We thank Dr. Roger Hopper and the Wyoming Department of Agriculture, Analytical Services Lab for the mass spectroscopy analysis of our samples. We would like to express our gratitude to the University of Wyoming, School of Pharmacy for allowing us to video this protocol in their laboratories. We would also like to thank the Theodore O. and Dorothy S. King Endowed Professorship Agreement for their graduate assistantship (SC), the University of Wyoming for the Graduate Assistantship support (JRS), and the Science Posse (NSF GK-12 Project # 084129) for the teaching fellowship (JRS). We would also like to thank Uranium One for allowing us to obtain samples and assisting us with questions. This work was supported by the School of Energy Resources, University of Wyoming.

Tutti i campioni sono stati raccolti presso la sede di elaborazione liquido dell&#39;uranio di un impianto ISR uranio in Wyoming. 1. Produzione Bleed Water (PBW) <ol><li> Raccogliere due tipi di campioni d&#39;acqua da un impianto di uranio ISR: PBW e osmosi (RO) acqua retromarcia. Raccogliere PBW da un rubinetto monitoraggio dopo il processo di scambio ionico ma prima di osmosi inversa decontaminazione. Raccogliere campioni RO dopo il PBW è decontaminato da un trattamento di osmosi inversa. NOTA: lixiviant è trasportato nelle condotte dai campi più oltre alla costruzione trasformazione liquido uranio, dove viene raccolta in una colonna e preparata per scambio ionico. Circa 1-3% del lixiviant dopo scambio ionico viene rimosso dal circuito e acqua di spurgo produzione definito (PBW). PBW viene riutilizzato nel processo di estrazione o decontaminata / demineralizzata con filtrazione RO. </li><li> Raccogliere campioni di acqua in polietilene ad alta densità (HDPE), con spazio di testa zero in basedi procedure operative standard per la raccolta e l&#39;analisi del Dipartimento Wyoming di Qualità Ambientale (WYDEQ) 23 campioni. </li><li> Misurare la temperatura e pH in loco e campioni di trasporto sul ghiaccio per mantenerli freschi. </li><li> Conservare PBW a 4 ° C. Mantenere la soluzione PBW fresco fino a dopo minimo supporto essenziale (EMEM-10x) il concentrato dell&#39;Aquila viene aggiunto durante la preparazione dei media come indicato nella seguente protocollo. NOTA: PBW è una soluzione ossidata che precipiterà se lasciato congelare o riscaldare a temperatura ambiente. Dopo diluizione la soluzione PBW è sufficientemente diluito che non precipitare quando riscaldato a 37 ° C prima dell&#39;applicazione alle cellule e durante l&#39;incubazione. </li></ol> 2. Preparazione di CuO nanoparticelle (CuO-NP) <ol><li> Combinare una soluzione etanolica puro contenente 250 ml di 0,2 M CuCl 2 • 2H 2 O, 250 ml di 0,4 M di idrossido di sodio (NaOH), e 5 g di polietilene glicole (PEG) in un pallone a fondo tondo con sei millimetri sfere di vetro borosilicato. </li><li> Posizionare la soluzione in un forno a microonde modificato e lasciare reagire a riflusso a pressione ambiente per 10 min a 20% di potenza (intervalli di 6 secondi su, 24 sec spento). </li><li> Raffreddare la soluzione a temperatura ambiente (20 ° C), quindi travasata in 50 ml provette coniche, lasciando le sfere di vetro. </li><li> Centrifugare la soluzione in 50 ml provette coniche a 1.000 xg per 30 min, decantata, e quindi lavare il CuO-NP con una sequenza di 300 ml di acqua calda (60-65 ° C), 100 ml di etanolo e 100 ml di acetone. </li><li> Essiccare il CuO-NP a temperatura ambiente (20 ° C) in 50 ml provette coniche. </li><li> Raschiare il CuO-NP di loro tubi in un mortaio. Coprire il CuO-NP con carta stagnola e riscaldare il CuO-NP a 110 ° C in un forno per rimuovere il liquido rimanente. Combina CuO-NP in una partita e pesare il CuO-NP. NOTA: La preparazione di CuO-NP e trattamento CuO-NP di PBW sono state condotte in acqua Quallità Laboratorio di Scienza e Ecosystem Management, Università di Wyoming. CuO-NP sintesi seguito la procedura di Martinson e Reddy (2009) 11. </li></ol> 3. Il trattamento di PBW con CuO-NP <ol><li> Aggiungere 50 mg (1 mg / ml) di CuO-NP in una provetta da 50 ml seguita da 50 ml di PBW. Sigillare il tubo e fatta reagire per 30 min su un banco superiore agitatore orbitale a 250 rpm. </li><li> Tubi campione centrifugare a 250 xg per 30 min e poi filtrare il supernatante usando un filtro a siringa da 0,45 micron. Modificare la velocità della centrifuga e il tempo può dipendere dalla nanoparticella di garantire la CuO-NP diventa compatta nella provetta da centrifuga. </li></ol> 4. Analisi elementare <ol><li> Preparare greggia (controllo) e campioni pbw CuO-NP-trattati per analisi elementare come segue. </li><li> Acidificare aliquote (40 ml) di CuO-NP-trattati e non trattati con acido nitrico PBW grado traccia di metallo ad un pH di 2,0. Analizzare acidificate aliquote PBW per cationi di coupl induttivamenteed plasma-massa spettroscopia (ICP-MS) come descritto in Reddy e Roth (2012) 13. </li><li> Preparare aliquote unacidified (20 ml) di CuO-NP-trattati e non trattati PBW e analizzare le aliquote unacidified per anioni di cromatografia ionica (IC) come descritto in Reddy e Roth (2012) 13. NOTA: Aliquote sono stati analizzati dal Dipartimento di Agricoltura Wyoming Analytical Services, Laramie WY 82070. Una descrizione della procedura di IC e ICPMS può essere trovato in Reddy e Roth, (2012) 13. </li></ol> 5. Preparazione di colture cellulari supporti Utilizzo PBW <ol><li> Utilizzare due di controllo (EMEM-1x e RO + media) e otto soluzioni multimediali prova PBW (quattro concentrazioni ciascuno di PBW non trattati e dei media CuO-NP-trattati) negli studi di fattibilità. Panoramica delle soluzioni sono le seguenti: <ol><li> Per il controllo EMEM-1x, l&#39;acquisto di mezzi di comunicazione essenziale minimo di Eagle (EMEM-1x) con L-glutammina e bicarbonato di