The authors are grateful for the financial support provided by Instituto Polit&#233;cnico Nacional grants 20120110, 20130399 and 20140239 SIP and also by Instituto de Ciencia y Tecnolog&#237;a del Distrito Federal Mexico (PICS 08-79, ICYT-DF, 2009-2012). Thanks also to CONACYT &#8211; Mexico for the graduate scholarship (225806) awarded to Selene Montserrat Garc&#237;a-Solares and for the financial support provided by grant 82627.

<img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig1highres.jpg" width="450" /> Abbildung 1. Schema für die Schritte des Protokolls. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 1. Sammeln marinen Sedimenten für die Bildung des Schlamm <ol><li> Identifiziert eine zugängliche Unterseebereich entweder nahe hydrothermale (aufgrund der Anwesenheit von Sulfiden, die eine höhere sulfatreduzierende Aktivität anzeigen kann) oder an einem Bereich, wo Ablagerungen von organischen Stoffen sind nachweisbar. </li><li> Für den Zweck dieser Arbeit, nehmen Sie ca. 3 oder 4 kg Sediment und lassen Sie das Wasser aus den Proben. Legen Sie die Proben in dunklen Plastiktüten. Keine Kühlung benötigt wird. </li><li> Einmal im Labor, halten die Taschen mit den Proben in den Kühlschrank, wenn sie nicht sofort verwendet werden. Für den Zweck dieser Arbeit, samples kann im Kühlschrank für Wochen oder Monate, bevor Sie sie. </li><li> Nehmen Sie einen großen Teil der Sedimentprobe (dh 1 oder 2 kg) und verwenden ein geeignetes mesh (0,2 cm), um aus den Sedimenten der große Ablagerungen von kohlenstoffhaltigem Material, die gefunden werden können, oder einige Felsen, die vorhanden sein können, zu beseitigen. Anmerkung: In diesem Fall ist ein Gitter von 0,20 cm Durchmesser (0,0767 Zoll) wurde verwendet, aber es kann eine unterschiedliche Größe entsprechend der Größe der Teilchen in der Probe. <ol><li> Nach dem Passieren der Sedimente durch die Maschen, mischen die ausgewählt werden, um zu fördern, dass der Anteil homogen Teil. </li><li> Nehmen getrennt kleinere Proben (dh 2 bis 3 g) zur Entfernung der flüchtigen suspendierten Feststoffen (VSS) Gehalt nach den Standardverfahren 11 zu bestimmen. Hinweis: Siehe Abbildung 2 für die Schritte 1,2 bis 1,4. </li></ol></li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig2.jpg" /> Abbildung 2. Fotografien der Sedimentproben.(A) Sedimentproben unmittelbar nach der (B) Sedimentprobe nach dem Passieren durch das Gitter gemacht.. (C) Probe zum Wiegen vor der flüchtigen suspendierten Feststoffen (VSS) Bestimmung entnommen. Die Petrischale muss nicht sterilisiert werden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 2. Bioreaktor Set Up <ol><li> Für den Zweck dieser Arbeit, verwenden Sie ein UASB-Glasreaktor mit einem Gesamtarbeitsvolumen von 3 L. Alternativ können Sie einen 1 oder 2 L Volumen Glasreaktor. </li><li> Basierend auf dem VSS-Gehalt der Sedimente Berechnung der Menge an Sediment als Inoculum verwendet, um 5 g VSS in 1 L. erhalten </li><li> Bitte berücksichtigen, dass, wenn die Menge des Sediments nach Berechnung zu groß ist, dann etwa 25% bis 30% des Volumens des Bioreaktors sollte durch die Sedimente anstelle besetzt werden. <ol><li> Notieren Sie die VSS-Gehalt, da eswird sich ändern, wenn der mikrobiellen Gemeinschaft wird in dem Bioreaktor bereichert. Der VSS-Gehalt ist für die Berechnungen der Sulfat-reduzierenden Aktivität im Bioreaktor notwendig. </li></ol></li><li> Sicherzustellen, dass die endgültige Konzentration des Grundmediums und der Pufferlösung in dem Bioreaktor ist ähnlich zu der von Guerrero-Barajas et al. (2014) 12. <ol><li> Sicherzustellen, dass die endgültige Volumen des Sediments, Basalmedium, Pufferlösungen und flüchtige Fettsäuren gleich der endgültigen Arbeitsvolumen des Reaktors. Das Basismedium Rezept 12 enthält die geeigneten Konzentrationen für die Spurenmetallen und Vitaminen Lösung. </li><li> Vorbereitung einer Stammlösung Grundmedium und der Pufferlösung in einer geeigneten Konzentration für das Arbeitsvolumen des Reaktors verwendet (dh, 2, 3 oder 4-fach konzentrierter als die in Schritt 2.4 angegeben), ist es, sicherzustellen, dass, wenn es verdünnt ist, bei der Konzentration von Guerrero-Barajas et al. (2014)12). Anmerkung: Die Stammlösung für das Basismedium ist immer notwendig, jedoch wird die Pufferlösung nur am Anfang bis notwendig. Es ist nicht notwendig, Pufferlösung, nach dieser Zeit hinzuzufügen. </li><li> Bereiten Sie eine Stammlösung von flüchtigen Fettsäuren: Acetat, Propionat und Butyrat in einem 2,5: 1: 1 COD Anteil. Berücksichtigen Sie für die Berechnungen das Natriumacetat in dem Basismedium enthalten. Die endgültige CSB-Konzentration im Reaktor müssen 2,7 g / l liegen. Achtung: Diese Lösung ist in einem Abzug. Tragen Nitril Handschuhe und Schutzbrille für die Herstellung von dieser Lösung. Berücksichtigen die Stöchiometrie der Reaktionen von Sulfat mit den flüchtigen Fettsäuren, die in 3 gezeigt wird. </li><li> Vorbereitung einer Stammlösung von Natriumsulfat (Na 2 SO 4) in einer geeigneten Konzentration, um den Reaktor zu liefern eine Endkonzentration von 4,000 mg / l Sulfationen (SO 4 2-). Alternativ sind the Menge an Sulfat in dem Basalmedium anstatt sie aus einer Stammlösung, solange der endgültige Sulfat erforderlich (SO 4 2-) Konzentration richtig ist. </li></ol></li><li> Legen die Sedimente im Reaktor mit einem Teil des Grundmedium gemischt wird, um sicherzustellen, dass sie den unteren Teil des Reaktors erreichen. <ol><li> Das restliche Basismedium und der Pufferlösung mit der flüchtigen Fettsäuren Lösung und der Sulfatlösung vermischt. Sicherzustellen, dass die Lösung von flüchtigen Fettsäuren in die Flüssigkeit geschüttet. Hinweis: Führen Sie diesen Schritt in einem Abzug. </li><li> Setzen die Verbindungen und Rohrleitungen aus dem Reaktor zur Rückführpumpe. Stellen Sie den Recyclingstrom bei 60 ml / min. Gesetzt den Bioreaktor in der Temperaturkammer bei 34 ° C. Überprüfen Sie regelmäßig, dass die Temperaturschwankungen sind kleine (dh 34 ± 1,7 ° C) </li><li> Stellen Sie die Verbindungen zur Gaspendel Spalte. Hinweis: Siehe Abbildung 4 für die Schritte 2.1 bis 2.5. </li> &lt;/ ol&gt; </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig3highres.jpg" width="600" /> Abbildung 3. Stöchiometrie der Sulfat-Reduktion mit VFA (Acetat, Propionat und Butyrat). