Name: speciation and bioavailability measurements of environmental plutonium using diffusion in thin films
Uploaded: 2015-11-09T14:00:00
Duration: 12 min 22 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films at JoVE.com

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. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+Speciation+of+Actinides.">Environmental Speciation of Actinides.</a> Inorganic Chemistry. 52 (7), 3510-3532 (2013).</li><li>Kurosaki, H., Kaplan, D. I., Clark, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+environmental+curium+on+plutonium+migration+and+isotopic+signatures.">Impact of environmental curium on plutonium migration and isotopic signatures.</a> Environ. Sci. Technol. 48 (23), 13985-13991 (2014).</li><li>Orlandini, K. A., Penrose, W. R., Nelson, 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=Pu(V)+as+the+stable+form+of+oxidized+plutonium+in+natural-waters.">Pu(V) as the stable form of oxidized plutonium in natural-waters.</a> Marine Chemistry. 18 (1), 49-57 (1986).</li><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=Eleven-year+field+study+of+Pu+migration+from+Pu+III,+IV,+and+VI+sources.">Eleven-year field study of Pu migration from Pu III, IV, and VI sources.</a> Environ. Sci. Technol. 40 (2), 443-448 (2006).</li><li>Morgenstern, A., Choppin, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+the+oxidation+of+Pu(IV)+by+manganese+dioxide.">Kinetics of the oxidation of Pu(IV) by manganese dioxide.</a> Radiochim. Acta. 90 (2), 69-74 (2002).</li><li>Davison, W., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-situ+speciation+measurements+of+trace+components+in+natural-waters+using+thin-film+gels.">In-situ speciation measurements of trace components in natural-waters using thin-film gels.</a> Nature. 367 (6463), 546-548 (1994).</li><li>Zhang, H., Davison, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusional+characteristics+of+hydrogels+used+in+DGT+and+DET+techniques.">Diffusional characteristics of hydrogels used in DGT and DET techniques.</a> Anal. Chim. Acta. 398 (2-3), 329-340 (1999).</li><li>Cusnir, R., Steinmann, P., Bochud, F., Froidevaux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+DGT+Technique+for+Plutonium+Bioavailability+Measurements.">A DGT Technique for Plutonium Bioavailability Measurements.</a> Environ. Sci. Technol. 48 (18), 10829-10834 (2014).</li><li>Froidevaux, P., Steinmann, P., Pourcelot, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Term+and+Long-Range+Migration+of+Radioactive+Fallout+in+a+Karst+System.">Long-Term and Long-Range Migration of Radioactive Fallout in a Karst System.</a> Environ. Sci. Technol. 44 (22), 8479-8484 (2010).</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=Preparation+of+a+stable+tracer+solution+of+plutonium+(IV).">Preparation of a stable tracer solution of plutonium (IV).</a> Radiochim. Acta. 91 (9), 495-497 (2003).</li><li>Saito, A., Roberts, R. A., Choppin, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+solutions+of+tracer+level+plutonium+(V).">Preparation of solutions of tracer level plutonium (V).</a> Anal. 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. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-trace+determination+of+plutonium+in+urine+samples+using+a+compact+accelerator+mass+spectrometry+system+operating+at+300+kV.">Ultra-trace determination of plutonium in urine samples using a compact accelerator mass spectrometry system operating at 300 kV.</a> Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 27 (1), 126-130 (2012).</li><li>Christl, M., 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=The+ETH+Zurich+AMS+facilities:+Performance+parameters+and+reference+materials.">The ETH Zurich AMS facilities: Performance parameters and reference materials.</a> Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 294, 29-38 (2013).</li><li>Blinova, O., 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=Redox+interactions+of+Pu(V)+in+solutions+containing+different+humic+substances.">Redox interactions of Pu(V) in solutions containing different humic substances.</a> Journal of Alloys and Compounds. 444, 486-490 (2007).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

