Name: speciation and bioavailability measurements of environmental plutonium using diffusion in thin films
Uploaded: 2015-11-09T14:00:00
Duration: 12 min 22 s
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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 méthodologie DGT décrit ici pour des expériences avec Pu utilisant une cellule de diffusion fournit une approche fiable pour diverses études sur les espèces redox Pu et leurs interactions avec les molécules organiques, des particules colloïdales et les systèmes environnementaux simulés. D&#39;autres applications de dgts pour les mesures environnementales de Pu contribueront à notre compréhension de la biodisponibilité et le sort de ce radionucléide dans les écosystèmes aquatiques. Expériences de diffusion de laboratoire Afin de réaliser une expérience de diffusion réussie avec des conclusions significatives sur la mobilité Pu et les interactions concernant un environnement chimique spécifique, bien définies et contrôlables conditions doivent être fournis. L&#39;ajustement de Pu états d&#39;oxydation avant d&#39;expérimenter est essentiel de simplifier l&#39;interprétation des données ainsi que pour simuler divers comportements biogéochimiques des espèces redox Pu. La sensibilité des espèces à Pules variations de pH fait tamponner les solutions un must. Une attention particulière devrait être attirée sur les caractéristiques de cellules de diffusion et configuration: l&#39;utilisation de matériaux non-sorption polymère Téflon évite adsorption sur les parois des cellules et permet un assemblage étanche robuste, prévention de la perte de Pu de diffuser des solutions pendant l&#39;expérience. La concentration initiale Pu à être introduite dans le compartiment A, ainsi que l&#39;intervalle d&#39;échantillonnage et le volume de chaque échantillon prélevé pendant l&#39;expérience de diffusion dépendent de la méthode d&#39;analyse disponible dans le laboratoire. Toute méthode analytique est disponible peut être utilisé pour la détermination de la concentration de Pu dans les échantillons provenant de la cellule de diffusion, mais ce choix est étroitement lié à l&#39;activité initiale du Pu pris pour l&#39;expérience. 10 Bq de 239 Pu comme recommandé dans ce protocole (donnant 100-140 mBq ml -1 ou ~ 2 × 10 -13 mol ml -1) sont suffisantes pour fournir assez de sensibilité pour Measurements par spectrométrie alpha-et généralement ne posent pas de problèmes particuliers pour la réglementation de la radioprotection. La concentration initiale de Pu peut être réduite si d&#39;autres techniques analytiques plus sensibles, sont disponibles pour la détermination Pu (par exemple, la spectrométrie de masse). Intervalle d&#39;échantillonnage peut être choisie pour chaque expérience de diffusion, en fonction de la concentration initiale Pu, et le taux attendu de diffusion à travers le gel de l&#39;APM. En dépit du fait que les fractions aliquotes à partir d&#39;expériences de diffusion ne contiennent pas de radionucléides autres que Pu, la présence de sels minéraux et de la mémoire tampon MOPS peut interférer avec la méthode d&#39;analyse, ce qui réduit l&#39;efficacité et la précision de l&#39;analyse quantitative. Par conséquent, il est préférable d&#39;effectuer une séparation chimique de Pu sur ces échantillons. La cellule de diffusion fournit la meilleure approche pour étudier la diffusion dans le gel d&#39;PAM depuis le gel est exposé directement à une solution bien agitée. Ainsi, les effets de la bo de diffusioncouche undary (DBL) à la surface du gel sont considérés comme négligeables. Bon agitation des solutions lors d&#39;une expérience de diffusion est essentielle, permettant pour la minimisation des effets DBL. Dans le même temps, il faut procéder avec prudence afin de ne pas perturber le gel de PAM. Études de biodisponibilité Pu dans les eaux douces naturelles Les résultats produits par ce spectacle de protocole que la mesure de plutonium avec des dispositifs DGT fournit un outil efficace pour étudier la biodisponibilité du plutonium dans l&#39;eau douce. DGT mesures donnent concentration moyenne dans le temps des espèces libres et labiles, les deux formes les plus importantes pour l&#39;absorption biologique par des organismes vivants. En outre, la cinétique de l&#39;interaction de la matière organique avec Pu peuvent être étudiés en utilisant des gels de différentes épaisseurs. Le temps nécessaire pour les espèces Pu-NOM se diffuser à travers le gel permettra complexes les plus labiles de dissocier. DGT mesures peuvent être complétées btechniques d&#39;ultrafiltration y, qui donnent le pourcentage d&#39;espèces colloïdales Pu-dessus d&#39;une