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

<ol>
	<li>Kaplan, D. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+oxidation+states+on+plutonium+mobility+during+long-term+transport+through+an+unsaturated+subsurface+environment.">Influence of oxidation states on plutonium mobility during long-term transport through an unsaturated subsurface environment.</a> Environ. Sci. Technol. 38 (19), 5053-5058 (2004).</li><li>Taylor, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+plutonium+-+Creation+of+the+universe+to+twenty-first+century+mankind.">Environmental plutonium - Creation of the universe to twenty-first century mankind.</a> Plutonium in the Environment. 1, 1-14 (2001).</li><li>Maher, K., Bargar, J. R., Brown, G. 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Chem. 57 (1), 390-391 (1985).</li><li>Bajo, S., Eikenberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+actinides+for+alpha-spectrometry.">Electrodeposition of actinides for alpha-spectrometry.</a> Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 242 (3), 745-751 (1999).</li><li>Dai, X. X., Christl, M., Kramer-Tremblay, S., Synal, H. 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The authors have nothing to disclose.

La metodologia DGT descritto qui per esperimenti con Pu utilizzando una cella di diffusione fornisce un approccio affidabile per vari studi sulla Pu specie redox e le loro interazioni con molecole organiche, particelle colloidali e sistemi ambientali simulate. Ulteriori applicazioni di dgts per misure ambientali di Pu contribuiranno alla nostra comprensione della biodisponibilità e il destino di questo radionuclide negli ecosistemi acquatici. Esperimenti di diffusione di laboratorio Per eseguire un esperimento di diffusione di successo con conclusioni significative sulla mobilità Pu e interazioni riguardanti un ambiente chimico specifico, ben definite e controllabili condizioni devono essere forniti. La regolazione di Pu ossidazione membri prima dell&#39;esperimento è essenziale per semplificare l&#39;interpretazione dei dati, nonché per simulare vari comportamenti biogeochimici Pu specie redox. La sensibilità di specie PUvariazioni del pH rende bufferare le soluzioni d&#39;obbligo. Particolare attenzione deve essere posta sulla funzionalità cella di diffusione e la configurazione: l&#39;impiego di materiale polimerico non assorbitore Teflon evita adsorbimento sulle pareti cellulari e consente un montaggio a tenuta robusto, evitando la perdita di Pu da emanazione di soluzioni durante l&#39;esperimento. La concentrazione iniziale Pu da introdurre nello scomparto A, così come l&#39;intervallo di campionamento e il volume di ciascun campione prelevato durante l&#39;esperimento diffusione dipendono dal metodo analitico disponibili in laboratorio. Qualsiasi metodo analitico disponibile può essere utilizzata per la determinazione della concentrazione Pu nei campioni dalla cella di diffusione, ma questa scelta è strettamente legata all&#39;attività iniziale di Pu presa per l&#39;esperimento. 10 Bq di 239 Pu come raccomandato in questo protocollo (che dà 100-140 MBq ml -1 o ~ 2 × 10 -13 ml mol -1) sono sufficienti a fornire una sensibilità sufficiente per measuremEnt di alfa-spettrometria e generalmente non pongono particolari problemi di regolamenti di radioprotezione. La concentrazione iniziale di Pu può essere ridotto se altre tecniche analitiche, più sensibili sono disponibili per la determinazione Pu (ad esempio, spettrometria di massa). Intervallo di campionamento può essere selezionato per ciascun esperimento diffusione, a seconda Pu concentrazione iniziale, e il tasso atteso di diffusione attraverso il gel PAM. Nonostante il fatto che le aliquote da esperimenti di diffusione non contengono radionuclidi diversi Pu, la presenza di sali minerali e del tampone MOPS può interferire con procedura analitica, riducendo l&#39;efficienza e la precisione di analisi quantitativa. Pertanto è preferibile effettuare una separazione chimica di Pu su questi campioni. La cella di diffusione fornisce l&#39;approccio migliore per studiare diffusione nel gel PAM poiché il gel è esposto direttamente a una soluzione ben agitata. Pertanto, gli effetti della bo diffusivastrato undary (DBL) alla superficie del gel sono considerati trascurabili. Buona agitazione delle soluzioni durante un esperimento di diffusione è essenziale, consentendo la minimizzazione degli effetti DBL. Nello stesso tempo, si deve procedere con attenzione al fine di non interrompere il gel PAM. Studi di Pu biodisponibilità in acque dolci naturali I risultati prodotti da questo spettacolo protocollo che misura il plutonio con i dispositivi DGT fornisce un efficace strumento per studiare la biodisponibilità di plutonio in acqua dolce. Misure