푸딩이 확산 세포를 이용하여 실험을 위해 여기에 설명 DGT 방법론은 푸 산화 환원 종과 유기 분자, 콜로이드 입자 및 시뮬레이션 환경 시스템과의 상호 작용에 대한 다양한 연구를위한 신뢰할 수있는 방법을 제공합니다. 푸 환경 측정 DGTs의 또 다른 응용 프로그램은 우리의 생체 이용률의 이해와 수중 생태계에서이 방사성 핵종의 운명에 기여할 것이다. 실험실 확산 실험 특정 화학적 환경에 관한 의미있는 우레탄 이동성 결론과 상호 작용 성공적인 확산 실험을 수행하기 위해, 잘 정의되고 제어 가능한 조건이 제공되어야한다. 실험 전에 우레탄 산화 상태의 조정은 데이터 해석을 단순화 할뿐만 아니라 우레탄 독스 종의 다양한 생지 동작을 시뮬레이션하는 것이 필수적이다. 푸 종의 민감도에의 pH 변화는 필수 솔루션을 버퍼링합니다. 특별한주의 확산 세포 기능 및 설정에 그려 져야 : 비 흡장 테플론 중합체 재료의 사용은 셀 벽에 흡착을 방지하고 실험 기간 동안 솔루션을 확산 우레탄의 손실을 방지 강력한 누액 방지 조립체를 허용한다. 초기 우레탄 농도는 구획뿐만 아니라 샘플링 간격에 도입하고 확산 실험 중에 찍은 각 샘플의 체적은 실험실에서 사용 가능한 분석 방법에 의존한다. 임의의 분석 방법을 사용할 수는 있지만,이 선택은 단단히 실험 촬영 (PU)의 초기 활성에 결합 된 확산 셀로부터 시료 우레탄 농도의 측정을 위해 사용될 수있다. 이 프로토콜에서 권장하는 239 푸의 10 BQ는 measurem 충분한 감도를 제공하기에 충분하다 (100-140 MBq의 ml의 -1 ~ × 10 -13 몰 ml의 -1 2를주는)일반적으로 알파 분석에 의해 엔트 방사선 보호 규정에 대한 특정 문제를 제기하지 않는다. 다른, 더 민감한 분석 기술은 우레탄 판정 (예를 들면, 질량 분광법)에 사용할 수있는 경우 (PU)의 초기 농도는 감소 될 수있다. 샘플링 간격은 우레탄 초기 농도에 따라 각 확산 실험을 선정하고, PAM 겔을 통해 확산 속도 예상 될 수있다. 확산 실험에서 분취 액 우레탄 이외의 방사성 핵종을 함유하지 않는다는 사실에도 불구하고, 무기 염 및 MOPS 완충액의 존재는 효율 및 정량 분석​​의 정확성을 감소시키는, 분석 절차를 방해 할 수있다. 따라서, 이들 샘플에 대해 우레탄의 화학적 분리를 수행하는 것이 바람직하다. 확산 셀 겔을 잘 교반 된 용액에 직접 노출되기 때문에, PAM 겔에 확산을 연구하는 가장 좋은 방법을 제공한다. 보의 확산 때문에, 효과겔 표면에서 undary 층 (DBL)을 무시할 간주됩니다. 확산 실험 동안 용액을 잘 교반 DBL 효과의 최소화를 허용 필수적이다. 동일한 시간에, 하나는 PAM 겔을 방해하지하기 위해 신중하게 수행한다. 천연 담수에서 푸의 생체 이용률에 대한 연구 DGT 장치와 플루토늄을 측정하는 담수에 플루토늄의 생체 이용률을 연구 할 수있는 효율적인 도구를 제공이 프로토콜 쇼에 의해 생성 된 결과. DGT 측정은 무료이며 불안정한 종의 시간 평균 농도, 생물에 의한 생물학적 이해를위한 가장 중요한 두 가지 형태를 얻을 수 있습니다. 또한, 유기물 (PU)의 상호 작용의 반응 속도가 상이한 두께의 겔을 사용하여 조사 할 수있다. 푸 NOM 종에 필요한 시간은 해리 할 수​​있는 가장 불안정한 단지에 대한 수 젤을 통해 확산. DGT 측정은 b를 보완 할 수있다소정의 크기 (예를 들어, 8 kDa의) 상기 우레탄 콜로이드 종의 백분율을 수득 Y 한외 기술. 푸 콜로이드 종은 일반적으로 비 생물학적 종으로 간주하고 DGT를 사용하지 않는 측정 우레탄 부분의 일부된다. 