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.

すべてのサンプルは、ワイオミング州のウランISR施設のウラン液処理建屋で収集しました。 1.生産ブリード水（PBW） <ol><li> ISRウラン施設から水サンプルの2種類を収集：PBWと浸透（RO）水を逆にします。イオン交換処理後の監視タップからではなく、逆浸透除染の前にPBWを収集します。 PBWは、逆浸透処理によって除染された後、ROのサンプルを収集します。 注：浸出剤は、それがカラムに回収し、イオン交換のために準備されたウランの液処理建物に複数のウェルのフィールドのパイプラインで輸送されます。イオン交換後の浸出剤の約1~3％が回路から除去され、生産ブリード水（PBW）と呼ばれます。 PBWマイニングプロセスで再使用されるか、またはRO濾過して脱塩/除染されます。 </li><li>高密度ポリエチレンゼロヘッドスペースと（HDPE）ボトル応じに水サンプルを収集環境品質のワイオミング州省（WYDEQ）23のサンプル収集と分析のための標準的な操作手順に。 </li><li>クールなそれらを保つためにオンサイト氷上および輸送試料温度およびpHを測定します。 </li><li> 4℃で保存PBW。以下のプロトコルに指示されるように、メディアの準備中に添加される濃縮されたイーグル最小必須培地（EMEM-10X）後までクールPBWソリューションをしてください。 注：PBWがフリーズすることができたり、室温に加温した場合に析出する酸化ソリューションです。希釈した後PBW溶液が十分に加熱されたとき、それが細胞に、インキュベーション中にアプリケーションの前に37℃に沈殿しないことを希薄です。 </li></ol>のCuOナノ粒子の調製（CuOを-NPS） <ol><li> 0.2 MのCuCl 2•2H 2 O 250mlの0.4 Mの水酸化ナトリウム（NaOH）、及び5gのポリエチレングリコール（P 250 mlを含有する純粋なエタノール溶液を合わせ6ミリメートルホウケイ酸ガラス球を備えた丸底フラスコ中のEG）。 </li><li>修正された電子レンジで溶液を配置し、それが20％の電力（上の6秒間隔、24秒オフ）で10分間、大気圧で還流下で反応させます。 </li><li>ガラス球を残し、その後50mlコニカルチューブにデカントし、室温（20℃）に溶液を冷却します。 </li><li>遠心分離機デカント30分間、1,000×gで50ミリリットルコニカルチューブ内の溶液、その後は300ミリリットルの熱水（60〜65℃）、エタノール100mlの配列とのCuO-のNPを洗浄し、アセトン100ml。 </li><li> 50mlコニカルチューブ中で室温（20℃）でのCuOを-NPを乾燥させます。 </li><li>乳鉢に、そのチューブのうちのCuO-NPをこすり。スズ箔でのCuO-のNPをカバーし、残りの液体を除去するためにオーブンで110℃までのCuO-NPを加熱します。 1バッチにCuOを-のNPを組み合わせ及びCuO-NPの重量を量ります。 注：のCuO-NPの準備とPBWのCuOを-NP処理は水QUALで実施されました生態系の科学と管理、ワイオミング大学の性研究所。のCuO-NP合成はマーティンソンとレディ（2009）11の手順に従いました。 </li></ol>のCuO-のNPとPBW 3.治療<ol><li> PBW 50mlを、続いて50mlコニカルチューブへのCuO-NPの50mgの（1mg / ml）を加えます。チューブを密封し、250rpmでベンチトップオービタルシェーカーで30分間反応させました。 </li><li>遠心分離試料管30分間250×gで、その後は、0.45μmのシリンジフィルターを用いて上清を濾過します。遠心分離速度を変化させ、時間のCuO-NPは遠心管中で小型化を保証するために、ナノ粒子に依存することができます。 </li></ol> 4.元素分析<ol><li>次のように元素分析のために未処理（対照）及びCuO-NP処理したPBWのサンプルを準備します。 </li><li> 2.0のpHに微量金属グレードの硝酸でのCuO-NP-処理および未処理PBWのアリコート（40ml）で酸性化します。誘導couplによって陽イオンのための酸性化PBWのアリコートを分析レディ及びロス（2012）13に記載されるようにプラズマ質量分析（ICP-MS）を編</li><li>のCuO-NP-処理および未処理PBWのunacidifiedアリコート（20ミリリットル）を準備し、レディとロス（2012）13に記載されているようにイオンクロマトグラフィー（IC）によりアニオンためunacidifiedアリコートを分析します。 