This work was funded by the Swiss National Science Foundation (grant n&#176; 200021-140230) and by the Swiss Federal Office of Public Health (PF and PS). We thank the Swiss Federal Office of Public Health for providing financial support for the open-access publication of this paper.

<ol>
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The authors have nothing to disclose.

La metodología aquí descrita DGT para los experimentos con Pu usando una celda de difusión proporciona un enfoque fiable para diversos estudios sobre las especies redox Pu y sus interacciones con moléculas orgánicas, partículas coloidales y los sistemas ambientales simuladas. Otras aplicaciones de dgts para mediciones ambientales de Pu contribuirán a nuestra comprensión de la biodisponibilidad y el destino de este radionucleido en los ecosistemas acuáticos. Experimentos de difusión en Laboratorio Para llevar a cabo un experimento de difusión exitosa con conclusiones significativas sobre la movilidad Pu e interacciones con respecto a un ambiente químico específico, bien definidos y condiciones controlables deben ser proporcionados. El ajuste de los estados de oxidación Pu antes del experimento es esencial para simplificar la interpretación de los datos, así como para simular diversos comportamientos biogeoquímicos de especies redox PU. La sensibilidad de las especies a Puvariaciones de pH hace búfer las soluciones de una necesidad. Particular atención debe tener en cuenta las características de células de difusión y configuración: el uso de material polímero no sorber teflón evita adsorción sobre las paredes de las células y permite un montaje estanco robusto, evitando la pérdida de Pu difunda soluciones durante el experimento. La concentración inicial Pu a introducir en el compartimiento A, así como el intervalo de muestreo y el volumen de cada muestra tomada durante el experimento de difusión dependen del método analítico disponible en el laboratorio. Cualquier método analítico disponible se puede utilizar para la determinación de la concentración de Pu en las muestras de la celda de difusión, sin embargo esta elección está estrechamente ligado a la actividad inicial del Pu tomado para el experimento. 10 Bq de 239 Pu como se recomienda en este protocolo (dando 100-140 mBq ml -1 o ~ 2 × 10 -13 mol ml -1) son suficientes para proporcionar suficiente sensibilidad para measurementos de alfa-espectrometría y generalmente no plantean problemas particulares de reglamentos de protección radiológica. La concentración inicial de Pu puede reducirse si otras técnicas más sensibles, analíticos están disponibles para la determinación de Pu (por ejemplo, espectrometría de masas). Intervalo de muestreo puede ser seleccionado para cada experimento de difusión, dependiendo de Pu concentración inicial, y la tasa esperada de difusión a través del gel PAM. A pesar del hecho de que las alícuotas de los experimentos de difusión no contienen radionúclidos distintos de Pu, la presencia de sales minerales y de la memoria tampón MOPS puede interferir con procedimiento analítico, reduciendo la eficiencia y la precisión del análisis cuantitativo. Por lo tanto, es preferible realizar una separación química de Pu en estas muestras. La célula de difusión proporciona el mejor enfoque para estudiar la difusión en el gel PAM ya que el gel se expone directamente a una solución bien agitada. Así, los efectos de la bo difusivacapa undary (DBL) en la superficie del gel se consideran insignificantes. Buena agitación de las soluciones durante un experimento de difusión es esencial, lo que permite la reducción al mínimo de los efectos DBL. En el mismo tiempo, se debe proceder con cuidado a fin de no perturbar el gel PAM. Estudios de Pu biodisponibilidad en aguas dulces naturales Los resultados producidos por este espectáculo protocolo que la medición de plutonio con dispositivos DGT ofrece una herramienta eficaz para estudiar la biodisponibilidad de plutonio en agua dulce. DGT producen mediciones de concentración-tiempo promedio de especies libres y lábiles, las dos formas más importantes para la absorción biológica por los organismos vivos. Además, la cinética de la interacción de Pu con la materia orgánica pueden ser investigados utilizando geles de diferente espesor. El tiempo necesario para las especies de Pu-Nom se difunda a través del gel permitirá para los complejos más lábiles a disociar. Mediciones DGT pueden complementarse bY técnicas de ultrafiltración, que