Demir (oksi) hidroksit, eser elementler ve bakteri anaerobik biyojeokimyasal Hofstede çalışmak için deneysel sütun Kur

Bu deney düzeneğinin genel amacı, mikrobiyal aktivitelerin neden olduğu sülfat ve/veya demir indirgeyici koşullar altında eser metallerin kaderini incelemektir. Bu yöntem, cıva ve arsenik gibi temel biyojeokimyasal döngüler arasındaki etkileşimler gibi biyojeokimya alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, sürekli su akışı nedeniyle, biyojeokimyasal reaksiyonların dinamikleri ve eser elementlerin kararsızlığının ayrıştırılması ve numune alma portları aracılığıyla erişilebilir olmasıdır.

Ve böylece, bu yöntem, burada gösterildiği gibi demir oksitlere son veren cıva ve arseniğin kaderi hakkında fikir verebilir. Ayrıca diğer eser elementlere veya taşıyıcı substratlara da uygulanabilir. Prosedürü göstermek, laboratuvarımızdan bir teknisyen olan Hafida Tris'i gösterecek.

Bu işleme başlamak için, manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir cam reaktöre 500 mililitre ultra saf su ekleyin. Karıştırırken 50 gram demir (III) klorür hekzahidrat ekleyin. Ferrihidrit çökeltisine başlamak için manuel olarak yaklaşık 50 mililitre 10 molar sodyum hidroksit çözeltisi ekleyin.

Ardından, pH'ı altıya ayarlayın ve stabilize etmek için bir saat karıştırmaya devam edin. Arsenik çivili hidroksitler ve oksihidroksitler için, litre başına 10 gram konsantrasyonda 100 mililitre arsenik trioksit hazırlayın. Daha sonra, bu çözeltiden 70 mililitre demir oksit çözeltisine ekleyin.

Üç saat boyunca karıştırmaya devam edin. Bundan sonra, 20 dakika boyunca 2.000 G'de santrifüjleyin. Süpernatanı çıkarın ve peleti 50 mililitre ultra saf su ile tekrar süspanse edin.

Santrifüjlemeyi ve yeniden süspansiyonu iki kez daha tekrarlayın. Nemli hidroksitleri ve oksihidroksitleri metin protokolünde belirtildiği gibi geri kazanın ve saklayın. Dört gram silika jeli 40 mililitre% 7 potasyum hidroksit içinde sıcak bir plaka üzerinde tutun ve eriyene kadar manyetik bir karıştırma çubuğu ile karıştırın.

60 mililitre ultra saf su ekleyin. Jelin çok hızlı sertleşmesini önlemek için çözeltiyi buz üzerinde yaklaşık 20 santigrat dereceye kadar soğutun. Silika jel karışımını fosforik asit ile %20'den pH 7.5'e titre edin.

Ardından, sıvı silika jeli, katılaşmadan önce daha önce 18.3 gram cıva çivili veya arsenik çivili demir oksit ile karıştırılmış 320 gram steril kum ile hızlı bir şekilde karıştırın. Bir spatula kullanarak jelleşmiş karışımı parçalayın. Cam kolonları kurmaya başlamak için su ceketlerini bir su soğutma sistemine bağlayın.

Sistemi ortalama 20 santigrat derece sıcaklıkta kalacak şekilde ayarlayın. Kolon girişi ve çıkışı için yeterli uzunluk olduğundan emin olarak, üç milimetre iç çapa sahip PTFE boru uzunluklarını kesin. Ardından, sütuna üstten bir kat nemli taş yünü ekleyin.

320 gram steril kum ekleyin. Silika jel matrisine sabitlenmiş önceden karıştırılmış steril kum ve çivili hidratlı amorf demir oksitlerden oluşan son katmanı ekleyin. Ardından, girişi peristaltik boruya bağlayın.

Peristaltik borunun diğer ucunu su ortamı kaynağına bağlayın. Nitrojen gazı ile sürekli olarak saatte yaklaşık iki mililitrelik düşük hızda köpürtülen artan bir ultra saf steril su akışı bağlayın. Bundan sonra, ışığı engellemek için sütunu alüminyum folyo ile örtün.

İki hafta sonra, iki kum tabakası arasındaki arayüzde siyah renkli bir çökelti gözlenir. Bu siyah bölge, üst demir hidroksit ve oksihidroksitle zenginleştirilmiş bölgeleri aşamalı olarak istila eder ve deneyin sonunda tüm üst katman siyah olur. 35 günlük sürekli çalışmadan sonra, ölçülen sülfat seviyeleri azalır ve bunu toplam çözünmüş demirde geçici bir artış izler.

60. günden itibaren, toplam çözünmüş arsenik miktarının önemli ölçüde arttığı görülmektedir. 54. günde, fiziksel ve kimyasal parametrelerin profili çıkarılır. PH, kolon boyunca pH yediye yakın kalırken, redoks potansiyeli, sülfat indirgenmesinin meydana geldiği demir tükenmiş bölgede negatif 200 milivolta yaklaşan ve bakteriyel ve kimyasal demir indirgemesinin meydana geldiği tepede negatif milivolta yaklaşan değerlerle önemli ölçüde değişir.

Çözünmüş sülfat konsantrasyonları alt katmanlarda litre başına yaklaşık 20 miligrama ulaşır ve demir açısından zengin bölgede litre başına bir miligramın altına düşer. Sülfat ayrıca, demirden yoksun ve demir açısından zengin bölgeler arasındaki arayüzde keskin bir şekilde azalır ve bu da sülfat indirgeme aktivitesinin zirvesini gösterir. Bu sırada üst bölgede arsenik tespit edilirken, tiyoarsenat türleri ara yüze daha yakın görülür ve tiyosülfat alt demirden yoksun tabakada bulunur.

Bu konsantrasyon profilleri, demirden yoksun ve demir açısından zengin katmanlar arasındaki arayüzde sülfat indirgeme aktivitesinin zirvesini gösterir. Bu prosedürü takiben, hangi yeni minerallerin oluştuğu veya hangi bakteri topluluklarının geliştiği gibi ek soruları yanıtlamak için taramalı elektron mikroskobu, Raman spektroskopisi veya aktivite testleri gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir. Cıva ve arsenik ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken eldiven ve çeker ocak gibi önlemlerin kullanılması gerektiğini unutmayın.