sodio già aggiunto. Aggiungere siero fetale bovino (FBS) E gli antibiotici per le istruzioni del produttore. NOTA: EMEM-1x viene acquistato diluito alla concentrazione appropriata per la crescita cellulare e contenente L-glutammina e bicarbonato di sodio. EMEM-1x richiede l&#39;aggiunta di siero bovino fetale (FBS) e una miscela antibiotico della penicillina e streptomicina (50 UI / ml di penicillina e 50 mg / ml di streptomicina). EMEM-1x è usato come mezzo di controllo, perché è terreno di coltura consigliata dal costruttore per entrambi i tipi di cellule utilizzate in questo studio. Concentrato EMEM-10x viene diluito con acqua RO dalla struttura o non trattati o CuO-NP-trattati PBW per produrre le soluzioni di prova. Concentrato EMEM-10x se acquistato non contiene L-glutammina o bicarbonato di sodio per cui questi vengono aggiunti in aggiunta al siero fetale bovino (FBS) e una miscela antibiotico della penicillina e streptomicina. </li><li> Per la soluzione di controllo RO RO utilizzare acqua raccolti dalla struttura di ISR. Utilizzare lo stesso protocollo mezzi di prova PBW sostituire solo il 100% RO water dalla struttura ISR al posto di PBW. Per diluire l&#39;acqua non trattata e uso soluzione CuO-NP-trattati con RO o ultrapura dal laboratorio. </li><li> Diluire trattata PBW in quattro concentrazioni di prova prima della miscelazione con i componenti di colture cellulari multimediali. Preparare i quattro differenti concentrazioni di soluzioni PBW trattati miscelando greggia PBW con RO (da laboratorio) nelle seguenti combinazioni: 100% (PBW puro + acqua RO), 75% (187,5 ml di PBW + 62,5 ml di acqua RO), 50% (125 ml di PBW + 125 ml di acqua RO) o 25% (62,5 ml di PBW + 187,5 ml di acqua RO). </li><li> Diluire CuO-NP-trattata PBW in quattro concentrazioni di prova prima della miscelazione con i componenti di colture cellulari multimediali. Preparare i quattro differenti concentrazioni di soluzioni PBW CuO-NP-trattati mescolando PBW (pre-trattati con 1 mg / ml CuO-NP per 30 min) con RO (da laboratorio) nelle seguenti combinazioni: 100% (CuO- puro PBW NP-trattati + senza acqua RO), il 75% (187,5 ml di CuO-NP trattati PBW + 62,5 ml acqua RO), il 50% (125ml di CuO-NP-trattata PBW + 125 ml di acqua RO) o del 25% (62,5 ml di PBW CuO-NP-trattati con + 187,5 ml di acqua RO). </li></ol></li><li> Preparare 250 ml di RO + media, PBW trattata + media e la concentrazione dei media PBW + CuO-NP-trattati con l&#39;aggiunta di 25 ml di concentrato EMEM-10x a 190 ml di 100% RO e il 100%, il 75%, 50% o il 25% delle concentrazioni premade PBW non trattati o CuO-NP trattati creato al punto 6.1.3 e 6.1.4. </li><li> Regolare il pH di ogni soluzione a 7,4 con NaOH o HCl. </li><li> Supplemento ciascuna concentrazione della greggia e CuO-NP-trattati PBW nonché RO + supporto con i seguenti componenti standard: 25 ml (10%) di siero fetale bovino (FBS), 2,5 ml L-glutammina, 0,55 g NaHCO3 e 1,25 ml Pen / Strep (50 IU / ml di penicillina e 50 mg / ml di streptomicina). </li><li> Regolare la osmolalità di ogni concentrazione di PBW trattata + media, CuO-NP-trattata PBW + media e RO + media per 290-310 mOsm / kg con l&#39;aggiunta di acqua RO e misurare con un osmometro. </li><li> Filtrare ogni soluzione conuna unità di 0,22 micron di vuoto filtro, e conservare a 4 ° C. NOTA: a causa di lievi variazioni nella quantità di acqua RO utilizzato per regolare osmolalità, variare le concentrazioni di media finali all&#39;interno di un intervallo del 5%, con PBW trattata + concentrazioni dei media al 56%, 44%, 29% e 16,5% e CuO-NP trattati concentrazioni pbw + supporti al 53%, 45%, 30% e 17%. </li></ol> Viabilità 6. cellulare NOTA: Dato che reni e fegato sono gli organi bersaglio della tossicità dei metalli pesanti, impiegano renali embrionali umane (HEK293), le cellule in coltura (HEK) e carcinoma epatocellulare umano (HepG2) cellule (HEP) metodi di prova 24-26. <ol><li> Preparare una coltura di cellule HEK e HEP 2-3 giorni prima placcatura le piastre a 96 pozzetti utilizzati nell&#39;esperimento le istruzioni del produttore. </li><li> Misurare la vitalità cellulare utilizzando 3- [4, 5-dimetiltiazol-2-il] -2, 5-diphenyltetrazolium bromuro (MTT). NOTA: Il protocollo del saggio MTT è stato modificato da Meerloo et al. (2011) 27. <ol><li> Ottenere MTT in polvere. Aggiungere tampone fosfato (PBS) per costituire una concentrazione magazzino di 50 mg / ml. Agitare la soluzione per 2 ore e poi filtrare con un filtro siringa da 0,45 micron e aliquota in 1,5 ml congelatore tubi sicure. Proteggere i tubi di luce e conservare a 4 ° C. </li></ol></li><li> Rimuovere le cellule HEK e HEP dai loro piatti di coltura utilizzando tripsina, centrifugare a 1000 xg per 5 minuti e decantare la tripsina. Aggiungere 5 ml di PBS e mescolare le cellule per ottenere una soluzione singola cellula. Quindi, applicare 20 microlitri della soluzione di cellule singolo ad un emocitometro per ottenere un numero di cellule per millilitro di soluzione. Centrifugare le cellule di nuovo a 1000 xg per 5 minuti e decantare il PBS usato per sciacquare le cellule. Aggiungere la quantità appropriata di EMEM-1x per regolare la concentrazione di cellule di 500 cellule / 100 ml (100 ml / pozzetto). </li><li> Riempire i pozzetti perimetrali della piastra con 200 l di PBS per controllare l&#39;evaporazione. </li><li> Cell Seeds ad una densità di 500 cellule / pozzetto aggiungendo 100 microlitri in ciascun pozzetto, ad eccezione dei pozzetti perimetrali (che non sono placcati con cellule). NOTA: densità di semina per cellule HEK e HEP è basato sulle curve di crescita sperimentali che consentono il picco di crescita si verifica intorno ai giorni 4-5. Preparare curve di crescita per tutte le linee cellulari di stimare la densità di semina. </li><li> Incubare le cellule per 24 ore a 37 ° C