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig4highres.jpg" width="400" /> Abbildung 4. UASB-Reaktor. (A) Anfangszeit. (B) Continuous-Regime nach 300 Betriebstagen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 3. Betrieb des Reaktors auf Sulfidogenesis und Wachstum der Mikroorganismen zu fördern Hinweis: Lassen Sie für das Inokulum, das v verbrauchenolatile Fettsäuren und Sulfat. Dazu warten, für eine Woche für die Durchführung der ersten Analyse für Sulfat, Sulfid und CSB Verbrauch. <ol><li> Nach einer Woche Inkubation eine Probe von 5-7 ml der Flüssigkeit zur Analyse COD zuführen, Sulfat und Sulfid-Gehalt und pH folgenden Standardmethoden 11, 13. <ol><li> Analysieren Sulfid in der Flüssigkeit spektrophotometrisch (bei ​​einer Wellenlänge (λ) von 670 nm), indem Sie die Methylenblau-Methode 13. <ol><li> Platzieren 5 ml einer Zinkacetat-Lösung (2% w / w) in einem 25 ml Messkolben übergeführt, schnell 200 ul der Probe auf die Zinkacetat-Lösung. </li><li> Hinzufügen von 2,5 ml einer N, N-Dimethyl-p-phenylendiamin-Oxalat (DMP) -Lösung (0,2% w / w in 20% H 2 SO 4) und 125 ul des Eisen (III) Ammoniumsulfatlösung (10% w / w in 2% H 2 SO 4) und vollständig mit destilliertem Wasser die 25 ml im Messkolben. Warten Sie 30 Minuten für die Reaktionauftritt, Zeit, bei der die blaue Farbe stabilisiert ist. 13. Hinweis: Warten mindestens 15 min, jedoch nicht mehr als 60 Minuten, um die Proben in das Spektrophotometer zu testen. Leiten das Lesen der blauen Endlösung im Spektrophotometer. </li></ol></li><li> Analyse Sulfat nach Standardverfahren 11. Hier quantifizieren Sulfat als Bariumsulfat unter Verwendung eines turbidimetrischen Methode. <ol><li> Zeigen 5 ml einer Konditionierungslösung (Salzsäure HCl 1: 1) in einem Messkolben von 25 ml, 1 ml der zuvor zentrifugiert Probe (bei 11.320 × g), führen Sie die 25 ml Messkolben mit destilliertem Wasser und Add 1 g Bariumchlorid. </li><li> Mischen Sie die Lösung für 1 min in einem Wirbel. Warten für 4 min für die Bariumsulfat zu bilden und zu lesen, die Probe im Spektralphotometer bei einer Wellenlänge (λ) von 420 nm. 11 </li></ol></li><li> Analyse COD nach Standardverfahren 11. Alternativ können Sie einen COD determination-Kit. <ol><li> Vor der CSB-Bestimmung, zentrifugieren Sie die Probe gründlich (bei 11.320 xg), um das verbleibende Sulfid, die bei der Bestimmung beeinträchtigen können, zu entfernen. Falls erforderlich, Zentrifugen zweimal: das erste Mal, unmittelbar nach der Entnahme der Probe und das zweite Mal warten, 6 oder 8 Stunden und dann führen die COD-Analyse. </li><li> 2 ml Probe in ein Reaktionsfläschchen der CSB-Bestimmung Kit, verschließen Sie das Fläschchen und homogenisieren die Mischung durch leichtes Schütteln. Bereiten Sie eine leere durch Zugabe von 2 ml destilliertem Wasser in ein anderes Reaktionsgefäß und die Mischung zu homogenisieren. </li><li> Die Gefäße im Faulungsreaktor bei 150 ° C für 2 Std. Entfernen Sie die Durchstechflaschen und lassen Sie sie abkühlen, in der Dunkelheit. Sie die Ablesung der Fläschchen im Spektrophotometer bei einer Wellenlänge von 620 nm. </li></ol></li><li> Besorgen Sie sich die Gasmenge aus der Gaspendel Spalte. </li></ol></li><li> Warten, bis weitere 5 bis 7 Tage, bis das Sulfat verbraucht wird. Sulfate und CSB muß in ein verzehrt werdenpproximately 85% bis 90%, bevor eine neue Fed-Batch gestartet wird. </li><li> Sobald Sulfat (und COD) verbraucht werden, komplett wiederholen Sie Schritt 2.4. Liefern frisches Medium und neue Nährstoffe für jede Charge. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3.1 und 3.2. An dieser Stelle sollte jede Charge zwischen 7 und 10 Tagen. </li><li> Bei 3 bis 4 Chargen abgeschlossen sind, wiederholen Sie Schritt 2.4, sondern erhöhen die CSB-Konzentration bis 4 g / L. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 3.1 und Schritt 3.2. <ol><li> Wiederholen Sie Schritt 3.3, sondern erhöhen die CSB-Konzentration bis 6 g / L. </li><li> Wiederholen 3.6 und 3.6.1 allmählich zunehmende CSB-Konzentration, bis es 10 g / l. Hinweis: Stellen Sie die Grafik, die die Sulfatkonzentration (mg / l) gegen die Zeit (d) präsentiert. </li></ol></li><li> Wenn Sulfat Verbrauch liegt bei über 80% in weniger als 24 Stunden und für mehr als eine Woche in diesem Fall, schalten Sie den Betrieb des Reaktors zur kontinuierlichen Modus. Für den Dauerbetrieb stellen Sie die hydraulische Verweilzeit (HRT) bei 24 Stunden und pflegen die Sulfatkonzentration auf 4 g / l und CSBbei 10 g / L. Hinweis: Im Laufe der Zeit das Sulfat Verbrauch sein sollte schneller. </li></ol> 4. Sulfat-reduzierenden Aktivitätstest <ol><li> Vor dieser Prüfung stellen Sie sicher, dass der Bioreaktor unter Dauerregime stellt weniger als 10% Veränderung der übrigen Sulfatkonzentration. </li><li> An jedem beliebigen Tag, stoppen Sie den Reaktor nach einer HRT Zyklus und Durchführung Schritt 2.4. Für Schritt 2.4.3 verwenden eine CSB-Konzentration von 10 g / L. </li><li> Sobald der Bioreaktor zugeführt wird, dauert es 5 bis 7 ml-Proben der Flüssigkeit und Analysen durchzuführen für CSB, Sulfat, Sulfid (Schritt 3.1) und pH jede Stunde. Notieren Sie sich die erzeugte Gasvolumen. </li><li> Errechnen Sulfat reduzierender Aktivität nach der Literatur 14. <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq1.jpg" /></li></ol> SRA = Sulfat-reduzierenden Aktivität (mg CSB-H 2 S) / gVSS * d m H 2 </em&gt; S = Sulfidkonzentration, ausgedrückt als mg CSB-H 2 S VSS = flüchtige suspendierte Feststoffkonzentration t = Zeit (d oder h) <ol start="5"><li> Nehmen Sie die entsprechenden Diagramme, die den Prozentsatz der Sulfat Verbrauch gegenüber Sulfidkonzentration im Laufe der Zeit in mg / L zu zeigen. Nehmen Sie die Grafiken, die Prozentsatz der COD Verbrauch im