producen el porcentaje de especies coloidales Pu por encima de un tamaño determinado (por ejemplo, 8 kDa). Por lo general las especies coloidales Pu se consideran como especies no biodisponibles y son parte de la fracción Pu no cuantificable mediante la DGT. En este punto, los dispositivos de la DGT fueron desplegados sólo en agua dulce de un manantial kárstico de las montañas del Jura suizo. Concentraciones ambientales bajas de Pu requieren una implementación a largo plazo de los dispositivos de la DGT, que pueden surgir inconvenientes potenciales. El bioensuciamiento de la superficie DGT representa un inconveniente significativo, aumentando el espesor DBL y limitando de este modo el flujo de Pu a través del gel PAM. Encuadernación fase de las dgts expuestas en aguas marinas o en aguas de alta mineralización puede saturarse rápidamente con otros metales traza, tergiversar los datos de acumulación de Pu. Determinación de niveles de trazas de Pu ambiental requiere una separación radioquímica minuciosa y métodos analíticos muy sensibles. Medición AMSs aplicados en este protocolo no están ampliamente disponibles, pero pueden ser reemplazadas por otras técnicas de espectrometría de masas. Sin embargo, una separación radioquímica rigurosa es necesaria para eliminar la interferencia isobárica 238 UH de uranio natural. La ecuación 2 muestra que el tamaño del dispositivo DGT es un parámetro esencial que puede ser sintonizado para aumentar la cantidad de Pu acumulado durante un tiempo de implementación dada. Tiras de gel comerciales están disponibles sólo con una superficie máxima de 6 cm x 22 cm. Por lo tanto, la ventana del muestreador DGT se ha aumentado a 105 cm 2 (5 cm × 21 cm), lo que hace posible acumular suficiente de especies de la PU para tiempos de implementación relativamente cortos. El conjunto de tales un sampler DGT requiere precisión y especial consideración de las propiedades de la hoja de gel PAM mientras se manipula. Es de fundamental importancia para montar capas de gel en un uniforme de cara lisa &quot;sándwich&quot; con el fin de proporcionar una homogeflujo nea de especies Pu del agua a granel a través del gel de difusión. Un buen flujo de agua en la superficie DGT es también un parámetro importante, sin embargo, está determinada principalmente por las condiciones de flujo en el acuífero. Se recomienda colocar dispositivos DGT para las mediciones de Pu en alrededor de 45 ° hacia la dirección del flujo de agua con el fin de proporcionar un suministro constante de agua y minimizar los efectos de la DBL. Coeficiente de difusión empleado en la ecuación 2 se debe corregir si la temperatura en el cuerpo estudiado de agua es diferente de la temperatura a la que se determinó el coeficiente de difusión. Efectos de la temperatura en los coeficientes de difusión son dados por la ecuación de Stokes-Einstein (ecuación 3): <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> (3) donde D 1 y D 2 son los coeficientes de difusión (cm2 s-1), η η 1 y 2 son viscosidades (MPA seg) de water a temperaturas T 1 y T 2 (K), respectivamente. En la actualidad, no existe un método para investigar Pu especiación en ambiente prístino, excepto para los cálculos termodinámicos basados ​​en, por ejemplo, pH y parámetros redox. Estos parámetros sólo están disponibles para los macro-componentes, tales como carbonatos, hierro o cationes de manganeso. Por lo tanto, Pu especiación se deriva de estas especies medibles pero no representa una medida &quot;real&quot;. Aquí pensamos que la difusión en la técnica de película de gel PAM delgada como se presenta en este trabajo es un paso importante en la resolución del problema de la especiación Pu, ya que permite la medición in situ libres y especies lábiles y, posiblemente, lo que evidencia las especies plutonyl. Aunque sólo unos pocos mediciones DGT de la PU del medio ambiente en las aguas dulces se han realizado hasta el momento, los resultados obtenidos son alentadores para otras aplicaciones de la técnica de la DGT para Pu especiación y biodisponibilidad estudios.Despliegue de dgts en aguas ricas en materia orgánica potencialmente dar información importante sobre la movilidad de la PU y las interacciones en presencia de moléculas NOM. Resultados interesantes se debe esperar a partir de mediciones de la DGT en ambientes marinos contaminados, tales como los mares costeros alrededor de la planta de reprocesamiento nuclear de Sellafield y la central nuclear de Fukushima Daiichi dañada.