che permette loro di recuperare (modulo adesioni stretti alla piastra) prima di effettuare le letture di base MTT di densità delle cellule. </li><li> Eseguire letture MTT basali di densità cellulare rimuovendo il materiale di semina dalla prima colonna (escluso il perimetro) e aggiungendo 100 ml di MTT (5 mg / ml in media) ai pozzetti per 1 ora. </li><li> Dopo un&#39;ora, togliere il MTT e aggiungere 100 ml di dimetilsolfossido (DMSO) per sciogliere il MTT-formazan prodotto da cellule vitali (20 min). </li><li> Leggere la densità ottica (OD) della prima colonna ad una lunghezza d&#39;onda di assorbimento di 570 nm per ottenere una baselettura di riga. <ol><li> Utilizzare le letture di base al fine di garantire tutte le lastre sono state seminate in modo corretto e che le cellule sono in crescita costante tra le piastre. Rimuovere il DMSO dalla colonna in fase di sperimentazione prima di incubazione per le prossime 24 ore. NOTA: Se DMSO viene lasciato nella piastra notte tira l&#39;umidità dalla colonna adiacente, causando una riduzione del volume del supporto. </li></ol></li><li> Riscaldare le soluzioni (cioè, il EMEM-1x, RO, PBW greggia e soluzioni PBW multimediali CuO-NP-trattati) a 37 ° C in un bagno d&#39;acqua. </li><li> Rimuovere il supporto semina dal resto della piastra (escluso il perimetro o la prima colonna che è stato utilizzato per la lettura basale) e sostituito con 100 ml di EMEM-1x, RO + multimediali, pbw greggia + supporti concentrazioni o CuO-NP PBW -treated + concentrazione dei media (una soluzione per piastra). Incubare le cellule nelle loro concentrazioni di prova o soluzioni di controllo per un totale di sette giorni (giorni 2-8). NOTA: 10 piatti totale: 1 EMEM-1x, 1 RO + media, 1 di ogni trattato concentrazione PBW + mezzi (56%, 44%, 29% e 16,5%) e un piatto di ciascuna concentrazione pbw + supporti CuO-NP-trattati (53%, 45% , 30% e 17%) per ogni esperimento per linea di cellule. </li><li> Ogni giorno successivo al basale lettura MTT, rimuovere le soluzioni di controllo e di prova (elencati nella nota sotto 6.11) dalla colonna successiva della loro rispettiva piastra (es Day 2 mezzi di prova e di controllo vengono rimossi dalla riga 3, pozzi BG; 3 ° giorno: fila 4, pozzi BG ecc) e ripetere il protocollo MTT come descritto nei passaggi 6,7-6,9 sopra. </li><li> Ripetere il protocollo ogni giorno per sette giorni. Calcolare la media dei risultati di OD per ogni riga (6 pozzi) e riportati contro il tempo per generare una curva di crescita di sette giorni. </li><li> Per valutare l&#39;effetto della chelazione rame sulla vitalità cellulare in PBW CuO-NP-trattati + supporti seguire la stessa procedura come sopra, tranne aggiungere 100 mM di D-penicillamina controllare e soluzioni di prova prima di aggiungere le soluzioni alle loro rispettive piastre. Eseguire anale datiYsis utilizzando software grafici scientifici. </li></ol> 7. Modellazione geochimica <ol><li> Scarica la versione di Visual Minteq 3.0 / 3.1 un freeware dal seguente sito web <a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a> . Nota: Visual Minteq è un modello di equilibrio chimico freeware per il calcolo di speciazione metallo, equilibri di solubilità, assorbimento ecc per le acque naturali. Inoltre è utilizzato per prevedere speciazione ioni, le attività di ioni, complessi di ioni e gli indici di saturazione che viene confrontato con la concentrazione di elementi prima e dopo il trattamento (risultati spettroscopia di massa) per esaminare possibili meccanismi di rimozione dell&#39;elemento 28. </li><li> Aprite il programma e inserire i dati di spettroscopia di massa dal punto 4, tra cui il pH, l&#39;alcalinità e le concentrazioni di diversi elementi, nel programma. NOTA: Dato che le acque sotterranee si ossida durante in situ Uranium processo di estrazione, utilizzare specie ossidate di arsenico, vanadio e uranio per l&#39;ingresso. </li></ol> 8. inibitorio Concentrazione 50 (IC 50) <ol><li> Calcolare la IC50 per le concentrazioni PBW + supporti non trattati e CuO-NP-trattati con prima media la redditività (medie OD) il giorno 5 di tre sessioni di analisi separate. </li><li> Sottrarre giorno cinque medie redditività delle PBW + multimediali concentrazioni non trattati e CuO-NP trattati dal giorno cinque medie vitalità di EMEM-1x per calcolare le differenze di vitalità. Poi dividere le differenze di vitalità da parte della redditività media al giorno 5 negli EMEM, e moltiplicare per 100 per ottenere per cento di inibizione. </li><li> Sottrarre la percentuale di inibizione da 100 (EMEM-1x fattibilità) per ottenere la sostenibilità per cento per ogni PBW + concentrazione dei media non trattati e CuO-NP-trattata. </li><li> Input in software grafici scientifica modificando EMEM-1x ad una concentrazione di uno e una vitalità percentuale di 100; trasformare tutte le concentrazioni in logscala (X = log (x)) ed eseguire la regressione lineare con minimo analisi in forma quadrata. </li></ol> Analisi 9. Dati <ol><li> Confronta le concentrazioni di elementi in non trattati e CuO-NP-trattati PBW con due code, in coppia, Student T-test. </li><li> Calcolare le aree sotto la curva (AUC), utilizzando i dati della curva della crescita raccolti in sette giorni e analizzare la varianza con ripetute analisi misure della varianza (ANOVA), seguita da post hoc di Tukey confronto tra tutti i gruppi (n = 3). </li><li> Calcola il IC50 utilizzando dati provenienti da cinque giorni della curva di crescita sia per le soluzioni multimediali (di cui sopra) PBW + non trattati e CuO-NP-trattata. Valori di p &lt;0,05 sono considerati significativi. NOTA: ai fini di analisi statistiche, i valori di spettroscopia di massa della metà del limite di rilevazione è stato assegnato a ioni concentrazioni livelli di sotto di tale limite 29. </li></ol>