DGT resa concentrazione temporale medio di specie libere e labili, le due forme più importanti per l&#39;assorbimento biologico di organismi viventi. Inoltre, la cinetica dell&#39;interazione di Pu con la materia organica possono essere studiati usando gel di diverso spessore. Il tempo necessario per le specie Pu-NOM diffondere attraverso il gel consentirà di complessi più labili a dissociarsi. Misurazioni DGT possono essere integrati btecniche di ultrafiltrazione y, che producono la percentuale di Pu specie colloidali superano una certa dimensione (ad esempio, 8 kDa). Pu specie colloidali sono generalmente considerati come specie non-biodisponibile e fanno parte della frazione Pu non misurabile con DGT. A questo punto, i dispositivi DGT sono stati dispiegati solo in acqua dolce di una sorgente carsica del Giura svizzero. Basse concentrazioni ambientali di Pu richiedono una distribuzione a lungo termine di dispositivi DGT, che possono incontrare potenziali svantaggi. Biofouling della superficie DGT rappresenta un inconveniente significativo, aumentando lo spessore DBL e limitando così il flusso di Pu attraverso il gel PAM. Rilegatura fase dei dgts esposti nelle acque o nelle acque di elevata mineralizzazione marini può essere rapidamente saturato con altri metalli in tracce, travisando i dati per l&#39;accumulo di Pu. Determinazione dei livelli di tracce di Pu ambientale richiede una separazione radiochimica approfondita e metodi analitici molto sensibili. Misurazione AMSs applicate in questo protocollo non sono ampiamente disponibili, ma possono essere sostituite da altre tecniche di spettrometria di massa. Tuttavia, una separazione radiochimica rigorosa è necessaria per eliminare l&#39;interferenza isobarica 238 UH dalla naturale uranio. Equazione 2 mostra che la dimensione del dispositivo DGT è un parametro essenziale che può essere regolato per aumentare la quantità di Pu accumulata durante un dato tempo di distribuzione. Strisce gel commerciali sono disponibili solo con una superficie massima di 6 cm x 22 cm. Pertanto, la finestra del campionatore DGT è stata aumentata a 105 cm 2 (5 cm × 21 cm), rendendo possibile accumulare abbastanza di specie Pu per tempi relativamente brevi di implementazione. Il montaggio di un tale campionatore DGT richiede precisione e particolare considerazione delle proprietà del foglio gel PAM durante la manipolazione. È di fondamentale importanza per assemblare strati di gel in un uniforme liscia faccia &quot;sandwich&quot; al fine di fornire un omogeflusso nea di specie Pu dall&#39;acqua massa attraverso il gel diffusiva. Buona flusso dell&#39;acqua in superficie DGT è anche un parametro importante, tuttavia dipende prevalentemente dalle condizioni di flusso della falda. Si raccomanda di posizionare dispositivi DGT per misure Pu a circa 45 ° verso la direzione del flusso d&#39;acqua per fornire un rifornimento idrico costante e minimizzare gli effetti della DBL. Coefficiente di diffusione impiegato nell&#39;equazione 2 deve essere corretta se la temperatura nel corpo studiato dell&#39;acqua è diversa dalla temperatura alla quale il coefficiente di diffusione è stata determinata. Effetti della temperatura sui coefficienti di diffusione sono dati dalla Stokes-Einstein (equazione 3): <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> (3) dove D 1 e D 2 sono coefficienti di diffusione (cm 2 sec -1), η 1 e 2 sono η viscosità (mPa sec) di water a temperature T 1 e T 2 (K), rispettivamente. Attualmente, non esiste un metodo per indagare Pu speciazione in ambiente incontaminato, tranne per i calcoli termodinamici basati, ad esempio, pH e parametri redox. Sono disponibili solo per macro-componenti, come carbonati, ferro o cationi manganese Questi parametri. Così, Pu speciazione deriva da queste specie misurabili ma non rappresenta una misura &quot;reale&quot;. Qui pensiamo che la diffusione in tecnica sottile pellicola gel PAM come presentato in questo documento è un passo importante per la risoluzione del problema speciazione Pu perché permette la misurazione in situ gratuito e di specie labili e, possibilmente, evidenziando specie plutonyl. Anche se solo pochi misurazioni DGT della Pu ambientale in acque dolci sono state intraprese finora, i risultati ottenuti sono incoraggianti per ulteriori applicazioni della tecnica DGT per Pu speciazione e biodisponibilità studi.Distribuzione di dgts in acque ricche organici potenzialmente fornire informazioni importanti sulla mobilità Pu e le interazioni in presenza di molecole NOM. Risultati interessanti dovrebbe essere previsto da misure DGT in ambienti marini contaminati, come i mari costieri intorno l&#39;impianto di ritrattamento nucleare di Sellafield e la centrale nucleare di Fukushima Daiichi danneggiato.