El plutonio es un presente de radionúclidos artificiales en el medio ambiente como consecuencia de la precipitación mundial después de los ensayos de bombas nucleares y accidentes nucleares. La química redox de plutonio tiene implicaciones importantes para la migración y los ciclos biogeoquímicos en sistemas acuáticos ambientales 1. El plutonio tiene una química compleja y puede existir en cuatro estados de oxidación (III, IV, V, VI) al mismo tiempo. Por lo tanto, la distribución de especies redox de plutonio en las aguas naturales es extremadamente sensible a entorno químico local de 2,3. El estado de oxidación del plutonio también depende del origen de la fuente - esta declaración siendo sobre todo relevante para entornos contaminados y los lugares de eliminación. Especies de plutonio reducidos (+ III y IV +) se encuentran predominantemente en ambientes anóxicos y se originan a partir de la precipitación mundial y almacenados efluentes residuales, mientras que los estados de oxidación superiores (+ V y + VI) se encuentran entre los productos de desintegración de otros actínidosy en entornos óxicas 4. La movilidad y el comportamiento ambiental de plutonio se pueden predecir en cierta medida de la especiación redox. Plutonio en + III y IV + estados de oxidación existe predominantemente en fase sólida y se ha incrementado la capacidad para absorber a los coloides inorgánicos y natural de materia orgánica (NOM) moléculas. El plutonio en + III + IV y estados de oxidación se considera que es menos móvil. Formas oxidadas más soluble de plutonio (+ V y VI +, + V siendo lo más probable) 5 potencialmente pueden contribuir a una transferencia biológica más alta para los organismos acuáticos debido a la mayor movilidad. Sin embargo, en presencia de NOM, en particular de ácido húmico, Pu (V) se reduce 17, desplazando la partición de varios órdenes de magnitud a favor de precipitación. A pesar de que la tasa de reducción de Pu (V) a Pu (IV) es de 4 a 5 órdenes de magnitud más rápido que la reacción inversa, removilización de Pu (IV) en condiciones oxidantes may también tienen lugar 1. Datos experimentales recientes sobre sedimentos minerales modificados con Pu (IV) y sometidos a condiciones oxidantes naturales han demostrado que la concentración de Pu soluble en fase acuosa aumentó con el tiempo 1,6. Los autores explican por desorción oxidativa de Pu (IV) y la formación de más Pu soluble (V) y PU especies (VI). La oxidación de Pu (IV) también puede ocurrir debido a los óxidos de manganeso encontrados en forma natural 7. Estas observaciones son importantes para el modelado de la biodisponibilidad y la evaluación del riesgo medioambiental de la eliminación de residuos y sitios contaminados. Los estudios sobre la biodisponibilidad y la especiación de plutonio es una tarea difícil, tanto en laboratorio e in situ las condiciones. Concentraciones ambientales bajas, la variabilidad de las especies redox y las interacciones con los coloides naturales hacen que sea difícil para simular el comportamiento biogeoquímico de plutonio. La técnica de los gradientes de difusión de películas delgadas (DGT) basado enla difusión de especies contaminantes libres y lábiles a través de una (PAM) en gel de poliacrilamida es ampliamente utilizado para las mediciones ambientales de oligoelementos 8. Un muestreador DGT representa un dispositivo de tres capas hecha de una fase de unión (para la mayoría de los metales traza que es la resina Chelex contenida en el gel PAM), la capa de gel difusiva (gel de PAM de espesor variable) y una membrana de filtro de protección del gel y la celebración de la asamblea juntos. Las películas delgadas de gel de poliacrilamida, que consta de 85% de agua, permiten que las especies complejas libres y lábiles a difundir más rápidamente que el plutonio unido a moléculas grandes NOM o partículas coloidales naturales. Una configuración diseñado para estudiar la difusión de plutonio en las películas de gel PAM delgada en condiciones de laboratorio se llama una célula de difusión 9. Una celda de difusión es un recipiente de dos compartimentos donde dos compartimentos separados están interconectados por una abertura de una superficie dada. La apertura, es decir, la ventana entre las dos cámaras de contains un disco de gel de difusión de un espesor dado. Hemos construido una célula de Teflón con dos compartimentos 100 ml y una ventana de difusión circular de 1,7 cm de diámetro. Un compartimiento es desmontable, lo que facilita el montaje. Una amplia ranura tallada 0,5 cm alrededor de la ventana de difusión en el compartimento fijo sirve para colocar el disco de gel difusiva. La profundidad de la ranura debe ser similar al espesor de gel PAM destinado para su uso. Elegimos trabajar con un gel PAM 0.39 mm, así la profundidad de la ranura en nuestra celda de difusión es de 0,39 mm. Una imagen detallada de la célula de difusión se da en la figura 1. Cuando una solución que contiene inicialmente el plutonio se coloca en un compartimento (A), la difusión de las especies Pu establecerá un gradiente de concentración en el gel y comenzará a acumularse en el segundo compartimiento (B), que contiene inicialmente una solución de la misma composición química sin Pu . La concentración inicial de especies Pu en el compartimento A se define de tal manera que REMAIns constantes o cambios muy pequeños (1% -2% como máximo) en todo el experimento de difusión. Trazado de la cantidad de Pu difusa en función del tiempo proporciona un medio para analizar la movilidad de las especies de Pu que prevalecen