Funding by the German Environmental Foundation (DBU) is acknowledged. The authors thank Ute Kuhlicke for technical help with CLSM analysis and Birgit W&#252;rz, Rita Remer, and Jana Reichenbach for skilled experimental help. The authors would particularly like to thank Prof. Jan Roelof van der Meer and Dr. Robin Tecon for fruitful discussion and providing the bioreporter strain. It contributes to the &#8216;Chemicals in the Environment&#8217; (CITE) research program of the Helmholtz Association.

1. Préparation de plats, des diapositives et incubation Chambers <ol><li> Préparer le matériel suivant pour chaque microcosme: une grande boîte de Petri en plastique inférieure (d = 10 cm), une modification (voir l&#39;étape 1.2) petite boîte de Petri en plastique inférieure (d = 5 cm) avec des couvercles et une chambre de comptage diapositive avec trois cavités. </li><li> Prenez le nombre désiré de Petri parties inférieures plat (d = 5 cm). Enlever une partie du bord avec une scie pour se adapter exactement une diapositive (26 mm de longueur d&#39;arête). Pour stériliser le système, faire tremper Petri fond plat et les couvercles dans 70% d&#39;éthanol O / N et les sécher pendant au moins 2 heures dans une hotte à flux sous lumière UV. Rangez les boîtes de Pétri dans un récipient en plastique hermétiquement fermés, qui avait également été exposés à la lumière UV pendant 2 h. </li><li> Essuyez le nombre désiré de diapositives avec 70% d&#39;éthanol et de les sécher à l&#39;air. Enveloppez les lames dans du papier d&#39;aluminium et les mettre dans un four à moufle pendant 5 heures à 450 ° C pour éliminer d&#39;éventuelles contaminations. </li&gt; <li> Préparer chambres d&#39;incubation de verre munis de couvercles. Nettoyez-les avec 70% d&#39;éthanol et d&#39;exposer chambres ouvertes à la lumière UV pendant au moins deux heures dans une hotte à flux. NOTE: Pour les dessiccateurs (diamètre d&#39;environ 30 cm) avec des couvercles peut être utilisé à cet effet; chaque dessiccateur peut accueillir jusqu&#39;à dix configurations de microcosme. </li></ol> 2. Préparation des milieux et cultures <ol><li> Pour exécuter 20 microcosmes parallèles, obtenir 100 ml de milieu tryptone-levure modifiée (MTY) 14, environ 150 ml de 21C milieu minimal 16 (MM), 5 ml de milieu agar minimal (MMA; 0,5%, p / v), trois des plaques de gélose de dextrose de pomme de terre (PDA; 1,5%, p / v) pour P. ultimum, quatre plaques vierges, une plaque de PDA contenant 2 mg L -1 cycloheximide, quatre plaques d&#39;agarose (3%, poids / volume) contenant 0,3 g ml -1 charbon actif et 40 mg de la grippe en deux parties mg. </li><li> Préparez MTY contenant 50 mg L -1 de kanamycine (kanamycine est required pour maintenir la eGFP plasmide rapporteur) et MM contenant de l&#39;acétate 10 mM pour la culture bactérienne. Utilisez MM sans l&#39;acétate de préparer 0,5% de MMA pour l&#39;immobilisation des bactéries dans les microcosmes et versez plaques (chacune 20 ml) de 1,5% PDA pour la culture de Pythium ultimum et le microcosme configurations. </li><li> Inoculer un certain hyphes de P. ultimum sur trois plaques de PDA frais et incuber dans l&#39;obscurité à 25 ° C pendant environ 72 heures. Puis assurer que les plaques sont envahies par mycélium complètement fraîche et mousseuse. </li><li> Lancer deux cultures de B. sartisoli RP037-MCHE dans 50 ml de MTY à partir d&#39;un stock de glycérol. Incuber à 30 ° C avec 230 rpm mouvement rotatif ballon O / N. </li><li> culture de mesurer la densité optique (DO) à 578 nm et centrifuger à 1000 g pendant 10 min (pour RP037-MCHE B., l&#39;OD prévu 578 est d&#39;environ 1,0 et les cellules sont en phase exponentielle). Rejeter le surnageant et remettre en suspension les cellulesdans une quantité appropriée de MM pour atteindre une DO 578 de 0,4. Inoculer 20 ml de MM contenant 50 mg L -1 kanamycine avec 400 pi des cellules remises en suspension. Incuber à 30 ° C avec 230 rpm mouvement rotatif ballon O / N. </li><li> Mesurer OD 578 de la culture MM (pour RP037-MCHE B., l&#39;OD prévu 578 est d&#39;environ 0,2 et les cellules sont en phase exponentielle précoce). culture Centrifuger à 2000 xg pendant 10 min et remettre en suspension les cellules dans une quantité appropriée de MM pour atteindre une DO de 0,4. Mélanger 50 ul de la suspension cellulaire avec 500 pi de chaud, MMA liquide dans tubes de 2 ml et conserver à 50 ° C jusqu&#39;à l&#39;utilisation. Utilisez 150 pi de cellules dans le MMA pour chaque microcosme. </li><li> Pour des plaques de gel d&#39;agarose contenant du charbon actif. Faire fondre agarose (3%; p / v) dans de l&#39;eau distillée deux fois. Mélanger soigneusement avec du charbon actif (0,3 g ml -1) et versez le mélange dans des boîtes de Petri en plastique(D = 10 cm). </li></ol> 3. Microcosm montage NOTE:. La configuration complète de microcosme est représenté schématiquement à la figure 1 Se il vous plaît se référer à la figure 1 pour toutes les mesures individuelles suivantes. Les étapes suivantes décrivent la préparation d&#39;un échantillon (SAM) avec des vecteurs de transport mycéliens et trois configurations de contrôle différents (CON AIR, CON NEG, CON