Il plutonio è un radionuclide artificiale presente nell&#39;ambiente come conseguenza delle ricadute globale seguendo i test nucleari e degli incidenti nucleari. La chimica redox del plutonio ha importanti implicazioni per la sua migrazione e cicli biogeochimici nei sistemi acquatici ambientali 1. Plutonio ha una chimica complessa e può esistere in quattro stati di ossidazione (III, IV, V, VI) allo stesso tempo. Pertanto, la distribuzione delle specie redox di plutonio in acque naturali è estremamente sensibile alle ambiente chimico locale 2,3. Lo stato di ossidazione del plutonio dipende anche l&#39;origine della fonte - questa affermazione essendo per lo più rilevanti per gli ambienti contaminati e discariche. Specie plutonio Ridotto (+ III e IV +) si trovano prevalentemente in ambienti anossici e provengono da fallout globale e stoccati reflui, mentre gli stati di ossidazione più alti (+ V e VI +) si possono trovare tra i prodotti di decadimento di altri attinidie in ambienti ossiche 4. La mobilità e il comportamento ambientale di plutonio può essere previsto in qualche misura dalla speciazione redox. Il plutonio a + III e IV + stati di ossidazione esiste prevalentemente in fase solida e ha aumentato la capacità di Sorb ai colloidi inorganici e naturale di materia organica (NOM) molecole. Il plutonio a + III e IV + stati di ossidazione è considerato meno mobile. Forme più solubili ossidate di plutonio (+ V e VI +, + V è più probabile) 5 sono potenzialmente in grado di contribuire ad un trasferimento biologica più elevata per gli organismi acquatici a causa della maggiore mobilità. Tuttavia, in presenza di NOM, particolarmente di acido umico, Pu (V) viene ridotto 17, spostando il partizionamento diversi ordini di grandezza a favore di precipitazioni. Nonostante il fatto che il tasso di riduzione di Pu (V) di Pu (IV) è da 4 a 5 ordini di grandezza più veloce la reazione inversa, rimobilizzazione di Pu (IV) in condizioni ossidanti may anche avvenire 1. Recenti dati sperimentali su sedimenti minerali modificato con Pu (IV) e sottoposti a condizioni ossidanti naturali hanno dimostrato che la concentrazione di Pu solubile in fase acquosa aumentata nel tempo 1,6. Gli autori spiegano da ossidativa desorbimento di Pu (IV) e la formazione di Pu più solubile (V) e (VI) Pu specie. Ossidazione di Pu (IV) può verificarsi anche a causa di ossidi di manganese incontrati naturalmente 7. Queste osservazioni sono importanti per la modellazione biodisponibilità e valutazione del rischio ambientale dello smaltimento dei rifiuti e dei siti contaminati. Studi sulla biodisponibilità e speciazione del plutonio è un compito impegnativo sia in laboratorio che in situ condizioni. Basse concentrazioni ambientali, la variabilità delle specie redox e le interazioni con colloidi naturali rendono difficile simulare il comportamento biogeochimico del plutonio. La tecnica dei gradienti diffusivi in ​​film sottili (DGT) basata sula diffusione di specie contaminanti liberi e labili attraverso una poliacrilammide (PAM) gel è ampiamente utilizzato per misurazioni ambientali di oligoelementi 8. Un campionatore DGT rappresenta un dispositivo a tre strati in una fase legante (per la maggior parte dei metalli in tracce è resina Chelex contenuta nel gel PAM), strato di gel diffusivo (PAM gel di spessore variabile) e una membrana filtro a protezione del gel e tiene insieme il gruppo. Film sottili di gel di poliacrilammide, composto da 85% di acqua, permettono di specie complesse liberi e labili diffondere più rapidamente di plutonio legato a molecole grandi NOM o particelle colloidali naturali. Un set-up progettato per studiare la diffusione di plutonio in film sottile di gel PAM in condizioni di laboratorio si chiama cella di diffusione 9. Una cella di diffusione è un recipiente a due compartimenti dove due compartimenti separati sono interconnessi da una apertura di una data superficie. L&#39;apertura, cioè, la finestra tra le due camere contains un disco di gel diffusione di un certo spessore. Abbiamo costruito una cella Teflon con due scomparti 100 ml e una finestra diffusione circolare di 1,7 cm di diametro. Uno scomparto è rimovibile, facilitando l&#39;assemblea. Una scanalatura larga 0,5 cm scolpito attorno alla finestra diffusione sul comparto fisso serve per collocare il disco gel diffusivo. La profondità della scanalatura dovrebbe essere simile a gel spessore PAM destinato all&#39;uso. Abbiamo scelto di lavorare con un gel PAM 0,39 millimetri, così la profondità della scanalatura nella nostra cella di diffusione è 0,39 millimetri. Un quadro dettagliato della cella di diffusione è data in Figura 1. Quando una soluzione contenente inizialmente plutonio viene inserito in un vano (A), diffondendo specie Pu stabilirà un gradiente di concentrazione nel gel e inizia ad accumularsi nel secondo vano (B), inizialmente contenente una soluzione della stessa composizione chimica senza Pu . La concentrazione iniziale di specie Pu nel vano A è definito in modo che esso Remains costanti o cambiamenti molto piccoli (da 1% -2% al massimo) in tutto l&#39;esperimento di diffusione. Tracciare la quantità di Pu diffusa in funzione del tempo fornisce un mezzo per analizzare la mobilità delle specie Pu prevalenti nelle diverse condizioni ambientali simulate. Diffusione in film sottili offre una valida alternativa per gli studi sulla mobilità Pu e speciazione e può essere applicato con successo in campo 10. Si può sostituire la cella di diffusione da un campionatore passivo, realizzato con il PAM gel diffusivo e resina Chelex come fase legante, che serve ad accumulare diffondenti specie Pu. Tale campionatore può essere esposto in condizioni di campo - la quantità di Pu accumulata nella resina sarà indicativo della speciazione e la biodisponibilità del Pu nel rispettivo ambiente 10. In questo lavoro, abbiamo utilizzato una cella di diffusione per indagare la mobilità di Pu (IV) e Pu (V) specie e le loro interazioni con NOM in condizioni di laboratorio. Furthermore, abbiamo applicato le grandi campionatori passivi DGT di una superficie di 105 cm 2 di studiare la biodisponibilità di Pu in una sorgente carsica dei Monti (Venoge River) Giura svizzero, dove è stata trovata una frazione significativa di Pu nelle parti intracellulari di muschi acquatici in un precedente lavoro 11. A causa del livello molto basso di plutonio presente in questo ambiente incontaminato, spettrometria di massa tecniche basate acceleratore (AMS), disponibili al Politecnico di Zurigo sono stati utilizzati per misurare gli isotopi di plutonio.