en las diferentes condiciones ambientales simuladas. Difusión en películas delgadas proporciona una alternativa valiosa para los estudios sobre la movilidad Pu y especiación y puede ser aplicado con éxito en condiciones de campo 10. Uno puede sustituir la celda de difusión por un muestreador pasivo, fabricado con el gel difusiva PAM y resina Chelex como la fase de unión, que sirve para acumular las especies difusoras PU. Un muestreador de este tipo puede ser expuesto en condiciones de campo - la cantidad de Pu acumulado en la resina será indicativa de la especiación y la biodisponibilidad de Pu en el respectivo entorno 10. En este trabajo, se utilizó una célula de difusión para investigar la movilidad de Pu (IV) y Pu especies (V) y sus interacciones con la NOM en condiciones de laboratorio. Furthermore, aplicamos grandes samplers DGT pasivos de una superficie de 105 cm2 para estudiar la biodisponibilidad de Pu en un manantial kárstico de las montañas (río Venoge) Jura suizo, donde se encontró una fracción significativa de Pu en las partes intracelulares de musgos acuáticos en un trabajo previo 11. Debido al bajo nivel de plutonio presente en este ambiente prístino, espectrometría de masas (AMS) técnicas basadas en aceleradores disponibles en ETH Zurich se utilizaron para medir los isótopos de plutonio.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>239Pu tracer</td>
			<td>CEA</td>
			<td></td>
			<td>Source PU239-ELSC10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>242Pu tracer</td>
			<td>LNSIRR</td>
			<td></td>
			<td>Source Pu242 N&#176; 790 from Laboratory for National Standards of Ionizing Radiation of Russia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 ml Beakers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Socorex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable plastic pipettes</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 ml Plastic scintillation vial</td>
			<td>Semadeni</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminium foil</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Actinide exchange resin - TEVA - B</td>
			<td>Triskem</td>
			<td>TE-B50-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Actinide exchange resin - TEVA - R cartridges</td>
			<td>Triskem</td>
			<td>TE-R10-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 ml Pipette tips</td>
			<td>Socorex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAM gel strip 6&#215;21 cm</td>
			<td>DGT Research Ltd</td>
			<td></td>
			<td>0.39 mm and 0.78 mm thickness / www.dgtresearch.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chelex gel strip 6&#215;21 cm</td>
			<td>DGT Research Ltd</td>
			<td></td>
			<td>0.40 mm thickness / www.dgtresearch.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffusion cell</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fabricated / in-house workshop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216; 27 mm Punch</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fabricated / in-house workshop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tray</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DGT set-up</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fabricated / in-house workshop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Membrane filter</td>
			<td>PALL Corporation</td>
			<td></td>
			<td>HT-450 Tuffryn Polysulfone Membrane Disc Filter 0.45 &#956;m / 145 &#956;m thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid&#160;</td>
			<td>Carlo Erba</td>
			<td align="right">408025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">84720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrocloric acid</td>
			<td>Carlo Erba</td>
			<td align="right">403981</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydriodic acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">100341</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium permanganate</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">105082</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydrogen sulfate</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">106352</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">106647</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">31440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrite</td>
			<td>Fluka</td>
			<td align="right">71759</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">106281</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium oxalate</td>
			<td>Fluka</td>
			<td align="right">9900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bis-(2-ethyl hexyl) phosphoric acid (HEDHP)</td>
			<td>Merck</td>
			<td align="right">177092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-thenoyltrifluoroacetone (TTA)</td>
			<td>Fluka</td>
			<td align="right">88300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MOPS buffer</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M9381</td>
			<td>MOPS sodium salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclohexane</td>
			<td>Carlo Erba</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Humic acid</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Extracted from an organic-rich soil of an Alpine Valley, freeze-dried, MW 5-40 kDa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4OH</td>
			<td>Carlo Erba</td>
			<td align="right">419943</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl3&#183;H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">44944</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