注：アリコートをララミーWY 82070.は13（2012）、ICとICPMS手順の説明はレディとロスで見つけることができ、農業分析サービスのワイオミング州省で分析しました。 </li></ol> PBWを用いた細胞培養培地の5準備<ol><li> 2コントロール（EMEM-1XとRO +メディア）と8つのPBWテストメディアソリューション生存率研究において（各未処理PBW及びCuO-NP処理されたメディアの4つの濃度）を使用します。次のようにソリューションの概要は以下のとおりです。 <ol><li> EMEM-1X制御のために、L-グルタミンおよび炭酸水素ナトリウムが既に追加でイーグル最小必須培地（EMEM-1X）を購入。ウシ胎児血清（FBSを追加）と製造者の指示に従って、抗生物質。 NOTE：EMEM-1Xは、細胞増殖のために適切な濃度に希釈し、L-グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含む購入します。 EMEM-1Xは、ウシ胎児血清（FBS）およびペニシリンおよびストレプトマイシンの抗生物質ミックス（50 IU / mlのペニシリンおよび50μg/ mlストレプトマイシン）を追加する必要があります。これは本研究で用いた両方の細胞タイプについて、製造業者の推奨する増殖培地であるため、EMEM-1Xは、制御媒体として使用されます。濃縮EMEM-10Xは、試験溶液を生成するために、施設または未処理またはCuOを-NP処置PBWからRO水で希釈します。濃縮されたEMEM-10X購入したとき、これらはウシ胎児血清（FBS）およびペニシリンおよびストレプトマイシンの抗生物質ミックスに加えて、追加されるように、L-グルタミン、または炭酸水素ナトリウムが含まれていません。 </li><li> ISR施設から収集RO対照溶液用RO水について。 PBWのテストメディアにのみ100％ROワットを置き換えると同じプロトコルを使用してくださいPBWの代わりにISR施設から小胞体。研究室からの未処理及びCuO-NP処理液の使用ROまたは超純水を希釈します。 </li><li>細胞培養培地の成分と混合する前に、4つの試験濃度に未処理のPBWを希釈します。以下の組み合わせで（実験室）からRO未処理PBWを混合することにより、未処理PBWソリューション4つの異なる濃度を準備します。100％（純粋PBW +なしRO水）、75％（PBW + 62.5ミリリットルのRO水187.5ミリリットル）、 50％または25％（PBWのRO水+ 187.5ミリリットルの62.5ミリリットル）（PBWのRO水+ 125ミリリットルの125ミリリットル）。 </li><li>細胞培養培地の成分と混合する前に、4つの試験濃度へのCuO-NP処置PBWを希釈します。以下の組み合わせでRO（実験室）を用いたPBW（30分間1 mg / mlのCuOを-NPで前処理）を混合することにより、CuOを-NP処理したPBWソリューション4つの異なる濃度を準備します。100％（純粋CuO- NP処理したPBW +なしRO水）+ 62.5ミリリットルRO水のCuO-NP処理したPBWの75％（187.5ミリリットル）、50％（125のCuO-NP処理したPBW + RO水の125​​ミリリットル）または25％（のCuO-NP処理したPBW + RO水の187.5ミリリットルの62.5ミリリットル）のミリリットル。 </li></ol></li><li> 100％ROの190ミリリットルと100％、75％、50％以上に濃縮されたEMEM-10Xの25ミリリットルを追加することにより、RO +メディア、未処理PBW +メディア及びCuO-NP処理したPBW +メディア濃度の250ミリリットルを準備ステップ6.1.3と6.1.4で作成された既成の未処理またはCuOを-NP処理したPBW濃度の25％。 </li><li> NaOHまたはHClを用いて7.4に各溶液のpHを調整します。 </li><li> 25ミリリットル（10％）ウシ胎児血清（FBS）、2.5ミリリットルのL-グルタミン、0.55グラムのNaHCO 3および1.25ミリリットルペン：以下の標準コンポーネントとそれぞれ未処理及びCuO-NP処理したPBWの濃度だけでなく、RO +メディアを補完/連鎖球菌（50 IU / mlのペニシリンおよび50μg/ mlストレプトマイシン）。 </li><li>未処理PBW +メディアの各濃度の浸透圧を調整し、RO水を追加し、メジャー浸透圧計を使用しては290〜310mOsm / kgのPBW +メディアとRO +メディアのCuO-NPは、処理しました。 </li><li>使用して各溶液を濾過0.22μmの真空フィルターユニット、および4℃で保存します。 注：未処理のPBW +メディア濃度56％、44％で、29％及び16.5％及びCuO-NP-で5％の範囲内の最終培地濃度を変化させる、浸透圧を調節するために使用されるRO水の量のわずかな変化に起因し53％、45％、30％および17％でPBW +媒体濃度で処理しました。 </li></ol> 6.細胞生存率注：腎臓および肝臓は、培養ヒト胎児腎臓（HEK293）細胞（HEK）およびヒト肝細胞癌細胞（HepG2）細胞（HEP）の試験方法を採用24-26、重金属毒性の標的臓器であることを考えます。 <ol><li> 2〜3日製造者の指示に従って実験に用いた96ウェルプレートをメッキする前に、HEKとHEP細胞の培養を準備します。 </li><li> 3- [4、5-ジメチルチアゾール-2-イル] -2、5-​​ジフェニルブロミド（MTT）アッセイを用いて細胞生存率を測定します。 注：MTTアッセイプロトコルはミーから変更されましたrloo ら。（2011）27。 <ol><li>粉末状でMTTを取得します。 50 mg / mlのストック濃度を補うために、リン酸緩衝生理食塩水（PBS）を追加します。 2時間溶液を撹拌した後、1.5ミリリットル冷凍庫安全チューブに0.45μmのシリンジフィルター、アリコートを使用してフィルタリング。 4℃で光とストアからチューブを保護します。 </li></ol></li><li> 、トリプシンを使用して培養皿からHEKとHEP細胞を除去し、5分間1,000×gで遠心分離し、トリプシンをデカント。 5mlのPBSを追加し、単一細胞溶液を得るために、細胞を混合します。その後、溶液1ミリリットル当たりの細胞数を得るために、血球計数器に単一細胞溶液20μlを加えます。 5分間1000×gで再び細胞を遠心し、PBSで細胞をリンスするために使用デカント。 500細胞への細胞の濃度を調整するEMEM-1Xの適切な量を追加/ 100μL（100μl/ウェル）。 </li><li>蒸発を制御するために、200μlのPBSでプレートの周囲の井戸を埋めます。 </li><li>種子細胞500細胞/ウェル（細胞でメッキされていない）周囲ウェル以外の各ウェルに100μlの添加の密度での。 注：HEKとHEP細胞のための播種密度は、成長のピークは日4-5の周囲に発生することを可能にする実験的な成長曲線に基づいています。全ての細胞株は、播種密度を推定するための成長曲線を準備します。 </li><li>それらは、細胞密度のベースラインMTTの読み取りを行う前に（プレートの形タイト癒着）を回収することができ、37℃で24時間、細胞をインキュベートします。 </li><li> （周囲を含まない）、最初の列からの播種培地を除去し、1時間、ウェルにMTT（培地中5mg / ml）の100μlを加えることにより、細胞密​​度のベースラインMTT読み取りを実行します。 </li><li> 1時間後、MTTを除去し、生存細胞（20分）によって産生されるMTTホルマザンを溶解するためにジメチルスルホキシド（DMSO）の100μLを加えます。 </li><li>塩基を得るために570nmでの吸収波長の第1列の光学密度（OD）を読みます。行の読み取り。 <ol><li>すべてのプレートが正しく播種し、細胞がプレートの間に一貫して増加していることを確認するために、ベースラインされた測定値を使用します。次の24時間のインキュベーションの前にテストされているカラムからDMSOを除去。 注：DMSOをプレートに残っている場合は、一晩、それがメディアボリュームの減少を引き起こし、隣接する列から水分を引きます。 </li></ol></li><li>試験溶液を温め（ すなわち 、EMEM-1X、RO、未処理のPBW及びCuO-NP処置PBWメディアソリューション）水浴中で37℃です。 </li><li>メディア、未処理PBW +メディア濃度またはCuOを-NP +（周囲またはベースラインの読み取りに使用された最初の列を含まない）、プレートの残りの部分から播種メディアを取り出して、EMEM-1X100μlで置き換え、RO - 処​​理PBW +メディア濃度（プレート当たり1溶液）。 