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

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

L&#39;assorbimento biologica del plutonio (Pu) in ecosistemi acquatici è particolarmente preoccupante dal momento che è un emettitore di particelle alfa con lunga emivita che può potenzialmente contribuire alla esposizione delle biota e gli esseri umani. I gradienti diffusive in sottile tecnica film è introdotto qui per misure in situ di Pu biodisponibilità e speciazione. Una cella di diffusione costruiti per esperimenti di laboratorio con Pu e il protocollo di nuova concezione consentono di simulare il comportamento ambientale di Pu in soluzioni modello di varie composizioni chimiche. Regolazione degli stati di ossidazione per Pu (IV) e Pu (V) descritti in questo protocollo è essenziale per indagare la complessa chimica redox di plutonio nell&#39;ambiente. La calibrazione di questa tecnica e dei risultati ottenuti negli esperimenti di laboratorio permettono di sviluppare un dispositivo specifico DGT per misurazioni in situ Pu in acque dolci. Misure di spettrometria di massa basata Accelerator-di Pu accumulata da dgts in una sorgente carsica consentiti determinare la biodisponibilità di Pu in un ambiente d&#39;acqua dolce minerale. L&#39;applicazione di questo protocollo per le misurazioni Pu che utilizzano dispositivi DGT ha un grande potenziale per migliorare la nostra comprensione della speciazione e il trasferimento biologico di Pu negli ecosistemi acquatici.

