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.

A metodologia DGT descrito aqui para experimentos com Pu usando uma célula de difusão fornece uma abordagem confiável para vários estudos sobre Pu espécies redox e suas interações com moléculas orgânicas, partículas coloidais e sistemas ambientais simuladas. Outras aplicações de DGTS para medições ambientais de Pu vai contribuir para a nossa compreensão da biodisponibilidade e o destino deste radionuclídeo em ecossistemas aquáticos. Experimentos de difusão Laboratório A fim de realizar um experimento de difusão bem sucedida com conclusões significativas sobre a mobilidade Pu e interações sobre um ambiente químico específico, bem definidos e devem ser fornecidas condições controláveis. O ajuste de pu estados de oxidação antes da experiência é essencial para simplificar a interpretação dos dados, bem como para simular vários comportamentos bioquímicos das espécies redox Pu. A sensibilidade das espécies de Puvariações do pH faz buffer as soluções de uma obrigação. Atenção especial deve ser atraídos para as características de células de difusão e de configuração: o uso de material de polímero não-adsorvente Teflon evita adsorção nas paredes celulares e permite um conjunto robusto à prova de fugas, evitando a perda de Pu de difundir soluções durante o experimento. A concentração Pu inicial a ser introduzido no compartimento A, bem como o intervalo de amostragem e o volume de cada amostra recolhida durante o ensaio de difusão depende do método analítico disponível no laboratório. Qualquer método analítico disponível pode ser utilizado para a determinação da concentração de Pu nas amostras a partir da célula de difusão, no entanto esta opção está estreitamente relacionada com a actividade inicial de Pu tomado para o experimento. 10 Bq de 239 Pu como recomendado neste protocolo (dando 100-140 MBq ml -1 ou ~ 2 × 10 -13 mol ml -1) são suficientes para proporcionar sensibilidade suficiente para measurementos por espectrometria alfa-e, geralmente, não apresentam problemas específicos para os regulamentos de protecção contra radiações. A concentração inicial de Pu pode ser reduzido se, outras técnicas analíticas, mais sensíveis estão disponíveis para a determinação Pu (por exemplo, espectrometria de massa). Intervalo de amostragem pode ser seleccionado para cada experiência de difusão em função da concentração inicial de Pu, e a taxa esperada de difusão através do gel de PAM. Apesar do facto de que as alíquotas de experiências de difusão não contêm outros radionuclidos de Pu, a presença de sais minerais e de o tampão de MOPS pode interferir com o procedimento analítico, reduzindo a eficiência e a precisão da análise quantitativa. Por isso, é preferível realizar a separação química de Pu sobre estas amostras. A célula de difusão proporciona a melhor abordagem para o estudo da difusão em gel PAM vez que o gel é exposto directamente a uma solução bem agitada. Assim, os efeitos da bo difusivocamada undary (DBL) na superfície do gel são consideradas insignificantes. Boa agitação das soluções durante uma experiência de difusão é essencial, o que permite minimizar os efeitos DBL. Ao mesmo tempo, deve-se proceder com cuidado, a fim de não perturbar o gel PAM. Os estudos de biodisponibilidade Pu em águas doces naturais Os resultados produzidos por este protocolo mostra que a medição plutônio com dispositivos DGT fornece uma ferramenta eficiente para estudar a biodisponibilidade de plutónio em água doce. DGT produzir medições de concentração-tempo da média da espécie livre e lábil, as duas formas mais importantes para a captação biológica por organismos vivos. Além disso, a cinética da interacção de Pu com a matéria orgânica pode ser investigada através de géis de espessura diferente. O tempo necessário para as espécies de Pu-NOM de se difundir através do gel vai permitir que para os complexos mais lábeis para dissociar. Medições DGT pode ser complementado by técnicas de ultrafiltração, que produzem a percentagem de espécies coloidais Pu acima de um determinado tamanho (por exemplo, 8 kDa). Espécies coloidais Pu são