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Molecular, Clinical and Environmental Toxicology. 101, 133-164 (2012).</li><li>Meerloo, J., Kaspers, G., Cloos, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+Sensitivity+Assays:+The+MTT+Assay.">Cell Sensitivity Assays: The MTT Assay.</a> Cancer Cell Culture. 731, 237-245 (2011).</li><li>Gustafsson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Visual MINTEQ. , (2010).</li><li>Hallab, N., Caicedo, M., McAllister, K., Skipor, A., Amstutz, H., Jacobs, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymptomatic+prospective+and+retrospective+cohorts+with+metal-on-metal+hip+arthroplasty+indicate+acquired+lymphocyte+reactivity+varies+with+metal+ion+levels+on+a+group+basis.">Asymptomatic prospective and retrospective cohorts with metal-on-metal hip arthroplasty indicate acquired lymphocyte reactivity varies with metal ion levels on a group basis.</a> Journal of Orthopaedic Research. 31 (2), 173-182 (2013).</li><li>Goswami, A., Raul, P., Purkait, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arsenic+adsorption+using+copper+(II)+oxide+nanoparticles.">Arsenic adsorption using copper (II) oxide nanoparticles.</a> Chemical Engineering Research and Design. 90 (9), 1387-1396 (2011).</li><li>Pillewan, P., Mukherjee, S., Roychowdhury, T., Das, S., Bansiwal, A., Rayalu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+As(III)+and+As(V)+from+water+by+copper+oxide+incorporated+mesoporous+alumina.">Removal of As(III) and As(V) from water by copper oxide incorporated mesoporous alumina.</a> Journal of Hazardous Materials. 186 (1), 367-375 (2011).</li><li>Kroll, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytotoxicity+screening+of+23+engineered+nanomaterials+using+a+test+matrix+of+ten+cell+lines+and+three+different+assays.">Cytotoxicity screening of 23 engineered nanomaterials using a test matrix of ten cell lines and three different assays.</a> Particle and fibre toxicology. 8 (9), 1-19 (2011).</li><li>Fahmy, B., Cormier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper+oxide+nanoparticles+induce+oxidative+stress+and+cytotoxicity+in+airway+epithelial+cells.">Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells.</a> Toxicology in vitro: an international journal published in association with BIBRA. 23 (7), 1365-1371 (2009).</li><li>Radike, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+and+accumulation+of+a+mixture+of+arsenic,+cadmium,+chromium,+nickel+and+vanadium+in+mouse+small+intestin,+kidney,+pancreas,+and+femur+following+oral+administration+in+water+or+feed.">Distribution and accumulation of a mixture of arsenic, cadmium, chromium, nickel and vanadium in mouse small intestin, kidney, pancreas, and femur following oral administration in water or feed.</a> Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 65 (23), 2029-2052 (2002).</li><li>Barbier, O., Jacquillet, G., Tauc, M., Cougnon, M., Poujeol, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+heavy+metals+on,+and+handling+by,+the+kidney.">Effect of heavy metals on, and handling by, the kidney.</a> Nephron. Physiology. 99 (4), 105-110 (2005).</li><li>Zheng, X., Watts, G., Vaught, S., Gandolfi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-level+arsenite+induced+gene+expression+in+HEK293+cells.">Low-level arsenite induced gene expression in HEK293 cells.</a> Toxicology. 187 (1), 39-48 (2003).</li><li>Li, Z., Piao, F., Liu, S., Wang, Y., Qu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subchronic+exposure+to+arsenic+trioxide-induced+oxidative+DNA+damage+in+kidney+tissue+of+mice.">Subchronic exposure to arsenic trioxide-induced oxidative DNA damage in kidney tissue of mice.</a> Experimental and Toxicologic Pathology. 62 (5), 543-547 (2010).</li><li>Farombi, E., Akintunde, J., Nzute, N., Adedara, I., Arojojoye, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Municipal+landfill+leachate+induces+hepatotoxicity+and+oxidative+stress+in+rats.">Municipal landfill leachate induces hepatotoxicity and oxidative stress in rats.</a> Toxicology and Industrial Health. 28 (6), 532-541 (2011).</li><li>Das, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arsenic+exposure+through+drinking+water+increases+the+risk+of+liver+and+cardiovascular+diseases+in+the+population+of+West+Bengal.">Arsenic exposure through drinking water increases the risk of liver and cardiovascular diseases in the population of West Bengal.</a> India. BMC public health. 12 (1), 639-648 (2012).</li><li>Valko, M., Morris, H., Cronin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metals,+toxicity+and+oxidative+stress.">Metals, toxicity and oxidative stress.</a> Current Medicinal Chemistry. 12 (10), 1161-1208 (2005).</li><li>Horie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Adsorption+of+Ultrafine+Metal+Oxide+and+Its+Influence+on+Cytotoxicity+toward+Cultured+Cells.">Protein Adsorption of Ultrafine Metal Oxide and Its Influence on Cytotoxicity toward Cultured Cells.</a> Chemical Research in Toxicology. 22 (3), 543-553 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Precedenti studi hanno segnalato che CuO-NP rimosso l&#39;arsenico dalle acque sotterranee 11,13,30,31. Questo studio supporta questi risultati precedenti e anche rapporti che CuO-NP rimuovere i contaminanti aggiuntivi da PBW. Questo studio conferma anche precedenti relazioni che CuO-NP sono efficaci a rimozione dell&#39;arsenico, nonostante la presenza di altri contaminanti e potenziali ioni concorrenti 11. Modellazione speciazione ha previsto che il 97% delle specie di vanadio in PBW sono a caric...