POS). Un résumé de toutes les différentes configurations peut être trouvé dans le tableau 1. <ol><li> Prenez nombre désiré de boîtes de Pétri et les diapositives et de les exposer à la lumière UV sous une hotte à flux pendant 30 min. </li><li> Placez la petite boîte de Petri à l&#39;intérieur du grand et ajuster la diapositive à travers la fente de la petite boîte de Petri. Prélever un échantillon de la suspension cellulaire chaud en MMA et ajouter 150 ul dans la cavité milieu d&#39;une diapositive. Répétez cette étape jusqu&#39;à ce que les cavités moyennes de toutes les diapositives sontrempli de MMA. Attendez 5 min pour le MMA se solidifier. </li><li> Utilisez un perce-bouchon de 1 cm à punch out taches circulaires d&#39;une plaque de PDA vide. Placer une pièce à une distance de 2 mm à côté de l&#39;intérieur du MMA petite boîte de Petri. Ajouter ce pour favoriser la croissance du mycélium dans la configuration (PDA 3 sur la figure 1). </li><li> Couper les correctifs de PDA courbes que des barrières mécaniques. Utilisez une partie inférieure petite boîte de Petri propre et stérile et l&#39;enfoncer dans une plaque de PDA. Utilisez une spatule pour couper un autre petit anneau à une distance de 0,5 cm dans la gélose qui se traduit par un PDA-anneau. <ol><li> Découpez un morceau, ce qui correspond exactement à l&#39;écart de la petite boîte de Petri dans la configuration du microcosme et le placer dans l&#39;espace au-dessus de la diapositive. Se assurer que la distance entre le MMA et le pare-PDA circulaire est d&#39;environ 2 mm. Fermez le couvercle de la petite boîte de Petri appuyant doucement dans la barrière de PDA. </li><li> Répéter les étapes 3.4 et 3.4.1 avec une plaque de PDA contenant 2 g L -1de cycloheximide. NOTE: Ce est la configuration de contrôle pour le transport aérien (CON AIR) vers les cellules de biorapporteur, depuis mycélium sont inhibés par le cycloheximide et ne envahissent pas MMA. </li></ol></li><li> Utilisez un perce-bouchon de 1 cm à punch out taches circulaires d&#39;une plaque de PDA vide. Utilisez un autre perce-bouchon de 0,5 cm pour découper le milieu du premier patch. Placez le petit PDA torique résultant à une distance de 1 mm à côté de la barrière de PDA (assistant personnel 1 sur la figure 1). </li><li> Ajouter 2 mg de la grippe dans le trou du PDA 1. Utilisez un 1 cm perce-bouchon à découper taches circulaires de plaques de PDA envahis par P. ultimum et placez un patch (PDA 2 de la figure 1) en bas vers le bas sur l&#39;anneau de PDA afin que le mycélium est confrontée à des cristaux de grippe. <ol><li> Répétez l&#39;étape précédente sans ajouter cristaux de grippe. NOTE: Ce est la configuration de contrôle négatif (CON NEG) pour déterminer fondfluorescence des cellules biorapporteur. </li></ol></li><li> Utilisez un perce-bouchon de 1 cm à punch out taches circulaires de l&#39;agar contenant du charbon actif. Placez quatre correctifs dans chaque configuration de microcosme pour diminuer encore la concentration de GRIPPE gazeux (Figure 1). </li><li> Préparer un contrôle positif (CON POS). Ajoutez quelques cristaux de Grippe À 200 pi de MMA suspension cellulaire et le mettre dans une cavité d&#39;un diaporama vide. </li><li> Placer une boîte de Petri (d = 10 cm) avec de la poudre de charbon actif sur le fond de la chambre d&#39;incubation pour réduire au minimum la concentration de FLU gazeux dans la chambre. Aussi, placer quatre à cinq 50 ml béchers avec de l&#39;eau stérile sur le fond de maintenir une forte humidité dans la chambre. <ol><li> Transfert configurations de microcosme dans les chambres d&#39;incubation et incuber à 25 ° C pendant 96 heures. Placer les échantillons au hasard dans les différentes chambres de croissance pour excluent les effets de localisation. NOTE: Ce ap temps d&#39;incubationnappes à l&#39;P. oomycète ultimum. Il pourrait être différente pour d&#39;autres organismes. </li></ol></li></ol> 4. confocale à balayage laser <ol><li> Idéalement utiliser une configuration CLSM avec microscope droit. NOTE: Il peut être équipé avec des lasers conventionnels offrant par exemple, 488, 561 et 633 lignes nm pour l&#39;excitation ou avec une source laser accordable blanc. </li><li> Utilisez les paramètres suivants pour la collecte d&#39;images: Excitation: 490 nm (eGFP) et 585 nm (mCherry) à l&#39;intensité du laser approprié (excitation simultanée); fourchettes d&#39;émissions: de 500 à 550 nm (eGFP) et de 605 à 650 nm (mCherry); objectif: 63X NA 0,9 immergé de l&#39;eau (en raison de sa longue distance de travail); taille de pas pour Z-piles: 0,5 um. </li><li> Configuration microcosme Ouvrir et utiliser un scalpel pour enlever PDA 1, 2, 3 et la barrière PDA. Mettez une lamelle de verre sur le dessus de la MMA et appuyez doucement pour éliminer les bulles d&#39;air. Mont diaporama sur scène de microscope. Ajouter une goutte d&#39;eau sur le dessus de ee lamelle et utiliser les paramètres mCherry pour trouver cellules biorapporteur dans l&#39;échantillon. </li><li> Obtenez un aperçu rapide de l&#39;échantillon et d&#39;optimiser le rapport signal sur bruit en utilisant un canal lueur-dessus-dessous table de