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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The authors have nothing to disclose.

拡散セルを使用してプルトニウムを用いた実験のために、ここで説明DGTの方法論は、プルトニウムの酸化還元種と有機分子、コロイド粒子とシミュレートされた環境システムとの相互作用に関する様々な研究のための信頼性の高いアプローチを提供します。プルトニウムの環境測定のためのDGTSのさらなる用途は、生物学的利用能および水生生態系におけるこの放射性核種の運命の我々の理解に貢献していきます。 実験室での拡散実験 特定の化学物質の環境に関する意味のあるプルトニウムの移動性に関する結論との相互作用で成功拡散実験を行うためには、明確に定義され、制御条件が提供されなければなりません。実験の前にプルトニウムの酸化状態の調節、データの解釈を簡素化するだけでなく、プルトニウムの酸化還元種の様々な生物地球化学的挙動をシミュレートすることが不可欠です。 Puの種の感受性にpH値の変化は必見ソリューションをバッファリングすることができます。特に注意が拡散セルの機能とセットアップに描画する必要がある：非収着テフロンポリマー材料の使用は、細胞壁への吸着を回避し、実験中に解決策を拡散するプルトニウムの損失を防ぐ、強固な漏れ防止アセンブリを可能にします。 A区画に導入される初期のPu濃度と同様に、サンプリング間隔と拡散実験中に撮影した各試料の量は、実験室で利用可能な分析方法によって異なります。任意の利用可能な分析方法は、拡散セルからのサンプル中のPu濃度の決意に使用することができ、しかしこの選択は、しっかりと実験のために採取プルトニウムの初期活性に結合しています。このプロトコルで推奨されているように239 Puの10ベクレルはmeasuremのために十分な感度を提供するのに十分である（100〜140 MBqのmlの-1〜×10 -13モルml -1の2を与えます）一般的に、アルファ - 分析およびによってエントは放射線防護規制のための特定の問題を提起しません。他の、より高感度、分析技術は、プルトニウムの決意（例えば、質量分析）のために利用可能である場合のPuの初期濃度を低減することができます。サンプリング間隔は、Puの初期濃度、及びPAMゲルを通して拡散の予想速度に応じて、各拡散実験のために選択することができます。拡散実験からのアリコートをプルトニウム以外の放射性核種を含有しないという事実にもかかわらず、無機塩およびMOPS緩衝液の存在下、効率及び定量分析の精度を低下させる、分析手順を妨害することができます。したがって、これらの試料でのPuの化学的分離を行うことが好ましいです。 拡散セルは、ゲルが十分に撹拌した溶液に直接露出しているため、PAMゲル中で拡散を研究するための最良のアプローチを提供します。拡散BOのしたがって、効果ゲル表面にundary層（DBL）は無視できると考えています。拡散実験中のソリューションの良い撹拌をDBLの影響の最小化を可能にする、必要不可欠です。同じ時間では、1は、PAMゲルを妨害しないようにするために、慎重に進めるべき。 自然の淡水中のPuの生物学的利用能の研究 このプロトコルによって生成された結果は、DGT機器と測定プルトニウムは淡水でプルトニウムの生物学的利用能を研究するための効率的なツールを提供することを示しています。 DGT測定は無料で、不安定な種の時間平均濃度、生物による生物学的取り込みのための2つの最も重要なフォームが得られます。また、有機物とプルトニウムの相互作用の動力学は、異なる厚さのゲルを用いて調べることができます。ゲルを通して拡散するのPu-NOMの種のために必要な時間が解離するための最も不安定な複合体を可能にします。 DGT測定は、Bを補完することができます指定されたサイズ（例えば、8キロダルトン）の上にプルトニウムコロイド種のパーセンテージを得るY限外ろ過技術。 