taille donnée (par exemple, 8 kDa). Espèces colloïdales Pu sont généralement considérées comme des espèces non-biodisponibles et font partie de la fraction Pu pas mesurables en utilisant la DGT. À ce stade, les dispositifs DGT ont été déployés uniquement en eau douce d&#39;une source karstique des montagnes du Jura suisse. Faibles concentrations dans l&#39;environnement de Pu exigent un déploiement à long terme de dispositifs DGT, qui peuvent rencontrer des inconvénients potentiels. Encrassement biologique de la surface DGT représente un inconvénient important, augmentant l&#39;épaisseur DBL et limitant ainsi le flux de Pu à travers le gel de PAM. Reliure phase des dgts exposées dans les eaux marines ou dans les eaux de forte minéralisation peut être saturé rapidement avec d&#39;autres métaux traces, de déformer les données d&#39;accumulation de Pu. Détermination des niveaux de Pu environnement de trace requiert une séparation radiochimique approfondie et des méthodes d&#39;analyse très sensibles. Mesure AMSs appliqués dans ce protocole ne sont pas largement disponibles, mais peuvent être remplacés par d&#39;autres techniques de spectrométrie de masse. Cependant, une séparation radiochimique rigoureuse est nécessaire pour éliminer l&#39;interférence isobarique 238 UH à partir d&#39;uranium naturel. L&#39;équation 2 indique que la taille du dispositif DGT est un paramètre essentiel qui peut être réglée pour augmenter la quantité de Pu accumulée pendant un temps donné déploiement. Bandes de gel commerciaux sont disponibles uniquement avec une surface maximum de 6 cm x 22 cm. Par conséquent, la fenêtre de l&#39;échantillonneur de la DGT a été augmenté à 105 cm 2 (5 cm x 21 cm), ce qui rend possible d&#39;accumuler suffisamment d&#39;espèces pour Pu relativement courts délais de déploiement. Le montage d&#39;un tel échantillonneur DGT exige précision et une attention particulière pour les propriétés de la feuille de gel de PAM tout en manipulant. Il est d&#39;une importance fondamentale pour assembler des couches de gel dans un uniforme face lisse &quot;sandwich&quot; dans le but de fournir un homoflux-cutanée d&#39;espèces Pu de l&#39;eau en vrac à travers le gel de diffusion. Une bonne circulation de l&#39;eau à la surface de la DGT est également un paramètre important, mais il est principalement déterminé par les conditions d&#39;écoulement dans l&#39;aquifère. Il est recommandé de placer des dispositifs DGT pour les mesures Pu à environ 45 ° vers la direction de l&#39;écoulement de l&#39;eau afin de fournir un approvisionnement régulier en eau et de minimiser les effets de la DBL. Coefficient de diffusion utilisée dans l&#39;équation 2 doit être corrigée si la température dans le corps étudié d&#39;eau est différente de la température à laquelle le coefficient de diffusion a été déterminée. Effets de la température sur les coefficients de diffusion sont donnés par l&#39;équation de Stokes-Einstein (équation 3): <img alt="Équation 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> (3) où D 1 et D 2 sont des coefficients de diffusion (cm 2 s -1), η 1 η et 2 sont des viscosités (mPa.s) de water à des températures T 1 et T 2 (K), respectivement. Actuellement, il n&#39;y a aucune méthode pour étudier la spéciation Pu dans un environnement vierge, sauf pour les calculs thermodynamiques basés sur, par exemple, le pH et les paramètres d&#39;oxydoréduction. Ces paramètres ne sont disponibles que pour les macro-éléments, tels que les carbonates de fer, de manganèse ou de cations. Ainsi, Pu spéciation est dérivée de ces espèces mesurables, mais ne représente pas une mesure «réelle». Ici, nous pensons que la diffusion de la technique de film de gel PAM mince tel que présenté dans le présent document est une étape importante dans la résolution du problème de la spéciation Pu, car il permet de mesurer en libre situ et espèces labiles et, éventuellement, attestant espèces plutonyle. Bien que seulement quelques mesures de la DGT Pu environnement dans les eaux douces ont été entrepris jusqu&#39;à présent, les résultats obtenus sont encourageants pour d&#39;autres applications de la technique DGT pour spéciation études de biodisponibilité et Pu.Déploiement de dgts dans les eaux riches en matières organiques sera potentiellement fournir des informations importantes sur la mobilité et les interactions Pu en présence de molécules d&#39;NOM. Des résultats intéressants devraient être attendus à partir de mesures de la DGT dans les environnements marins contaminés, comme les mers côtières autour de l&#39;usine de retraitement nucléaire de Sellafield et l&#39;Fukushima Daiichi centrale nucléaire endommagée.