이 시점에서, DGT 장치 만 스위스 쥐라 산맥의 카르스트 봄의 담수에 배치되었다. 푸 낮은 환경 농도는 잠재적 인 문제점이 발생할 수 있습니다 DGT 장치의 장기 배포를 필요로한다. DGT 표면은 생 오손 DBL 두께를 증가시키고, 따라서 PAM 겔을 통해 (PU)의 광속을 제한하는 심각한 문제점을 나타낸다. 해수 또는 높은 광물의 물에 노출 된 DGTs의 바인딩 단계는 빠르게 푸의 축적에 대한 데이터를 잘못 설명, 기타 미량 금속으로 포화 될 수 있습니다. 환경 푸의 추적 레벨의 결정은 철저한 방사 화학적 분리 매우 민감한 분석 방법이 필요합니다. AMS 측정이 프로토콜에 적용들에 널리 사용할 수 있지만, 다른 질량 분광 기술에 의해 대체 될 수있다. 그러나, 엄격한 방사 화학적 분리는 천연 우라늄을 발생 등압 238 UH 간섭을 제거하는 것이 필요하다. 수학 식 2는 DGT 장치의 크기가 소정 시간 동안 배치 축적 (PU)의 양을 증가시키기 위해 조정될 수있다 필수적인 파라미터임을 나타낸다. 상업 겔 스트립은 6cm × 22 cm의 최대 표면에 사용할 수 있습니다. 따라서, DGT 샘플러의 창은 상대적으로 짧은 배포 번 푸 종을 충분히 축적 할 수있게 105cm 2 (21cm × 5cm)로 증가되었습니다. 조작하면서 이러한 DGT 샘플러의 조립 정밀도와 PAM 젤 시트 속성의 특별한 고려가 필요합니다. 그것은 homoge을 제공하기 위해 부드러운 얼굴 균일 &quot;샌드위치&quot;로 겔 층을 조립하는 기본적인 중요성확산 젤을 통해 대량의 물에서 푸 종의 neous 플럭스. DGT면에서 좋은 수류는 중요한 매개 변수이다, 그러나 주로 대수층 내의 유동 조건에 의해 결정된다. 이는 안정적인 물 공급을 제공하고 DBL의 영향을 최소화하기 위해 약 45 °의 물 흐름의 방향에 향해 우레탄 DGT 측정 장치를 배치 할 것을 권장한다. 물 연구 체내 온도 확산 계수가 결정되었을 때의 온도와 다른 경우 수학 식 2에서 사용 확산 계수를 보정해야한다. 확산 계수에 대한 온도 효과는 스톡스 - 아인슈타인 방정식 (식 3)에 의해 제공됩니다 : <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> (3) D 1과 D 2는 확산 계수 (CM 2 초 -1), η 곳 1, η 2 승의 점도 (MPA 초)입니다온도의 T (1) 각각 T 2 (K)에서의 ater. 현재, 예컨대, pH 및 산화 환원 매개 변수를 기반으로 계산 열역학적 제외 깨끗한 환경에서 푸 분화를 조사하는 방법이 없다. 이러한 매개 변수는 탄산염, 철, 망간 양이온 거시 구성 요소에서만 사용할 수 있습니다. 따라서, 푸의 분화는 이러한 측정 종에서 유래하지만 &quot;진짜&quot;측정을 나타내지 않습니다. 여기에서 우리는 plutonyl 종을 입증 가능성, 현장 무료 불안정한 종에서 측정 가능하고 있기 때문에 본 논문에서 제시된 얇은 PAM 젤 필름 기술의 확산은 푸 분화 문제의 해결에 중요한 단계라고 생각합니다. 담수 환경에서 우레탄 중 일부만 DGT 측정은 지금까지 수행되었지만, 얻어진 결과 우레탄 분화 및 생체 이용률 연구 DGT 기술의 추가적인 애플리케이션을위한 장려된다.유기 풍부한 바다에서 DGTs의 배포는 잠재적으로 NOM 분자의 존재 푸 이동성과 상호 작용에 대한 중요한 정보를 얻을 것입니다. 흥미로운 결과는 이러한 셀라 필드 핵 재 처리 공장 주변의 해안 바다와 손상된 후쿠시마 다이 이치 원자력 발전소 등의 오염 된 해양 환경에서 DGT 측정에서 예상해야한다.