Puのコロイド種は、通常、非生物学的に利用可能な種と見なされ、DGTを使用して測定できないプルトニウム画分の一部です。 この時点で、DGTデバイスのみがスイスのジュラ山脈のカルスト春の淡水に配備されました。プルトニウムの低環境濃度は、潜在的な欠点に遭遇する可能性がDGTデバイスの長期的な展開を必要とします。 DGT表面の生物付着は、DBLの厚さを増加させ、したがって、PAMゲルでのPuの流量を制限する、重大な欠点を表します。高鉱化の海域または海域にさらさDGTSの結合相は、急速にプルトニウムの蓄積のためのデータを詐称、その他の微量金属で飽和することができます。環境プルトニウムの痕跡レベルの決意は徹底的な放射化学分離と非常に敏感な分析方法を必要とします。 AMS測定このプロトコルに適用されるのは、広く利用可能ではなく、他の質量分析技術によって置き換えることができます。しかし、厳密な放射化学的分離が自然にウランを発生する同重体干渉238 UHを排除することが必要です。 式2は、DGT装置の大きさが所定の展開時間の間に蓄積プルトニウムの量を増加させるように調整することができる本質的なパラメータであることを示しています。市販のゲルストリップのみ6センチメートル×22 cmで最大表面で利用可能です。したがって、DGTサンプラーのウィンドウが比較的短い展開時間についてPuの種を十分に蓄積することが可能になって105 cm 2の（21センチメートル×5センチ）に増えました。操作しながら、このようなDGTサンプラーのアセンブリは、PAMゲルシート特性の精度と特定の配慮が必要です。それはhomogeを提供するために、滑らかな顔をした均一な「サンドイッチ」にゲル層を組み立てるために基本的に重要です拡散性ゲルを介してバルク水からのPu種のジニアスフラックス。 DGT表面における良好な水の流れも重要なパラメータである、まだそれは主に帯水層内の流れの状態によって決定されます。これは、安定した水の供給を提供し、DBLの影響を最小限に抑えるために、約45°の水の流れの方向に向かってでPuの測定のためのDGT装置を配置することが推奨されます。 水の検討体の温度は、拡散係数が決定された温度と異なる場合、式（2）で用いられる拡散係数を補正しなければなりません。拡散係数の温度の影響は、ストークス - アインシュタイン方程式（式3）で与えられます： <img alt="式3" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> （3） D 1及び D 2 は、拡散係数（cm 2の秒 -1）、ηである場合1、η2は、Wの粘度（MPA秒）ですそれぞれの温度T 1とT 2（K）でATER。 現在、熱力学計算に基づいて、 例えば、pHと酸化還元パラメータを除いて、自然のままの環境でのPuの分化を調査する方法はありません。これらのパラメータは、このような炭酸塩、鉄やマンガンカチオンなどのマクロコンポーネントでのみ使用可能です。このように、プルトニウムの分化は、これらの測定可能な種に由来するが、「本物」の測定値を表すものではありません。ここでは、それがplutonyl種を証明、おそらく、 その場で自由で不安定な種で測定することが可能とするため、この論文で提示されるような薄いPAMゲルフィルム技術における拡散はプルトニウムの分化の問題の解決の重要なステップであると考えています。淡水の環境プルトニウムのわずか数DGT測定は、これまで行われてきたが、得られた結果は、プルトニウムの分化および生物学的利用能の研究のためのDGT技術のさらなる用途のために奨励されています。有機物に富む海域でDGTSの展開は、潜在的にNOM分子の存在下でのPuのモビリティとの相互作用に関する重要な情報が得られます。興味深い結果は、セラフィールド核再処理工場周辺海域および損傷を受けた福島第一原子力発電所のような汚染された海洋環境ではDGT測定から予想されるべきです。