Esperimenti di diffusione Tracciare le attività di 239 Pu diffusi nel vano B della cella di diffusione in funzione del tempo fornisce una rappresentazione visiva del flusso delle 239 specie Pu diffondenti tramite gel PAM. Coefficienti di diffusione calcolata da queste trame secondo l&#39;equazione 1 fornire un ulteriore strumento per confrontare mobilità delle diverse 239 Pu specie redox in diversi ambienti chimici (Figura 2). La Figura 5 illustra gli esperimenti diffusione con Pu (IV) e Pu (IV) -pu (V) specie miste, rispettivamente, nei MOPS buffer e in presenza di 20 ppm di HA. Un confronto di queste trame indica che Pu (V) è notevolmente più mobile di Pu (IV) .Questo è particolarmente valido per Pu (IV) e Pu (V) quando HA (MW 5-40 kDa nei nostri esperimenti, caratterizzato in SI dal Cusnir et al.) 10 è aggiunto come complessanti molecole. Pu (V) solut fonteion preparato secondo il protocollo descritto in questo documento contiene predomina la Pu (V) specie. Estrazione in fase liquida con HDEHP alla fine dell&#39;esperimento diffusione nei soluzione tampone MOPS trovato 80% ± 10% di Pu (V). La resa chimica di questo estrazione è 80%. La soluzione con Pu (V) in presenza di 20 ppm di HA è stata equilibrata in 24 ore e Pu (V) frazione in questo modello soluzione era del 35% ± 10%. Studi sulla Pu biodisponibilità in acque dolci naturali Diversi dispositivi DGT costruiti nel nostro laboratorio sono stati esposti con successo per periodi di due o tre settimane in una sorgente carsica del Giura svizzero. Questa è una molla minerale con il pH dell&#39;acqua nell&#39;intervallo 6.5-7.5, conducibilità superiore a 400 microsiemens cm -1 e satura di ossigeno. Questi esperimenti hanno dimostrato una buona applicabilità e la robustezza delle assemblee gel senza alcuna traccia di incrostazioni, forse anche a causa di tegli bassa temperatura della molla (7 ° C). Dgts recuperati dopo gli schieramenti erano ben conservate, con strati di gel intatti, conservando la forma iniziale e l&#39;aspetto visivo. Pu accumulato dai dgts è stato analizzato da AMS. AMS offre notevoli vantaggi rispetto ad altre tecniche analitiche: si tratta di alta sensibilità (fino a livelli sub-FG), e richiede quantità molto inferiore a campione iniziale di alfa-spettrometria o tecniche ICP-MS. Inoltre, interferenze isobariche molecolari, come l&#39;idruro di uranio (238 UH), o altre molecole sono efficacemente soppresse durante la misurazione AMS e non interferiscono con la rilevazione 239 Pu. Per alcune ragioni tecniche (molto probabilmente una contaminazione con 239 Pu durante le separazioni chimiche), non siamo stati in grado di utilizzare i dati per 239 dell&#39;unità di elaborazione per le prime applicazioni del dgts nel campo. Tuttavia, i 240 risultati Pu erano imparziale. Così, abbiamo calcolato il 239 contenuti Pu dalla misura &lt;sup&gt; 240 Pu, prendendo 0,18 come 240 Pu / 239 Pu rapporto atomico per fallout plutonio. I risultati sono riassunti nella Tabella 1. 