدون، أنها كانت تستخدم لتطعيم الأعمدة SRB والكندي، على التوالي.

وتتوفر النتائج من التجارب عمود الزئبق في هلال et al. (2015) ²⁴.

لهذه التجربة العمود على التنقل الزرنيخ، والسلوك على مر الزمن التركيزات في كبريتات [هكذا₄^2-]، مجموع الحديد المذاب (< 0.45 ميكرومتر) [TFe]_د، ومجموع الزرنيخ المنحلة [TAs]_د في المنفذ يتم إعطاء الحل في الشكل 2 ألف، وتطور هذه العناصر، فضلا عن الرقم الهيدروجيني و Eh على طول التشكيل الجانبي للعمود بعد 54 يوما حضانة وترد في الشكل 2.

الشكل 2 . رصد العمود. التطور الزماني (A) [هكذا₄^2-], [TAs]_د، و [TFe]_د رصد عند مخرج العمود. (ب) العمود الرأسي التشكيلات الجانبية لدرجة الحموضة، Eh (الرقم Ag/AgCl)، [هكذا₄^2-]، [S^2-], [TAs]_د، و [TFe]_د بعد 54 يوما من الرصد.

بعد أسبوعين تجريب المستمر مع كبريتات ولاكتات في التغذية، لوحظ متسرعا اللون الأسود في الواجهة بين الطبقتين من الرمل (الشكل 3A). بغزو هذه المنطقة السوداء تدريجيا منطقة أثري هيدروكسيد (أوكسي) الحديد العلوي للعمود (الشكل 3B). في نهاية التجربة (اليوم 95)، كانت الطبقة العلوية بأكملها سوداء (الشكل 3).

الشكل 3: التغييرات في الجانب المتعلق بمنطقة هيدروكسيد في العمود أثناء التجربة.
(أ) منطقة سوداء ظهرت في الواجهة (35 يوما)، (ب) الأسود رواسب غزت تدريجيا منطقة هيدروكسيد (45 يوما)، (ج) منطقة هيدروكسيد كانت سوداء تماما (اليوم 65). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

بعد 35 يوما تشغيل المتواصل، لوحظ انخفاض في [هكذا₄^2-] عند مخرج العمود، متبوعاً بزيادة عابرة لعينات [TFe]_د في 0.45 ميكرومتر filtrated. من 60 يوما، وتم قياس ارتفاع كبير من [TAs]_د في الماء منفذاً. تم الحصول على ملف تعريف البارامترات الفيزيائية والكيميائية على طول النظام التجريبي في اليوم 54، عندما كان الحد من كبريتات وضوح النشطة، بأخذ العينات من خلال سيبتا 5. لم تختلف درجة الحموضة، تبقى قريبة من pH 7 (من 7.00 إلى 7.32) من الأسفل إلى أعلى العمود. على النقيض من ذلك، كان الأكسدة المحتملة المختلفة واضح في الطبقتين (الشكل 2)، عرض القيم قريبة من-400 أم (الرقم Ag/AgCl) في الجزء السفلي، المحرومين من الحديد، وزيادة إلى قيم قريبة من-200 أم (ref.Ag/AgCl) في المنطقة الغنية بالحديد العلوي. في الطبقة السفلي، كبريتيد المذاب بلغت تركيزات ما يقرب من 20 ملغ ل^-1، ثم انخفض إلى قيم أقل من 1 ملغ ل^-1 ، في هذه المنطقة الغنية بالحديد. وكان تركيز كبريتات أقل على الصعيد العالمي في العمود من تغذية المياه؛ ومع ذلك، فإنه انخفض بشكل كبير في مجال التفاعل بين مناطق المحرومين من الحديد والغنية بالحديد. تم اكتشاف الزرنيخ في عينات 0.45 ميكرومتر تصفيتها من المنطقة العليا، التي تتضمن هيدروكسيدات الحديد (أوكسي) كما ارتفعت). تم الكشف عن الأنواع زرنيخات الايثير قريبة من منطقة واجهة، والمنتجات الوسيطة للحد من كبريتات؛ ثيوكبريتات كان حاضرا في أسفل طبقة المحرومين من الحديد²⁸.

وأشارت نتائج تركيز كبريتات وزرنيخات الايثير التشكيلات الجانبية إلى ذروة النشاط للحد من كبريتات في الواجهة بين طبقات المحرومين من الحديد والغنية بالحديد. ينبغي أن تكون العمليات التي تحدث على الأرجح في الطبقة الغنية بالحديد، Fe(III) الحد من كبريتيد المنحلة لإنتاج Fe(II)، الذي سوف يعجل ثم مع كبريتيد الذائب ك فاس المعدنية السوداء²⁹. بعض الزرنيخ في البداية ملزمة للحديد (أوكسي) هيدروكسيدات يمكن تم تعبئتها بتخفيض Fe(III) ولكن ثم إعادة تمتز فوق هيدروكسيدات (أوكسي) المتبقية في الحديد طالما توفرت مواقع الامتزاز. كما تقدم الجبهة فاس الأسود صعودا، زادت كمية تركيز الزرنيخ في مياه المآخذ ومواقع الامتزاز المتاحة انخفض. ارتفاع النشاط الحد من كبريتات، يقاس قرب الواجهة المحرومين من الحديد والغنية بالحديد، يمكن أن تفسر باستهلاك المذاب كبريتيد الحديد؛ حيث كان يجري استهلاك المنتج إصدارها من الحد من كبريتات، كان رد الفعل هذا نشاط مواتية أكثر من³⁰. لوحظت هذه الظاهرة بفضل الإعداد العمود.