consultation pour le rouge (mCherry) et vert (eGFP). Choisissez une position aléatoire sur l&#39;échantillon à analyser fluorescence biorapporteur. REMARQUE: hyphes peut montrer autofluorescence dans la gamme des émissions de biorapporteur (par exemple, auto-fluorescence verte) 17. Ne oubliez pas de sélectionner des zones sans hyphes si ce est le cas. </li><li> Définir et enregistrer z-piles pour chaque position dans le vert (eGFP) et le (mCherry) canal de rouge. Évitez blanchiment de l&#39;échantillon par une longue exposition à la lumière de épifluorescence ou la lumière laser. <ol><li> Répétez étape précédente pendant dix positions hasard, également répartie. </li></ol></li><li> Répétez toutes les étapes en utilisant les mêmes paramètres pour tous les échantillons de la piste d&#39;essai (SAM), CON AIR, CON NEG et CON POS. </li></ol&gt; Analyse 5. Image REMARQUE: Pour analyser rouge (mCherry) et vert (eGFP) fluorescence dans les z-piles enregistrées, entre autres options la ImageJ du logiciel libre 18 (http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html) peut être utilisé. <ol><li> Veillez à installer le plugin logi_tool (http://downloads.openmicroscopy.org/bio-formats/4.4.10/). </li><li> Ouvrir le fichier dans ImageJ. Sélectionnez «canaux split&quot; et canal vert à proximité. Utilisez la «zone mCherry &#39;macro fourni sous forme de fichier de code supplémentaire pour quantifier domaine de la fluorescence rouge en z-stack. Réglez les paramètres préférés dans la macro (indiquées en gras). <ol><li> La sortie est un tableau avec les pixels mesurées dessus du seuil (et au-dessus de la taille minimale définie) dans la pile z. NOTE: La somme de toutes les valeurs est le nombre total de pixels rouges (région) dans la pile. </li></ol></li><li> Ouvrir le fichier dans ImageJ. Sélectionnez «canaux split&quot; et le canal rouge proche. Utilisez la macro<html> 216; eGFP int &#39;fourni sous forme de fichier de code supplémentaire pour quantifier l&#39;intensité de la fluorescence verte dans la pile z. Réglez les paramètres préférés dans la macro (indiquées en gras). <ol><li> La sortie est un tableau avec les intensités moyennes et de la zone de tous les objets verts-dessus du seuil (et au-dessus de la taille minimale définie) en z-stack. Pour calculer l&#39;intensité totale de pixels verts dans la pile, multiplier chaque intensité par la zone correspondante signifie. </li></ol></li><li> Calculer l&#39;induction eGFP relative (eGFP rel): <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/52334/52334eq1.jpg" width="300px" /> (1) Remarque: Comme mCherry est exprimée de manière constitutive, la valeur résultante de eGFP rel est une mesure relative de la quantité de eGFP exprimée par un certain nombre de cellules. Se il vous plaît se référer au tableau 3 pour plus d&#39;informations sur le calcul des eGFP rel. </li></ol>TLE &quot;&gt; 6. Quantification chimique REMARQUE: les configurations de Microcosm peuvent également être utilisés pour effectuer la quantification chimique de translocation montants GRIPPE avec ou sans un dissipateur contaminant abiotique. <ol><li> Enveloppez 15 ml des flacons en verre, flacons / MS 1 ml de GC et inserts en feuille d&#39;aluminium. Remplissez évaporation plats avec Na 2 SO 4; placer tous dans le moufle pendant 5 heures à 450 ° C pour éliminer d&#39;éventuelles contaminations. Rangez le Na 2 SO 4 à l&#39;intérieur d&#39;un dessiccateur activé. </li><li> Couper fibres de verre enduit PDMS dans 0,5 cm de longueur. Laver fibres en secouant quatre fois 2 heures dans du méthanol frais. Répétez étapes de lavage, un autre quatre fois à l&#39;eau ultra pure et de fibres propres magasins dans l&#39;eau ultra pure dans un flacon de verre scellé. </li><li> Préparer 1,5 L de toluène / acétone (3: 1, v / v) contenant 10 pg L -1 phénanthrène-d 10. </li><li> Effectuer les étapes 1, 2 et 3 du protocole. Préparer microcosmes sans biorcellules eporter pour étudier le transport GRIPPE (SAM (-) et CON AIR (-)) et avec des cellules biorapporteur (SAM) de vérifier la dégradation de la grippe. <ol><li> En option (sans cellules biorapporteur): Placez trois PDMS revêtus fibres de verre (habituellement utilisés pour des expériences de SPME) que évier contaminant artificielle et quantifiable l&#39;intérieur MMA de la SAM (-) à l&#39;aide de pinces fines. </li><li> Enlever les fibres de verre en utilisant une pince fine et de transférer chacun dans un GC / MS flacon avec insert. </li><li> Ajouter 200 pi de toluène et secouer verticalement O / N et d&#39;analyser par GC / MS. Utilisez les paramètres fournis dans le tableau 2. </li></ol></li><li> Transfert MMA de la cavité dans un milieu 15 ml flacon en verre et ajouter environ trois spatules de Na 2 SO 4. Bien mélanger avec une spatule et ajouter 10 ml de solvant. Vortex le mélange et secouer horizontalement O / N dans l&#39;obscurité. <ol><li> Transférer 1001; l d&#39;échantillon dans GC / MS flacon avec insert. Ajouter 10 pi de acénaphtylène-d 08 (10 mg L -1) et d&#39;analyser par CG / MS en utilisant le même programme que décrit au point 6.4.3. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interest.

