이 작품 공동 BRGM, Conseil 일반 뒤 루아레 Carnot 연구소에서 박사 후 교부 금에 의해 투자 되었다. 우리는 또한 기꺼이 지구의 센터-발 드 루아르 피벗 프로젝트에 제공 하는 금융 지원을 인정 합니다.

1. 실험 준비
<ol>
	<li>염 산 (HCl) 10 %v / v에서 5 일 다음 샘플 (5 일 20% 질소 산 (HNO3) v/v에서) 접촉 모든 재료 (유리, 소계 (PFTE)) Acid-wash). 매우 순수한 물으로 여러 번 헹 구 고 사용 하는 층 류 후드 사전에서 건조.</li>
	<li>폴 리 에틸렌 장갑을 사용 (또는 비슷한)와 화학 물질을 포함 하는 모든 단계에 대 한 증기 두건.</li>
</ol>
2. 준비 Hg 그리고 아군 비정 질 철 산화물
<ol>
	<li>Ferryhydrate (Fe(OH)3)의 약 20 g을 준비: 50g FeCl3-6 H2O 초 순수한 물 500 mL에 녹 (저항력 &#62; 18 m ω c m-1) 스테인레스 스틸 임 펠 러 또는 자기 유리 반응 기에 동요에서 활동 가입니다. 초기 pH는 &#60; 2.</li>
	<li>수동으로 ferryhydrate를 침전 시키기 위하여 10 M NaOH 솔루션을 추가 합니다. 참고: 약 50 mL는 모든 철 (옥 시) 수 산화물을 침전 시키기 위하여 필요 합니다. 6 pH를 조정 하 고 1 h 안정화를 위한 동요를 유지.<ol>
		<li>Hg 아군 (옥 시) 수 산화물에 대 한: HgNO3 10 g L-1 의 10 mL를 준비 하 고 (옥 시) 수산화 솔루션 350 µ L를 추가. 참고:이 ~ 4 µ g g-1 (옥 시) 수 산화물의 젖은 (옥 시) 수 산화물에서 최종 Hg 콘텐츠를 얻을 것입니다.</li>
		<li>(옥 시) 수 산화물으로 아군에 대 한: 10 g L-1 에서2O325 의 100 mL를 준비 하 고 산화 철 솔루션 70 mL을 추가. 이 수 산화물 (옥 시) ~ 70 mg/g의 마지막 As(III) 콘텐츠를 얻을 것입니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>3 h에 대 한 스테인레스 스틸 임 펠 러 또는 자력 교 아래 두고 2000 x g.에서 20 분 동안 원심 분리기 상쾌한을 제거 하 고 다시 초 순수한 물 500 ml에서 (옥 시) 수 산화물을 일시 중단. 원심 분리와 rinsing 단계를 두 번 반복 합니다. 습 한 (옥 시) 수 산화물 (고체는 85-90 %wt. 함량) 복구 사용까지 4 ° C에서 저장.</li>
	<li>25 kGy의 최소 흡수 방사선 복용량 감마 방사선에 의해 습 한 Hg 또는 철 산화물으로 아군을 소독.</li>
	<li>Hg를 제어 및 수 산화물 (옥 시) 내용으로
	<ol>
		<li>펠 릿26의 Hg 내용을 결정 합니다. 참고: 우리는 발견 3.90 ± 0.08 µ Hg g g-1 고체. 따라서, 철 산화물의 18.3 g에 있는 각 열에 추가 하는 수은의 총 양은 71.4 ± 1.51 µ g 이었다.</li>