プルトニウムは核爆弾の実験や原発事故、以下のグローバルフォールアウトの結果として環境中の人工放射性核種が存在します。プルトニウムの酸化還元化学は環境水生システム1での移行と生物地球化学的循環に重要な意味を持っています。プルトニウムは、複雑な化学的性質を有しており、同時に4酸化状態（III、IV、V、VI）で存在することができます。したがって、天然水中のプルトニウムの酸化還元種の分布は局所的な化学的環境2,3に極めて敏感です。プルトニウムの酸化状態は、ソースの起源に依存して - この声明は、汚染された環境や処分のためのほとんどの関連です。高い酸化状態（V +と+ VI）は、他のアクチニドの崩壊生成物の中から見つけることができますしながら削減プルトニウム種（+ IIIとは、+ IV）、廃棄物の排出物を無酸素環境で主に発見され、世界的な放射性降下物に由来し、ストックしていますそして、有酸素環境での4。 モビリティとプルトニウムの環境の動作は、レドックス分化からある程度予測することができます。 + IIIおよびIV +の酸化状態でのプルトニウムは、固相に主に存在し、無機コロイドに収着する能力を増加させ、自然に有機物（NOM）分子を発生しました。 + IIIおよびIV +酸化状態でプルトニウムが少なく、モバイルであると考えられています。プルトニウム（+ Vと+ VI、+ V最も可能性が高いという）5のより可溶性の酸化形態は、潜在的に、より高い移動度水生生物に高い生物学的移転に貢献することができます。それにもかかわらず、特にフミン酸のNOMの存在下で、プルトニウム（V）は降水量の賛成で大きさの分割数桁をずらし、17に減少しています。プルトニウム（IV）をプルトニウム（V）の還元速度が速く逆反応よりも大きさの4〜5オーダー、酸化条件の下ミリアンペアのPu（IV）のremobilizationであるという事実にもかかわらずYはまた、場所1を取ります 。ミネラル堆積物のPu（IV）を用いて補正されたおよび天然の酸化条件に供に関する最近の実験データは、水相に可溶性のPuの濃度は、時間1,6とともに増加することを実証しました。著者らは、酸化プルトニウムの脱離（IV）およびより可溶性のPu（V）を形成することによってそれを説明するとPu（VI）種。プルトニウム（IV）の酸化はまた、天然7マンガン酸化物に遭遇したことが原因で発生することがあります。これらの観​​察は、生物学的利用能のモデル化と廃棄物処理や汚染された場所の環境リスク評価のために重要です。 プルトニウムの生物学的利用能と分化に関する研究は、両方の研究室でとその場で条件困難な作業です。低環境中の濃度は、酸化還元種の多様性と自然なコロイドとの相互作用は、それが困難なプルトニウムの生物地球化学的挙動をシミュレートすることを可能にします。薄膜における拡散勾配の技術（DGT）は、に基づいポリアクリルアミド（PAM）ゲルを通して自由に不安定な汚染物質種の拡散が広く微量元素8の環境の測定のために使用されます。 DGTサンプラーは、拡散性のゲル層（厚さを変化させるPAMゲル）とゲルを保護するフィルタ膜と（これはPAMゲルに含まキレックス樹脂である微量金属の大部分）の結合相からなる三層デバイスを表します一緒にアセンブリを保持します。水の85％からなるポリアクリルアミドゲルの薄膜は、大きなNOM分子または天然のコロイド粒子に結合されたプルトニウムよりも急速に拡散するように自由と不安定な錯体種を有効にしてください。実験室条件で薄いPAMゲル膜中のプルトニウムの拡散を研究するために設計されたセットアップは、拡散セル9と呼ばれています 。 拡散セルは、二つの別個の区画が所与の表面の開口部によって相互接続された2つの区画の容器です。開口部、 すなわち、二つの室Cとの間の窓所定の厚さの拡散ゲルのディスクをontains。我々は2つ​​の100ミリリットルの区画と円形拡散窓直径1.7 CMとテフロンセルを構築しました。一つの区画は、組立を容易にする、取り外し可能です。固定コンパートメントに拡散窓の周りに刻まれた0.5センチメートル広い溝が拡散ゲルディスクを配置するのに役立ちます。溝の深さは、使用することを意図し、PAMゲルの厚さのようになります。そこで我々は、我々の拡散セルの溝の深さは0.39ミリメートルで、0.39ミリメートルのPAMゲルで動作するように選択します。拡散セルの詳細な画像が図1に示されています。 最初にプルトニウムを含む溶液は、1つの区画（A）にあるとき、Puの種を拡散するゲル濃度勾配を確立する第2の区画（B）に蓄積し始め、最初はプルトニウムなく、同じ化学組成の溶液を含みます。コンパートメントA中のPuの種の初期濃度は、remaiように定義されます拡散実験を通して（1％-2％で最もによって）非常に少ない定数または変更NS。時間に対する拡散プルトニウムの量をプロットすると、別のシミュレートされた環境条件に支配的なPuの種の移動度を分析するための手段を提供します。薄膜における拡散は、プルトニウムの移動と分化の研究のための貴重な代替手段を提供し、正常にフィールド条件10で適用することができます。一つは、拡散Puの種を蓄積するのに役立つ結合相として、PAM拡散ゲルとキレックス樹脂で作製したパッシブサンプラーによって、拡散セルを置き換えることができます。このようなサンプラーは、現場条件に露出させることができる-樹脂に蓄積されたプルトニウムの量が分化し、それぞれの環境 10中のPuの生物学的利用能の指標となります。 本研究では、実験室条件でNOMでのPu（IV）とPu（V）の種とそれらの相互作用の移動性を調査するために拡散セルを使用していました。フーrthermore、我々は、プルトニウムのかなりの部分がで水生コケの細胞内部分で発見されたスイスのジュラ山脈（Venoge川）のカルスト春にプルトニウムの生物学的利用能を研究105 cm 2の表面の大受動DGTサンプラーを適用しました前作11。このため、自然のままの環境中に存在するプルトニウムの非常に低レベルで、ETHチューリッヒで利用可能な加速器質量分析（AMS）技術は、プルトニウム同位体を測定しました。