Circa il 20% della fornitura elettrica degli Stati Uniti è fornito da energia nucleare e, in parte basato su incentivi nazionali per aumentare l&#39;indipendenza energetica, Stati Uniti è previsto capacità nucleare per aumentare 1. Crescita mondiale dell&#39;energia nucleare dovrebbe inoltre continuare, con gran parte della crescita che si verificano al di fuori degli Stati Uniti 2. Dal 2013, l&#39;83% degli Stati Uniti di uranio è stato importato, ma esistono 952.544 tonnellate di riserve negli Stati Uniti 3,4. Nel 2013 ci sono stati 7 nuove applicazioni impianto e applicazioni 14 riavvio / dilatazione tra Wyoming, New Mexico, e Nebraska 5. Negli Stati Uniti, l&#39;uranio viene estratto attraverso prevalentemente recupero in situ (ISR) i procedimenti 6. ISR provoca meno disagi terra ed evita la creazione di cumuli di raccolta degli sterili che possono rilasciare contaminanti ambientali 7. ISR utilizza soluzioni ossidanti a base acquosa per lisciviare uranio dal corpo minerale sotterranea, dopo di che l&#39;uranio viene estratto dal percolato attraversoun processo di scambio ionico 8. Per mantenere un equilibrio idrico negativo nel corpo minerale, una porzione del percolato, chiamato produzione sanguinare acqua (PBW), si spurga off. Una porzione del PBW viene decontaminato mediante osmosi inversa (RO), e reintrodotto nel processo di estrazione, ma PBW potrebbe anche avere usi industriali o agricole benefiche, se contaminanti tossici possono essere ridotti a livelli accettabili determinati dalla statali agenzie normative per superficie e sotterranee 9. Attualmente, la maggior parte delle strutture di uranio ISR usano RO per rimuovere i contaminanti da PBW. Tuttavia, l&#39;elaborazione RO è ad alta intensità energetica e produce salamoia rifiuti tossici, che richiede lo smaltimento regolamentato. Esistono molti metodi di decontaminazione dell&#39;acqua, tra cui adsorbenti, membrane e scambio ionico. Di questi, l&#39;adsorbimento è il più comunemente usato, ei recenti sviluppi nella sintesi di nanoparticelle ha migliorato le funzionalità di base di adsorbenti acqua decontaminazione processi 10. Oxi Cupricde nanoparticelle (CuO-NP) in precedenza non erano state ampiamente studiate sull&#39;uranio ISR PBW, ma in recenti studi di rimozione dei contaminanti dalle acque sotterranee, CuO-NP sono stati trovati ad avere proprietà uniche, tra cui non richiede fasi di trattamento pre o post-acqua ( ad esempio, la regolazione del pH o potenziale redox) e rendimento in diverse composizioni di acqua (ad esempio, in diversi pH, concentrazioni di sale, o ioni concorrenti) 11. Inoltre, CuO-NP sono facilmente rigenerato mediante esaurimento con idrossido di sodio (NaOH), dopo di che il rigenerato CuO-NP può essere riutilizzato. Dettagli di CuO-NP capacità di filtraggio traccia di metallo dalle acque naturali sono stati precedentemente pubblicati 11-14. Sebbene utili per il trattamento dell&#39;acqua, nanoparticelle di ossido di metallo possono essere tossiche per gli organismi viventi, ma la misura della tossicità dipende, in parte, sulle caratteristiche nanoparticelle e costituenti 10,15,16. Pertanto, è importante studiare simultaneous contaminanti rimozione e nanoparticelle tossicità prima di applicazioni sul campo. L&#39;attuale studio ha determinato la capacità di CuO-NP per rimuovere i contaminanti prioritari PBW (tra cui l&#39;arsenico, selenio, vanadio e uranio), e ha valutato l&#39;effetto del trattamento CuO-NP su PBW citotossicità. PBW stato raccolto da una struttura di uranio ISR attivo e utilizzato per determinare l&#39;efficacia del trattamento CuO-NP in rimozione dei contaminanti priorità. PBW citotossicità prima e dopo il trattamento CuO-NP è stato anche valutato. PBW è un complesso geologico miscela (industriale / ambientale) e dal National Institute of Environmental Health and Science (NIEHS) e l&#39;Agenzia per le sostanze tossiche e delle malattie del Registro di sistema (ASTDR) sono ponendo l&#39;accento sullo studio della tossicità di miscele di rilevanza ambientale, comprese le miscele come esistono in natura o industriali impostazioni, così come la promozione in test in vitro per la priorità prodotti chimici per ulteriori test in vivo17-19. Studi di cronica, a basso dosaggio esposizioni miscela sono difficili perché l&#39;esposizione cronica a una miscela di bassa dose non produce effetti evidenti, almeno non nel breve lasso di tempo della maggior parte degli studi di laboratorio. Analogamente, più in studi in vitro di miscele chimiche esporre le cellule ad una miscela laboratorio misura definita di 2 o più metalli 20,21. Questi studi forniscono informazioni di base, ma le miscele semplificate non replicano le complesse interazioni antagoniste e sinergici che possono verificarsi in un campione ambientale natale, dove la gamma completa di componenti della miscela sono presenti. Gli obiettivi di questo studio erano di esaminare i processi di rimozione dei contaminanti alternative per PBW e per valutare l&#39;effetto di (CuO-NP) trattamento in PBW citotossicità utilizzando cellule umane in coltura. I risultati potrebbero beneficiare l&#39;industria dell&#39;uranio attraverso lo sviluppo di metodi più efficienti o ecologici per la rimozione dei contaminanti. Questo studio forniscela prima evidenza che la riduzione dei contaminanti prioritari PBW da CuO-NP riduce citotossicità in cellule di mammifero 22.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="892">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:243px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:315px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">CuCl2</td>
			<td style="width:243px;">Sigma</td>
			<td align="right" style="width:119px;">203149</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Borosilicate glass balls</td>
			<td style="width:243px;">VWR</td>
			<td>26396-639</td>
			<td>6 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nitric Acid</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td>A509-P500</td>
			<td>Trace metal grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.45 mm syringe filter</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">SLHA 033S S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">10X EMEM</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BW12-684F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fetal Bovine Serum</td>
			<td style="width:243px;">ATCC</td>
			<td>30-2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">L-glutamine</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP379-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:243px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">S5761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Penicillin/Streptomycin</td>
			<td style="width:243px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">30-2300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.22 mm vacuum filter unit</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">09-740-28C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEK293</td>
			<td style="width:243px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">CRL-1573</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEPG2</td>
			<td style="width:243px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">HB-8065</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trypsin</td>
			<td style="width:243px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">SV3003101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MTT</td>
			<td style="width:243px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">M2128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">D-penicillamine</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">ICN15180680</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">96-well plates</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">07-200-92</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DMSO</td>
			<td style="width:243px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">D12814</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spectra Max 190</td>
			<td style="width:243px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Visual MINTEQ version 3.0</td>
			<td style="width:243px;">KTH Royal Institute of Technology</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ICP-MS&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Details of instruments, models and detection limits were published in Reddy et al., 2013.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">IC DIONEX DX 500</td>
			<td style="width:243px;">Dionex</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Details of instruments, models and detection limits were published in Reddy et al., 2013.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VWR Incubator</td>
			<td style="width:243px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