Laufe der Zeit zeigen. Nehmen Sie die Grafiken, die pH-Variation über die Zeit zeigen. </li></ol> 5. Trichlorethylen (TCE) Reduktionstest <ol start="1"><li> Vor dieser Prüfung stellen Sie sicher, dass der Bioreaktor unter Dauerregime arbeiten und stellt weniger als 10% Veränderung der übrigen Sulfatkonzentration. Haben Sie diesen Test nicht starten, wenn die Sulfatreduktion im Bioreaktor weniger als 90% ist. </li><li> Wird eine Stammlösung von Trichlorethylen (TCE) unter Berücksichtigung, daß die Endkonzentration dieser Verbindung in der Flüssigphase des Bioreaktors ist 300 um. Betrachten Sie die partitioning der Verbindung in den Kopfraum unter Verwendung der Henrys Gesetz dimensionslose Konstante (H&#39;) zum TCE bei 34 ° C. H&#39;at 34ºC TCE ist 0,4722. <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq2.jpg" /> Achtung: Bereiten Sie diese Lösung in einem Abzug und tragen Sie Handschuhe und Schutzbrille. <ol><li> Zum Beispiel für eine 5.000 uM Stammlösung, berechnet wie folgt: <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq3.jpg" /> TCE Gasphasenkonzentration = (0,4722) * (5.000) = 2.139 &amp; mgr; M. Umfassen diese Konzentration bei der Herstellung der Vorratslösung, da diese Menge des TCE in dem Kopfraum ist. Dann in der Flüssigkeit (Wasser) der Stammlösung wird die tatsächliche TCE-Konzentration sein: 5000 + 2139 = 7139 &amp; mgr; M. TCE Dichte = 1,43 g / ml. Konvertieren Sie die 7139 &amp; mgr; M in mg und dann unter Verwendung der Dichte von TCE berechnen das Volumen der TCE für die Stammlösung. Hinweis: Die Konzentration des TCE-Stammlösung may niedriger als 5,000 &amp; mgr; M, das heißt 3.000 oder 1.000 &amp; mgr; M, dies davon abhängig, wieviel Volumen dieser Lösung kann dem Bioreaktor nach seinem flüssigen Phasenvolumen geliefert werden. </li></ol></li><li> Bereiten Standardkurven in den Gaschromatographen für TCE, cis-1,2-Dichlorethylen, trans-1,2-Dichlorethylen, Vinylchlorid und Ethen. Bereiten Sie die cis-1,2-Dichlorethylen und trans-1,2-Dichlorethylen Standardkurven aus einer Stammlösung aus diesen Verbindungen, indem Sie in 5.2 für die TCE-Stammlösung der gleichen Vorgehensweise. Bereiten Sie die Standardkurven für Vinylchlorid und Ethen durch Verdünnen der Konzentration jedes Gas aus den Normen (Gasflaschen). <ol><li> Vorbereitung der Standardkurven dieser Verbindungen in einem Bereich von 20 bis 300 um. Verwenden Sie die Methode von Guerrero-Barajas et al. (2011) 15 für die Analyse dieser Verbindungen in den Gaschromatographen. Achtung: Bereiten Sie diese stehenard-Lösungen in einem Abzug und tragen Sie Handschuhe und Schutzbrille. </li></ol></li><li> An jedem beliebigen Tag, stoppen Sie den Reaktor nach einer HRT Zyklus und Durchführung Schritt 2.4. Für Schritt 2.4.3 verwenden eine CSB-Konzentration von 10 g / L. </li><li> Sobald der Bioreaktor zugeführt wird, fügen die TCE direkt an das Medium im Bioreaktor aus der in 5.2 hergestellten Stammlösung, muss der letzte TCE-Konzentration in der Flüssigphase des Bioreaktors 300 um sein. Stellen Sie die HRT zu 12 Std. <ol><li> Am Ende eines Zyklus HRT nehmen Proben der Flüssigkeit (500 bis 1.000 &amp; mgr; l) und Verhaltensanalyse für CSB, Sulfat und Sulfid (Schritte 3.1.1, 3.1.2 und 3.1.3). Probenahmen aus dem Gasraum (100 bis 250 ul) und Durchführung von Untersuchungen zum TCE, cis -1,2-Dichlorethylen, trans-1,2-Dichlorethylen, Vinylchlorid und Ethen in den Gaschromatographen. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.4. Für Schritt 2.4.3 verwenden eine CSB-Konzentration von 10 g / L. </li><li> Jede TCE Reduktionstest nicht zu wiederholen, bis der Bioreaktor stellt mehr als 90% Sulfatreduktion und weniger von 10% Variation in beiden, Sulfatreduktion und Sulfat in den Bioreaktor verbleiben. </li><li> Wiederholen 5.4, 5.5 und 5.6 zwei oder drei Mal mehr. </li><li> Nehmen Sedimentproben (0,5 g), um die Identifizierung der Mikroorganismen nur nach einer TCE-Reduktionstest beendet hat durchzuführen. Tun Sie dies nach 2 oder 3 TCE Reduktion Tests. </li></ol> 6. sulfatreduzierenden Aktivitätstest nach TCE Reduction Experiment <ol start="1"><li> Wiederholen Sie Schritt 4 vollständig. </li></ol> 7. Ermittlung der Mikroorganismen <ol><li> Nehmen Sie Proben von Schlamm von etwa 0,5 g je und führen insgesamt RNA-Extraktion nach Standardverfahren 12. </li><li> Amplifikation der 16S rRNA-Gens durch reverse Transkription und Durchführung der Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) einen Schritt 12. </li><li> Entwerfen der Primer zur Amplifikation oder zur Verwendung als erste Annäherung die, die in der Literatur 11 vorgeschlagen. Folgen Sie dem Amplification Verfahren vorgeschlagen, in der Literatur 12. </li><li> Konstruieren Sie die 16S-rRNA-Bibliotheken. PCR-Produkte können durch Verwendung von Klonierungstechniken-kit 11 kloniert werden. In der Regel können 10 Kolonien von jeder Platte (jede Kolonie, die einen PCR-Produkt) geklont werden. Vorbereitung der Plasmid-DNA zur Sequenzierung nach dem Verfahren in der Literatur 12 vorgeschlagen. </li><li> Führen Sie die Sequenzierung von Fragmenten. Wieder amplifizieren etwa 1.400 bp der PCR-Produkte mit dem externen Protokoll für die PCR-Amplifikation zuvor beschrieben (Schritt 7.4), und Klon gemß dem Verfahren in der Literatur 12 vorgeschlagen. Isolieren Sie das rekombinante Plasmid von E. coli-Kolonien wie in der Literatur 12 vorgeschlagen. Den Teilverfahren zur Sequenzierung mit M13 universelle Primer 12 durchzuführen. </li><li> Führen Sie die Sequenzen Analyse. Ausrichten der Nucleotidsequenzen unter Verwendung des Clustal X und manuell in die Texteditor einzustellen. Führen Sie BLAST-Suchen der NCBI database. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/Blast.cgi) 12. </li><li> Besorgen Sie sich die Nukleotidsequenz Zugangsnummern. Abzuscheiden die Nukleotidsequenzen der in der EMBL Nukleotidsequenzdatenbank (Gen-Banken / EMBL / DDBJ) unter den entsprechenden Zugangsnummern (dh JQ713915eJQ713925 nach Sequenzen von Amplicons) 12 identifizierten Klone. </li></ol>