		<li>펠 릿에 내용으로 결정 합니다. 뜨거운 산 성 강화 (50 ° C에서 4 h 5 N HCL의 8 mL)을 사용 하 고 원자 흡착 분석 (AAS)에 의해 분석. 참고: 우리는 발견 70 mg g-1 으로 고체. 따라서, 철 산화물의 18.3 g 열에 추가 되는 것으로 서의 총 금액이 했다 ~1.3 g.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 실리 카 젤 준비, 매트릭스 모래
참고: 느슨한 실리 카 젤 매트릭스는 사용을 중지 물 흐름 아래 모래/철 산화물 혼합물에서 마이그레이션 좋은 철 산화물. 마지막 젤 매트릭스 6% 실리 카 젤을 블록을 형성 하지만 그냥 느슨하게는 산화물을 집계 했다.
<ol>
	<li>7%의 솔루션의 40 mL에 실리 카 젤의 4 g를가 열 하 여 10% 실리 카 젤 혼합물 준비 자석 저 어 바가 해산 될 때까지 교 반, 뜨거운 접시에 코.</li>
	<li>매우 순수한 물 60 mL를 추가 다음 쿨 ~ 20 ° c 솔루션 신속 하 게 적정 pH 7.5에 희석된 인산 (20%)와 함께. 다음 신속 하 게 혼합 액체 실리 카 젤 320 g 메 마른 모래와 Hg 아군 또는 아군으로 철 산화물의 이전에 추가한 18.3 g 그것 고형화 하기 전에.</li>
	<li>주걱으로 혼합 하 여 "jellified" 혼합물을 끊고 4 단계에서 사용 하기 전에 멸 균 유지.</li>
</ol>
4. 열 설정
<ol>
	<li>유리 열을 사용 하 여 시스템을 냉각 물 재킷 (내부 볼륨 400 mL, 높이 = = 30 cm, 지름 3.5 c m)와 5 개의 실리 카 septa 정기적으로 설정 (모든 5 cm) 열 따라 샘플 수를 열 따라.</li>
	<li>PTFE 튜브 (PTFE int Ø 3 m m) 열 입구와 출구에 충분 한 길이가 되도록 잘라. 유입 물/매체 공급에 차례로 연결 되어 연동 튜브에 연결 합니다.</li>
	<li>압력가 마로 소독 (1 h 110 ° C에서)에 의해 모든 물질 (유리, 튜브)를 소독.</li>
	<li>수직으로 열을 연결 합니다.</li>
	<li>물 20 ° C의 평균 온도 유지 하기 위해 시스템을 냉각 물 재킷에 연결</li>
	<li>위에서 열을 다음과 같이 채웁니다. -; 고체 손실을 방지 하기 위해 젖은 바위 모직의 레이어 -메 마른 모래 320 g (퐁텐블로 모래, D50 = 209 µ m); -메 마른 모래 섞인 18.3 g 320 g 수산화 Hg 또는 아군 비정 질 철 산화물 (1 단계 참조) 및 6% 실리 카 젤 매트릭스에 고정 (2 단계 참조).</li>
	<li>수직으로 열을 연결 하 고 지속적으로 N2 의 상승 흐름을 연결 부풀어 낮은 속도로 불 임 초순 (~ 2 mL h-1).</li>
	<li>커버 알루미늄 호 일로 빛 으로부터 보호 하기 위해 열.</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2.jpg"> 
그림 1: 스케치 및 열 설정의 사진. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56240/56240fig1v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<ol>
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저자는 공개 없다.

