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Date:
2017-01-05
[Abstract] Column studies can be employed to query systems that mimic environmentally relevant flow-through processes in natural and built environments. Sampling these systems spatially throughout operation, while maintaining the integrity of aqueous and solid-phase samples for geochemical and microbial analyses, can be challenging particularly when redox conditions within the column differ from ambient conditions. Here we present a pilot-scale column design and sampling protocol that is optimized for long-term spatial and temporal sampling. We utilized this experimental set-up over approximately 2 ...
[摘要] 可以使用列研究来查询在自然和建筑环境中模拟环境相关的流通过程的系统。在整个操作过程中空间采样这些系统，同时保持用于地球化学和微生物分析的水相和固相样品的完整性，特别是当柱内的氧化还原条件不同于环境条件时，可能是具有挑战性的。在这里，我们提出了针对长期空间和时间采样进行优化的中试规模列设计和采样协议。我们利用这个实验装置大约2年来研究设计用于在硫酸盐还原条件下沉淀硫化锌的生物活性系统;然而，它可以适应于需要进行地球化学和/或分子微生物分析的许多流通系统的研究。重要的是，这些色谱柱利用可回收的固相袋结合缺氧微生物技术来收获底物样品，同时最小程度地破坏柱的操作。
背景 以下描述了一种实验设计和采样方案，其规避了垂直取芯的障碍物，用于柱系统的时间和空间分辨率。该系统具有进一步的优点，即对物理，化学和生物过程的破坏最小。中试规模设计采用垂直间隔采样端口，用于在离散时间点收集液相和固相基板（图1）。驻留在这些色谱柱内的固相底物的空间采样使研究人员能够观察生物相关过程，如金属固定的离散区域和微生物生物膜社区的变化。这些垂直生物地球化学特征的演变可以跟踪并与时间相关的性能相关。虽然对如下所述的缺氧系统进行了优化，但该实验设计可以应用于依赖于水相和固相相互作用的其他系统的空间查询。
＆nbsp;对于我们的研究特别感兴趣的是，硫酸盐还原生物反应器（SRBR）已被用于减轻矿井受影响水（MIW）的释放约二十年（Wildeman等人，1994）。由于这些系统的缺点以及它们的空间异质性，采样SRBR没有运行中断，带来了许多挑战。以前，这些系统采用有限的空间分辨率进行采样，可能不包括发生在（Neculita等人，2008年）内的区域内的精细过程。牺牲抽样可以克服这个障碍，但是牺牲了时间分辨率。此外，由于这种形式的样本采集可能导致饱和的，异质的有机材料（木片，锯屑，干草）和中断造成的困难，因此对中试规模和较大的SRBR的空间调查是具有挑战性的。我们的设计和采样程序使我们能够检查硫酸盐还原生物反应器的性能，这些生物反应器可以将受影响的水作为有机底物，微生物群落结构，水质和金属硫化物沉淀的功能进行影响，从而产生对这些系统运行的新见解（Drennan ...
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