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The authors Selene Montserrat Garc&#237;a-Solares, Claudio Garibay-Orijel and Claudia Guerrero Barajas submitted (as inventors) in 2012 the application to obtain a patent entitled: &#8220;Process for the anaerobic treatment of industrial wastewater with high content of sulfate and chlorinated compounds&#8221;. This submission has been approved to the stage of the formatting. The submission has Instituto Polit&#233;cnico Nacional as the rights owner.

Es gibt mehrere Anwendungen sulfidogenesis in Umweltbiotechnologie, einer der am häufigsten verwendeten Anwendungen des Stoffwechsels von sulfatreduzierenden Bakterien in Konsortien mit gärenden Bakterien in der Abwasserbehandlung. UASB Reaktoren zählen zu den Haupt entwickelt Ansätze zur industriellen Abwasserbehandlung mit hoher Sulfatkonzentrationen. In dieser Arbeit präsentieren wir ein Protokoll, um sulfidogenen Schlamm aus marinen Sedimenten in einem UASB-Reaktor erhalten. Die kritischen Schritte in dem Proto...

Einer der wichtigsten Beiträge zur Umweltbiotechnologie war die Gestaltung von Bioreaktoren, in denen die verwendeten (Inokulum) Schlamm konnte unter Sulfat reduzierenden Bedingungen durchzuführen. Sulfat-Reduktion (SR) ermöglicht die Behandlung von Abwasserströmen, die hohe Konzentrationen an Sulfat zusätzlich zur gleichzeitigen Entfernung von COD, Schwermetallen und organischen Schadstoffen, eine Tatsache, SR eine wünschenswerte Eigenschaft des Schlamms 1 ermöglicht, enthalten. Einige Beispiele von Abwässern mit Sulfat verunreinigt aus Gerberei, Papier, pharmazeutischen und chemischen Fertigungsindustrie 1 gekommen. , Bezieht sich jedoch die meisten von der Literatur zur Schlamm sulfidogenen bei methanogenen körnigen Schlamm zu sulfidogenesis 2 angepasst. Diese Anpassung wird üblicherweise durch Manipulieren des COD / SO 4 2- Verhältnis in dem Bioreaktor und die Zugabe von Chemikalien zu methanogens im Schlamm 2,3 Hemmung erreicht. Zusätzlich zu der langen Zeit, daß may erfordern die Bildung der sulfidogenen Granulate werden die Konkurrenz zwischen Methanogenen und sulfatreduzierenden und der Toleranz des Schlamms auf hohe Konzentrationen von Schwefelwasserstoff einige der wichtigsten Probleme, die entstehen können, wenn die sulfidogenen Schlamm in den Bioreaktor verwendet wird, aus der Anpassung erhalten vorwiegend methan Schlamm zu Sulfat reduzierenden Bedingungen. In dieser Arbeit, die Vorgehensweise, um eine überwiegend sulfidogenen Schlamm aus hydrothermalen Quellen Sedimente (Punta Mita, Nayarit, Mexiko) in einer Aufwärtsströmung anaeroben Schlammreaktor (UASB) zu erhalten, beschreiben wir, dann bewerten wir dessen Sulfat reduzierenden Aktivität im Laufe der Zeit und führen ein Experiment zu ihrer Anwendung auf reduzierende Dechlorierung zu bewerten. Die Lage der Sedimente wurde gewählt, weil es wurde berichtet, daß in diesem Ort gibt es die Bildung von Sulfiden durch die Sulfat-reduzierenden Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft bewohnen diese bestimmte Stelle 4 gezeigt. Es gibt several Vorteile bei der Beschaffung dieser sulfidogenen Schlamm aus Sedimenten über die Anpassung methanogenen körnigen Schlamm sulfidogenesis. Einige dieser Vorteile sind: (1) Es ist nicht notwendig, um ein Granulat zu bilden für den Bioreaktor zu funktionieren, (2) der Schlamm toleriert relativ hohe Konzentrationen an Schwefelwasserstoff im Vergleich zu anderen UASB, die mit angepassten methanogene Schlamm arbeiten, und (3) wird keine Konkurrenz Substrats mit methanogenen selbst wenn Ester wird in der Mischung von flüchtigen Fettsäuren, die in dem Kulturmedium enthalten ist, um die Bildung des Schlammes zu fördern verwendet. Dieses Verfahren wurde durchgeführt, um zu fördern, weil sulfidogenesis marinen Sedimenten sind eine natürliche Pool einer Vielzahl von Mikroorganismen, wie sulfatreduzierende Bakterien, fermentierenden Bakterien und Dehalogenierungsbakterien um nur einige zu nennen 5,6. Die Art des Konsortiums mit diesem Protokoll aus marinen Sedimenten entwickelt kann Effizienz in der Sulfatreduktion und damit hohen s aufweisen<html> ulfate Reduktionsaktivität im Laufe der Zeit und eine höhere Toleranz gegenüber Sulfid in Konzentrationen höher als die berichtete, wie giftig für methanogens und sulfatreduzierenden Bakterien. Auf der anderen Seite, ist es wahrscheinlich, dass die Dehalogenierungsmittel Fähigkeit wird auch in den Sedimenten, indem Sie das Protokoll hier vorgeschlagene, aber es kann auf dem ursprünglichen mikrobiellen Gemeinschaft hängen gezeigt. Diese Annahme basiert auf der Tatsache, dass die reduktive Dechlorierung kann entweder durch Atmung oder Cometabolismus auftreten erfolgen beide Bedingungen, die im