La configuration du microcosme présenté est avéré approprié pour étudier la biodisponibilité des produits chimiques spatialement séparés pour les organismes après absorption et le transport par mycélium dégradant. Potentiel de transport en phase gazeuse de composés volatils en partie est empêchée et les cellules bactériennes biorapporteur peut être visualisé sans préparation de l&#39;échantillon complexe, et donc avec une perturbation minimale du système sensible. Dans le même temps, l&#39;analyse ...

Le sol est densément peuplé par une large gamme de micro-organismes tels que les bactéries 1,2. Cependant, les conditions dans cet habitat sont difficiles, notamment en termes de disponibilité de l&#39;eau 3. Les bactéries ont besoin en permanence à la recherche de conditions optimales dans des environnements hétérogènes quatre, mais l&#39;absence de films d&#39;eau continues se traduit par une mobilité restreinte 5 les empêchant de se propager librement. En outre, les taux de diffusion de solutés (par exemple, les éléments nutritifs) sont abaissés dans des conditions insaturés 6. Ainsi, les bactéries et les nutriments sont souvent physiquement séparés et l&#39;accessibilité des éléments nutritifs est limitée 3. Par conséquent, un vecteur de transport pour des composés chimiques qui ne nécessite pas une phase aqueuse continue peut aider à surmonter ces limitations. En fait, de nombreux micro-organismes tels que les champignons et oomycètes ont développé une forme de croissance filamenteuse leur permettant de se développer à travers les pores remplis d&#39;air et atteindre ainsi mobilizing aussi physique nutriments 7 et 8 substances carbonées séparé sur de longues distances. Ils peuvent même agir comme des vecteurs de transport biologiques qui fournissent des sucres et d&#39;autres sources d&#39;énergie à 9 bactéries. Absorption et le transport dans les organismes de mycélium a également été montré pour les polluants organiques hydrophobes tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans Pythium ultimum 10 ou à 11 champignons mycorhiziens. Depuis HAP sont des contaminants solubles dans l&#39;eau omniprésents et mal 12 dans le sol, le transport de mycélium médiation pourrait aider à augmenter la biodisponibilité des contaminants bactériens pour dégradeurs potentiels. Considérant que le montant total de transport de contaminants peut être quantifiée directement par des moyens chimiques 10, la biodisponibilité des contaminants transportés par mycélium bactéries dégradant et d&#39;autres organismes ne peut être évaluée facilement. Le protocole suivant présente une méthode pour évaluer l&#39;impact de mycelia sur la biodisponibilité des contaminants bactériens à dégradeurs d&#39;une manière directe; il permet la collecte d&#39;informations sur l&#39;impact spatio-temporelle des contaminants sur les écosystèmes microbiens. Nous décrivons comment mettre en place un système de microcosme insaturé élaborée imitant interfaces air-eau dans le sol en reliant une source ponctuelle de HAP séparés physiquement avec biorapporteur bactéries HAP dégradants par des vecteurs de transport mycéliens. Parce que le transport aérien est exclu, l&#39;effet du transport mycélium basée sur les HAP biodisponibilité pour les bactéries peut être étudié de manière isolée. Dans le détail, le RP037-MCHE de trois anneaux HAP fluorène, l&#39;organisme mycélium Pythium ultimum et de la bactérie Burkholderia biorapporteur 13 ont été appliquées dans les configurations décrites microcosme. La bactérie B. sartisoli RP037-MCHE a été construit pour étudier phénanthrène flux à la cellule 14 et exprime améliorées protéine fluorescente verte (eGFP) à la suite de la HAP aux fluxla cellule, alors que la fluorescence rouge mCherry est exprimé de façon constitutive. Des informations détaillées sur la construction rapporteur est donnée par Tecon et al. 13 Dans les tests préliminaires, la bactérie n&#39;a pas révélé de natation et seulement la capacité d&#39;essaimage très lent. Il a été en mesure de migrer lentement hyphes de Pythium ultimum lorsqu&#39;il est appliqué comme une suspension dense sur le dessus des hyphes. Comme les bactéries ont été intégrés dans l&#39;agarose dans le protocole suivant, la migration sur les hyphes n&#39;a pas eu lieu. En utilisant la microscopie confocale à balayage laser (CLSM), les bactéries biorapporteur peuvent être visualisées directement dans les microcosmes et l&#39;expression de eGFP peut être quantifiée par rapport à la quantité de cellules (proportionnelle au signal mCherry) à l&#39;aide de la ImageJ logiciel. Ce permet de comparer la biodisponibilité qualitativement différents scénarios (ce est à dire, supérieur ou inférieur). FLU est révélée être biodisponible après le transport du mycélium de P. ultimum (ie, ilétait plus élevé que dans un contrôle négatif). En outre, le protocole décrit comment quantifier la quantité totale de transport de mycélium à médiation par des moyens chimiques et de vérifier la biodisponibilité des contaminants en utilisant des fibres de verre revêtu de silicium (fibres SPME) dans des microcosmes identiques. Résultats en utilisant cette configuration microcosme ont été publiés et discuté pour la combinaison de P. ultimum, le fluorène et B. sartisoli RP037-MCHE 15. Ici, l&#39;accent est mis sur une description détaillée de la méthode et l&#39;identification des pièges potentiels du protocole de fournir cette connaissance pour d&#39;autres applications potentielles. D&#39;autres applications peuvent impliquer différents fongique, espèces bactériennes (par exemple, provenant de sites contaminés), et d&#39;autres contaminants (par exemple, les pesticides) ou d&#39;un contaminant d&#39;alimentation (par exemple, les sols âgés).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1158">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:195px;">Company</td>
			<td style="width:128px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:523px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:195px;">Leica</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>TCS SP5X, LAS AF - Version 2.6.1; or equivalent CLSM</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">GC HP 7890 Series GC and Agilent 5975C MSD</td>
			<td>Agilent</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>an equivalent GC/MS may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC capillary column J&#38;W 121-5522&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cork borer</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td align="right">12863952</td>
			<td>or any other</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cover slips</td>
			<td style="width:195px;">Marienfeld</td>
			<td style="width:128px;">107222</td>
			<td>High performance, No.1.5H</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC/MS insterts</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 47080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC/MS vials 2 ml</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 41150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Lids / septa for screw cap vials</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>49463 / 049464&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Lids for GC/MS vials</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 43948/B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Objective Slides</td>
			<td style="width:195px;">Menzel</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>ordinary</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">PDMS coated glass fibers</td>