geralmente considerados como espécies não biodisponível e fazem parte da fração Pu não mensurável usando DGT. Neste ponto, os dispositivos DGT foram implantadas apenas em água doce de uma mola cárstica do Jura montanhas suíças. Baixas concentrações de Pu ambientais requerem uma implantação de longo prazo de dispositivos DGT, que podem encontrar desvantagens potenciais. A bio-incrustação da superfície do DGT representa uma desvantagem significativa, o aumento da espessura DBL e limitando assim o fluxo de Pu através do gel PAM. Encadernação fase dos DGTS expostas em águas marinhas ou águas de alta mineralização pode ser rapidamente saturado com outros metais traço, deturpar os dados para a acumulação de Pu. Determinação dos níveis de traço de Pu ambiental exige uma separação radioquímica completa e métodos analíticos muito sensíveis. Medição AMSs aplicadas neste protocolo não são amplamente disponíveis, mas pode ser substituída por outras técnicas de espectrometria de massa. No entanto, uma separação radioquímica rigorosa é necessária para eliminar a interferência isobárica 238 UH a partir de urânio que ocorre naturalmente. A equação 2 mostra que o tamanho do dispositivo DGT é um parâmetro essencial que pode ser afinado para aumentar a quantidade de Pu acumulado durante um determinado tempo de implantação. Tiras de gel comerciais estão disponíveis apenas com uma superfície máxima de 6 cm x 22 cm. Portanto, a janela do amostrador DGT foi aumentada para 105 cm 2 (5 cm x 21 cm), tornando possível acumular suficiente de espécies de PU para os tempos de implantação relativamente curtos. A montagem de um tal amostrador DGT requer precisão e em especial consideração as propriedades de folhas de gel PAM ao manipular. É de fundamental importância para montar camadas de gel em um uniforme de rosto liso &quot;sanduíche&quot;, a fim de fornecer uma homogers fluxo de espécies Pu da água bruta através do gel difusora. Bom fluxo de água na superfície do DGT é também um parâmetro importante, no entanto, é em grande parte determinada por condições de fluxo no aquífero. Recomenda-se a colocar os dispositivos para medições DGT Pu a cerca de 45 ° para a direcção do fluxo de água, a fim de proporcionar uma fonte de água constante e minimizar os efeitos da DBL. Coeficiente de difusão utilizado na equação 2 deve ser corrigida, se a temperatura do corpo de água estudado é diferente da temperatura para a qual o coeficiente de difusão foi determinada. Os efeitos da temperatura sobre coeficientes de difusão são dadas pela equação de Stokes-Einstein (equação 3): <img alt="Equação 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188eq3.jpg" /> (3) onde D 1 e D 2 são os coeficientes de difusão (cm2 s @ 1), η 1 e 2 são viscosidades η (mPa sec) de Water a temperaturas T 1 e T 2 (K), respectivamente. Actualmente, não existe nenhum método para investigar Pu especiação em ambiente limpo, com excepção para os cálculos termodinâmicos com base em, por exemplo, pH e redox parâmetros. Estes parâmetros só estão disponíveis para as macro-componentes, tais como carbonatos, ferro ou manganês cátions. Assim, Pu especiação é derivado dessas espécies mensuráveis, mas não representa uma medida de &quot;real&quot;. Aqui nós pensamos que a difusão em técnica fina película de gel PAM como apresentada neste artigo é um passo importante para a resolução do problema especiação Pu porque permite a medição in situ livres e espécies instáveis ​​e, possivelmente, evidenciando espécies plutonyl. Embora apenas algumas medições DGT da Pu ambiental em águas doces foram realizadas até agora, os resultados obtidos são encorajadores para futuras aplicações da técnica DGT para Pu estudos de especiação e biodisponibilidade.Implantação de DGTS em águas orgânicos ricos potencialmente fornecer informações importantes sobre a mobilidade e as interações Pu na presença de moléculas de NOM. Resultados interessantes deve ser esperado a partir de medições da DGT em ambientes marinhos contaminados, como os mares costeiros ao redor da usina de reprocessamento nuclear de Sellafield e de Fukushima Daiichi usina nuclear danificada.