Le plutonium est un radionucléide présent artificielle dans l&#39;environnement à la suite des retombées mondiale après les essais de bombes nucléaires et les accidents nucléaires. La chimie redox du plutonium a des implications importantes pour sa migration et des cycles biogéochimiques dans les systèmes aquatiques environnementales 1. Le plutonium a une chimie complexe et peut exister sous quatre états d&#39;oxydation (III, IV, V, VI) en même temps. Par conséquent, la répartition des espèces redox de plutonium dans les eaux naturelles est extrêmement sensible à l&#39;environnement local de produits chimiques 2,3. L&#39;état d&#39;oxydation du plutonium dépend aussi de l&#39;origine de la source - cette déclaration étant surtout utile pour les environnements contaminés et des sites d&#39;élimination. Espèces de plutonium réduits (+ III et + IV) se trouvent principalement dans les milieux anoxiques et proviennent des retombées mondiales et stockés effluents de déchets, tandis que les états d&#39;oxydation plus élevés (+ V et + VI) peuvent être trouvés parmi les produits de désintégration d&#39;autres actinideset dans des environnements oxiques 4. La mobilité et le comportement environnemental de plutonium peuvent être prédits dans une certaine mesure de la spéciation redox. Plutonium + III et IV + états d&#39;oxydation existe principalement dans la phase solide et a augmenté la capacité de sorber aux colloïdes inorganiques et la matière organique naturelle (NOM) des molécules. Plutonium + III et IV + états d&#39;oxydation est considéré comme moins mobile. Formes oxydées plus solubles de plutonium (+ V et VI +, + V étant le plus probable) 5 peuvent potentiellement contribuer à un transfert biologique plus élevée pour les organismes aquatiques due à une plus grande mobilité. Néanmoins, en présence du NOM, en particulier de l&#39;acide humique, Pu (V) est réduit 17, décalant le partitionnement de plusieurs ordres de grandeur en faveur de précipitations. Malgré le fait que le taux de Pu (V) à la réduction de Pu (IV) est de 4 à 5 ordres de grandeur plus rapide que la réaction inverse, la remobilisation de Pu (IV) dans des conditions oxydantes MAy ont également lieu 1. Des données expérimentales récentes sur les sédiments minérales modifiées avec Pu (IV) et soumis à des conditions oxydantes naturelles ont démontré que la concentration de Pu soluble en phase aqueuse avec le temps a augmenté de 1,6. Les auteurs expliquent par désorption par oxydation de Pu (IV) et de Pu formation de plus soluble (V) et Pu (VI) espèce. L&#39;oxydation du Pu (IV) peut également se produire en raison des oxydes de manganèse rencontrées naturellement 7. Ces observations sont importantes pour la modélisation de biodisponibilité et de l&#39;évaluation du risque environnemental d&#39;élimination des déchets et des sites contaminés. Les études sur la biodisponibilité et la spéciation du plutonium est une tâche difficile à la fois en laboratoire et in situ des conditions. De faibles concentrations environnementales, la variabilité des espèces redox et les interactions avec les colloïdes naturels, il est difficile de simuler le comportement biogéochimique de plutonium. La technique des gradients de diffusion dans les couches minces (DGT) basée surla diffusion d&#39;espèces de contaminants libres et labiles dans un polyacrylamide (PAM) de gel est largement utilisé pour les mesures environnementales d&#39;oligo-éléments 8. Un échantillonneur de DGT représente un dispositif à trois couches constituée d&#39;une phase de liaison (pour la plupart des métaux en traces, il est de la résine Chelex contenu dans le gel de PAM), la couche de gel par diffusion (gel de PAM d&#39;épaisseur variable) et une membrane de filtre de protection du gel et maintenir l&#39;ensemble. Des couches minces de gel de Polyacrylamide, comprenant de 85% d&#39;eau, permettent de complexes libres et des espèces labiles à diffuser plus rapidement que le plutonium lié à de grosses molécules ou de particules colloïdales NOM naturelles. Un set-up conçu pour étudier le plutonium diffusion dans les films de gel PAM mince dans des conditions de laboratoire est appelé une cellule de diffusion 9. Une cellule de diffusion est un récipient à deux compartiments où deux compartiments séparés sont reliés par une ouverture d&#39;une surface donnée. L&#39;ouverture, à