			<td style="width:195px;">Polymicro Technologies, Inc.</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>V (PDMS) = 13.55 &#177; 0.02 &#181;L m-1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Petri Dishes small / big</td>
			<td style="width:195px;">Greiner</td>
			<td style="width:128px;">633-102 / 628-102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Screw cap vials 40 ml</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>48783</td>
			<td>other glass vials may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Screw cap vials 60 ml</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>48784</td>
			<td>other glass vials may be used</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:313px;">Acenaphthylene d08</td>
			<td style="width:195px;">Dr. Ehrenstorfer</td>
			<td style="width:128px;">C 20510100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Acetone</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">9372.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Activated carbon</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:128px;">242276-1kg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Agarose</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td align="right">2267.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Fluorene</td>
			<td style="width:195px;">Fluka</td>
			<td style="width:128px;">46880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">Kanamycin sulfate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">T832.2</td>
			<td>50 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Methanol</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P7171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Minimal Medium:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>100 mL solution 1 + 25 mL solution 2 + 5 mL solution 3 ad. 1000 mL aqua dest</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 1</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Ammonium sulfate&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">3746.1</td>
			<td>5 g L-1&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Magnesium chloride x 6 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">2189.1</td>
			<td>1 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Calcium nitrate x 4 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P740.1</td>
			<td>0.5 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 2</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Disodium phosphate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P030.1</td>
			<td>55.83 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Monopotassium phosphate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">3904.1</td>
			<td>20 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 3</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>pH 6.0</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Disodium EDTA</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1084180250</td>
			<td>0.8 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Iron(II) chloride x 4 H2O</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1038610250</td>
			<td>0.3 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Cobalt(II) chloride x 6 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">T889.3</td>
			<td>4 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Manganese(II) chloride x 1 H2O&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160; 4320.2</td>
			<td>10 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Copper(II) sulfate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160;P023.1</td>
			<td>1 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">&#160;&#160;&#160; Sodium molybdate x 2 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160;0274.1</td>
			<td>3 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Zinc chloride</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1088160250</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Lithium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P007.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Tin(II) chloride x 2 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">4473.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Boric acid</td>
			<td style="width:195px;">Riedel-de-Haen&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td style="width:128px;">11606</td>
			<td>1 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Potassium bromide</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">A137.1</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Potassium iodide</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">6750.1</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Barium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">4453.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">MMA</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>Minimal medium + agarose 0.2 %</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:313px;">Phenanthrene d10</td>
			<td style="width:195px;">Dr. Ehrenstorfer</td>
			<td style="width:128px;">C 20920100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">Potato Dextrose Agar:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>24 g L-1 broth + bacto-agar 1.5 %; pH 6.8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Potato Dextrose broth</td>
			<td>Difco/ Beckton Dickinson</td>
			<td style="width:128px;">254920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Bacto-agar</td>
			<td>Difco/ Beckton Dickinson</td>
			<td align="right">214040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sodium acetate x 3 hydr.</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">6779.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sodium sulfate</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">&#160;1066495000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Toluene</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1083252500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">mTY medium:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>3 g L-1 yeast extract, 5 g L-1 bacto tryptone and 50 mM NaCl</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Yeast extract</td>
			<td style="width:195px;">Merck</td>
			<td>1037530500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Tryptone</td>
			<td style="width:195px;">Serva</td>
			<td>4864702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Sodium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td>3957.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">imageJ with logi tool plugin</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html and http://downloads.openmicroscopy.org/bio-formats/4.4.10</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Pythium ultimum strain 67-1</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">Obtained from the lab of Dr. Christoph Keel; Department of Fundamental Microbiology, University of Lausanne, Switzerland</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Burkholderia sartisoli RP037-mChe</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">Obtained from the lab of Prof. Jan Roelof van der Meer; Department of Fundamental Microbiology, University of Lausanne, Switzerland</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a whole cell bioreporter approach to assess transport and bioavailability of organic contaminants in water unsaturated systems