실험적인 열 설정 편리한 실험실 장치 연속 조건에서 혐 기성 생물 지구 화학적 과정 공부를 입증 했다. 연속 열 시스템 가까이 슬러리 일괄 처리 시스템 또는 microcosms 보다 실제 aquifers의 조건에서 작업을 허용 합니다. 연속 시스템 대수층 앙금을 통해 지 하 수의 움직임을 시뮬레이션할 수 있습니다.
프로토콜 내에서 가장 중요 한 단계는 테 철 (옥 시) 수 산화물 및 실리 카 젤...

이해 하 고 예측 하 고 추적 요소 (테) 성과 biogeochemistry 환경에서 모니터링 하 고, 개발 하 고, 오염 된 사이트에 대 한 적절 한 관리 결정을 적용 하기 위해 필수적 이다. 이 특히 독성 TEs (로) 비소, 수은 (Hg) 등의 경우 적용 됩니다. Eh, pH, 등 physico-화학 조건 뿐만 아니라 종 형성 또는 이동성에 간접 역할에 어느 직접적인 역할을 재생할 수 있는 미생물 활동 운명과 토양 이나 대수층이이 TEs의 speciation 밀접 하 게 관련 됩니다.
실제로, 일부 박테리아 또는 수 있습니다 직접 산화 As(V) As(III) As(V) As(III) 감소. 이 영향을 미치는 독성로 As(III)의 가장 독성 형태 이므로, 그리고 이동성, As(III) As(V), 철 (옥 시) 수 산화물 또는 유기 물1,2에 쉽게 흡착 수 보다 더 많은 모바일 이므로. 마찬가지로, 박테리아는 황산 및 철 박테리아3,4, neurotoxin monomethyl 수은 (쉽게 먹이 사슬에 bioaccumulated), 형성 감소에 의해 주로 메 틸 화를 통해 사이클링, 수은에 강하게 참여 또는 휘발성 초등학교 Hg (Hg °)5의 감소를 통해.
두로 Hg 운명 또한 강력 하 게 유기 물질 등 화합물부터 토양 이나 대수층 구성에 연결 된 또는 철 수 산화물 (옥 시) 그들의 격리와 bioavailability 영향을 미칠 수. As(V) Hg 유기 물질에 대 한 매우 높은 선호도가지고 반면 철 수 산화물 (옥 시)6에 잘 드리웁니다 (옴; 주로 thiol 그룹에 대 한) 하지만 또한 콜 로이드 철 또는 망간에 옴 (옥 시) 수 산화물 환경7,8 고갈 , 9 , 10 , 11.
세균성 활동 TEs (옥 시) 수 산화물 또는 철 (옥 시) 수 산화물의 감소 또는 유기 물질의 강화 작용을 통해 유기 물 흡착의 운명을 영향을 미칠 다음 수 있습니다. 박테리아에 의해 직접 철 감소는 유황에 철 감소를 위한 지배적인 통로 고갈 영역12,13, 반면에 직접, Fe(III) 감소 될 수 있다 하지 Fe(II) 황 화물에 의해 터미널 전자 수락자로 사용 되 고 Fe(III) 14황산 염 세균 감소 의해 형성. 또한, 황산의 존재 또한 Hg 수정할 수 있습니다 그리고 thio-비 산 염15 또는 metacinnabar Hg와 같은 단지의 형성을 통해 종 형성.
따라서, 철과 테과로, Hg 등의 운명에 사이클링의 영향의 더 나은 이해는 더 오염 된 사이트를 관리 하 고 토양 및 수 질 유지를 도울 수 있었다. 데이터 또한 기존 금속-이동성 모델 강화에 기여할 수 있습니다. 미생물 Fe (III)-감소16,,1718 테의 탈 착을 일으킬 수 있습니다. 이론적으로, 철 황산 염의 미생물 감소에 의해 생성 하는 황 화물에 의해 (옥 시) 수 산화물의 간접 감소 수 또한 테 이동성에 영향을. 그러나, 범위와 이러한 반응의 속도 론 일반적으로 동종 시스템 일괄 처리 또는 일괄 microcosms16,18,,1920공부는. 일괄 처리 실험의 단점은 발생 현상;의 분리의 부족 실제로, 활동에 기반 하 고 리소스를 일괄 처리에만 의해 제한 speciation에 흡착 교대의 최종 결과 제공 합니다. 열 접근을 사용 하 여 inflowing 미디어의 갱신과 테의 운명의 시간 및 공간 모니터링 수 있습니다. 이 조건은 실제 현상 연속 여과 조건에 밀접 하 게 연결 되는 대수층에 비해 보다 현실적인입니다. 또한, 대수층 앙금에 이종 철 (옥 시) 수산화 발생 일반적인21,23, 이며 단단한 단계의 광물 및 화학 조성의 공간 변화 확실히 드라이브 미생물 활동 .
명료 하 게 지리적 미생물 현상에이 heterogeneities의 영향 및 철 관련 테의 운명, 우리 실험실, 단순화 된 모델 대수층을 대표 하는 지속적으로 먹이 열 개발. 열은 열 입구 및 상단에는 철 분이 풍부한 영역에서 철 고갈 영역을 만드는 채워집니다. 정기적인 샘플링 포트 인터페이스 관련 현상 뿐만 아니라 각 영역을 개별적으로 연구를 사용 합니다. Hg 운명과 종 형성의 연구에 대 한이 실험 장치에의 응용 프로그램의 예로 이미 사용할 수24. 여기 우리는 실험 설치 및 오염된 대수층에서의 행동에 초점을 맞추고 그 응용 프로그램의 두 번째 예제에 대 한 자세한 설명을 제공 합니다.