removal of trace elements by cupric oxide nanoparticles from uranium in situ recovery bleed water and its effect on cell viability

Recupero in situ (ISR) è il metodo predominante di estrazione di uranio negli Stati Uniti. Durante ISR, l&#39;uranio è dilavati da una massa minerale e estratto attraverso scambio ionico. L&#39;acqua di spurgo risultante produzione (PBW) contiene contaminanti quali arsenico e altri metalli pesanti. Campioni di PBW da un impianto di uranio ISR attivo sono stati trattati con nanoparticelle di ossido rameico (CuO-NP). Trattamento CuO-NP di pbw ridotto contaminanti prioritari, tra cui l&#39;arsenico, selenio, l&#39;uranio, e vanadio. Assay greggia e CuO-NP trattata PBW stato utilizzato come componente liquida dei terreni di crescita cellulare e cambiamenti di redditività sono stati determinati dalla MTT (3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolio bromuro) in rene umano embrionale (HEK 293) ed il carcinoma epatocellulare umano (Hep G2) cellule. Trattamento CuO-NP è stata associata con una migliore HEK e vitalità cellulare HEP. Limiti di questo metodo includono la diluizione del PBW da componenti multimediali di crescita e durante osmolRegolazione nalità così come la regolazione del pH necessario. Questo metodo è limitato nel suo contesto più ampio a causa di effetti di diluizione e cambiamenti nel pH del PBW che è tradizionalmente leggermente acida tuttavia; questo metodo potrebbe avere un uso più ampio valutare trattamento CuO-NP in acque più neutri.

Concentrazioni dei componenti pbw e pH in greggia e CuO-NP-trattati PBW sono riportati in Tabella 1. Martinson e Reddy (2009), hanno riferito che il punto di carica zero del CuO-NP è stimato a 9.4 ± 0.4. Dato che il pH della PBW era 7,2-7,4, in queste condizioni, l&#39;acqua dona protoni CuO-NP, causando la superficie delle nanoparticelle da caricare positivamente consentendo l&#39;assorbimento di specie cariche negativamente. Trattamento CuO-NP rimosse contaminanti prioritari da PBW, tra l&#39;arseni...

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Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

Production bleed water (PBW) was treated with cupric oxide nanoparticles (CuO-NPs) and cellular toxicity was assessed in cultured human cells. The goal of this protocol was to integrate the native environmental sample into a cell culture format assessing the changes in toxicity due to CuO-NP treatment.

Rimozione di Oligoelementi per Cupric nanoparticelle di ossido di uranio da<em&gt; In Situ</em&gt; Recupero Bleed Acqua e il suo effetto sulla vitalità cellulare

In situ recovery (ISR) is the predominant method of uranium extraction in the United States. During ISR, uranium is leached from an ore body and extracted ...

removal-trace-elements-cupric-oxide-nanoparticles-from-uranium-situ

Research

JoVE Journal

Environment

Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

9.7K Views.  University of New Mexico. Production bleed water (PBW) was treated with cupric oxide nanoparticles (CuO-NPs) and cellular toxicity was assessed in cultured human cells. The goal of this protocol was to integrate the native environmental sample into a cell culture format assessing the changes in toxicity due to CuO-NP treatment.