Meeresmikrobengemeinschaft 7 gefördert werden kann. Die Kultivierung der Sedimente, um den Schlamm zu erhalten, wurde unter Verwendung einer Mischung aus Acetat, Propionat und Butyrat als Substrat, da diese flüchtigen Fettsäuren werden durch verschiedene Stämme von sulfatreduzierenden Bakterien verwendet wurde. Diese Säuren sind auch die Art der Kohlenstoffverbindungen in marinen Sedimenten häufig gefunden, nach mehreren Berichten in der Literatur für kohlenstoffhaltiges Material in Meeressedimenten 5,6. content &quot;&gt; Schließlich sind einige der am stärksten toxische Verbindungen, die im Grundwasser und andere Gewässer auf der ganzen Welt zu finden sind, chlorierte Lösungsmittel, wie Trichlorethylen (TCE) oder Perchlorethylen (PCE). Diese Verbindungen toxisch sind nicht nur für den Menschen, aber auch auf Mikroorganismen, insbesondere TCE, das noch in den USA als eine Priorität Schadstoff durch die Environmental Protection Agency 8. In dieser Arbeit wurde ein Experiment, in dem die sulfidogenen Schlamm wird auf seine Fähigkeit zur Reduzierung TCE bei Konzentrationen getestet, die in der sind wir vorgeschlagen, Bereich für chlorierte Verbindungen biologischen Abbau unter Methanogenese Bedingungen 9,10 berichtet. Es ist erwähnenswert, dass die meisten Forschungen auf biologischer Abbau von chlorierten Verbindungen wurde unter methanogenen Bedingungen 9,10 durchgeführt wert. Wir glauben, dass der Versuch mit TCE in diesem Protokoll vorgeschlagen wird ein Beispiel für die Einsatzmöglichkeiten des Schlamms. Das Ziel dieses Experiments war es, eine Ebewerten die Toleranz der Schlamm an den TCE und dem TCE Wirkung auf die Sulfat-reduzierenden Aktivität. Berücksichtigt man, dass die meisten Forschungen auf biologischer Abbau von chlorierten Verbindungen wird unter methanogenen Bedingungen, schlägt dieses Protokoll die Bildung eines Schlamms verwendet werden, um gleichzeitig: (1) Entfernen Sulfat, (2) Entfernen COD und (3) zu entfernen chlorierten Verbindungen. Ein weiterer Schritt könnte, um den Schlamm auf die gleichzeitige Entfernung von TCE und Schwermetalle zu bewerten (zusätzlich zu Sulfat und CSB), zwei Bedingungen, die nicht unter methanogenen Bedingungen ausgewertet werden kann.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>trichloroethylene&#160;</td>
			<td>sigma Aldrich</td>
			<td align="right">251402</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cis- 1,2 dichlorotehylene</td>
			<td>sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trans-1,2 dichloroethylene</td>
			<td>sigma Aldrich</td>
			<td>D-62209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vinyl chloride scotty standard</td>
			<td>supelco</td>
			<td></td>
			<td>1000 ppm v/v in nitrogen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethene scotty standard</td>
			<td>supelco</td>
			<td></td>
			<td>99% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pump</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td></td>
			<td>Model 7553-75</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spectrophotometer</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microcentrifuge</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gas tight syringes&#160;</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>100 and 200 microliters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UASB glass reactor</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>under design</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gas chromatograph&#160;</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>FID detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>capillary column SPB-624</td>
			<td>supelco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>viton tubing</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>basal medium reagents</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trace metals reagents</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vitamins solution reagents</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium sulfate</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>volatile fatty acids</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COD determination kit</td>
			<td>HACH</td>
			<td></td>
			<td>range 0-15000 mg/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOPO-TA cloning kit pCR&#174;4.0&#160;</td>
			<td>Invitrogen, US</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S.N.A.P. TM Miniprep Kit&#160;</td>
			<td>Invitrogen, UK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pure link TM Quick Plasmid Miniprep kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of sulfidogenic sludge from marine sediments and trichloroethylene reduction in an upflow anaerobic sludge blanket reactor