savoir, la fenêtre entre les deux chambres contains un disque de gel de diffusion d&#39;une épaisseur donnée. Nous avons construit une cellule Téflon avec deux fois 100 ml compartiments et une fenêtre de diffusion circulaire de 1,7 cm de diamètre. Un compartiment est amovible, ce qui facilite l&#39;assemblage. A 0,5 cm de large rainure sculptée autour de la fenêtre de diffusion sur le compartiment fixe sert à placer le disque de gel de diffusion. La profondeur de la rainure doit être similaire à l&#39;épaisseur de gel de PAM destiné à être utilisé. Nous avons choisi de travailler avec un gel de PAM de 0,39 mm, donc la profondeur des rainures dans notre cellule de diffusion est de 0,39 mm. Un tableau détaillé de la cellule de diffusion est donnée à la figure 1. Quand une solution contenant initialement le plutonium est placé dans un compartiment (A), la diffusion des espèces Pu établit un gradient de concentration dans le gel et va commencer à s&#39;accumuler dans le deuxième compartiment (B), contenant initialement une solution ayant la même composition chimique sans Pu . La concentration initiale en espèces Pu dans le compartiment A est défini de telle sorte qu&#39;il Remains constants ou des changements très petits (de 1% à 2% au plus) à travers l&#39;expérience de diffusion. Tracer la quantité de Pu diffusé en fonction du temps fournit un moyen pour analyser la mobilité des espèces Pu qui règnent dans les différentes conditions environnementales simulées. Diffusion dans des films minces fournit une alternative utile pour les études sur la mobilité Pu et de la spéciation et peut être appliquée avec succès dans des conditions de terrain 10. On peut remplacer la cellule de diffusion par un échantillonneur passif, fabriqué avec le PAM gel diffusif et résine Chelex comme phase de liaison, qui sert à accumuler de diffusion des espèces Pu. Un tel échantillonneur peut être exposée dans des conditions de terrain - la quantité de Pu accumulée dans la résine sera indicative de la spéciation et la biodisponibilité de Pu dans l&#39;environnement respectif 10. Dans ce travail, nous avons utilisé une cellule de diffusion pour enquêter sur la mobilité de Pu (IV) et de Pu (V) des espèces et de leurs interactions avec NOM dans des conditions de laboratoire. Furthermore, nous appliqué grandes échantillonneurs DGT passifs d&#39;une surface de 105 cm 2 d&#39;étudier la biodisponibilité de Pu dans une source karstique des montagnes (Venoge River) Jura suisse où une fraction importante de Pu a été trouvé dans les parties intracellulaires de mousses aquatiques un travail antérieur 11. En raison de la très faible niveau de plutonium présent dans cet environnement vierge, spectrométrie de masse (AMS) techniques basées sur des accélérateurs disponibles à l&#39;ETH Zurich ont été utilisés pour mesurer les isotopes de plutonium.

<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;absorption biologique du plutonium (Pu) dans les écosystèmes aquatiques est particulièrement préoccupante car elle est un émetteur de particules alpha avec une longue demi-vie qui peuvent potentiellement contribuer à l&#39;exposition du biote et les humains. Les gradients de diffusion dans mince technique des films est introduit ici pour mesures in-situ de Pu biodisponibilité et la spéciation. Une cellule de diffusion construits pour des expériences de laboratoire avec Pu et le protocole nouvellement mis au point permettent de simuler le comportement de l&#39;environnement de Pu dans des solutions modèles de différentes compositions chimiques. Ajustement des états d&#39;oxydation à Pu (IV) et de Pu (V) décrits dans ce protocole est essentiel afin d&#39;enquêter sur la chimie redox complexe de plutonium dans l&#39;environnement. L&#39;étalonnage de cette technique et les résultats obtenus dans les expériences de laboratoire permettent de développer un dispositif DGT spécifique pour mesures in-situ dans les eaux douces Pu. Mesures de spectrométrie de masse par accélérateurde Pu accumulée par dgts dans une source karstique permis de déterminer la biodisponibilité de Pu dans un environnement d&#39;eau douce minérale. Application de ce protocole pour les mesures Pu utilisant des dispositifs DGT dispose d&#39;un grand potentiel pour améliorer notre compréhension de la spéciation et le transfert biologique de Pu dans les écosystèmes aquatiques.