speciation and bioavailability measurements of environmental plutonium using diffusion in thin films

La captación biológica de plutonio (Pu) en los ecosistemas acuáticos es especialmente preocupante, ya que es un emisor de partículas alfa con vida media larga que potencialmente puede contribuir a la exposición de la biota y los seres humanos. Los gradientes de difusión en técnica de películas delgadas se introduce aquí para mediciones in situ de Pu biodisponibilidad y la especiación. Una celda de difusión construido para experimentos de laboratorio con Pu y el protocolo recientemente desarrollado hace posible simular el comportamiento ambiental de Pu en soluciones modelo de diversas composiciones químicas. El ajuste de los estados de oxidación a Pu (IV) y Pu (V) descritos en este protocolo es esencial con el fin de investigar la compleja química redox de plutonio en el medio ambiente. La calibración de esta técnica y los resultados obtenidos en los experimentos de laboratorio permiten desarrollar un dispositivo específico DGT para mediciones in situ Pu en aguas dulces. Mediciones de espectrometría de masas basadas en aceleradoresde Pu acumulada por dgts en un manantial kárstico permitido determinar la biodisponibilidad de Pu en un ambiente de agua dulce mineral. La aplicación de este protocolo para mediciones Pu utilizando dispositivos DGT tiene un gran potencial para mejorar nuestra comprensión de la especiación y la transferencia biológica de Pu en los ecosistemas acuáticos.