<table><tbody><tr><td>Glass columns</td><td>Beaucaverre, France</td><td>Specific request</td><td>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 &amp;amp; SVL 42). note: this design was discussed directly with the company. We recommend to find a local glazier.</td></tr><tr><td>Septa PTFE/silicone diameter 20 mm</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>508608</td><td></td></tr><tr><td>PTFE tubing ID 3 mm</td><td>VWR</td><td>228-0745</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltic pump</td><td>Dominique Dutsher SAS</td><td>66493</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltic pump tubing LMT 55</td><td>VWR</td><td>224-2250</td><td>Tygon&amp;reg; LMT 55&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Fontainbleau sand D50=209 &amp;micro;m</td><td>SIBELCO, France</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; for bubbling</td><td>Air Liquide, France</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gamma irradiation</td><td>Ionisos, Dagneux, France</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Automatic Mercury Analyzer (AMA 254)</td><td>Courtage Analyses, France</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Varian SpectrAA 300 Zeeman</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Chemicals&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00441.1000</td><td>Manufacturer: Merck</td></tr><tr><td>HCL 30% Supra pur</td><td>VWR</td><td>1.00318.1000</td><td>Manufacturer: Merck</td></tr><tr><td>Hg(NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Merck</td><td>516953</td><td></td></tr><tr><td>As&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Merck</td><td>202673</td><td></td></tr><tr><td>FeCl&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;-6H2O</td><td>Merck</td><td>207926</td><td></td></tr><tr><td>silica gel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>336815-500G</td><td></td></tr></tbody></table>

experimental column setup for studying anaerobic biogeochemical interactions between iron (oxy)hydroxides, trace elements, and bacteria

운명과 추적 요소 (TEs), (로) 비소 aquifers에 수은 (Hg), 등의 종 분화는 밀접 한 관계가 physio 화학 조건 pH, 산화 환 원 잠재력 (Eh) 등 뿐만 아니라 미생물 활동에 직접 또는 간접적으로 역할을 할 수 있는 종 형성 및 이동성입니다. 실제로, 일부 박테리아 또는 수 있습니다 직접 산화 As(V) As(III) As(V) As(III) 감소. 마찬가지로, 박테리아는 강하게 그것의 메 틸 화, neurotoxin monomethyl 수은 형성을 통해 또는 원소 Hg °의 감소를 통해 사이클링, Hg에 참여. 모두의 운명을 Hg는 또한 강력 하 게 연결 된 토양 이나 대수층 구성; 실제로,로 Hg 유기 화합물 또는 그들의 이동성에 영향을 미칠 것 이다 (옥 시) 수 산화물을 바인딩할 수 있습니다. 차례로 철 (옥 시) 수산화 감소 또는 유기 물질 강화 등 세균성 활동 직접 영향을 미칠 수 없습니다으로 Hg 채집. 황산/황의 존재 수 또한 강하게 thio-비 산 염으로 또는 metacinnabar Hg와 같은 단지의 형성을 통해 이러한 특정 요소에 영향을.
따라서, 많은 중요 한 질문 운명과의 종 형성에 제기 되고있다으로 Hg 환경과 그들의 독성을 제한 하는 방법에. 그러나, 대수층 구성으로 그들의 반응성으로 인해 그것은 발생 하는 생물 지구 화학적 프로세스와이 테의 운명에 그들의 다른 영향을 명확 하 게 해리 어렵다.
이렇게 하려면, 우리는 원래 개발, 실험, 열 설정 철 대로-또는 Hg-산화 철 풍부한 지역 대수층을 고갈 영역, 무산 소 조건에서 테 biogeochemistry의 더 나은 이해 가능. 다음 프로토콜 중 하나 열 설정에 대 한 단계별 지침은 제공으로 또는 Hg, 뿐만 아니라 예 철 및 황산 줄이는 조건으로.