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate reduction is used in industrial wastewater treatment to remove large concentrations of sulfate along with the chemical oxygen demand (COD) and heavy metals. The most common approach to the process is with anaerobic bioreactors in which sulfidogenic sludge is obtained through adaptation of predominantly methanogenic granular sludge to sulfidogenesis. This process may take a long time and does not always eliminate the competition for substrate due to the presence of methanogens in the sludge. In this work, we propose a novel approach to obtain sulfidogenic sludge in which hydrothermal vents sediments are the original source of microorganisms. The microbial community developed in the presence of sulfate and volatile fatty acids is wide enough to sustain sulfate reduction over a long period of time without exhibiting inhibition due to sulfide. 
This protocol describes the procedure to generate the sludge from the sediments in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) type of reactor. Furthermore, the protocol presents the procedure to demonstrate the capability of the sludge to remove by reductive dechlorination a model of a highly toxic organic pollutant such as trichloroethylene (TCE). The protocol is divided in three stages: (1) the formation of the sludge and the determination of its sulfate reducing activity in the UASB, (2) the experiment to remove the TCE by the sludge, and (3) the identification of microorganisms in the sludge after the TCE reduction. Although in this case the sediments were taken from a site located in Mexico, the generation of a sulfidogenic sludge by using this procedure may work if a different source of sediments is taken since marine sediments are a natural pool of microorganisms that may be enriched in sulfate reducing bacteria.

Ein typisches Verhalten des Sulfat-Reduktion in dem Bioreaktor ist in 5 gezeigt. Es ist wichtig zu bemerken, dass während der ersten Wochen des Betriebs Sulfatreduktion langsam. Jedoch langsam, zeigt den Verbrauch von mehr als 90% Sulfat mit der Zeit, dass das Inokulum Entwicklung einer mikrobiellen Gemeinschaft zu reduzieren vermag Sulfat und daher in sulfatreduzierenden Bakterien angereichert. Die verschiedenen Perioden in der Figur zeigen, dass die Sulfatreduktion wurde Erhöhung der Geschwindigkeit...

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Development of Sulfidogenic Sludge from Marine Sediments and Trichloroethylene Reduction in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

Microbial sulfate reduction is a process of great importance in environmental biotechnology. The success of the sulfidogenic reactors depends among other factors on the microbial composition of the sludge. Here, we present a protocol to develop sulfidogenic sludge from hydrothermal vents sediments in a UASB reactor for reductive dechlorination purposes.

Entwicklung sulfidogenen Schlamm aus marinen Sedimenten und Trichlorethylen Reduction in einer Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate ...

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Research

JoVE Journal

Environment

9.6K Aufrufe.  Instituto Politécnico Nacional. Microbial sulfate reduction is a process of great importance in environmental biotechnology. The success of the sulfidogenic reactors depends among other factors on the microbial composition of the sludge. Here, we present a protocol to develop sulfidogenic sludge from hydrothermal vents sediments in a UASB reactor for reductive dechlorination purposes.

Serie: Development of Sulfidogenic Sludge from Marine Sediments and Trichloroethylene Reduction in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

A Fish-feeding Laboratory Bioassay to Assess the Antipredatory Activity of Secondary Metabolites from the Tissues of Marine Organisms

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with the goal of examining the ecological functions of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. The result has been a progression of protocols that have increasingly refined the ecological relevance of the experimental approach. Here we present the most up-to-date version of a fish-feeding laboratory bioassay that enables investigators to assess the antipredatory activity of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. Organic metabolites of all polarities are exhaustively extracted from the tissue of the target organism and reconstituted at natural concentrations in a nutritionally appropriate food matrix. Experimental food pellets are presented to a generalist predator in laboratory feeding assays to assess the antipredatory activity of the extract. The procedure described herein uses the bluehead, Thalassoma bifasciatum, to test the palatability of Caribbean marine invertebrates; however, the design may be readily adapted to other systems. Results obtained using this laboratory assay are an important prelude to field experiments that rely on the feeding responses of a full complement of potential predators. Additionally, this bioassay can be used to direct the isolation of feeding-deterrent metabolites through bioassay-guided fractionation. This feeding bioassay has advanced our understanding of the factors that control the distribution and abundance of marine invertebrates on Caribbean coral reefs and may inform investigations in diverse fields of inquiry, including pharmacology, biotechnology, and evolutionary ecology.

This bioassay employs a model predatory fish to assess the presence of feeding-deterrent metabolites from organic extracts of the tissues of marine organisms at natural concentrations using a nutritionally comparable food matrix.

Ein Fisch-Fütterung Labor Bioassay die antipredatory Aktivität von Sekundärmetaboliten aus dem Gewebe mariner Organismen beurteilen

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with ...

Forschung

Umwelt

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and detritus, and excreting particulate and dissolved compounds, they serve as important agents for benthic-pelagic coupling. Accurately measuring the compounds removed and excreted by suspension feeders (such as sponges, ascidians, polychaetes, bivalves) is crucial for the study of their physiology, metabolism, and feeding ecology, and is fundamental to determine the ecological relevance of the nutrient fluxes mediated by these organisms. However, the assessment of the rate by which suspension feeders process particulate and dissolved compounds in nature is restricted by the limitations of the currently available methodologies. Our goal was to develop a simple, reliable, and non-intrusive method that would allow clean and controlled water sampling from a specific point, such as the excurrent aperture of benthic suspension feeders, in situ. Our method allows simultaneous sampling of inhaled and exhaled water of the studied organism by using minute tubes installed on a custom-built manipulator device and carefully positioned inside the exhalant orifice of the sampled organism. Piercing a septum on the collecting vessel with a syringe needle attached to the distal end of each tube allows the external pressure to slowly force the sampled water into the vessel through the sampling tube. The slow and controlled sampling rate allows integrating the inherent patchiness in the water while ensuring contamination free sampling. We provide recommendations for the most suitable filtering devices, collection vessel, and storing procedures for the analyses of different particulate and dissolved compounds. The VacuSIP system offers a reliable method for the quantification of undisturbed suspension feeder metabolism in natural conditions that is cheap and easy to learn and apply to assess the physiology and functional role of filter feeders in different ecosystems.

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

We introduce the VacuSIP, a simple, non-intrusive, and reliable method for clean and accurate point sampling of water. The system was developed and evaluated for the simultaneous collection of the water inhaled and exhaled by benthic suspension feeders in situ, to cleanly measure removal and excretion of particulate and dissolved compounds.