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is not an appropriate measure for its availability; bioavailability rather depends on the dynamic interplay of potential mass transfer (flux) of a compound to a microbial cell and the capacity of the latter to degrade the compound. In water-unsaturated parts of the soil, mycelia have been shown to overcome bioavailability limitations by actively transporting and mobilizing organic compounds over the range of centimeters. Whereas the extent of mycelia-based transport can be quantified easily by chemical means, verification of the contaminant-bioavailability to bacterial cells requires a biological method. Addressing this constraint, we chose the PAH fluorene (FLU) as a model compound and developed a water unsaturated model microcosm linking a spatially separated FLU point source and the FLU degrading bioreporter bacterium Burkholderia sartisoli RP037-mChe by a mycelial network of Pythium ultimum. Since the bioreporter expresses eGFP in response of the PAH flux to the cell, bacterial FLU exposure and degradation could be monitored directly in the microcosms via confocal laser scanning microscopy (CLSM). CLSM and image analyses revealed a significant increase of the eGFP expression in the presence of P. ultimum compared to controls without mycelia or FLU thus indicating FLU bioavailability to bacteria after mycelia-mediated transport. CLSM results were supported by chemical analyses in identical microcosms. The developed microcosm proved suitable to investigate contaminant bioavailability and to concomitantly visualize the involved bacteria-mycelial interactions.