Experimentos de difusión Trazado de las actividades de 239 Pu difundidos en el compartimento B de la célula de difusión en función del tiempo proporciona una representación visual del flujo de las 239 especies de Pu que se difunden a través del gel PAM. Los coeficientes de difusión calculados a partir de estas parcelas acuerdo con la ecuación 1 proporcionar un medio adicional para comparar la movilidad de diferentes especies redox 239 Pu en diversos ambientes químicos (Figura 2). La figura 5 ilustra los experimentos de difusión con Pu (IV) y Pu (IV) -pu (V) especies mixtas, respectivamente, en las MOPS tampón y en presencia de 20 ppm de HA. Una comparación de estas parcelas muestra que Pu (V) es significativamente más móviles que Pu (IV) .Este es particularmente válido para Pu (IV) y Pu (V) cuando HA (MW de 5-40 kDa en nuestros experimentos, que se caracteriza en el SI por Cusnir et al.) 10 se añade como de complejos de moléculas. Pu (V) solut fuenteion preparó de acuerdo con el protocolo descrito en el presente documento contiene especies predominantemente Pu (V). Extracción en fase líquida con HDEHP al final del experimento de difusión en las MOPS solución tamponada encontró 80% ± 10% de Pu (V). El rendimiento químico de esta extracción es 80%. La solución con Pu (V) en presencia de 20 ppm de HA se equilibró durante 24 horas y Pu (V) fracción de esta solución del modelo fue del 35% ± 10%. Estudios sobre Pu biodisponibilidad en aguas dulces naturales Varios dispositivos DGT construidos en nuestro laboratorio fueron expuestos con éxito durante períodos de dos a tres semanas en un manantial kárstico de las montañas del Jura suizo. Este es un manantial de agua mineral con el pH del agua en el intervalo de 06/05 a 07/05, la conductividad por encima de 400 microsiemens cm -1 y saturada con oxígeno. Estos experimentos demostraron una buena aplicación y la solidez de las asambleas de gel sin rastro de contaminación biológica, posiblemente, también a causa de tque la baja temperatura del muelle (7 ° C). Dgts recuperados después de los despliegues estaban bien conservados, con capas intactas de gel, conservando la forma inicial y el aspecto visual. Pu acumulada por dgts fue analizado por AMS. AMS ofrece considerables ventajas sobre otras técnicas de análisis: es muy sensible (a niveles sub-FG), y requiere mucho menor cantidad de muestra inicial que el alfa-espectrometría o técnicas de ICP-MS. Además, las interferencias isobáricas molecular, tales como el hidruro de uranio (238 UH), u otras moléculas se suprimen de manera eficiente durante la medición AMS y no interfieren con la detección 239 Pu. Para algunas razones técnicas (muy probablemente una contaminación con 239 Pu durante las separaciones químicas), no fue posible utilizar los datos para 239 Pu para las primeras aplicaciones de dgts en el campo. Sin embargo, los resultados de 240 Pu eran imparciales. Por lo tanto, se calculó el contenido de Pu 239 de la medida &lt;sup&gt; 240 Pu, tomando como 0.18 240 Pu / 239 relación atómica Pu plutonio consecuencias. Los resultados se resumen en la Tabla 1. 239 Pu concentraciones medidas en muestras de agua a granel son similares a las concentraciones reportadas previamente para este acuífero (1-7 μBq L -1) 11. Por otra parte, 239 Pu concentraciones calculadas a partir de mediciones de la DGT son similares dentro de las incertidumbres de la medición. Desde dgts acumulan única especie libres y lábiles Pu, se puede estimar la fracción biodisponible de Pu en esta agua. Los datos dados en la Tabla 1 indican que todas las especies de 239 Pu presentes en el agua a granel se encuentran en una forma biodisponible. Este es un resultado interesante a la luz de los hallazgos previos 11, que han revelado la acumulación predominante de 239 + 240 Pu en la fracción intracelular de los musgos acuáticos que crecen en la primavera en comparación con <sup&gt; 241 Am y 90 Sr. 11 Los autores sugirieron que la mayor movilidad de Pu en este acuífero natural era debido a la formación de un complejo de carbonato de Pu soluble, posiblemente como una forma plutonyl Pu (V), similar a la de origen natural complejo de carbonato de uranilo. El agua del manantial Venoge es agua dura, con una alta concentración de carbonato y muy bajo contenido de la NOM (alrededor de 1 ppm). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> Figura 1. Difusión celular utilizado para los experimentos sobre la difusión Pu través del gel PAM. La ranura de espesor de 0,5 cm, la profundidad de la ranura de 0,39 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> Figura 2. Snapshot de la hoja de cálculo Excel utilizado para los cálculos del coeficiente de difusión. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> Figura 3. Ampliación de la superficie del dispositivo de la DGT para mediciones de especiación ambientales Pu Algunas piezas del dispositivo DGT -. La placa inferior y el marco de la cubierta -. Visualiza a la izquierda, el montaje con los agujeros de la tripulación a la derecha <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> Figura dispositivos sampler 4. DGT fijos en el soporte (izquierda) expuestos en el Venoge spring (derecha) para las medidas de biodisponibilidad Pu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> Figura 5. Gráfico de la Pu 239 difunde en el compartimento B de la célula de difusión en diferentes ambientes químicos. Puntos de datos experimentales se dan para 239 Pu (IV) y 239 Pu (V), respectivamente, en tampón MOPS, así como para 239 Pu (IV) - 239 Pu (V) especies mixtas (35% ± 10% de Pu (V)) en presencia de HA. La línea se muestra para los 239 Pu (IV) -HA se ha calculado utilizando un coeficiente de difusión de 0,50 × 10 -6 cm 2 s -1 determinado previamente 10. Los coeficientes de difusión calculados a partir de la ecuación 1 son: Pu (IV) en tampón MOPS - 2,29 × 10 -6 cm 2 seg -1, Pu (V) en tampón MOPS - 3,50 × 10 -6 cm 2 seg -1, Pu (IV) - Pu (V) con HA - 0.92 × 10 -6 cm 2 s -1. De arriba a abajo: PU (V) en tampón MOPS (círculo rojo abierto), Pu (IV) en el tampón MOPS (azul triángulos vacíos), Pu (IV) - Pu (V) en presencia de 20 ppm de HA (verde cuadrados blancos), Pu (IV) en presencia de 20 ppm de HA (rombos marrones). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <table border="0"><tbody><tr><td> Tipo de muestra </td><td> Número de mediciones </td><td> 239 concentración Pu, μBq L -1 </td></tr><tr><td> Agua a granel </td><td> 2 </td><td> 1,9 ± 0,55 </td></tr><tr><td> DGT 0,39 mm </td><td> 2 </td&gt; <td> 1.74 ± 0.9 </td></tr><tr><td> DGT 0,78 mm </td><td> 1 </td><td> 1.79 ± 0.9 </td></tr></tbody></table> Tabla 1. Los resultados representativos para 239 Pu mediciones por AMS en el agua a granel y samplers DGT. 239 Pu en el agua a granel fue co-precipitados de 20 litros de agua con hidróxidos de hierro, extraída de la resina de intercambio-actínidos específico y medido por la MGA . 239 concentraciones PU para mediciones DGT calculados utilizando la ecuación 2 y coeficiente de difusión de Pu (IV). Incertidumbres para k = 2; u (95).