예 1입니다. 이동성 및 종 형성의 철 감소의 영향
열 지 하 수 마시는 표준 보다 높은 As 농도 제시 하는 사이트에서 직접 주사 했다 (브라 시외, 루아르 외 쉐어, 프랑스). 지 하 수 살 균 병에서 고 사용까지 5 ° C에 저장. 열 아래쪽에서 낮은 유량에서 자연 생 미생물 지역 사회를 포함 하는이 물 먹 였다 (2 mL h-1</s...

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Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron OxyHydroxides, Trace Elements, and Bacteria

운명과 비소 aquifers에 수은의 speciation physio 화학에 밀접 하 게 관련 된 조건 및 미생물 활동 있습니다. 여기, 선물이 aquifer를 모방 하 고 무산 소 조건에서 추적 요소 biogeochemistry의 더 나은 이해를 원래의 실험 열 설치. 지구 화학 및 생물학적 접근을 결합 하 여 두 가지 예는 제시 된다.

(옥 시) 철 수 산화물, 성분, 및 박테리아 혐 기성 생물 지구 화학적 상호 작용을 공부에 대 한 실험 열 설정

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Environment

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron (Oxy)Hydroxides, Trace Elements, and Bacteria

7.8K 조회수.  BRGM. 운명과 비소 aquifers에 수은의 speciation physio 화학에 밀접 하 게 관련 된 조건 및 미생물 활동 있습니다. 여기, 선물이 aquifer를 모방 하 고 무산 소 조건에서 추적 요소 biogeochemistry의 더 나은 이해를 원래의 실험 열 설치. 지구 화학 및 생물학적 접근을 결합 하 여 두 가지 예는 제시 된다.

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Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues

Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms. Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear young, feed, or hide from natural enemies or harsh environmental conditions outside of the tree. Organisms that persist within the phloem habitat are difficult to observe given their location under bark. We provide a technique to preserve intact phloem and prepare it for experimentation with invertebrates and microorganisms. The apparatus is called a &#8216;phloem sandwich&#8217; and allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms. This technique has resulted in a better understanding of the feeding behaviors, life-history traits, reproduction, development, and interactions of organisms within tree phloem. The strengths of this technique include the use of inexpensive materials, variability in sandwich size, flexibility to re-open the sandwich or introduce multiple organisms through drilled holes, and the preservation and maintenance of phloem integrity. The phloem sandwich is an excellent educational tool for scientific discovery in both K-12 science courses and university research laboratories.

We provide a technique to preserve intact tree phloem and prepare it for observation. We create an apparatus called a phloem sandwich that allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms that inhabit phloem tissues.

나무 조직 내에서 절지 동물과 미생물 군집 유학을위한 기술

Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms.  Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear ...

연구

환경과학

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

바이오 에너지 생산을위한 통합 혐기성 소화 및 열수 탄화의 평가

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling from hydrothermal sources in the Precambrian ocean was oxidized by molecular oxygen [O2] produced by cyanobacteria. The oldest BIFs, deposited prior to the Great Oxidation Event (GOE) at about 2.4 billion years (Gy) ago, could have formed by direct oxidation of Fe(II) by anoxygenic photoferrotrophs under anoxic conditions. As a method for testing the geochemical and mineralogical patterns that develop under different biological scenarios, we designed a 40 cm long vertical flow-through column to simulate an anoxic Fe(II)-rich marine upwelling system representative of an ancient ocean on a lab scale. The cylinder was packed with a porous glass bead matrix to stabilize the geochemical gradients, and liquid samples for iron quantification could be taken throughout the water column. Dissolved oxygen was detected non-invasively via optodes from the outside. Results from biotic experiments that involved upwelling fluxes of Fe(II) from the bottom, a distinct light gradient from top, and cyanobacteria present in the water column, show clear evidence for the formation of Fe(III) mineral precipitates and development of a chemocline between Fe(II) and O2. This column allows us to test hypotheses for the formation of the BIFs by culturing cyanobacteria (and in the future photoferrotrophs) under simulated marine Precambrian conditions. Furthermore we hypothesize that our column concept allows for the simulation of various chemical and physical environments &#8212; including shallow marine or lacustrine sediments.