Les résultats présentés ici ont déjà été publiés plus tôt 15. Se il vous plaît se référer à l&#39;article de discussion mécaniste et environnementale détaillée. Après l&#39;enregistrement d&#39;image par CLSM, une projection d&#39;intensité maximale peut être réalisée en utilisant le logiciel de microscope respective ou ImageJ pour gagner une première impression visuelle de l&#39;échantillon et les contrôles (figure 2). Plus tard, les ensem...

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A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

Toute une analyse de biorapporteur cellulaire avec Burkholderia sartisoli RP037-MCHE a été développé pour détecter fractions d&#39;un contaminant organique (par exemple, le fluorène) disponible pour la dégradation bactérienne après le transport actif par mycéliums de pontage des pores remplis d&#39;air dans un système de modèle insaturé de l&#39;eau.

Une approche Cell biorapporteur entières pour évaluer transport et la biodisponibilité des contaminants organiques dans les systèmes insaturés eau

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

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Research

JoVE Journal

Environment

10.3K vues.  Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ.  Toute une analyse de biorapporteur cellulaire avec Burkholderia sartisoli RP037-MCHE a été développé pour détecter fractions d'un contaminant organique (par exemple, le fluorène) disponible pour la dégradation bactérienne après le transport actif par mycéliums de pontage des pores remplis d'air dans un système de modèle insaturé de l'eau. 

Vidéo: A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.

EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.

Méthode EPA 1615. Mesure de entérovirus et Norovirus présence dans l&#39;eau par Culture et RT-qPCR. I. Prélèvement des échantillons de virus

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

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A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) Fluorometry

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be subsampled throughout the experiment1&#8211;7. Subsampling of large volumes can be problematic for several reasons: 1) it causes variation in the total volume and the surface area:volume ratio of the culture during the experiment; 2) pseudo-replication (i.e., replicate samples from the same treatment flask8) is often employed rather than true replicates (i.e., sampling from replicate treatments); 3) the duration of the experiment is limited by the total volume; and 4) axenic cultures or the usual bacterial microbiota are difficult to maintain during long-term experiments as contamination commonly occurs during subsampling.
The use of microtiter plates enables 1 ml culture volumes to be used for each replicate, with up to 48 separate treatments within a 12.65 x 8.5 x 2.2 cm plate, thereby decreasing the experimental volume and allowing for extensive replication without subsampling any treatment. Additionally, this technique can be modified to fit a variety of experimental formats including: bacterial-algal co-cultures, algal physiology tests, and toxin screening9&#8211;11. Individual wells with an alga, bacterium and/or co-cultures can be sampled for numerous laboratory procedures including, but not limited to: WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry, microscopy, bacterial colony forming unit (cfu) counts and flow cytometry. The combination of the microtiter plate format and WATER-PAM fluorometry allows for multiple rapid measurements of photochemical yield and other photochemical parameters with low variability between samples, high reproducibility and avoids the many pitfalls of subsampling a carboy or conical flask over the course of an experiment.

A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated WATER-PAM Fluorometry

The goal of this procedure is to demonstrate the reproducibility and adaptability of using a microtiter plate format for microalgal screening. This rapid screen combines WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry to measure photosynthetic yield as an indicator of Photosystem II (PSII) health with small volume bacterial-algal co-cultures.

Un essai biologique de petit volume pour évaluer bactérienne / phytoplancton co-culture avec de l&#39;eau-Pulse-modulé en amplitude (EAU-PAM) Fluorimétrie

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a standardized method for use in multiple analytical laboratories during monitoring period 3 of the Unregulated Contaminant Monitoring Rule. Herein we present the protocol for extraction of viral ribonucleic acid (RNA) from water sample concentrates and for quantitatively measuring enterovirus and norovirus concentrations using reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR). Virus concentrations for the molecular assay are calculated in terms of genomic copies of viral RNA per liter based upon a standard curve. The method uses a number of quality controls to increase data quality and to reduce interlaboratory and intralaboratory variation. The method has been evaluated by examining virus recovery from ground and reagent grade waters seeded with poliovirus type 3 and murine norovirus as a surrogate for human noroviruses. Mean poliovirus recoveries were 20% in groundwaters and 44% in reagent grade water. Mean murine norovirus recoveries with the RT-qPCR assay were 30% in groundwaters and 4% in reagent grade water.

Here we present a procedure to quantify enterovirus and norovirus in environmental and drinking waters using reverse transcription-quantitative PCR. Mean virus recovery from groundwater with this standardized procedure from EPA Method 1615 was 20% for poliovirus and 30% for murine norovirus.

Méthode EPA 1615. Mesure des entérovirus et Norovirus présence dans l&#39;eau par la culture et RT-qPCR. Partie III. Détection de virus par RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

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

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

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

Sol Lysimètre Excavation pour Coupled hydrologiques, géochimiques et microbiologiques Enquêtes

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

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. However, on the road, ambient and driving conditions can vary over a wide range, sometimes causing emissions to be higher than those measured in the laboratory. For this reason, the European Commission has developed a complementary Real-Driving Emissions (RDE) test procedure using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) to verify gaseous pollutant and particle number emissions during a wide range of normal operating conditions on the road. This paper presents the newly-adopted RDE test procedure, differentiating six steps: 1) vehicle selection, 2) vehicle preparation, 3) trip design, 4) trip execution, 5) trip verification, and 6) calculation of emissions. Of these steps, vehicle preparation and trip execution are described in greater detail. Examples of trip verification and the calculations of emissions are given.

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

The European Commission has developed a Real-Driving Emissions (RDE) test procedure to verify pollutant emissions during real-world vehicle operation using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). This paper presents the experimental procedures required by the newly-adopted RDE test.