<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

それは潜在的に生物相とヒトの暴露に貢献することができる長い半減期を有するアルファ粒子放射体であるため、水界生態系におけるプルトニウム（プルトニウム）の生物学的な取り込みは、特に懸念されます。薄膜技術における拡散勾配は、プルトニウムの生物学的利用能および分化のその場測定のために、ここで紹介されています。プルトニウムと新たに開発されたプロトコルで室内実験のために構築拡散セルは、それが可能な種々の化学組成のモデル溶液中のプルトニウムの環境挙動をシミュレートすることを可能にします。プルトニウムの酸化状態の調節（IV）とPu（V）は、このプロトコルに記載された環境でプルトニウムの複雑なレドックス化学作用を調べるために不可欠です。この技術の較正および実験室実験で得られた結果は、淡水中でその場でのPuの測定のために、特定のDGT装置を開発することが可能になります。加速器ベースの質量分析測定カルスト春にDGTSによって蓄積されたプルトニウムのは、鉱物淡水環境中のPuの生物学的利用能を決定することができました。 DGT装置を使用するプルトニウムの測定のために、このプロトコルの適用は、分化と水生生態系におけるプルトニウムの生物学的な転送の我々の理解を改善するための大きな可能性を秘めています。

拡散実験 時間に対する拡散セルのBコンパートメント内に拡散239プルトニウムの活動をプロットすると、PAMゲルを通して拡散する239 Puの種のフラックスの視覚的な表現を提供します。拡散係数は、様々な化学的環境（ 図2）内の異なる239 Puの酸化還元種の移動度を比較するための追加の手段を提供する、式1によれば、これらのプロットから計算した。 図5は、プルトニウム（IV）とプルトニウム（IV）-Puと拡散実験を示している図 （V）の混合種は、それぞれ、MOPSでバッファとHAの20 ppmでの存在下で実施されます。これらのプロットの比較は、プルトニウム（V）のプルトニウムよりも有意に多くの携帯電話は、（IV）.Thisがプルトニウムのために特に有効であることを示している（IV）及びPuのHA（MW実験で5-40 kDaのは、特徴（V） Cusnir ら SI）10は、錯化分子として添加されます。プルトニウム（V）ソースsolutこの論文に記載されているプロトコルに従って調製したイオンは、主にプルトニウム（V）の種が含まれています。緩衝溶液MOPSで拡散実験の終了時にHDEHPと液相抽出プルトニウム（V）の±10％、80％を見つけました。この抽出の化学収率は80％です。 HAの20 ppmでの存在下でのPu（V）との溶液を24時間の間に平衡化し、このモデル溶液中のPu（V）分率は35％±10％でした。 自然の淡水中のPuの生物学的利用能に関する研究 我々の研究室で構成されたいくつかのDGT装置が正常にスイスのジュラ山脈のカルスト春に2〜3週間の期間のために露出させました。これは、6.5〜7.5の範囲内の水のpHとの鉱泉である400μScmの上記導電性-1と酸素で飽和。これらの実験は、おそらくためにも、tの、生物付着の痕跡を有するゲルアセンブリの優れた適用性と堅牢性を実証しました彼のスプリング（7℃）での低温。展開後に回収DGTSはよく初期形と外観を節約、無傷のゲル層と、保存しました。 DGTSによって蓄積されたプルトニウムは、AMSにより分析しました。 AMSは、他の分析技術と比較して顕著な利点を提供します。それが（サブFGレベルまで）非常に敏感であり、α-分析法またはICP-MS技術よりもはるかに低い初期サンプル量が必要です。また、このような水素化ウラン（238 UH）、または他の分子のような分子同重体干渉が、効率的にAMSの測定中に抑制され、239 Puの検出を妨害しません。いくつかの技術的な理由（化学分離時の239 Puのと、おそらく汚染）のために、我々は、フィールド内のDGTSの最初のアプリケーションのための239 Puのためのデータを使用することができませんでした。それにもかかわらず、240 Puの結果は公正でした。そこで、測定の239 Puの含有量を算出し、&lt;SUP&gt; 240 Puの、240のように放射性降下物のプルトニウムのためのPu / 239 Puの原子比が0.18を取ります。 結果を表1に要約されています。 バルク水試料で測定された239 Puの濃度は、以前にこの帯水層（1-7μBqL -1）11について報告濃度に似ています。また、DGT測定値から算出した239 Puの濃度は、測定の不確実性の中に類似しています。 