Discussion

إعداد العمود التجريبية ثبت أن جهاز مختبر مريحة لدراسة العمليات الكيميائية الأرضية الأحيائية اللاهوائية في ظروف مستمرة. تسمح أنظمة العمود المستمر يعملون في ظروف أقرب إلى تلك المياه الجوفية الحقيقية من نظم دفعة الملاط أو ميكروكوسمس. يمكنك محاكاة النظم المستمر حركة المياه الجوفية من خلال الترسبات طبقة المياه الجوفية.

وتعد الخطوة الأكثر أهمية ضمن البروتوكول هيدروكسيدات (أوكسي) TE-الحديد والخليط مع هلام السليكا والرمال، التي تحتاج إلى إنشاء بسرعة من أجل الحصول على مادة متجانسة. بعد هذه الخطوة الحاسمة العامة، إعداد هيدروكسيدات (أوكسي) التي ارتفعت من الملوثات يجب أن تكون مصممة بعناية من أجل تمثل نموذجا مناسباً للنظام الطبيعي الذي درس¹⁷.

وقد صممت العمود للسماح بأخذ العينات على مختلف المستويات، مما يعطي إمكانية الوصول إلى ملفات تعريف البارامترات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. وهكذا، يمكن أن يتضمن النظام عدة طبقات التي تحاكي التغاير في الموقع . وهنا كانت محاكاة التغاير تركيز الحديد في مستودعات المياه الجوفية الطبيعية؛ ومع ذلك، قد درس أنواع أخرى من التغاير والرصدي بالتكيف مع نوع المعادن الاصطناعية المدرجة في هلام السليكا. مصفوفة هلام السليكا كفاءة منع حركة الجسيمات الدقيقة من الحديد هيدروكسيدات (أوكسي). في الأمثلة المعطاة، تم تلقيح الأعمدة مع النبت الطبيعي من المياه الجوفية¹⁹، مع ذلك، كالعمود وكلها يمكن تعقيم المعدات المتصلة بها، يمكن اعتبار التجارب مع السلالات البكتيرية نقية.

القيود المفروضة على التقنية ترتبط بحجم الجهاز التجريبي. يجب أن تكون كمية السائل التي يمكن أخذ عينات من كل منفذ أخذ العينات محدودة لمل 5 (بحد أقصى) لأخذ العينات يخل بتوازن النظم. حجم الاضطراب سوف تكون ذات صلة بمعدل التدفق التغذية-: لمعدلات تدفق التغذية منخفضة للغاية، تعطل ستكون أكبر من لأعلى من معدلات التدفق. وهكذا، يحد حجم العينات منخفضة المجموعة من القياسات والتحليلات التي يمكن أن يؤديها. أيضا ينبغي أن يكون تواتر أخذ العينات في أخذ عينات من منافذ محدودة للسماح للعمود التوصل إلى توازن جديد بين كل العينات الشخصية. ولأسباب مماثلة، يجب أخذ عينات المواد الصلبة عن طريق منافذ العينات محدودة بكميات صغيرة جداً. قيد آخر لهذه التقنية هو صعوبة إجراء تجارب استنساخه في أعمدة متعددة، حيث سيكون من الصعب جداً الحفاظ على ظروف متطابقة في الأجهزة الموازية في ظروف التغذية المستمرة.

إعداد العمود التجريبية الحالية تستحوذ على البيانات المتصلة بالظواهر التي تحدث في طبقات المياه الجوفية التي لا يمكن الحصول عليها باستخدام شروط دفعة. في إطار دراسة كاملة، هو يعيد تكملة هامة للمجموعة الكلاسيكية من التجارب التي يمكن أن يؤديها في^17،20.

وتشمل التطبيقات المحتملة لهذا الإعداد التجريبية في توضيح العمليات الكيميائية الأرضية الأحيائية الذي يحفز الإفراج عن سمية تدريب الإحصائيين الأوروبيين (مثلاً، كسراج الدين) من التكوينات الجيولوجية الطبيعية وتقييم أثر الأنشطة البشرية على هذه العمليات، مثل مدخلات من نترات أو المبيدات في المياه الجوفية، على سبيل المثال، أو التقلبات في مستوى المياه الجوفية. قد يكون من المفيد في اختبار خيارات المعالجة البيولوجية³¹ للتحلل البيولوجي للملوثات العضوية الثابتة أو تثبيت الملوثات غير العضوية مثل الزئبق أيضا الأعمدة.

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