플루토늄은 핵 실험과 핵 사고 다음 글로벌 악영향의 결과로 환경에서 인공 방사성 핵종으로 존재한다. 플루토늄의 산화 환원 화학은 환경 수생 시스템 1에서의 이동과 생물 지구 화학적 순환에 대한 중요한 의미를 가지고있다. 플루토늄은 복잡한 화학을 가지며 동시에 네 산화 상태 (III, IV, V, VI)로 존재할 수있다. 따라서, 자연의 바다에서 플루토늄의 산화 환원 종의 분포는 지역 화학 환경 2,3에 매우 민감하다. 플루토늄의 산화 상태는 소스의 기원에 따라 달라집니다 -이 사항이 오염 된 환경 및 폐기 사이트의 대부분이 관련되고. 더 높은 산화 상태 (V +와 + VI가) 다른 악티늄의 붕괴 제품들 사이에서 발견 될 수있는 반면 감소 플루토늄 종 (+ III와 + IV), 폐기물 폐수를 무산소 환경에서 주로 발견 및 글로벌 다툼에서 시작과 입식및 호기 환경 4. 이동성과 플루토늄 환경 문제는 산화 환원 분화에서 어느 정도 예측 될 수있다. + III에서 플루토늄과 + IV 산화 상태는 고체 단계에 주로 존재하는 무기 콜로이드에 흡착 될 수있는 능력을 증가시키고 자연 유기 물질 (NOM) 분자를 발생했다. + III에서 플루토늄과 + IV 산화 상태가 덜 모바일로 간주됩니다. 플루토늄 (+ V와 VI +, + V를 가장 가능성이있는) 5 개 수용성 산화 된 형태는 잠재적으로 인해 높은 이동성 수생 생물에 높은 생물학적 전송에 기여할 수있다. 그럼에도 불구하고, NOM의 존재, 특히 부식 산의, 푸 (V)는 강수량에 찬성 분할에게 몇 배를 이동, 17 감소되고있다. 우레탄에 우레탄 (V)의 감소율 (IV) 빠른 역반응보다 크기 4~5 오더 (IV)을 산화 조건하에 MA 우레탄의 재 이동한다는 사실에도 불구Y는 대신 1을. 자연 산화 조건 (IV) 푸와 개정의 대상 미네랄 퇴적물에 대한 최근의 실험 데이터는 수상에 용해 푸의 농도가 시간이 1.6 이상 증가한 것을 증명하고있다. 저자는 산화 (IV) 푸의 탈착보다 수용성 우레탄 (V)와 푸 (VI) 종의 형성에 의해 그것을 설명. 푸의 산화 (IV) 인해 자연적으로 발생 망간 산화물 (7)에 발생할 수 있습니다. 이러한 관찰은 생체 이용률 모델링, 폐기물 처리 및 오염 지역의 환경 위해성 평가에 중요하다. 생체 이용률과 플루토늄의 분화에 대한 연구는 조건을 모두 실험실 및 원위치 어려운 작업입니다. 낮은 환경 농도는 산화 환원 종의 다양성과 자연 콜로이드와의 상호 작용 어려운 플루토늄의 생화학 동작을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 박막 (DGT)의 확산 그라디언트의 기술에 기반폴리 아크릴 아미드 (PAM) 겔을 통해 무료 불안정한 오염물 종의 확산 널리 미량 원소 (8)의 환경 측정에 사용된다. DGT 샘플러, 확산 겔층 (다양한 두께의 PAM 겔)와 겔을 보호 여과막과 (그것은 PAM 겔에 함유 Chelex 수지 미량 금속의 대부분) 결합 상으로 이루어지는 삼층 장치를 나타낸다 함께 어셈블​​리를 들고입니다. 물 85 %로 이루어진 폴리 아크릴 아미드 겔의 박막을, 큰 NOM 분자 또는 천연 콜로이드 입자에 결합 플루토늄보다 빠르게 확산 자유롭고 불안정한 착물 종을 사용. 실험실 조건에서 얇은 PAM 겔 필름의 플루토늄 확산을 연구하기위한 셋업이 확산 실 (9)라고한다. 확산 셀은 두 개의 구획은 주어진 표면의 개구에 의해 상호 연결되는 두 개의 구획 용기이다. 개방, 즉, 두 개의 챔버 (C) 사이의 창주어진 두께의 확산 겔 디스크 ontains. 우리는 두 100 ㎖ 구획 원형 확산 창 직경 1.7 cm와 테플론 셀을 구성. 하나의 구획은 조립을 용이하게 분리 가능하다. 고정 된 구획에 확산 창 주위에 조각 된 0.5 cm 넓은 홈이 확산 젤 디스크를 배치하는 역할을한다. 홈 깊이는 사용하기위한 PAM 겔 두께와 유사해야한다. 따라서, 우리는 우리의 확산 셀에 홈 깊이는 0.39 mm이며, 0.39 mm의 PAM 겔 작동하도록 선택한다. 확산 셀의 상세한 그림이도 1에 제시되어있다. 처음 플루토늄을 함유하는 용액은 한 구획 (A)에 놓이면, 푸 종을 확산하는 초기 우레탄없이 동일한 조성의 용액을 함유하는 겔의 농도 구배를 확립하며 제 2 구획 (B)에 축적하기 시작한다 . 구획에 푸 종의 초기 농도는 remai되도록 정의일정 NS 또는 확산 실험을하는 동안 (최대 1 % -2 %로) 아주 작은 변화. 대 시간 확산 (PU)의 양을 세우고 다른 시뮬레이션 환경에서도 통용 우레탄 종의 이동성을 분석하는 수단을 제공한다. 박막의 확산은 푸 이동 및 분화에 대한 연구에 대한 가치있는 대안을 제공하고 성공적으로 현장 조건 (10)에 적용 할 수 있습니다. 하나는 확산 우레탄 종을 축적하는 기능을 결합 상과 같은 PAM 확산 겔 Chelex 수지로 제조 된 패시브 샘플러에 의해 확산 세포를 대체 할 수있다. 이러한 샘플러 필드 조건에 노출 될 수있다 -에 축적 된 수지 (PU)의 양은 각각의 분화 및 환경 (10)에서 (PU)의 생체 이용율을 나타내는 것이다. 본 연구에서 우리는 실험실 조건에서 NOM와 우레탄 (IV) 및 우레탄 (V) 종과의 상호 작용을 조사하기 위해 이동 확산 셀을 사용했다. 푸rthermore, 우리는 푸의 상당 부분은 수생 이끼의 세포 내 부분에서 발견 된 스위스 쥐라 산맥 (Venoge 강)의 카르스트 봄에 푸의 생체 이용률을 연구하기 위해 105cm (2)의 표면의 큰 수동 DGT 샘플러를 적용 이전 작업 (11). 이 때문에 깨끗한 환경에서 본 플루토늄의 매우 낮은 수준, ETH 취리히에서 사용할 촉진제 계 질량 분석법 (AMS) 기술은 플루토늄 동위 원소를 측정하는 데 사용 하였다.