DGTSのみ​​無料と不安定なPuの種を蓄積するので、一つはこの水に生物学的に利用可能なプルトニウムの割合を推定することができます。 表1に示すデータは、バルク水中に存在する全ての239 Puの種が生物学的に利用可能な形で見出されることを示しています。これは、と比較して、春に成長している水生コケの細胞内画分で239 + 240 Puのの主な蓄積を明らかにした以前の知見11の光の中で興味深い結果であります<suP&gt; 241アムと90シニア著者ら11は 、この自然の帯水層中のPuの強化移動度が同様のが自然ウラニル炭酸錯体を発生するために、可能性のPu（V）plutonyl形態として、可溶性炭酸Puの複合体の形成によるものであることを示唆しました。 Venogeスプリングの水は、高炭酸塩濃度と非常に低いのNOMコンテンツ（約1ppm）で、硬水です。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> PAMゲルによるプルトニウムの拡散に実験に使用し、図1の拡散セル。溝厚さ0.5センチメートル、溝の深さ0.39ミリメートル。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> 図2. SnapshExcelワークシートのOTは、拡散係数の計算に使用されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> 図3.環境のPuの分化測定用の大表面DGTデバイス DGT機器の部品- 。底板とカバーフレーム- 。左に描かれ、右側のクルー穴とアセンブリ<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">拡大版を表示するには、こちらをクリックしてくださいこの図の。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> ホルダーに固定し、図4 DGTサンプラーデバイス（左）Venoge SPRIにさらさNG（右）プルトニウムの生物学的利用能の測定のために。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> 239の図5のプロットPUは実験データポイントが239のPu（IV）が挙げられる。種々の化学的環境における拡散セルのBコンパートメント内に拡散し、239 Puの（V）、それぞれ、MOPSで239 Puのためだけでなく、バッファ（IV） - 239プルトニウム（V）混合種（プルトニウム（V）の35％±10％）のHAの存在下で実施されます。 239のPu（IV）のために示したラインは-HAは、0.50×10 -6 cm 2で10秒 -1、以前に決定さの拡散係数を用いて計算しました。式1から計算拡散係数であります：MOPS緩衝液中のPu（IV） - 2.29×10 -6 cm 2の秒 -1、プルトニウム（V）MOPS緩衝液中で- 3.50×10 -6 cm 2の秒 -1、プルトニウム（IV） -プルトニウム（V）HAと- 0.92×10 -6 cm 2の秒 -1。上から下へ：MOPS緩衝液中のPu（V）（赤白丸）、プルトニウム（IV）MOPS緩衝液（青白三角）で、プルトニウム（IV） - プルトニウム（V）、HAの20 ppmでの存在下で、（緑白四角）、PuのHAの20 ppmでの存在下で、（IV）（茶色白菱形）が。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <table border="0"><tbody><tr><td> サンプル型 </td><td> 測定値の数 </td><td> 239 Puの濃度、μBqL -1 </td></tr><tr><td>バルク水</td><td> 2 </td><td> 1.9±0.55 </td></tr><tr><td> DGT 0.39ミリメートル</td><td> 2 </tD&gt; <td> 1.74±0.9 </td></tr><tr><td> DGT 0.78ミリメートル</td><td> 1 </td><td> 1.79±0.9 </td></tr></tbody></table> 239バルク水におけるAMSによってプルトニウムの測定とDGTサンプラー。バルク水239 Puの表1.代表的な結果をアクチニド固有交換樹脂に抽出し、AMSによって測定され、水酸化鉄と水20 Lからの同時沈殿させましたプルトニウム（IV）の式2および拡散係数を用いて計算DGT測定の239 Puの濃度。 K = 2の不確実性。 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