Expériences de diffusion Tracer les activités de Pu 239 diffusées dans le compartiment B de la cellule de diffusion en fonction du temps donne une représentation visuelle du flux des espèces 239 Pu diffusion à travers le gel de l&#39;APM. Les coefficients de diffusion calculés à partir de ces emplacements conformément à l&#39;équation 1 de fournir un moyen supplémentaire permettant de comparer la mobilité des différents 239 espèces redox Pu dans divers environnements chimiques (figure 2). La figure 5 illustre les expériences de diffusion avec Pu (IV) et de Pu (IV) -Pu (V) les espèces mélangées, respectivement, dans les tampon MOPS et en présence de 20 ppm de HA. Une comparaison de ces parcelles montre que Pu (V) est beaucoup plus mobile que Pu (IV) .Cet est particulièrement valable pour Pu (IV) et de Pu (V) lorsque HA (MW 5-40 kDa dans nos expériences, caractérisé dans le par SI Cusnir et al.) 10 est ajouté en tant que complexant molécules. Pu (V) la source solution préparé selon le protocole décrit dans le présent document contient de manière prédominante des espèces Pu (V). Extraction en phase liquide avec HDEHP à la fin de l&#39;expérience de diffusion dans les MOPS solution tamponnée a trouvé 80% ± 10% de Pu (V). Le rendement chimique de cette extraction est de 80%. La solution de Pu (V) en présence de 20 ppm de HA a été équilibrée pendant 24 h et Pu (V) dans cette fraction de solution modèle était de 35% ± 10%. Les études sur Pu biodisponibilité dans les eaux douces naturelles Plusieurs dispositifs DGT construits dans notre laboratoire ont été exposés avec succès pour des périodes de deux à trois semaines dans une source karstique des montagnes du Jura suisse. Ceci est une source d&#39;eau minérale avec le pH de l&#39;eau dans la plage de 6,5 à 7,5, une conductivité supérieure à 400 microsiemens cm-1 et saturé avec de l&#39;oxygène. Ces expériences ont démontré une bonne applicabilité et la robustesse des ensembles de gel, sans aucune trace de l&#39;encrassement biologique, peut-être aussi à cause de til basse température du ressort (7 ° C). Dgts récupérés après les déploiements ont été bien conservés, avec des couches de gel intacts, conservant la forme initiale et l&#39;aspect visuel. Pu accumulée par dgts a été analysée par AMS. AMS offre des avantages considérables par rapport aux autres techniques d&#39;analyse: il est très sensible (à des niveaux sous-FG), et nécessite montant initial de l&#39;échantillon beaucoup plus faible que l&#39;alpha-spectrométrie ou techniques ICP-MS. En outre, des interférences isobariques moléculaires, tels que l&#39;hydrure d&#39;uranium (238 UH), ou d&#39;autres molécules sont efficacement supprimés pendant la mesure AMS et ne pas interférer avec la détection 239 Pu. Pour des raisons techniques (le plus probablement d&#39;une contamination par 239 Pu pendant les séparations chimiques), nous ne pouvions pas utiliser les données pour 239 Pu pour les premières applications de dgts dans le domaine. Néanmoins, les résultats de 240 Pu étaient impartiale. Ainsi, nous avons calculé le 239 Pu contenu de la mesure &lt;sup&gt; 240 Pu, prenant 0,18 en 240 Pu / 239 Pu rapport atomique pour Fallout plutonium. Les résultats sont résumés dans le tableau 1. 239 Pu concentrations mesurées dans les échantillons d&#39;eau en vrac sont similaires aux concentrations précédemment rapportées pour cet aquifère (1-7 μBq L -1) 11. En outre, 239 Pu concentrations calculées à partir de mesures de la DGT sont similaires dans les incertitudes de la mesure. Depuis dgts accumulent seules espèces libres et labiles Pu, on peut estimer la fraction biodisponible de Pu dans cette eau. Les données figurant dans le tableau 1 indiquent que tous les 239 espèces Pu présents dans l&#39;eau en vrac se trouvent dans une forme biodisponible. Ceci est un résultat intéressant à la lumière des résultats précédents 11, qui ont révélé l&#39;accumulation prédominante de 239 + 240 Pu dans la fraction intracellulaire des