<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

잠재적 생물과 인간의 노출에 기여 긴 반감기 알파 입자 방출이므로 생태계에 플루토늄 (우레탄)의 생체 흡수는 특히 문제이다. 박막 기술의 확산 그라디언트 우레탄 생체 이용률 및 분화에 현장 측정을 위해 여기에 소개한다. (PU)과 새롭게 개발 된 프로토콜 실험실 실험 구성된 확산 셀은 가능한 다양한 화학 조성의 모델 솔루션 (PU)의 동작 환경을 시뮬레이션 할 수 있도록. 이 프로토콜에 기재된 (IV) 및 우레탄 (V)에 푸 산화 상태의 조절 된 환경에서 플루토늄 복잡한 산화 환원 화학 반응을 조사하기 위해 필수적이다. 이 기술의 교정 및 실험실 실험에서 얻어진 결과는 담수에서 원위치 우레탄 측정 DGT 특정 장치를 개발할 수 있도록. 가속기 기반 질량 분석기 측정(PU)의 미네랄 담수 환경에서 푸의 생체 이용률을 결정하는 허용 카르스트 봄 DGTs에 의해 축적. DGT 장치를 사용하여 푸딩 측정이 프로토콜의 적용은 분화 및 수중 생태계에 (PU)의 생물학적 전달에 대한 이해를 향상시키는 큰 잠재 성을 갖는다.