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

We simulated a Precambrian ferruginous marine upwelling system in a lab-scale vertical flow-through column. The goal was to understand how geochemical profiles of O2 and Fe(II) evolve as cyanobacteria produce O2. The results show the establishment of a chemocline due to Fe(II) oxidation by photosynthetically produced O2.

선캄브리아 해양 용승 시스템 광합성 박테리아의 성장을 탐구하는이 풍부한 철 (II)의 실험실 시뮬레이션

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be critical for microbial energy production and persistence in many subsurface environments, especially those lacking soluble terminal electron acceptors. While EET-capable microbes have been successfully isolated from various environments, the diversity of bacteria capable of EET is still poorly understood, especially in difficult-to-sample, low energy or extreme environments, such as many subsurface ecosystems. Here, we describe an on-site electrochemical system to enrich EET-capable bacteria using an anode as a respiratory terminal electron acceptor. This anode is connected&#160;to a cathode capable of&#160;catalyzing abiotic oxygen reduction. Comparing this approach with electrocultivation methods that use a potentiostat for poising the electrode potential, the two-electrode system does not require an external power source. We present an example of our on-site enrichment utilized in an alkaline pond at the Cedars, a terrestrial serpentinization site in Northern California. Prior attempts to cultivate mineral reducing bacteria were unsuccessful, which is likely due to the low-biomass nature of this site and/or the low relative abundance of metal reducing microbes. Prior to implementing our two-electrode enrichment, we measured the vertical profile of dissolved oxygen concentration. This allowed us to place the carbon felt anode and platinum-electroplated carbon felt cathode at depths that would support anaerobic and aerobic processes, respectively. Following on-site incubation, we further enriched the anodic electrode in the laboratory and confirmed&#160;a distinct microbial community compared to the surface-attached or biofilm communities normally observed at the Cedars. This enrichment subsequently led to the isolation of the first electrogenic microbe from the Cedars. This method of on-site microbial enrichment has the potential to greatly enhance the isolation of EET-capable bacteria from low biomass or difficult to sample habitats.

On-site microbial enrichment or in situ cultivation techniques can facilitate the isolation of difficult-to-culture microbial taxa, especially from low-biomass or geochemically extreme environments. Here, we describe an electrochemical set-up without using an external power source to enrich microbial strains that are capable of extracellular electron transport (EET).

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be ...

환경 미생물 배양을 위한 현장 시뮬레이션 혐기성 방법

A Set of In Situ Informed Simulated Medium Formats for Culturing Environmentally Acquired Anaerobic Microorganisms

Culture-dependent research of anaerobic microorganisms rests upon methodological competence. These methods must create and maintain suitable growth conditions (e.g., pH and carbon sources) for anaerobic microorganisms while also allowing samples to be extracted without compromising the artificial environment. To this end, methods that are informed by and simulate an in situ environment can be of great aid in culturing microorganisms from that environment. Here, we outline an in situ informed and simulated anaerobic method for culturing terrestrial surface and subsurface microorganisms, emphasizing anaerobic sample collection with minimal perturbation. This protocol details the production of a customizable anaerobic liquid medium, and the environmental&#160;acquisition and in vitro growth of anaerobic microorganisms. The protocol also covers critical components of an anaerobic bioreactor used for environmental simulations of sediment and anaerobic liquid media for environmentally acquired cultures. We have included preliminary Next Generation Sequencing data from a maintained microbiome over the lifespan of a bioreactor where the active culture dynamically adjusted in response to an experimental carbon source.

저자 스포트라이트: In Situ Culturing을 통해 미지의 환경에서 육상 혐기성 미생물의 미스터리 풀기

The focus of this paper is to detail best practices for making media for fastidious anaerobic microorganisms acquired from an environment. These methods help manage anaerobic cultures and can be applied to support the growth of elusive uncultured microorganisms, the "microbial dark matter."

환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

Culture-dependent research of anaerobic microorganisms rests upon methodological competence. These methods must create and maintain suitable growth ...

Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging obstacles, including the special environmental conditions that need to be replicated, e.g., high pressure and in some cases acidic solutions. The former requires an experimental setup suitable for pressurization up to 100 bar, while the latter demands a fluid container with high chemical resistance against corrosion and unwanted chemical reactions with the container wall. To meet these conditions for an application in the field of in situ biomining, a special flexible gold-titanium reaction cell inside a rocking high-pressure reactor was used in this study. The described system allowed simulation of in situ biomining through sulfur-driven microbial iron reduction in an anoxic, pressure-controlled, highly chemically inert experimental environment. The flexible gold-titanium reaction cell can accommodate up to 100 mL of sample solution, which can be sampled at any given time point while the system maintains the desired pressure. Experiments can be performed on timescales ranging from hours to months. Assembling the high-pressure reactor system is fairly time consuming. Nevertheless, when complex and challenging (microbiological) processes occurring in the earth&#39;s deep subsurface in chemically aggressive fluids have to be investigated in the laboratory, the advantages of this system outweigh the disadvantages. The results found that even at high pressure the microbial consortium is active, but at significantly lower metabolic rates.

This protocol describes microbial experiments under elevated pressures to study in situ biomining processes. The experimental approach employs a rocking high-pressure reactor equipped with a gold-titanium reaction cell containing a microbial culture in an acidic, iron-rich medium.

유연한 금-티타늄 반응 세포를 사용하여 지하 생물 광의 맥락에서 압력 의존미생물 활성 시뮬레이션

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging ...

공학

CO2 격리 강화: 광물 풍화를 촉진하기 위한 토양 생물군 접근법

Design and Construction of an Experimental Setup to Enhance Mineral Weathering through the Activity of Soil Organisms

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies on accelerating the natural process of mineral weathering in soils by manipulating the abiotic variables that govern this process, in particular mineral grain size and exposure to acids dissolved in water. EW mainly aims at reducing atmospheric CO2 concentrations by enhancing inorganic carbon sequestration. Until now, knowledge of EW has been mainly gained through experiments that focused on the abiotic variables known for stimulating mineral weathering, thereby neglecting the potential influence of biotic components. While bacteria, fungi, and earthworms are known to increase mineral weathering rates, the use of soil organisms in the context of EW remains underexplored. 
 This protocol describes the design and construction of an experimental setup developed to enhance mineral weathering rates through soil organisms while concurrently controlling abiotic conditions. The setup is designed to maximize weathering rates while maintaining soil organisms' activity. It consists of a large number of columns filled with rock powder and organic material, located in a climate chamber and with water applied via a downflow irrigation system. Columns are placed above a fridge containing jerrycans to collect the leachate. Representative results demonstrate that this setup is suitable to ensure the activity of soil organisms and quantify their effect on inorganic carbon sequestration. Challenges remain in minimizing leachate losses, ensuring homogeneous ventilation through the climate chamber, and avoiding flooding of the columns. With this setup, an innovative and promising approach is proposed to enhance mineral weathering rates through the activity of soil biota and disentangle the effect of biotic and abiotic factors as drivers of EW.

저자 스포트라이트: CO2 제거를 위한 광물 풍화 향상에서 지렁이의 역할 규명 

Here we present the construction and operation of an experimental setup to enhance mineral weathering through the activity of soil organisms while concurrently manipulating abiotic variables known to stimulate weathering. Representative results from the functioning of the setup and sample analyses are discussed together with points for improvement.

토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키기 위한 실험 설정의 설계 및 건설

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies ...

(옥 시) 철 수 산화물, 성분, 및 박테리아 혐 기성 생물 지구 화학적 상호 작용을 공부에 대 한 실험 열 설정

요약

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나무 조직 내에서 절지 동물과 미생물 군집 유학을위한 기술

바이오 에너지 생산을위한 통합 혐기성 소화 및 열수 탄화의 평가

선캄브리아 해양 용승 시스템 광합성 박테리아의 성장을 탐구하는이 풍부한 철 (II)의 실험실 시뮬레이션

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

환경적으로 획득한 혐기성 미생물을 배양하기 위한 In Situ Informed Simulated Medium 형식 세트

유연한 금-티타늄 반응 세포를 사용하여 지하 생물 광의 맥락에서 압력 의존미생물 활성 시뮬레이션

토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키기 위한 실험 설정의 설계 및 건설