7日（日2-8）の合計のために彼らの試験濃度や制御ソリューションで細胞をインキュベートします。 注：総あり10プレート：1 EMEM-1倍、1 RO +メディア、それぞれの未処理PBWの1 +メディア濃度（56％、44％、29％および16.5％）と、それぞれのCuO-NP処理したPBW +メディア濃度（53％、45％の一方のプレート、細胞株あたり1実験あたり30％＆17％）。 </li><li>ベースラインのMTT読み取り、次のそれぞれの日には、それぞれのプレートの次の列から（6.11の下にノートに記載された）対照および試験ソリューションを削除する（ 例えば、2日目試験および対照培地を、ウェルBG行3から削除され、3日目：行を4、ウェルBG 等 ）、上記の手順6.7から6.9に記載されているようにMTTプロトコルを繰り返します。 </li><li> 7日間毎日のプロトコルを繰り返します。各列（6ウェル）のためにOD結果を平均し、7日間の成長曲線を生成するために時間に対して報告しました。 </li><li>のCuO-NP処理したPBW +培地で細胞生存率に対する銅キレート化の効果を評価するには、それぞれのプレートにソリューションを追加する前に、ソリューションを制御し、テストするためにD-ペニシラミンの100μMを追加する以外は、上記と同じ手順に従ってください。データ肛門を行います科学的なグラフ作成ソフトウェアを使用してysis。 </li></ol> 7.地球化学モデル<ol><li>次のWebサイトからのVisual MINTEQバージョン3.0 / 3.1のフリーウェアをダウンロードしてください<a href="http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/">http://www2.lwr.kth.se/English/Oursoftware/vminteq/</a> 。 注：Visual MINTEQは、金属分化、溶解度平衡、天然水のための収着などの計算のためのフリーウェアの化学平衡モデルです。加えて、イオン分化、イオン活性、イオン錯体及び要素の除去28の可能なメカニズムを調べるために、治療前後の元素の濃度（質量分析の結果）と比較される飽和指数を予測するために使用されます。 </li><li>プログラムに、pHは、アルカリ度と異なる元素の濃度を含む、ステップ4からプログラムと入力質量分析データを開きます。 注：地下水がその場 urani に中に酸化されていることを考えるとUM抽出プロセスは、入力のためにヒ素、バナジウム、及びウランの酸化種を使用しています。 </li></ol> 8.阻害濃度50（IC 50） <ol><li>最初の3つの別々の実験の5日目の生存率（ODの平均値）を平均化することにより、未処理及びCuO-NP処理したPBW +メディア濃度のIC 50を計算します。 </li><li> EMEM-1Xの5日目の生存率の平均値からの未処理及びCuO-NP処理したPBW +メディア濃度の減算5日目の生存率の平均値は、生存率の差を計算します。そしてEMEMで5日目の平均生存能力による生存率の差を分割し、阻害パーセントを取得するために100を掛けます。 </li><li>各未処理及びCuO-NP処理したPBW +メディアの集中のための生存率パーセントを取得するには100（EMEM-1Xの生存率）から阻害パーセントを引きます。 </li><li> 1の濃度と100の生存率パーセントでEMEM-1Xを設定することにより、科学的なグラフ作成ソフトに入力。ログにすべての濃度を変換しますスケール（X =ログ（X））と最小二乗適合分析を非線形回帰を行います。 </li></ol> 9.データ解析<ol><li>両側検定、対になった、スチューデントt検定を用いて、未処理及びCuO-NP処理したPBWにおける元素の濃度を比較します。 </li><li> 7日間にわたって収集成長曲線のデータを用いて、曲線（AUC）下の面積を計算し、反復測定分散分析（ANOVA）を用いて分散分析、全ての群の間でTukeyの事後比較に続いた（n = 3）。 </li><li> （上述の）未処理及びCuO-NP処置PBW +メディアソリューションの両方の成長曲線の5日目からのデータを使用してIC 50を計算する。&lt;0.05のP値は有意であると考えています。 注：統計分析の目的のために、半分検出限界の質量分析値はその制限値29を下回るイオン濃度レベルに割り当てられていました。 </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.