O plutónio é um presente radionuclídeo artificial no meio ambiente como resultado da precipitação global, seguindo os testes com bombas nucleares e acidentes nucleares. A química redox de plutónio tem implicações importantes para a sua migração e dos ciclos biogeoquímicos nos sistemas aquáticos ambientais 1. O plutónio tem uma química complexa e pode existir em quatro estados de oxidação (III, IV, V, VI), ao mesmo tempo. Por conseguinte, a distribuição de espécies redox de plutónio em águas naturais é extremamente sensível ao ambiente químico local de 2,3. O estado de oxidação de plutônio também depende da origem da fonte - esta declaração ser mais relevante para ambientes contaminados e os locais de eliminação. Espécies de plutônio reduzidas (+ III e IV +) são encontrados predominantemente em ambientes anóxica e originárias de precipitação global e abastecido efluentes de resíduos, enquanto estados de oxidação mais elevados (+ V e VI +) pode ser encontrado entre os produtos de decaimento de outros actinidese em ambientes oxic 4. A mobilidade eo comportamento ambiental de plutônio pode ser prevista em certa medida a partir da especiação redox. Plutónio sob + III + IV e estados de oxidação existe predominantemente em fase sólida e aumentou a capacidade de Sorb para colóides inorgânicos e ocorre naturalmente matéria orgânica (NOM) moléculas. O plutónio em + III + IV e os estados de oxidação é considerada como sendo menos móvel. Mais formas oxidadas solúveis de plutónio (+ V e VI +, sendo V + mais provável) 5 pode potencialmente contribuir para uma transferência biológica mais elevada para os organismos aquáticos, devido à maior mobilidade. No entanto, na presença de RNM, particularmente de ácido húmico, Pu (V) está a ser reduzida 17, deslocando o particionamento várias ordens de grandeza em favor da precipitação. Apesar do facto de a taxa de redução de Pu (V) para Pu (IV) é de 4 a 5 ordens de grandeza mais rápido do que a reacção inversa, remobilização de Pu (IV) sob condições oxidantes MAy também ter lugar uma. Dados experimentais recentes sobre sedimentos minerais modificados com Pu (IV), e submetidos a condições oxidantes naturais demonstraram que a concentração de Pu solúvel na fase aquosa, aumentou ao longo do tempo 1,6. Os autores explicam que por dessorção oxidativo de Pu (IV) e formação de Pu mais solúvel (V) e Pu espécies (VI). Oxidação de Pu (IV) pode também ocorrer devido a óxidos de manganês naturalmente encontradas 7. Estas observações são importantes para a modelagem de biodisponibilidade e avaliação dos riscos ambientais de eliminação de resíduos e sítios contaminados. Os estudos sobre a biodisponibilidade e especiação de plutónio é uma tarefa desafiadora em laboratório e in-situ condições. Concentrações ambientais baixas, a variabilidade das espécies redox e as interações com colóides naturais tornam difícil para simular o comportamento biogeoquímico do plutónio. A técnica de gradientes difusivos em filmes finos (DGT) com base ema difusão de espécies livre de contaminantes e lábeis por meio de uma poliacrilamida (PAM) em gel é amplamente utilizado para medições ambientais de oligoelementos 8. Um amostrador DGT representa um dispositivo com três camadas feito de uma fase ligante (para a maioria dos metais vestigiais é a resina Chelex contido no gel PAM), camada de gel difusivo (gel de PAM de espessura variável) e uma membrana de filtro protector do gel e segurando o conjunto juntos. Filmes finos de gel de poliacrilamida, composta por 85% de água, permitir que as espécies complexas livres e instáveis ​​para difundir mais rapidamente do que o plutônio obrigado a grandes moléculas NOM ou partículas coloidais naturais. Um set-up projetado para estudar a difusão de plutônio em filmes de gel PAM fina em condições de laboratório é chamado de célula de difusão 9. A célula de difusão é um recipiente de dois compartimentos, onde dois compartimentos separados são interconectados por uma abertura de