239 concentrazioni Pu misurate in campioni di acqua di massa sono simili alle concentrazioni precedentemente segnalato per questo acquifero (1-7 μBq L -1) 11. Inoltre, 239 concentrazioni Pu calcolate dalle misure DGT sono simili all&#39;interno delle incertezze della misura. Poiché dgts accumulano unica specie Pu libere e labili, si può stimare la frazione di biodisponibile Pu in questa acqua. I dati riportati nella tabella 1 indicano che tutti i 239 specie Pu presenti nell&#39;acqua massa si trovano in una forma biodisponibile. Questo è un risultato interessante alla luce delle precedenti scoperte 11, che hanno rivelato l&#39;accumulo predominante di 239 + 240 Pu nella frazione intracellulare dei muschi acquatici che crescono in primavera rispetto <sup&gt; 241 Am e 90 Sr. Gli autori suggeriscono che il 11 maggiore mobilità di Pu in questa falda naturale era dovuto alla formazione di un complesso solubile carbonato Pu, possibilmente come Pu (V) forma plutonyl, simile al naturale complesso uranile-carbonato. Acqua della sorgente Venoge è acqua dura, ad alta concentrazione di carbonato e bassissimo contenuto di NOM (circa 1 ppm). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> Figura cella 1. Diffusione usato per gli esperimenti su Pu diffusione attraverso il gel PAM. La scanalatura spessore 0,5 cm, la profondità della scanalatura 0,39 millimetri. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> Figura 2. Snapshot del foglio di lavoro Excel utilizzato per i calcoli del coefficiente di diffusione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> Figura 3. dispositivo di grande superficie DGT per misure speciazione Pu ambientali Alcune parti del dispositivo DGT -. La piastra inferiore e il telaio di copertura -. Raffigurato sulla sinistra, il montaggio con fori dell&#39;equipaggio a destra <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> Figura dispositivi campionatori 4. DGT fissati nel supporto (a sinistra) esposti nella Venoge spring (a destra) per Pu misure di biodisponibilità. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> Figura 5. Trama del 239 Pu diffuso nel vano B della cella di diffusione in ambienti chimici differenti. Punti dati sperimentali sono indicati per 239 Pu (IV) e 239 Pu (V), rispettivamente in tampone MOPS nonché per 239 Pu (IV) - 239 Pu (V) specie miste (35% ± 10% di Pu (V)) in presenza di HA. La linea indicata per 239 Pu (IV) -HA è stato calcolato utilizzando un coefficiente di diffusione di 0,50 × 10 -6 cm 2 sec -1 stabilito in precedenza 10. Coefficienti di diffusione calcolata dall&#39;equazione 1 sono: Pu (IV) in tampone MOPS - 2.29 × 10 -6 cm 2 sec -1, Pu (V) in tampone MOPS - 3,50 × 10 -6 cm 2 sec -1, Pu (IV) - Pu (V) con HA - 0.92 × 10 -6 cm 2 sec -1. Dall&#39;alto in basso: Pu (V) in tampone MOPS (rosso aperto cerchio), Pu (IV) nel buffer MOPS (triangoli aperti blu), Pu (IV) - Pu (V) in presenza di 20 ppm di HA (verde piazze), Pu (IV) in presenza di 20 ppm di HA (diamanti brown aperti). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <table border="0"><tbody><tr><td> Tipo di campione </td><td> Numero di misurazioni </td><td> 239 concentrazione Pu, μBq L -1 </td></tr><tr><td> Acqua Bulk </td><td> 2 </td><td> 1.9 ± 0.55 </td></tr><tr><td> DGT 0,39 millimetri </td><td> 2 </td&gt; <td> 1.74 ± 0.9 </td></tr><tr><td> DGT 0,78 millimetri </td><td> 1 </td><td> 1.79 ± 0.9 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Risultati rappresentativi per 239 misurazioni Pu di AMS nell&#39;acqua massa e campionatori DGT. 239 Pu nell&#39;acqua bulk stato coprecipitato da 20 L di acqua con idrossidi di ferro, estratto sulla resina a scambio specifico attinidi e misurata con AMS . 239 concentrazioni Pu per misure DGT calcolati con l&#39;equazione 2 e coefficiente di diffusione per Pu (IV). Incertezze per k = 2; u (95).