La mise en œuvre des émissions mobiles des systèmes de mesure (PEMS) pour le règlement des émissions réel de conduite (RDE) en Europe

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may be treated with simple systems designed to promote sorption of contaminants to vegetation and soils and promote infiltration. Two example systems are described: a bioswale treatment system for urban stormwater treatment, and a vegetated drainage ditch for treating agriculture irrigation runoff. Both have similar attributes that reduce contaminant loading in runoff: vegetation that results in sorption of the contaminants to the soil and plant surfaces, and water infiltration. These systems may also include the integration of granulated activated carbon as a polishing step to remove residual contaminants. Implementation of these systems in agriculture and urban watersheds requires system monitoring to verify treatment efficacy. This includes chemical monitoring for specific contaminants responsible for toxicity. The current paper emphasizes monitoring of current use pesticides since these are responsible for surface water toxicity to aquatic invertebrates.

This article summarizes the design attributes and the effectiveness of treatment systems that treat urban stormwater and agriculture irrigation runoff to remove pesticides and other contaminants associated with aquatic toxicity.

Systèmes de traitement végétal pour éliminer les contaminants associés à la toxicité des eaux de surface dans l&#39;agriculture et le ruissellement urbain

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

Mesure et cartographie des schémas d’érosion et de dépôt liées aux Concentrations de Carbonate du sol sous gestion agricole

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic bonds that constitute the organic component of soils. However, the relatively low organic matter content of soils (commonly &#60; 5% by mass) and absorbance overlap of mineral and organic functional groups in the mid-infrared (MIR) region (4,000-400 cm-1) engenders substantial interference by dominant mineral absorbances, challenging or even preventing interpretation of spectra for SOM characterization. Spectral subtractions, a post-hoc mathematical treatment of spectra, can reduce mineral interference and enhance resolution of spectral regions corresponding to organic functional groups by mathematically removing mineral absorbances. This requires a mineral-enriched reference spectrum, which can be empirically obtained for a given soil sample by removing SOM. The mineral-enriched reference spectrum is subtracted from the original (untreated) spectrum of the soil sample to produce a spectrum representing SOM absorbances. Common SOM removal methods include high-temperature combustion (&#39;ashing&#39;) and chemical oxidation. Selection of the SOM removal method carries two considerations: (1) the amount of SOM removed, and (2) absorbance artifacts in the mineral reference spectrum and thus the resulting subtraction spectrum. These potential issues can, and should, be identified and quantified in order to avoid fallacious or biased interpretations of spectra for organic functional group composition of SOM. Following SOM removal, the resulting mineral-enriched sample is used to collect a mineral reference spectrum. Several strategies exist to perform subtractions depending on the experimental goals and sample characteristics, most notably the determination of the subtraction factor. The resulting subtraction spectrum requires careful interpretation based on the aforementioned methodology. For many soil and other environmental samples containing substantial mineral components, subtractions have strong potential to improve FTIR spectroscopic characterization of organic matter composition.

SOM underlies many soil functions and processes, but its characterization by FTIR spectroscopy is often challenged by mineral interferences. The described method can increase the utility of SOM analysis by FTIR spectroscopy by subtracting mineral interferences in soil spectra using empirically obtained mineral reference spectra.

Amélioration de la spectroscopie infrarouge Characterization of Soil Organic Matter avec soustraction spectrale

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.

Single-débit haute résolution analytique des Techniques complémentaires pour caractériser les mélanges complexes de matière organique naturelle

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. A stable isotope approach is necessary to follow and quantify the fate of fertilizer derived N (FDN) through the soil-crop system. The purpose of this paper is to describe a small-plot research&#160;design utilizing non-confined 15N enriched microplots for multiple soil and plant sampling events over two growing seasons and provide sample collection, handling, and processing protocols for total 15N analysis. The methods were demonstrated using a replicated study from south-central Minnesota planted to corn (Zea mays L.). Each treatment consisted of six corn rows (76 cm row-spacing) 15.2 m long with a microplot (2.4 m by 3.8 m) embedded at one end. Fertilizer-grade urea was applied at 135 kg N&#8729;ha-1 at planting, while the microplot received urea enriched to 5 atom % 15N. Soil and plant samples were taken several times throughout the growing season, taking care to minimize cross-contamination by using separate tools and physically separating unenriched and enriched samples during all procedures. Soil and plant samples were dried, ground to pass through a 2 mm screen, and then ground to a flour-like consistency using a roller jar mill. Tracer studies require additional planning, sample processing time and manual labor, and incur higher costs for 15N enriched materials and sample analysis than traditional N studies. However, using the mass balance approach, tracer studies with multiple in-season sampling events allow the researcher to estimate FDN distribution through the soil-crop system and estimate unaccounted-for FDN from the system.

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

A microplot design for 15N tracer research is described to accommodate multiple in-season plant and soil sampling events. Soil and plant sample collection and processing procedures, including grinding and weighing protocols, for 15N analysis are put forth.

Conception de microplots et préparation d’échantillons de plantes et de sols pour 15analyses d’azote

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. ...