Video: Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

Laboratory Estimation of Net Trophic Transfer Efficiencies of PCB Congeners to Lake Trout (Salvelinus namaycush) from Its Prey

A technique for laboratory estimation of net trophic transfer efficiency (&#947;) of polychlorinated biphenyl (PCB) congeners to piscivorous fish from their prey is described herein. During a 135-day laboratory experiment, we fed bloater (Coregonus hoyi) that had been caught in Lake Michigan to lake trout (Salvelinus namaycush) kept in eight laboratory tanks. Bloater is a natural prey for lake trout. In four of the tanks, a relatively high flow rate was used to ensure relatively high activity by the lake trout, whereas a low flow rate was used in the other four tanks, allowing for low lake trout activity. On a tank-by-tank basis, the amount of food eaten by the lake trout on each day of the experiment was recorded. Each lake trout was weighed at the start and end of the experiment. Four to nine lake trout from each of the eight tanks were sacrificed at the start of the experiment, and all 10 lake trout remaining in each of the tanks were euthanized at the end of the experiment. We determined concentrations of 75 PCB congeners in the lake trout at the start of the experiment, in the lake trout at the end of the experiment, and in bloaters fed to the lake trout during the experiment. Based on these measurements, &#947; was calculated for each of 75 PCB congeners in each of the eight tanks. Mean &#947; was calculated for each of the 75 PCB congeners for both active and inactive lake trout. Because the experiment was replicated in eight tanks, the standard error about mean &#947; could be estimated. Results from this type of experiment are useful in risk assessment models to predict future risk to humans and wildlife eating contaminated fish under various scenarios of environmental contamination.

Laboratory Estimation of Net Trophic Transfer Efficiencies of PCB Congeners to Lake Trout Salvelinus namaycush from Its Prey

A technique for laboratory estimation of net trophic transfer efficiency of polychlorinated biphenyl (PCB) congeners to piscivorous fish from their prey is presented. To maximize applicability of the laboratory results to the field, the piscivorous fish should be fed prey fish that are typically eaten in the field.

Laboratorio Stima di Net trofiche trasferimento incrementi di efficienza di congeneri di PCB a Lake Trout (<em&gt; Salvelinus namaycush</em&gt;) Dalla sua preda

A technique for laboratory estimation of net trophic transfer efficiency (&#947;) of polychlorinated biphenyl (PCB) congeners to piscivorous fish from ...

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Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) loading from lake sediments can account for a substantial portion of the total P load in eutrophic, and some mesotrophic, lakes. Laboratory determination of P release rates from sediment cores is one approach for determining the role of internal P loading and guiding management decisions. Two principal alternatives to experimental determination of sediment P release exist for estimating internal load: in situ measurements of changes in hypolimnetic P over time and P mass balance. The experimental approach using laboratory-based sediment incubations to quantify internal P load is a direct method, making it a valuable tool for lake management and restoration.
Laboratory incubations of sediment cores can help determine the relative importance of internal vs. external P loads, as well as be used to answer a variety of lake management and research questions. We illustrate the use of sediment core incubations to assess the effectiveness of an aluminum sulfate (alum) treatment for reducing sediment P release. Other research questions that can be investigated using this approach include the effects of sediment resuspension and bioturbation on P release.
The approach also has limitations. Assumptions must be made with respect to: extrapolating results from sediment cores to the entire lake; deciding over what time periods to measure nutrient release; and addressing possible core tube artifacts. A comprehensive dissolved oxygen monitoring strategy to assess temporal and spatial redox status in the lake provides greater confidence in annual P loads estimated from sediment core incubations.

Lake eutrophication is a water quality issue worldwide, making the need to identify and control nutrient sources critical. Laboratory determination of phosphorus release rates from sediment cores is a valuable approach for determining the role of internal phosphorus loading and guiding management decisions.

Laboratorio-determinato Fosforo Flux dal lago di sedimenti come misura di fosforo interno Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

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.

Metodo EPA 1615. Misura di Enterovirus e Norovirus Evento in acqua per la cultura e RT-qPCR. I. Raccolta di campioni di virus

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

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.

Metodo EPA 1615. Misura di Enterovirus e Norovirus Presenza in Water di Cultura e RT-qPCR. Parte III. Rilevamento virus mediante 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 ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Gradiente di concentrazione strumento per il test di CO<sub&gt; 2</sub&gt; Arricchimento e del suolo Effetti sulla Prateria Ecosistema Funzione

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Determination of Inorganic Arsenic in a Wide Range of Food Matrices using Hydride Generation - Atomic Absorption Spectrometry.

The European Food Safety Authority (EFSA) underlined in its Scientific Opinion on Arsenic in Food that in order to support a sound exposure assessment to inorganic arsenic through diet, information about distribution of arsenic species in various food types must be generated. A method, previously validated in a collaborative trial, has been applied to determine inorganic arsenic in a wide variety of food matrices, covering grains, mushrooms and food of marine origin (31 samples in total). The method is based on detection by flow injection-hydride generation-atomic absorption spectrometry of the iAs selectively extracted into chloroform after digestion of the proteins with concentrated HCl. The method is characterized by a limit of quantification of 10 &#181;g/kg dry weight, which allowed quantification of inorganic arsenic in a large amount of food matrices. Information is provided about performance scores given to results obtained with this method and which were reported by different laboratories in several proficiency tests. The percentage of satisfactory results obtained with the discussed method is higher than that of the results obtained with other analytical approaches.

The usefulness of an analytical method to determine inorganic arsenic in a wide range of food matrices is demonstrated. The method consists of selective extraction of inorganic arsenic into chloroform with a final determination by hydride generation-atomic absorption spectrometry.

Determinazione dell'arsenico inorganico in una vasta gamma di matrici alimentari mediante la generazione di idruro - spettrofotometria di assorbimento atomico.

The European Food Safety Authority (EFSA) underlined in its Scientific Opinion on Arsenic in Food that in order to support a sound exposure assessment to ...