以前の研究では、CuOを-NPは地下水11,13,30,31からヒ素を除去することを報告しました。本研究では、これらの以前の知見をサポートし、また、CuOを-NPはPBWから追加の汚染物質を除去することを報告しています。この研究はまた、他の汚染物質および潜在的な競合するイオン11の存在にもかかわらず、CuOを-NPは、ヒ素の除去に有効であることを以前のレポートを確認します。分化?...

米国電気供給の約20％は核エネルギーによって提供され、エネルギーの独立性を高めるために国のインセンティブに基づいている、米国の原子力容量が1増加すると予想されます。核エネルギーの世界的な成長は、米国外で発生した2成長の大部分で、継続することが予想されます。 2013年の時点で、米国のウランの83％は輸入されたが、埋蔵量の952544トン、米国3,4内に存在します。 2013年7新しい施設アプリケーションとワイオミング州、ニューメキシコ州、ネブラスカ5との間の14の再起動/拡張アプリケーションがありました。米国では、ウランは主に、その場の回復に （ISR）を介して抽出された6を処理します。 ISRは、より少ない土地の破壊を引き起こし、環境汚染物質7を解放することができテーリング杭の作成 ​​が回避されます。 ISRは、ウランを介して浸出液から抽出された後、地下の鉱体からウランを浸出する水ベー​​スの酸化·ソリューションを使用していますイオン交換法8。鉱体における負の水分バランスを維持するために、生産ブリード水（PBW）と呼ばれる浸出水の一部は、抜き取られます。 PBWの部分は、逆浸透（RO）を使用して、汚染除去およびマイニングプロセスに再導入されたが、毒性汚染物質が表面のための状態の規制機関によって決定される許容可能なレベルまで低減することができればPBWはまた、有益な工業または農業用途を有することができるし、地下水9。現在、ほとんどのISRウラン施設はPBWから汚染物質を除去するためにROを使用しています。しかし、RO処理は、エネルギー集約的であり、調整された処分を必要とする有害廃棄物の食塩水を生成します。 多くの水の浄化方法は吸着剤、膜およびイオン交換を含む、存在します。これらのうち、吸着は、最も一般的に使用され、ナノ粒子合成における最近の発展は、吸着剤ベースの水の汚染除去の機能10の処理を強化しました。銅オキシ以前に広くウランISR PBWに研究されていなかったデ·ナノ粒子（CuOを-NPS）が、地下水からの汚染物除去の最近の研究では、CuOを-のNPは、前または後の水処理工程を必要としないなどのユニークな特性を、（持っていることが判明しました例えば 、pHまたは酸化還元電位）を調整し、異なるpH、塩濃度、または競合イオン）11において、 例えば、（異なる水組成物でよく行います。また、CuOを、NPを、容易に再生のCuO-NPは再利用することができ、その後、水酸化ナトリウム（NaOH）を用いて浸出することにより再生されます。天然水からのCuO-NP微量金属フィルタリング機能の詳細は、先に11-14を公開されています。 水処理のために有用であるが、金属酸化物ナノ粒子は、生物に対して毒性であり得るが、毒性の程度は、ナノ粒子の特性および成分10,15,16に部分的に依存します。したがって、simultを勉強することが重要ですフィールドアプリケーション前aneous汚染物質除去とナノ粒子の毒性。現在の研究では（ヒ素、セレン、バナジウム及びウランを含む）PBW優先汚染物質を除去するためのCuO-NPの能力を決定し、PBW細胞毒性でのCuO-NPの治療の効果を評価しました。 PBWは、アクティブなISRウラン施設から収集し、優先度の汚染物質の除去にCuOを-NPの治療の有効性を決定するために利用されました。のCuO-NPの治療前後PBW細胞毒性も評価しました。 PBWは、複雑な地質（環境/産業用）の混合物であり、有害物質のための環境健康科学（NIEHS）と機関の研究所＆疾病登録（ASTDR）の両方が混合物を含め、環境に関連する混合物の毒性の研究に重点を置いています彼らは自然や産業環境に存在し、ならびにin vivoでのさらなる試験のための化学物質の優先順位を決定するためにin vitro試験で推進として17-19。低用量混合物への慢性暴露は、少なくともではない、ほとんどの実験室での研究の短い時間枠内で、明らかな効果を生じないため、慢性の研究は、低用量の混合物のエクスポージャーは、困難です。同様に、化学物質の混合物のインビトロ試験でほとんどが2以上の金属20,21の定義されたラボ製の混合物に細胞を公開します。これらの研究は、ベースライン情報を提供するが、簡略化された混合物は、混合物成分の全範囲が存在しているネイティブ、環境試料、で発生する可能性があり、複雑な拮抗との相乗的相互作用を複製しません。 本研究の目的は、PBWの代替汚染物除去プロセスを調べるために、培養ヒト細胞を用いた細胞毒性にPBW（のCuO-NP）の治療の効果を評価することでした。結果は、汚染物質を除去するための、より効率的で環境に優しい方法の開発を通じてウラン産業の利益を得ることができます。本研究では、提供します最初の証拠のCuO-NPSがPBWの重点汚染物質の削減は、哺乳動物細胞22に細胞毒性を減少させます。