mousses aquatiques croissance au printemps par rapport à <sup&gt; 241 Am et 90 Sr. Les 11 auteurs ont suggéré que la mobilité accrue de Pu dans cet aquifère naturel était due à la formation d&#39;un complexe soluble de carbonate Pu, peut-être comme un Pu (V) sous forme de plutonyle, complexe uranyle-carbonate semblable à l&#39;état naturel. Eau de la source Venoge est l&#39;eau dure, avec une concentration élevée en carbonate et une très faible teneur en NOM (environ 1 ppm). <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> Figure 1. cellule de diffusion utilisés pour des expériences sur la diffusion Pu à travers le gel de PAM. La gorge épaisseur 0,5 cm, la profondeur de rainure de 0,39 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> Figure 2. SnapshOT de la feuille de calcul Excel utilisée pour les calculs du coefficient de diffusion. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> Figure 3. Dispositif de Grand-surface DGT pour les mesures environnementales de spéciation Pu composants de l&#39;appareil DGT -. La plaque de fond et le cadre de la couverture -. Représenté à gauche, l&#39;assemblage avec des trous d&#39;équipage sur le droit <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a> <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> Dispositifs échantillonneurs 4. DGT de chiffre fixe dans le support (à gauche) exposés dans la Venoge spring (à droite) pour les mesures de biodisponibilité Pu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> Figure 5. Terrain de la 239 Pu diffusé dans le compartiment B de la cellule de diffusion dans différents environnements chimiques. Les points de données expérimentales sont données pour 239 Pu (IV) et 239 Pu (V), respectivement, en tampon MOPS ainsi que pour 239 Pu (IV) - 239 Pu (V) des espèces mixtes (35% ± 10% de Pu (V)) en présence de HA. La ligne indiquée pour 239 Pu (IV) HA a été calculée en utilisant un coefficient de diffusion de 0,50 × 10 -6 cm 2 s -1 précédemment déterminé 10. Les coefficients de diffusion calculés à partir de l&#39;équation 1 sont: Pu (IV) dans du tampon MOPS - 2,29 × 10 -6 cm 2 s -1, Pu (V) dans un tampon MOPS - 3,50 × 10 -6 cm 2 s -1, Pu (IV) - Pu (V) avec HA - 0,92 × 10 -6 cm 2 s -1. De haut en bas: Pu (V) dans un tampon MOPS (cercle rouge ouverte), Pu (IV) dans le tampon MOPS (bleu triangles vides), Pu (IV) - Pu (V) en présence de 20 ppm de HA (vert carrés ouverts), Pu (IV) en présence de 20 ppm de HA (diamants bruns ouverts). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <table border="0"><tbody><tr><td> Type d&#39;échantillon </td><td> Nombre de mesures </td><td> 239 concentration Pu, μBq L -1 </td></tr><tr><td> Eau en vrac </td><td> 2 </td><td> 1,9 ± 0,55 </td></tr><tr><td> DGT 0,39 mm </td><td> 2 </td&gt; <td> 1,74 ± 0,9 </td></tr><tr><td> DGT 0,78 mm </td><td> 1 </td><td> 1,79 ± 0,9 </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Les résultats représentatifs pour 239 Pu mesures par AMS dans l&#39;eau en vrac et des échantillonneurs DGT. 239 Pu dans l&#39;eau en vrac a été co-précipités à partir de 20 L d&#39;eau avec des hydroxydes de fer, extrait de la résine de change spécifique actinides et mesurée par AMS . 239 des concentrations Pu pour les mesures DGT calculées selon l&#39;équation 2 et coefficient de diffusion pour Pu (IV). Incertitudes pour k = 2; u (95).

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

La technique des gradients de diffusion dans les couches minces (DGT) est proposé pour les études de spéciation de plutonium. Ce protocole décrit des expériences de diffusion de palpage le comportement de Pu (IV) et de Pu (V) en présence de matière organique. Dgts déployés dans une source karstique permettent d&#39;évaluer la biodisponibilité de Pu.

Spéciation et la biodisponibilité mesures de plutonium de l&#39;environnement en utilisant la diffusion dans les couches minces

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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