Quantitative mapping of toxic metals on the submicron-scale in cell-mineral aggregates formed by iron mineral precipitating and dissolving bacteria
铁矿物沉淀和溶解细菌形成的细胞矿物聚集体中亚微米级有毒金属的定量图谱
基本信息
- 批准号:164640405
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Independent Junior Research Groups
- 财政年份:2010
- 资助国家:德国
- 起止时间:2009-12-31 至 2017-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The distribution, mobility and bioavailability of toxic trace metals such as Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Hg, and Pb in natural and contaminated environments are often controlled by the sorption to organic biomacromolecules and by the sorption to and co-precipitation with (bio-)minerals, in particular Fe-minerals. Chemical micro- and submicro-environments with steep geochemical gradients control speciation and stability of the involved phases. The influence of the submicron-size heterogeneity and chemical micro-niches of complex environmental biofilm-mineral aggregates on the speciation and partitioning of toxic trace metals will be studied in hydrated, close-to-natural environments at the spatially relevant scale using synchrotron-based scanning transmission X-ray microscopy (STXM) which combines near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) based speciation sensitivity with ≤ 30 nm spatial resolution. 2D and 3D-tomographic STXM will be optimized to allow for the in-situ analysis of the speciation of major organic macromolecules and the associated metals and minerals. The speciation and partitioning of Ni, Cu and Zn between well-analyzed bacterial model strains, their exopolymers and associated Fe-biominerals will be studied under chemically well controlled conditions. Finally, metal speciation and partitioning will be quantified and mapped in both pristine and anthropogenically influenced environmental systems. The combination with confocal laser scanning microscopy using specific fluorescence dyes and probes will be used for up-scaling the STXM results and further characterizing the exopolymers.
有毒痕量金属(如Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb)在自然和污染环境中的分布、移动性和生物可利用性通常受有机生物大分子的吸附以及(生物)矿物(特别是铁矿物)的吸附和共沉淀控制。具有陡峭的地球化学梯度的化学微环境和亚微环境控制了所涉及相的形态和稳定性。将研究复杂的环境生物膜-矿物聚集体的亚微米尺寸异质性和化学微生态位对有毒痕量金属的形态和分配的影响,使用基于同步加速器的扫描透射X射线显微镜(STXM),结合近边X射线吸收精细结构(NEXAFS),空间分辨率≤ 30 nm。2D和3D断层扫描STXM将被优化,以允许原位分析主要有机大分子和相关金属和矿物的形态。在化学控制良好的条件下,将研究分析良好的细菌模型菌株,它们的外聚合物和相关的铁-生物矿物之间的镍,铜和锌的形态和分配。最后,金属形态和分区将被量化,并绘制在原始的和有害生物影响的环境系统。与使用特定荧光染料和探针的共聚焦激光扫描显微镜的组合将用于放大STXM结果并进一步表征外聚合物。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Binding of heavy metal ions in aggregates of microbial cells, EPS and biogenic iron minerals measured in-situ using metal- and glycoconjugates-specific fluorophores
使用金属和糖复合物特异性荧光团原位测量微生物细胞、EPS 和生物铁矿物质聚集体中重金属离子的结合
- DOI:10.1016/j.gca.2016.02.016
- 发表时间:2016-05-01
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Hao,Likai;Guo,Yuan;Obst,Martin
- 通讯作者:Obst,Martin
Submicron-Scale Heterogeneities in Nickel Sorption of Various Cell-Mineral Aggregates Formed by Fe(II)-Oxidizing Bacteria.
- DOI:10.1021/acs.est.5b02955
- 发表时间:2016-01
- 期刊:
- 影响因子:11.4
- 作者:Gregor Schmid;Fabian Zeitvogel;L. Hao;Pablo Ingino;I. Adaktylou;M. Eickhoff;M. Obst
- 通讯作者:Gregor Schmid;Fabian Zeitvogel;L. Hao;Pablo Ingino;I. Adaktylou;M. Eickhoff;M. Obst
3‐D analysis of bacterial cell‐(iron)mineral aggregates formed during Fe(II) oxidation by the nitrate‐reducing Acidovorax sp. strain BoFeN1 using complementary microscopy tomography approaches
- DOI:10.1111/gbi.12088
- 发表时间:2014-07
- 期刊:
- 影响因子:3.7
- 作者:Gregor Schmid;Fabian Zeitvogel;Likai Hao;Pablo Ingino;Matthias Floetenmeyer;Y. Stierhof;Birgit Schroeppel
- 通讯作者:Gregor Schmid;Fabian Zeitvogel;Likai Hao;Pablo Ingino;Matthias Floetenmeyer;Y. Stierhof;Birgit Schroeppel
Comparison of Preparation Methods of Bacterial Cell-Mineral Aggregates for SEM Imaging and Analysis Using the Model System of Acidovorax sp. BoFeN1
使用 Acidovorax sp BoFeN1 模型系统进行 SEM 成像和分析的细菌细胞-矿物质聚集体的制备方法比较
- DOI:10.1080/01490451.2016.1189467
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:2.3
- 作者:Zeitvogel F;Burkhardt CJ;Schroeppel B;Schmid G;Ingino P;Obst M.
- 通讯作者:Obst M.
3D Chemical Imaging of Nanoscale Biological, Environmental, and Synthetic Materials by Soft X-Ray STXM Spectrotomography
- DOI:10.1007/978-3-662-48606-1_2
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Gregor Schmid;M. Obst;Juan Wu;A. Hitchcock
- 通讯作者:Gregor Schmid;M. Obst;Juan Wu;A. Hitchcock
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