VACUSIP eine verbesserte Inex Methode für<em&gt; In Situ</em&gt; Messung von partikulären und gelösten Verbindungen, die durch Active Suspension Feeders Verarbeitet

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Extraction of Structural Extracellular Polymeric Substances from Aerobic Granular Sludge

To evaluate and develop methodologies for the extraction of gel-forming extracellular polymeric substances (EPS), EPS from aerobic granular sludge (AGS) was extracted using six different methods (centrifugation, sonication, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), formamide with sodium hydroxide (NaOH), formaldehyde with NaOH and sodium carbonate (Na2CO3) with heat and constant mixing). AGS was collected from a pilot wastewater treatment reactor. The ionic gel-forming property of the extracted EPS of the six different extraction methods was tested with calcium ions (Ca2+). From the six extraction methods used, only the Na2CO3 extraction could solubilize the hydrogel matrix of AGS. The alginate-like extracellular polymers (ALE) recovered with this method formed ionic gel beads with Ca2+. The Ca2+-ALE beads were stable in EDTA, formamide with NaOH and formaldehyde with NaOH, indicating that ALE are one part of the structural polymers in EPS. It is recommended to use an extraction method that combines physical and chemical treatment to solubilize AGS and extract structural EPS.

The protocol provides a methodology to solubilize aerobic granular sludge in order to extract alginate-like extracellular polymers (ALE).

Die Extraktion von Strukturextrazellulären polymeren Substanzen aus Aerobic Granular Sludge

To evaluate and develop methodologies for the extraction of gel-forming extracellular polymeric substances (EPS), EPS from aerobic granular sludge (AGS) ...

A Flow-through Exposure System for Evaluating Suspended Sediments Effects on Aquatic Life

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory by using pumps and automating delivery of sediment and water to simulate suspension of sediment. FLEES data are used to develop exposure-response curves between the effects on aquatic organisms and suspended sediment concentrations at the desired exposure duration. The effects data are used to evaluate management practices used to reduce the interactions between aquatic organisms and anthropogenic causes of suspended sediments. The FLEES is capable of generating total suspended solids (TSS) concentrations as low as 30 to as high as 800 mg/L, making this system an ideal choice for evaluating the effects of TSS resulting from many activities including simulating low ambient levels of TSS to evaluating sources of suspended sediments from dredging operations, vessel traffic, freshets, and storms.

A robust and flexible flow-through exposure system designed to maintain sediment in suspension is presented. The system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory.

Ein Durchflussbelichtungssystem für die Bewertung Schwebstoffe Auswirkungen auf Leben im Wasser

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended ...

Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS

Different sulfur isotope compositions of authigenic pyrite typically result from the sulfate-driven anaerobic oxidation of methane (SO4-AOM) and organiclastic sulfate reduction (OSR) in marine sediments. However, unravelling the complex pyritization sequence is a challenge because of the coexistence of different sequentially formed pyrite phases. This manuscript describes a sample preparation procedure that enables the use of secondary ion mass spectroscopy (SIMS) to obtain in situ &#948;34S values of various pyrite generations. This allows researchers to constrain how SO4-AOM affects pyritization in methane-bearing sediments. SIMS analysis revealed an extreme range in &#948;34S values, spanning from -41.6 to +114.8&#8240;, which is much wider than the range of &#948;34S values obtained by the traditional bulk sulfur isotope analysis of the same samples. Pyrite in the shallow sediment mainly consists of 34S-depleted framboids, suggesting early diagenetic formation by OSR. Deeper in the sediment, more pyrite occurs as overgrowths and euhedral crystals, which display much higher SIMS &#948;34S values than the framboids. Such 34S-enriched pyrite is related to enhanced SO4-AOM at the sulfate-methane transition zone, postdating OSR. High-resolution in situ SIMS sulfur isotope analyses allow for the reconstruction of the pyritization processes, which cannot be resolved by bulk sulfur isotope analysis.

Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS

Analyses of the sulfur isotopic composition (&#948;34S) of pyrite from methane-bearing sediments have typically focused on bulk samples. Here, we applied secondary ion mass spectroscopy to analyze the &#948;34S values of various pyrite generations to understand the diagenetic history of pyritization.

Vorbereitung der Authigenic Pyrit aus Methan-Bearing Sedimenten In Situ Schwefel Isotopenanalyse mit SIMS

Different sulfur isotope compositions of authigenic pyrite typically result from the sulfate-driven anaerobic oxidation of methane (SO4-AOM) and ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and estimating fish abundance. We developed and implemented a rotating stereo-video camera tool that covers a full 360 degrees of sampling, which maximizes sampling effort compared to stationary camera tools. A variety of studies have detailed the ability of static, stereo-camera systems to obtain highly accurate and precise measurements of fish; the focus here was on the development of methodological approaches to quantify fish density using rotating camera systems. The first approach was to develop a modification of the metric MaxN, which typically is a conservative count of the minimum number of fish observed on a given camera survey. We redefine MaxN to be the maximum number of fish observed in any given rotation of the camera system. When precautions are taken to avoid double counting, this method for MaxN may more accurately reflect true abundance than that obtained from a fixed camera. Secondly, because stereo-video allows fish to be mapped in three-dimensional space, precise estimates of the distance-from-camera can be obtained for each fish. By using the 95% percentile of the observed distance from camera to establish species-specific areas surveyed, we account for differences in detectability among species while avoiding diluting density estimates by using the maximum distance a species was observed. Accounting for this range of detectability is critical to accurately estimate fish abundances. This methodology will facilitate the integration of rotating stereo-video tools in both applied science and management contexts.

We describe a new method for counting fishes, and estimating relative abundance (MaxN) and fish density using rotating stereo-video camera systems. We also demonstrate how to use distance from camera (Z distance) to estimate species-specific detectability.

Entwicklung neuer Methoden zur Quantifizierung der Fisch-Dichte mit Unterwasser-Stereo-Video-Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

An Ultra-clean Multilayer Apparatus for Collecting Size Fractionated Marine Plankton and Suspended Particles

The distributions of many trace elements in the ocean are strongly associated with the growth, death, and re-mineralization of marine plankton and those of suspended/sinking particles. Here, we present an all plastic (Polypropylene and Polycarbonate), multi-layer filtration system for collection of suspended particulate matter (SPM) at sea. This ultra-clean sampling device has been designed and developed specifically for trace element studies. Meticulous selection of all non-metallic materials and utilization of an in-line flow-through procedure minimizes any possible metal contamination during sampling. This system has been successfully tested and tweaked for determining trace metals (e.g., Fe, Al, Mn, Cd, Cu, Ni) on particles of varying size in coastal and open ocean waters. Results from the South China Sea at the South East Asia Time-Series (SEATS) station indicate that diurnal variations and spatial distribution of plankton in the euphotic zone can be easily resolved and recognized. Chemical analysis of size-fractionated particles in surface waters of the Taiwan Strait suggests that the larger particles (&#62;153 &#181;m) were mostly biologically derived, while the smaller particles (10 - 63 &#181;m) were mostly composed of inorganic matter. Apart from Cd, the concentrations of metals (Fe, Al, Mn, Cu, Ni) decreased with increasing size.