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

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

La tecnica dei gradienti diffusivi in ​​film sottili (DGT) è proposto per gli studi di speciazione di plutonio. Questo protocollo descrive esperimenti di diffusione sondare il comportamento di Pu (IV) e Pu (V) in presenza di sostanza organica. Dgts schierati in una sorgente carsica consentono la valutazione della biodisponibilità di Pu.

Speciazione e di biodisponibilità Misure di plutonio ambientale Uso Diffusione in film sottili

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

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11.2K Views.  Lausanne University Hospital.  La tecnica dei gradienti diffusivi in ​​film sottili (DGT) è proposto per gli studi di speciazione di plutonio. Questo protocollo descrive esperimenti di diffusione sondare il comportamento di Pu (IV) e Pu (V) in presenza di sostanza organica. Dgts schierati in una sorgente carsica consentono la valutazione della biodisponibilità di Pu. 

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Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

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

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

La formazione di spesse Dense ittrio ferro Garnet Films Utilizzando Aerosol Deposizione

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

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

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

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

Rilevamento e recupero di palladio, oro e metalli di cobalto dalla miniera urbana Utilizzando novelli Sensori / Adsorbenti designate con nanoscala Wagon a forma di ruote pori

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

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

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

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

Fabbricazione indiretta di Lattice metalli con sezioni sottili Utilizzando Fusione centrifuga

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

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

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

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

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

Electrospray Deposizione di uniformità di spessore Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; E As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; calcogenuri vetro Cinema

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

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

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

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

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

In Situ Monitoraggio del degrado prestazioni accelerate di celle e moduli solari: un caso di studio per le celle solari di Cu (In, Ga) Se2

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

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

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

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

Fabbricazione di film ultra-sottile di colore con altamente assorbente Media mediante deposizione di angolo obliquo

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

The Diffusion of Passive Tracers in Laminar Shear Flow

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

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

La diffusione dei rivelatori passivi nel flusso laminare Shear

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

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

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

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

Controllo del film di studiare i contributi delle onde a goccia impatto Dynamics su pellicole liquide sottile che scorre

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

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

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

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

Determinare il tasso di tribocorrosione e sinergia di usura-corrosione delle leghe di alluminio alla rinfusa e Thin Film

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

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

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

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

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

Crescita Epitaxy del fascio molecolare assistita dal plasma di Mg3N2 en 3N2 Thin Films

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