גורל היווצרות המינים של ארסן וכספית באקויפרים הם פעילות מיקרוביאלית ותנאים קשורה קשר הדוק פיזיו-כימית. כאן, אנו מציגים התקנה ניסיוני העמודה המקורית מחקה אקויפר ומאפשרת הבנה טובה יותר של יסוד קורט דילדול בתנאים אנאוקסיים. שתי דוגמאות מוצגים, המשלב גישות גיאוכימיים מיקרוביולוגית.
הגורל ואת היווצרות המינים של יסודות קורט (מלון טס), כגון ארסן (As), כספית (Hg), באקויפרים קשורים קשר הדוק לתנאים פיזיו-כימית, כגון חמצון-חיזור פוטנציאליים (Eh) ו- pH, אלא גם לפעילות מיקרוביאלית זה יכול לשחק תפקיד ישיר או עקיף על היווצרות המינים ו/או ניידות. אכן, חיידקים מסוימים ניתן ישירות נישחק As(III) כדי As(V) או להפחית את As(V) כדי As(III). באופן דומה, חיידקים מעורבים חריפה Hg רכיבה על אופניים, או באמצעות מתילציה שלו, ויוצרים את כספית monomethyl עצבי, או דרך הפחתת שלה אלמנטלים Hg °. הגורל של שני כמו כספית קשורים גם להרכב אדמה או אקוויפר; אכן, כמו כספית ניתן לאגד תרכובות אורגניות או והידרוקסידים (אוקסי), שתשפיע על ניידותו. בתורו, פעילויות חיידקיים כגון הפחתת הידרוקסיד ברזל (אוקסי) או חומר אורגני מינרליזציה יכולים להשפיע באופן עקיף כמו ו- Hg פחמיות. הנוכחות של סולפט/גופרתי יכול להשפיע גם רכיבים אלה מסוים דרך היווצרות של מתחמים כגון thio-ארסנטים עם או metacinnabar עם כספית.
כתוצאה מכך, שאלות חשובות רבות הועלו על הגורל ועל היווצרות המינים של כמו ו- Hg ב הסביבה וכיצד להגביל את הרעילות שלהם. עם זאת, בשל תגובתיות שלהם כלפי רכיבי אקוויפר, קשה בבירור מביצועם biogeochemical בתהליכים המתרחשים, שלהם השפעות שונות על גורלם של אלה טה.
לשם כך, פיתחנו מקורי, ניסיוני, להגדרת הטור המחקה אקויפר עם אזורים עשירים כמו – או Hg–תחמוצת ברזל לעומת ברזל דלה תחומים, המאפשר הבנה טובה יותר של טה דילדול בתנאים אנאוקסיים. הפרוטוקול הבא נותן הוראות צעד אחר צעד הגדרת עמודה לשם כמו או כספית, כמו גם דוגמה עם במסגרת סולפט הפחתת התנאים וברזל.
הבנה, חיזוי יסוד קורט (TE) ניידות, ביוגיאוכימיה בסביבה הוא חיוני כדי לפקח, לפתח וליישם החלטות ניהול המתאים עבור אתרים מזוהמים. במיוחד חל במקרה של מלון טס רעילים כגון ארסן (As), כספית (כספית). גורלם ואת היווצרות המינים של מלון אלה טס אדמה או האקוויפרים קשורים קשר הדוק לתנאים הכימי פיזיקלי, כגון Eh ו- pH, אלא גם לפעילות מיקרוביאלית, שיכול לשחק גם תפקיד ישיר על היווצרות המינים או תפקיד עקיף על ניידות.
אכן, חיידקים מסוימים ניתן ישירות נישחק As(III) כדי As(V) או להפחית את As(V) כדי As(III). זה משפיע על רעילות, מאחר As(III) היא הצורה הרעילים ביותר של כל, וניידות, כיוון As(III) הוא לניידים יותר As(V), אשר יכול בקלות לספוח והידרוקסידים (אוקסי) ברזל או חומר אורגני1,2. באופן דומה, חיידקים מעורבים חריפה כספית רכיבה על אופניים, בין אם באמצעות מתילציה שלו, בעיקר על ידי הפחתת חיידקים3,4, ויוצרים את עצבי monomethyl כספית (ברצון bioaccumulated בשרשרת המזון), סולפט וברזל או דרך הפחתת שלה נדיף היסודי Hg (Hg °)5.
הן כמו הגורל Hg כרוכים גם להרכב אדמה או אקוויפר, מאז תרכובות כמו חומר אורגני או ברזל והידרוקסידים (אוקסי) יכול להשפיע על שלהם פחמיות ואת הזמינות הביולוגית. As(V) adsorbs טוב כדי ברזל והידרוקסידים (אוקסי)6, ואילו Hg יש זיקה גבוהה מאוד של חומר אורגני (אום; בעיקר עבור קבוצות תיול) אבל גם colloidal ברזל או מנגן והידרוקסידים (אוקסי) ב- OM דלה בסביבות7,8 , 9 , 10 , 11.