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Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films | Biology | Video

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Se propone la técnica de gradientes de difusión de películas delgadas (DGT) para estudios de especiación de plutonio. Este protocolo describe experimentos de difusión de sondeo el comportamiento de Pu (IV) y Pu (V) en presencia de materia orgánica. Dgts desplegados en un manantial kárstico permiten evaluar la biodisponibilidad de Pu.

Especiación y biodisponibilidad mediciones de plutonio Ambiental Uso de Difusión en Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

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11.2K vistas.  Lausanne University Hospital.  Se propone la técnica de gradientes de difusión de películas delgadas (DGT) para estudios de especiación de plutonio. Este protocolo describe experimentos de difusión de sondeo el comportamiento de Pu (IV) y Pu (V) en presencia de materia orgánica. Dgts desplegados en un manantial kárstico permiten evaluar la biodisponibilidad de Pu. 

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Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

La formación de gruesas densos itrio Iron Garnet Films Usando Aerosol Deposición

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Investigación

Ingeniería

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Detección y recuperación de paladio, oro y cobalto Metales de la Mina Urbana utilizando sensores Novela / adsorbentes designados con nanoescala Los poros en forma de rueda-Wagon

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) and Electron Beam Melting (EBM). In spite of its potential processing capability, the direct AM method has several disadvantages such as high cost, poor surface finish of final products, limitation in material selection, high thermal stress, and anisotropic properties of parts. We propose a cost-effective method to manufacture 3D lattice metals. The objective of this study is to provide a detailed protocol on fabrication of 3D lattice metals having a complex shape and a thin wall thickness; e.g., octet truss made of Al and Cu alloys having a unit cell length of 5 mm and a cell wall thickness of 0.5 mm. An overall experimental procedure is divided into eight sections: (a) 3D printing of sacrificial patterns (b) melt-out of support materials (c) removal of residue of support materials (d) pattern assembly (e) investment (f) burn-out of sacrificial patterns (g) centrifugal casting (h) post-processing for final products. The suggested indirect AM technique provides the potential to manufacture ultra-lightweight lattice metals; e.g., lattice structures with Al alloys. It appears that the process parameters should be properly controlled depending on materials and lattice geometry, observing the final products of octet truss metals by the indirect AM technique.