uma determinada superfície. A abertura, isto é, a janela entre as duas câmaras contains um disco de gel de difusão de uma dada espessura. Foi construída uma célula de Teflon com dois compartimentos de 100 ml e uma janela circular difusão 1,7 cm de diâmetro. Um compartimento é removível, o que facilita a montagem. Um sulco 0,5 cm de largura ao redor da janela esculpida a difusão no compartimento fixo serve para colocar o disco gel difusora. A profundidade do sulco deve ser semelhante à espessura do gel PAM destinado a ser utilizado. Nós escolher trabalhar com um gel de 0,39 mm de PAM, assim, a profundidade da ranhura na nossa célula de difusão é 0,39 mm. Uma imagem detalhada da célula de difusão é dada na Figura 1. Quando uma solução contendo inicialmente plutónio é colocado em um compartimento (A), a difusão de espécies Pu vai estabelecer um gradiente de concentração do gel e irá começar a acumular-se no segundo compartimento (B), contendo inicialmente uma solução com a mesma composição química, sem Pu . A concentração inicial de espécies Pu no compartimento A é definido tal que permaNS constantes ou alterações muito pequenas (por 1% a 2%, no máximo) ao longo do experimento difusão. Determinação da quantidade de Pu difundida em função do tempo proporciona um meio para analisar a mobilidade das espécies Pu prevalecentes nas diferentes condições ambientais simuladas. A difusão em filmes finos fornece uma alternativa valiosa para estudos sobre a mobilidade Pu e especiação e pode ser aplicado com êxito em condições de campo 10. Pode-se substituir a célula de difusão por um amostrador passiva, fabricado com o gel difusivo PAM e resina Chelex como a fase ligante, que serve para acumular difundem espécies de PU. Tal amostrador pode ser exposta em condições de campo, - a quantidade de Pu acumulado na resina vai ser indicativa da especiação e a biodisponibilidade de Pu no respectivo ambiente de 10. Neste trabalho, foi utilizada uma célula de difusão para investigar a mobilidade de Pu (IV) e (V) Pu espécies e suas interações com NOM em condições de laboratório. Furthermore, aplicamos grandes amostradores passivos DGT de uma superfície de 105 cm2 para estudar a biodisponibilidade de Pu em uma fonte cárstica da Swiss Jura Mountains (Rio Venoge), onde uma fração significativa de Pu foi encontrado nas partes intracelulares de musgos aquáticos em um trabalho anterior 11. Devido ao nível muito baixo de plutônio presente neste ambiente puro, foram utilizados espectrometria de massa (AMS) técnicas baseadas em aceleradores disponíveis no ETH Zurich para medir isótopos de plutónio.

<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

A captação biológica de plutônio (Pu) em ecossistemas aquáticos é particularmente preocupante uma vez que é um emissor de partículas alfa com meia-vida longa, que pode potencialmente contribuir para a exposição da biota e humanos. Os gradientes difusivos em fina técnica de filmes é introduzido aqui para medições in-situ de Pu biodisponibilidade e especiação. Uma célula de difusão construídos para experiências de laboratório com PU e o protocolo recentemente desenvolvidos permitem simular o comportamento ambiental de Pu em soluções modelo de várias composições químicas. Ajustamento dos estados de oxidação de Pu (IV) e Pu (V) descritas no presente protocolo é essencial, a fim de investigar a química redox complexa de plutónio no ambiente. A calibração da técnica e os resultados obtidos nas experiências laboratoriais permitem desenvolver um dispositivo DGT específico para medições in-situ Pu em águas doces. Medições de espectrometria de massa à base de Aceleradorde Pu acumulada por DGTS em uma mola cárstica permitiram determinar a biodisponibilidade de Pu em um ambiente de água doce mineral. A aplicação do presente protocolo para medições Pu usando dispositivos DGT tem um grande potencial para melhorar a nossa compreensão da especiação biológica ea transferência de Pu em ecossistemas aquáticos.