확산 실험 시간에 대한 확산 셀의 B 구획으로 확산 239 푸의 활동을 플로팅하면 PAM 겔을 통해 확산 239 푸 종의 플럭스의 시각적 표현을 제공합니다. 확산 계수는 다양한 화학 환경 (도 2)에서 다른 239 푸 산화 환원 종의 이동도를 비교하는 추가 수단을 제공하는 수학 식 1에 따라 이러한 플롯으로부터 계산 하였다. (5)는 우레탄 (IV) 및 우레탄 (IV) -PU와 확산 실험을 도시한다 (V) 혼합 종 각각에 MOPS 완충액 HA 20 ppm으로 존재한다. 이러한 플롯의 비교는 푸 (V)를 푸보다 훨씬 더 많은 모바일 (IV) .This은 푸에 특히 유효 것을 보여준다 (IV)와 푸 HA (MW 우리의 실험에서 5-40 kDa의이 특징 (V) Cusnir 등.) (10)에 의해 SI는 분자 복합체로 추가됩니다. 푸 (V) 소스 오디오 솔루션이온이 문서에 설명 된 프로토콜에 따라 주로 푸 (V)의 종을 포함 준비했다. MOPS 완충 용액에서 확산 실험 끝에 HDEHP 함께 액상 추출 우레탄 (V)의 80 % ± 10 %를 알았다. 이 추출의 화학적 수율은 80 %이다. HA (20)의 존재하에 PPM의 우레탄 (V)를 가진 용액이 모델 용액에 24 시간 및 우레탄 (V) 분획시켰다 35 % ± 10 % 동안 평형화 하였다. 천연 담수에서 푸의 생체 이용률에 관한 연구 우리의 실험실에서 만들어 여러 DGT 장치가 성공적으로 스위스 쥐라 산맥의 카르스트 봄 2~3주의 기간 동안 노출시켰다. 이것은 400 μS cm 위의 6.5-7.5의 범위의 pH를 물, 전도도 광천 -1 및 산소로 포화. 이 실험 때문에 T의 가능성도의 생물 연료의 흔적과 함께 겔 어셈블리의 좋은 적용 및 견고성을 증명그는 스프링 (7 ° ℃)의 낮은 온도. 배포 후 검색 DGTs 잘 초기 형태와 외관을 보존, 그대로 젤 층으로, 보존되었다. DGTs에 의해 축적 된 플루토늄은 AMS에 의해 분석 하였다. (서브 FG 수준까지)는 매우 민감하고, 알파 분석법 또는 ICP-MS 기술보다 훨씬 낮은 초기 샘플의 양을 필요 AMS는 다른 분석 기법을 통해 상당한 이점을 제공한다. 또, 우라늄 수소화 (UH 238), 또는 다른 분자들과 같은 분자 동중 간섭이 효율적 AMS 측정시 억제되며, 239 푸 검출을 방해하지 않는다. 몇 가지 기술적 인 이유로 (화학 분리 동안 239 푸와 아마도 오염), 우리는 필드 DGTs의 응용 프로그램 (239) 제 우레탄 용 데이터를 사용할 수 없었다. 그럼에도 불구하고, 240 푸 결과는 편견이었다. 따라서, 우리는 측정에서 239 푸 함량을 산출 &lt;SUP&gt; 낙진 플루토늄 240 PU / 239 푸 자비로 0.18를 복용 240 푸. 결과를 표 1에 요약되어있다. 대량 물 샘플에서 측정 된 239 푸 농도는 이전에이 대수층 (1-7 μBq의 L-1) (11)에 대해보고 된 농도와 유사하다. 또한, DGT 측정치로부터 산출 239 푸 농도 측정 불확실성 내에서 유사하다. DGTs 만 자유롭고 불안정한 푸 종을 축적하기 때문에, 하나는 물이 생체 (PU)의 부분을 추정 할 수있다. 표 1에 주어진 데이터는 대량의 물에있는 모든 239 푸 종은 생물학적 형태로 발견되는 것을 나타냅니다. 이에 비해 봄에서 성장 수생 이끼의 세포 내 분수에 239 + 240 (PU)의 주된 축적을 공개 한 이전의 연구 결과 (11)의 빛에서 흥미로운 결과이다 <suP&gt; (241) 오전 90 미스터 저자 (11)는이 자연의 대수층에서 푸의 향상된 이동성과 유사한 자연 우라 닐 - 탄산 복잡한 발생 할 가능성 푸 (V) plutonyl 형태로, 가용성 카보네이트 우레탄 복합체의 형성에 의한 것을 제안했다. Venoge 스프링의 물은 높은 탄산 농도가 매우 낮은 NOM 함량 (약 1 PPM) 하드 물이다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> PAM 겔을 통해 푸 확산에 실험에 사용 그림 1. 확산 셀. 홈 두께 0.5 cm, 홈 깊이 0.39 mm이다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> 그림 2. Snapsh확산 계수의 계산에 사용되는 Excel 워크 시트의 구약가. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> 환경 푸 분화 측정을위한 그림 3. 대형 표면 DGT 장치 DGT 장치의 부품 -. 바닥 판과 커버 프레임 -. 왼쪽, 오른쪽 승무원 구멍 어셈블리에 묘사 된 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 이 그림의.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> 홀더에 고정 그림 4. DGT 샘플러 장치 (왼쪽) Venoge SPRI 노출NG (오른쪽) 푸 생체 이용률 측정을 위해. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> 239 푸도 5 플롯 다른 화학적 환경의 확산 셀 B 구획으로 확산. 실험 데이터 포인트는 239 푸 주어진다 (IV) 및 (239) 우레탄 (V)는, 각각, MOPS에 버퍼 웰 (239)에 관해서는 푸 (IV) - 푸 HA (239)의 존재 (V) 혼합 종 (35 % 우레탄 (V의 ± 10 %)). 플루토늄 239 (IV) -HA 위해 도시 선 0.50 × 10 -6 cm 2 초의 확산 계수 -1 이전 10 결정을 사용하여 계산되었다. 수학 식 1로부터 계산 된 확산 계수는: PU (IV) MOPS 버퍼 - 2.29 × 10 -6 cm 2 초 -1, 푸 MOPS 버퍼 (V) - 3.50 × 10 -6 cm 2 초 -1, 푸 (Ⅳ) - 푸 (V)와 HA - 0.92 × 10 -6 cm 2 초 -1. 위에서 아래로 : MOPS 버퍼에 푸 (V) (빨간색 오픈 원), 푸 (IV) MOPS 버퍼 (파란색 열린 삼각형)에, 푸 (Ⅳ) - 푸 HA의 20 ppm으로의 존재 (V) (녹색 열린 광장), 푸 HA (갈색 열린 다이아몬드의 20 ppm으로의 존재 (4 세)). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table border="0"><tbody><tr><td> 샘플 유형 </td><td> 측정의 수 </td><td> 239 푸 농도, μBq의 L -1 </td></tr><tr><td> 대량의 물 </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> 239 대량의 물에 AMS에 의해 푸 측정 및 DGT 샘플러. 대부분 물에 239 푸 표 1. 대표 결과는 액티 나이드 별 교환 수지에 추출 AMS에 의해 측정, 철 수산화물과 물 20 L에서 공동 침전 . 푸 대한 방정식 (2)과 확산 계수를 사용하여 계산 DGT 측정에서 239 푸 농도 (IV). K = 2에 대한 불확실성; U (95).