An indirect additive manufacturing method combining a 3D printing of polymers with a centrifugal casting is outlined for manufacturing 3D octet truss metals (Al and Cu alloys) having a unit cell length of 5 mm with a wall thickness of 0.5 mm.

La fabricación indirecta de celosía Los metales con secciones delgadas Uso de fundición centrífuga

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

Electropulverización La deposición de espesor uniforme Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Y As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; calcogenura las películas de cristal

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

In Situ Monitoreo de la degradación de rendimiento acelerado de células solares y módulos: un estudio de caso para celdas solares de Cu (In, Ga) Se2

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

Fabricación de películas ultra delgadas Color con altamente absorbente de los medios de comunicación mediante deposición oblicua

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

The Diffusion of Passive Tracers in Laminar Shear Flow

A simple method to experimentally observe and measure the dispersion of a passive tracer in a laminar fluid flow is described. The method consists of first injecting fluorescent dye directly into a pipe filled with distilled water and allowing it to diffuse across the cross-section of the pipe to obtain a uniformly distributed initial condition. Following this period, the laminar flow is activated with a programmable syringe pump to observe the competition of advection and diffusion of the tracer through the pipe. Asymmetries in the tracer distribution are studied and correlations between the pipe cross-section and the shape of the distribution is shown: thin channels (aspect ratio &#60;&#60; 1) produce tracers arriving with sharp fronts and tapering tails (front-loaded distributions), while thick channels (aspect ratio ~1) present the opposite behavior (back-loaded distributions). The experimental procedure is applied to capillary tubes of various geometries and is particularly relevant to microfluidic applications by dynamical similarity.

A protocol for the study of the diffusion of passive tracers in laminar pressure-driven flow is presented. The procedure is applicable to various capillary pipe geometries.

La difusión de marcadores pasivos en el flujo Laminar del esquileo

A simple method to experimentally observe and measure the dispersion of a passive tracer in a laminar fluid flow is described. The method consists of ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

Control de la película para el estudio de las contribuciones de las ondas dinámicas de impacto de gota en películas líquidas delgadas que fluye

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, batteries, and biomedical devices, etc., impose great challenges on the reliable performance of alloys exposed to extreme conditions where mechanical and electrochemical attack co-exist. Finding ways for alloys to mitigate the combined attack of wear and corrosion (i.e., tribocorrosion) under such extreme conditions is thus highly critical for improving their reliability and service lifetime when used in such conditions. The challenge lies in the fact that wear and corrosion are not independent of each other, but rather work synergistically to accelerate the total material loss. Thus, a reliable method to evaluate the tribocorrosion resistance of metals and alloys is needed. Here, a protocol for measuring the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of Al-based bulk and thin film samples in a corrosive environment under room temperature is presented.

Here, we present a protocol to measure the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of thin film and bulk Al alloys in simulated sea water at room temperature.

Determinación de tasa de tribocorrosión y sinergia corrosión desgaste de película a granel y delgadas de aleaciones de aluminio

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented MgO substrates with N2 gas as the nitrogen source. The method for preparing the substrates and the MBE growth process are described. The orientation and crystalline order of the substrate and film surface are monitored by the reflection high energy electron diffraction (RHEED) before and during growth. The specular reflectivity of the sample surface is measured during growth with an Ar-ion laser with a wavelength of 488 nm. By fitting the time dependence of the reflectivity to a mathematical model, the refractive index, optical extinction coefficient, and growth rate of the film are determined. The metal fluxes are measured independently as a function of the effusion cell temperatures using a quartz crystal monitor. Typical growth rates are 0.028 nm/s at growth temperatures of 150 &#176;C and 330 &#176;C for Mg3N2 and Zn3N2 films, respectively.

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes the growth of epitaxial films of Mg3N2 and Zn3N2 on MgO substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy with N2 gas as the nitrogen source and optical growth monitoring.

Crecimiento de la epitasa de haz molecular asistido por plasma de Mg3N2 y Zn3N2 Thin Films

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...