Experimentos de difusão Traçando as actividades de 239 Pu difundidos no compartimento da célula B da difusão em função do tempo dá uma representação visual do fluxo das 239 espécies Pu difundir através do gel de PAM. Os coeficientes de difusão calculados a partir destas parcelas de acordo com a equação 1 fornecem um meio adicional para comparar diferentes mobilidade de 239 Pu espécies redox em vários ambientes químicos, (Figura 2). A Figura 5 ilustra as experiências de difusão com Pu (IV) e Pu (IV) -pu (V) espécies mistas, respectivamente, nas tampão MOPS e na presença de 20 ppm de HA. Uma comparação destes lotes mostra que Pu (V) é significativamente mais móveis do Pu (IV) .Este é particularmente válido para Pu (IV) e Pu (V) quando HA (MW 5-40 kDa nas nossas experiências, caracterizado por o SI por Cusnir et ai.) 10 é adicionado como complexar moléculas. Pu (V) solut fonteion preparado de acordo com o protocolo descrito no presente documento contém espécies predominantemente Pu (V). Extracção da fase líquida com HDEHP no final da experiência de difusão nos MOPS solução tamponada encontrado 80% ± 10% de Pu (V). O rendimento químico desta extracção é de 80%. A solução com Pu (V) na presença de 20 ppm de HA foi equilibrada durante 24 h e Pu (V) na fracção desta solução modelo foi de 35% ± 10%. Estudos sobre Pu biodisponibilidade em águas doces naturais Vários dispositivos DGT construídas em nosso laboratório foram expostos com sucesso por períodos de duas a três semanas em uma mola cárstica do Jura montanhas suíças. Esta é uma fonte de água mineral com o pH da água na gama de 6,5-7,5, condutividade superior a 400 microsiemens por cm -1 e saturado com oxigénio. Estas experiências demonstraram boa aplicabilidade e robustez dos conjuntos de gel sem nenhum traço de biofouling, possivelmente também por causa de tele baixa temperatura da mola (7 ° C). DGTS recuperados após as implantações foram bem preservada, com camadas de gel intactas, conservando a forma inicial e aparência visual. Pu acumulada por DGTS foi analisada pela AMS. AMS oferece vantagens consideráveis ​​sobre outras técnicas analíticas: é altamente sensível (para níveis sub-fg), e requer quantidade de amostra inicial muito inferior ao alfa-espectrometria ou técnicas de ICP-MS. Além disso, as interferências isobáricas moleculares, tais como o hidreto de urânio (238 UH), ou outras moléculas são eficientemente reprimido durante a medição AMS e não interfiram com a detecção 239 Pu. Por algumas razões técnicas (muito provavelmente uma contaminação com 239 Pu durante separações químicas), não fomos capazes de usar os dados para 239 Pu para as primeiras aplicações de DGTS no campo. No entanto, os resultados de 240 Pu foram imparcial. Assim, foi calculado o conteúdo de 239 Pu da medida &lt;sup&gt; 240 Pu, tendo 0,18 como Pu 240/239 relação atómica Pu para Fallout plutônio. Os resultados estão resumidos na Tabela 1. 239 concentrações Pu medidos em amostras de água a granel são semelhantes às concentrações reportados anteriormente para este aqüífero (1-7 μBq L -1) 11. Além disso, 239 concentrações Pu calculados a partir de medições da DGT são semelhantes dentro das incertezas de medição. Desde DGTS acumular únicas espécies livres e instáveis ​​Pu, pode-se estimar a fração biodisponível de Pu nesta água. Os dados apresentados na Tabela 1 indicam que todas as 239 espécies Pu presentes na água são encontrados em grandes quantidades numa forma biodisponível. Este é um resultado interessante à luz de descobertas anteriores 11, que revelaram a acumulação predominante de 239 + 240 Pu na fracção intracelular dos musgos aquáticos crescimento em comparação com a mola <sup&gt; 241 Am e 90 Sr. Os autores 11 sugerem que a