פעילות חיידקית אז יכול להשפיע על גורלו של מלון טס הספוחה והידרוקסידים (אוקסי) או חומר אורגני באמצעות צמצום והידרוקסידים (אוקסי) ברזל או את מינרליזציה של חומר אורגני. צמצום ברזל ישירה על ידי חיידקים הוא שהשביל דומיננטי להפחתת ברזל בגופרית דלה12,אזורי13, Fe(III) בשימוש של מקבל אלקטרון מסוף, ואילו בעקיפין, Fe(III) אפשר לצמצם Fe(II) על ידי גופרתי נוצר על ידי הפחתת סולפט חיידקי14. יתר על כן, הנוכחות של סולפט ניתן גם לשנות Hg כמו היווצרות המינים דרך היווצרות של מתחמים כגון thio-ארסנטים15 עם או metacinnabar עם כספית.
לפיכך, הבנה טובה יותר של ההשפעה של ברזל סולפט רכיבה על גורלה של טה, כגון כספית ו כ, יכול לעזור לנו כדאי לנהל אתרים מזוהמים ואיכות קרקע ומים. נתונים יכול לתרום גם חיזוק קיימים מודלים מתכת-ניידות. חיידקים Fe (III)-הפחתת16,17,18 יכול לגרום את desorption של טה. באופן תיאורטי, ההפחתה עקיף של ברזל והידרוקסידים (אוקסי) מאת סולפיד המיוצר על ידי הפחתת חיידקים גופרתי יכול גם להשפיע טה ניידות. עם זאת, במידה ואת קינטיקה של תגובות אלו נלמדים בדרך כלל במערכות הומוגנית אצווה או אצווה microcosms16,18,19,20. החיסרון של ניסויים אצווה הוא המחסור דיסוציאציה של התופעה המתרחשים; אכן, פעילות מבוססת על, מוגבלת על-ידי המשאבים נוכח האצווה ורק נותן תוצאה סופית של במאזן היווצרות המינים של ספיחה. שימוש בגישה עמודה מאפשר חידוש inflowing מדיה, הפיקוח על גורלו של טה במרחב ובזמן. תנאים אלה הם מציאותיים יותר בהשוואה אקויפר, איפה תופעות אמיתי הדוק לתנאים חלחול רציפה. יתר על כן, התרחשות הידרוקסיד (אוקסי) הטרוגניות ברזל אקוויפר משקעים הוא21,נפוצה23, השינויים המרחביים בהרכב למינרלוגיה וכימי של השלבים מוצק בהחלט נוהג פעילות מיקרוביאלית .
התירי את ההשפעה של אלה heterogeneities על תופעות גיאו-מיקרוביאלית וגורלה של ברזל-הקשורים טה, פיתחנו מעבדה, עמודה ברציפות-fed המייצג של אקוויפר במודל מפושט. מלא את העמודה כדי ליצור אזור מדולדל ברזל הכניסה בעמודה, אזור עשיר ברזל בחלק העליון. דיגום רגיל מאפשרים לנו לחקור את כל אזור בנפרד, כמו גם תופעות הקשורות ממשק. דוגמה של יישום התקן נסיוני זה לצורך המחקר של כספית הגורל ואת היווצרות המינים היא כבר זמין24. כאן אנחנו נותנים תיאור מפורט של ההתקנה ניסיוני, דוגמה שנייה של היישום שלה התמקדו את ההתנהגות כמו אקוויפרים מזוהמים.
הגדרת עמודה ניסיוני הוכיחה להיות מכשיר מעבדה נוח ללמוד תהליכים אנאירוביים biogeochemical בתנאים רציפה. בעמודה רציפה מערכות מאפשרות לעבוד בתנאים קרוב יותר לאלו של האקוויפרים אמיתי מאשר במערכות אצווה slurry או microcosms. מערכות רציפות ניתן לדמות את התנועה של מי תהום דרך אקוויפר משקעים.
ה?…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו מומן במשותף על ידי BRGM, מענק פוסט-דוקטורט מן את Loiret du Général כי המכון קרנו. אנו גם בהכרת תודה להכיר את התמיכה הכספית לפרוייקט צירים שמספק מרכז Région – ואל דה לה לואר.
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 40×38 & SVL 42). note: this design was discussed directly with the company. We recommend to find a local glazier. |
Septa PTFE/silicone diam 20mm | Sigma-Aldrich | 508608 | |
PTFE tubing ID 3mm | 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 iradiation | Ionisos, Dagneux, France | ||
Automatic Mercury Analyser (AMA 254, ) | Courtage Analyses, France | ||
Varian SpectrAA 300 Zeeman | Agilent | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chemicals | |||
HNO3 Supra pur | VWR | 1.00441.1000 | Producer: Merck |
HCL 30% Supra pur | VWR | 1.00318.1000 | Producer: Merck |
Hg(NO3)2 | Merck | 516953 | |
As2O3 | Merck | 202673 | |
FeCl3-6H2O | Merck | 207926 | |
silica gel | Sigma-Aldrich | 336815-500G |