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

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as redox potential (Eh) and pH, but also to microbial activities that can play a direct or indirect role on speciation and/or mobility. Indeed, some bacteria can directly oxidize As(III) to As(V) or reduce As(V) to As(III). Likewise, bacteria are strongly involved in Hg cycling, either through its methylation, forming the neurotoxin monomethyl mercury, or through its reduction to elemental Hg&#176;. The fates of both As and Hg are also strongly linked to soil or aquifer composition; indeed, As and Hg can bind to organic compounds or (oxy)hydroxides, which will influence their mobility. In turn, bacterial activities such as iron (oxy)hydroxide reduction or organic matter mineralization can indirectly influence As and Hg sequestration. The presence of sulfate/sulfide can also strongly impact these particular elements through the formation of complexes such as thio-arsenates with As or metacinnabar with Hg.
Consequently, many important questions have been raised on the fate and speciation of As and Hg in the environment and how to limit their toxicity. However, due to their reactivity towards aquifer components, it is difficult to clearly dissociate the biogeochemical processes that occur and their different impacts on the fate of these TE.
To do so, we developed an original, experimental, column setup that mimics an aquifer with As- or Hg-iron-oxide rich areas versus iron depleted areas, enabling a better understanding of TE biogeochemistry in anoxic conditions. The following protocol gives step by step instructions for the column set-up either for As or Hg, as well as an example with As under iron and sulfate reducing conditions.

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

Fate and speciation of arsenic and mercury in aquifers are closely related to physio-chemical conditions and microbial activity. Here, we present an original experimental column setup that mimics an aquifer and enables a better understanding of trace element biogeochemistry in anoxic conditions. Two examples are presented, combining geochemical and microbiological approaches.

Installazione colonna sperimentale per lo studio anaerobici biogeochimici interazioni tra batteri, oligoelementi e idrossidi di ferro (ossi)

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

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based on the diffusion theory. A known volume of air overlaying a defined soil area is enclosed within a parallelepiped cover (named &#34;chamber&#34;), for a defined period of time. During this enclosure period, gases (methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)) move from soil pore air near their microbial source (i.e., methanogens, nitrifiers, denitrifiers) to the chamber headspace, following a natural concentration gradient. Fluxes are then estimated from chamber headspace concentration variations sampled at regular intervals throughout the enclosure and then analyzed with gas chromatography. Among the techniques available for GHG measurement, the static closed chamber method is suitable for plot experiments, as it does not require large homogenously treated soil areas. Furthermore, it is manageable with limited resources and can identify relationships among ecosystem properties, processes, and fluxes, especially when combined with GHG driving force measurements. Nevertheless, with respect to the micrometeorological method, it causes a minimal but still unavoidable soil disturbance, and allows a minor temporal resolution. Several phases are key to the method implementation: i) chamber design and deployment, ii) sample handling and analyses, and iii) flux estimation. Technique implementation success in paddy fields demands adjustments for field flooding during much of the cropping cycle, and for rice plant maintenance within the chamber headspace during measurements. Therefore, the additional elements to be considered with respect to the usual application of non-flooded agricultural soils consist of devices for: i) avoiding any unintended water disturbance that could overestimate fluxes, and ii) including rice plants within the chamber headspace to fully consider gases emitted through aerenchyma transportation.

The overall goal of this protocol is to measure greenhouse gas emissions from paddy fields using the static closed chamber technique. The measurement system needs specific adjustments due to the presence of both a permanent water layer in the field and of the plants within the chamber headspace.

Valutazione di metano e protossido di azoto flussi da risaia per mezzo di statica chiuso Chambers mantenendo piante all'interno dello spazio di testa

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol for performing in situ juvenile exposure tests within oligotrophic river catchments over one-month and three-month periods. Two methods (in both modifications) are presented to evaluate the juvenile growth and survival rate. The methods and modifications differ in value for the locality bioindication and each has its benefits as well as limitations. The sandy cage method works with a large set of individuals, but only some of the individuals are measured and the results are evaluated in bulk. In the mesh cage method, the individuals are kept and measured separately, but a low individual number is evaluated. The open water exposure modification is relatively easy to apply; it shows the juvenile growth potential of sites and can also be effective for water toxicity testing. The within-bed exposure modification needs a high workload but is closer to the conditions of a natural juvenile environment and it is better for reporting the real suitability of localities. On the other hand, more replications are needed in this modification due to its high-hyporheic environment variability.

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

In situ bioindications enable determination of the suitability of an environment for endangered mussel species. We describe two methods based on the juvenile exposure of freshwater pearl mussels in cages to oligotrophic river habitats. Both methods are implemented in variants for open water and hyporheic water environments.

Bioindicazione test di idoneità ambiente Stream per giovani d'acqua dolce perla cozze utilizzando metodi di esposizione In Situ

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol ...

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on collecting various sized particulate matter (PM) retained on leaf surfaces. We further characterized the retention efficiency of leaves to various sized PM, which will help to assess the abilities of urban trees to remove PM from ambient air quantitatively. 
Taking three broadleaf tree species (Ginkgo biloba, Sophora japonica, and Salix babylonica) and two needleleaf tree species (Pinus tabuliformis and Sabina chinensis) as the research objects, leaf samples were collected 4 days (short PM retention period) and 14 days (long PM retention period) after the latest rainfall. PM retained on the leaf surfaces was collected by means of WC, BC, and UC in sequence. Then, retention efficiencies of leaves (AEleaf) to three types of the various sized PM, including easily removable PM (ERP), difficult-to-remove PM (DRP), and totally removable PM (TRP), were calculated. Only around 23%-45% of the total PM retained on leaves could be cleaned off and collected by WC. When the leaves were cleaned through WC+BC, the underestimation of the PM retention capacity of different tree species was in the range of 29%-46% for various sized PM. Almost all PM retained on leaves could be removed if UC was supplemented to WC+BC. 
In conclusion, if the UC was complemented after the conventional cleaning methods, more PM on leaf surfaces could be eluted and collected. The procedure developed in this study can be used for assessing the PM removal abilities of different tree species.

The ultrasonic cleaning method was applied to elute the particulate matter (PM) retained on leaf surfaces after PM was eluted by the conventional cleaning methods (water cleaning only or water cleaning plus brush cleaning). The methodology can help to improve the estimation accuracy for PM retention capacity of leaves.

Valutare le capacità di rimozione del particolato di albero foglie

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...