薄膜における拡散勾配（DGT）の技術は、プルトニウムの分化の研究のために提案されています。このプロトコルは、有機物の存在下でのPu（IV）とPu（V）の動作をプロービング拡散実験について説明します。カルスト春に配備DGTSはプルトニウムの生物学的利用能の評価を可能にします。

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

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 ビュー.  Lausanne University Hospital. 薄膜における拡散勾配（DGT）の技術は、プルトニウムの分化の研究のために提案されています。このプロトコルは、有機物の存在下でのPu（IV）とPu（V）の動作をプロービング拡散実験について説明します。カルスト春に配備DGTSはプルトニウムの生物学的利用能の評価を可能にします。 

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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.

エアロゾルデポジション法を用いて厚い高密度イットリウム鉄ガーネット膜の形成

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

工学

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.

検出とパラジウムの回収は、都市鉱山からの金やコバルト金属は、ナノスケールワゴンホイール形の細孔を有する指定小説センサ/吸着剤を使用しました

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.

遠心鋳造を使用した薄い部分との格子金属の間接製作

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.

均一な厚さのGeのエレクトロスプレーデポジション<sub&gt; 23</sub&gt; Sbの<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt;と同様に<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt;カルコゲナイドガラスフィルム

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.

その場で太陽電池とモジュールの加速劣化のモニタリング: Cu (In, Ga) Se2太陽電池に関するケーススタディ

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.

斜め蒸着を使用してメディアを高吸収極薄カラー フィルムの作製

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.

層間せん断流中のトレーサーの拡散

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.

液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルム コントロール

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.

Tribocorrosion レートおよびバルク ・薄膜アルミニウム合金の摩耗腐食相乗効果を決定します。

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.

Mg3 N2およびZn3N2薄膜の血漿支援分子ビームエピタキシー成長

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 ...