<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

その場で回収 （ISR） では 、米国におけるウラン抽出の主な方法です。 ISRの間に、ウランが鉱体から浸出され、イオン交換により抽出しました。得られた生産ブリード水（PBW）は、ヒ素や他の重金属などの汚染物質が含まれています。アクティブISRウラン施設からPBWのサンプルを第二銅酸化物ナノ粒子（CuOを、NPS）で処理しました。 PBWのCuOを-NP処置はヒ素、セレン、ウラン、バナジウムを含む、優先汚染物質を減少させました。 PBWは、細胞増殖培地の液成分として使用し、生存率の変化はMTT（3-（4,5-ジメチルチアゾール-2-イル）-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド）によって決定された処理された未処理及びCuO-NPアッセイヒト胎児腎臓（HEK 293）およびヒト肝細胞癌（Hep細胞のG2）細胞です。のCuO-NP処理が改善されたHEKおよびHEP細胞生存率と関連していました。この方法の制限は、増殖培地成分によって、およびオスモル中PBWの希釈を含みますality調整だけでなく、必要に応じてpH調整。この方法は、希釈による効果とが伝統的にわずかに酸性であるPBWのpHの変化へのより広い文脈に限定されています。この方法は、より中立的な海域でのCuO-NPの治療を評価する広範な用途を持つことができます。

未処理及びCuO-NP処理したPBWでPBWの成分濃度、pHを表1に報告されている。マーティンとレディ（2009）は、CuOを-NPのゼロ電荷点が9.4±0.4と推定されていることを報告しました。これらの条件では、PBWのpHは7.2〜7.4であったことを考えると、水がナノ粒子表面が負に帯電した種の吸着を可能に課金させる、のCuO-のNPにプロトンを寄付しています。ヒ素、セレン、ウラン、バナジウム（ <s...

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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.

ウランの酸化銅ナノ粒子による微量元素の除去<em&gt;その場での</em&gt;回復ブリード水と細胞生存率への影響

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 ビュー.  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.

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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.

湖トラウトのPCB同族体の正味栄養の導入効率の実験室推定（<em&gt;イワナnamaycush</em&gt;）獲物から

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

環境学

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.

内部リン負荷の尺度として湖堆積物の研究室に決定されたリンフラックス

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.

エンテロウイルスと文化およびRT-QPCRによる水中のノロウイルス発生のEPAメソッド1615測定。ウイルスサンプルのI.コレクション

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.

エンテロウイルスと文化およびRT-qPCRにより水中のノロウイルス発生のEPAメソッド1615測定。パートIII。 RT-qPCRによりウイルス検出

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.

CO<sub&gt; 2</subテスト用のCO&gt;濃度勾配施設<sub&gt; 2</sub&gt;濃縮および草地生態系の機能に及ぼす土壌の影響

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.

無機ヒ素で、広い範囲の食品行列水素化物発生 - 原子吸光法を使用して分析します。

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.

(オキシ) 鉄の水酸化物、微量元素、細菌の嫌気性生物地球化学的相互作用を研究するため実験的列の設定

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.

メタンおよび亜酸化窒素フラックス静電気による水田からの評価閉鎖チャンバー ヘッド スペース内の植物を維持します。

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.

若い淡水パール ムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

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.

葉の木の粒子状物質の除去能力を評価します。

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