Watch this Scientific Journal Video about Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films at JoVE.com

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

박막의 확산 그라데이션 (DGT)의 기술은 플루토늄의 분화 연구에 대한 제안한다. 이 프로토콜은 유기물의 존재 하에서 우레탄 (IV) 및 우레탄 (V)의 동작을 프로빙 확산 실험을 설명한다. 카르스트 봄에 배치 DGTs는 푸의 생체 이용률의 평가를 할 수 있습니다.

박막의 확산을 사용하여 환경 플루토늄의 분화 및 생체 이용률 측정

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 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Engineering

Evolution

Speciation and Diversity

SCIENTISTS IN ACTION

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

감지 및 팔라듐의 복구, 도시 광산에서 금과 코발트 금속은 나노 수레 바퀴 모양의 기공 지정 소설 센서 / 흡착제를 사용하여

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

연구

공학

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) ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

균일 한 두께의 Ge 전기 분무 증착<sub&gt; (23)</sub&gt;의 Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; (70)</sub&gt;와 같이<sub&gt; (40)</sub&gt; S<sub&gt; (60)</sub&gt; 칼 코게 나이드 유리 필름

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

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

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

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

제자리에서 태양 전지 및 모듈의 가속된 성능 저하의 모니터링: Cu (In, Ga) Se2 태양 전지에 대 한 사례 연구

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

기울기 각도 증 착을 사용 하 여 미디어를 흡수 하는 높은 가진 매우 얇은 필름의 제조

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 ...

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

얇은 흐르는 액체 필름에 물방울 영향 역학 파의 기여를 공부 영화 컨트롤

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

Tribocorrosion 속도 대량이 고 얇은 알루미늄 합금의 마모 부식 시너지를 결정

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

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

Mg3N2 및 Zn 3 N2 박막의 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시 성장

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 ...