Plankton and suspended particles play a major role in the biogeochemical cycles in the ocean. Here, we provide an ultra-clean, low stress method for the collection of various sizes of particles and plankton at sea with the capability of handling large volumes of seawater.

Eine Ultra-clean Multilayer Vorrichtung zum Sammeln von Größe fraktioniert Meeresplankton und Schwebeteilchen

The distributions of many trace elements in the ocean are strongly associated with the growth, death, and re-mineralization of marine plankton and those ...

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples

Corals are important ocean invertebrates that are critical for overall ocean health as well as human health. However, due to human impacts such as rising ocean temperatures and ocean acidification, corals are increasingly under threat. To tackle these challenges, advances in cell and molecular biology have proven to be crucial for diagnosing the health of corals. Modifying some of the techniques commonly used in human medicine could greatly improve researchers&#39; ability to treat and save corals. To address this, a protocol for in situ hybridization used primarily in human medicine and evolutionary developmental biology has been adapted for use in adult corals under stress.
The purpose of this method is to visualize the spatial expression of an RNA probe in adult coral tissue that has been embedded in paraffin and sectioned onto glass slides. This method focuses on removal of the paraffin and rehydration of the sample, pretreatment of the sample to ensure permeability of the sample, pre-hybridization incubation, hybridization of the RNA probe, and visualization of the RNA probe. This is a powerful method when using non-model organisms to discover where specific genes are expressed, and the protocol can be easily adapted for other non-model organisms. However, the method is limited in that it is primarily qualitative, because expression intensity can vary depending on the amount of time used during the visualization step and the concentration of the probe. Furthermore, patience is required, as this protocol can take up to 5 days (and in many cases, longer) depending on the probe being used. Finally, non-specific background staining is common, but this limitation can be overcome.

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples

The goal of this protocol is to perform in situ hybridization on adult coral samples that have been embedded in paraffin and sectioned onto glass slides. This is a qualitative method used to visualize the spatial expression of an RNA anti-sense probe in paraffin-embedded tissues.

In Situ Hybridisierung Techniken für Paraffin-eingebetteten Erwachsenen Korallen Proben

Corals are important ocean invertebrates that are critical for overall ocean health as well as human health. However, due to human impacts such as rising ...

An Anaerobic Biosensor Assay for the Detection of Mercury and Cadmium

Mercury (Hg) bioavailability to microbes is a key step to toxic Hg biomagnification in food webs. Cadmium (Cd) transformations and bioavailability to bacteria control the amount that will accumulate in staple food crops. The bioavailability of these metals is dependent on their speciation in solution, but more particularly under anoxic conditions where Hg is methylated to toxic monomethylmercury (MeHg) and Cd persists in the rhizosphere. Whole-cell microbial biosensors give a quantifiable signal when a metal enters the cytosol and therefore are useful tools to assess metal bioavailability. Unfortunately, most biosensing efforts have so far been constrained to oxic environments due to the limited ability of existing reporter proteins to function in the absence of oxygen. In this study, we present our effort to develop and optimize a whole-cell biosensor assay capable of functioning anaerobically that can detect metals under anoxic condition in quasi-real time and within hours. We describe how the biosensor can help assess how chemical variables relevant to the environmental cycling of metals affect their bioavailability. The following protocol includes methods to (1) prepare Hg and Cd standards under anoxic conditions, (2) prepare the biosensor in the absence of oxygen, (3) design and execute an experiment to determine how a series of variable affects Hg or Cd bioavailability, and (4) to quantify and interpret biosensor data. We show the linear ranges of the biosensors and provide examples showing the method's ability to distinguish between metal bioavailability and toxicity by utilizing both metal-inducible and constitutive strains.

Here, we present a protocol to use an anaerobic whole-cell microbial biosensor to evaluate how different environmental variables affect the bioavailability of Hg and Cd to bacteria in anoxic environments.

Eine anaerobe Biosensor-Test zum Nachweis von Quecksilber und Cadmium

Mercury (Hg) bioavailability to microbes is a key step to toxic Hg biomagnification in food webs. Cadmium (Cd) transformations and bioavailability to ...

Measuring the Shape and Size of Activated Sludge Particles Immobilized in Agar with an Open Source Software Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and shape of activated sludge flocs can indicate the conditions at the microscale, and also directly affect how well the sludge settles in a clarifier.
Particle size and shape are both misleadingly &#39;simple&#39; measurements. Many subtle issues, often unaddressed in informal protocols, can arise when sampling, imaging, and analyzing particles. Sampling methods may be biased or not provide enough statistical power. The samples themselves may be poorly preserved or undergo alteration during immobilization. Images may not be of sufficient quality; overlapping particles, depth of field, magnification level, and various noise can all produce poor results. Poorly specified analysis can introduce bias, such as that produced by manual image thresholding and segmentation.
Affordability and throughput are desirable alongside reproducibility. An affordable, high throughput method can enable more frequent particle measurement, producing many images containing thousands of particles. A method that uses inexpensive reagents, a common dissecting microscope, and freely-available open source analysis software allows repeatable, accessible, reproducible, and partially-automated experimental results. Further, the product of such a method can be well-formatted, well-defined, and easily understood by data analysis software, easing both within-lab analyses and data sharing between labs.
We present a protocol that details the steps needed to produce such a product, including: sampling, sample preparation and immobilization in agar, digital image acquisition, digital image analysis, and examples of experiment-specific figure generation from the analysis results. We have also included an open-source data analysis pipeline to support this protocol.

The size and shape of particles in activated sludge are important parameters that are measured using varying methods. Inaccuracies arise from non-representative sampling, suboptimal images, and subjective analysis parameters. To minimize these errors and ease measurement, we present a protocol specifying every step, including an open source software pipeline.

Messung von Form und Größe der Belebtschlamm Partikel unbeweglich in Agar mit einer Open-Source-Software-Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and ...