maior mobilidade de Pu neste aquífero natural era devido à formação de um complexo de carbonato de Pu solúveis, possivelmente como uma forma plutonyl Pu (V), semelhante ao que ocorre naturalmente complexo de uranilo-carbonato. Água da mola Venoge é água dura, com alta concentração de carbonato e muito baixo teor de NOM (cerca de 1 ppm). <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig1.jpg" /> Figura 1. Difusão celular usado para experimentos em Pu difusão através do gel PAM. Os sulco 0,5 cm de espessura, a profundidade do sulco 0,39 milímetros. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig2.jpg" /> Figura 2. Snapshot da planilha do Excel usado para os cálculos do coeficiente de difusão. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig3.jpg" /> Figura 3. dispositivo de grande superfície DGT para medições de especiação Pu ambientais Os componentes do dispositivo DGT -. A placa de fundo ea armação de cobertura -. Retratada na esquerda, a montagem com furos equipe à direita <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig4.jpg" /> Figura 4. DGT dispositivos amostradores fixados no suporte (à esquerda) exposta no Venoge spring (à direita) para medições de biodisponibilidade Pu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53188/53188fig5.jpg" /> Figura 5. Lote de 239 a Pu difundido para dentro do compartimento B da célula de difusão em diferentes ambientes químicos. Os pontos de dados experimentais são dados para 239 Pu (IV) e 239 Pu (V), respectivamente, em tampão de MOPS, bem como para 239 Pu (IV) - Pu 239 (V) misturados entre espécies (35% ± 10% de Pu (V)), na presença de HA. A linha mostrada para 239 Pu (IV) -HA foi calculada utilizando um coeficiente de difusão de 0,50 x 10 -6 cm 2 s -1 10 previamente determinada. Os coeficientes de difusão calculados a partir da equação 1 são: Pu (IV) em tampão MOPS - 2,29 x 10 -6 cm 2 seg -1, Pu (V) em tampão MOPS - 3,50 x 10 -6 cm 2 seg -1, Pu (IV) - Pu (V) com HA - 0,92 x 10 -6 cm 2 s -1. De cima para baixo: Pu (V) em tampão MOPS (círculo aberto vermelho), Pu (IV) no tampão MOPS (azuis triângulos abertos), Pu (IV) - Pu (V) na presença de 20 ppm de HA (verde quadrados abertos), Pu (IV) na presença de 20 ppm de HA (losangos castanhos). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53188/53188fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="0"><tbody><tr><td> Tipo de amostra </td><td> Número de medições </td><td> 239 concentração Pu, μBq L -1 </td></tr><tr><td> Massa de água </td><td> 2 </td><td> 1,9 ± 0,55 </td></tr><tr><td> DGT 0,39 milímetros </td><td> 2 </td&gt; <td> 1,74 ± 0,9 </td></tr><tr><td> DGT 0,78 milímetros </td><td> 1 </td><td> 1,79 ± 0,9 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Os resultados representativos para 239 medições Pu por AMS em volume de água e amostradores DGT. 239 Pu na água bruta foi co-precipitado a partir de 20 L de água com hidróxidos de ferro, extraiu-se na resina de permuta específicos de actinídeos e medido pela AMS . 239 concentrações de PU para medições DGT calculados usando a equação 2 e coeficiente de difusão para Pu (IV). Incertezas para k = 2; U (95).

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

A técnica de gradientes difusivos em filmes finos (DGT) é proposto para estudos de especiação de plutónio. Este protocolo descreve experiências sondando o comportamento de difusão de Pu (IV) e Pu (V) na presença de matéria orgânica. DGTS implantados em uma mola karstic permitir a avaliação da biodisponibilidade de Pu.

Especiação e biodisponibilidade Medidas de plutônio ambiental utilizando Difusão em Filmes Finos

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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