Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc điểm của Nontronite bị giảm Fe(III) do vi sinh vật: Nghiên cứu bằng Kính hiển vi điện tử truyền qua môi trường
Tóm tắt
Các thay đổi vi cấu trúc do sự giảm thiểu Fe(III) trong nontronite bởi vi sinh vật Shewanella oneidensis đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua môi trường (EC-TEM), kính hiển vi điện tử truyền thống (TEM) và nhiễu xạ tia X bột (XRD). Việc quan sát trực tiếp các loại đất sét bằng EC-TEM trong trạng thái ẩm đã cho phép lần đầu tiên thực hiện một phép đo TEM chính xác và không mập mờ về khoảng cách giữa các lớp cơ bản và sự co lại khoảng cách giữa các lớp do tác động vi sinh, rất có thể là do sự giảm Fe(III). Nontronite không bị giảm và nontronite đã giảm Fe(III), được quan sát bằng EC-TEM, đã thể hiện các đường viền với khoảng cách d001 trung bình là 1.50 nm (độ lệch chuẩn, σ = 0.08 nm) và 1.26 nm (σ = 0.10 nm), tương ứng. So sánh với các mẫu tương tự được nhúng trong nhựa Nanoplast, được cắt bằng máy cắt vi mô và quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền thống, có khoảng cách giữa các lớp là 1.0–1.1 nm (không bị giảm) và 1.0 nm (đã giảm). Kết quả từ các mẫu nhúng Nanoplast là điển hình cho các nghiên cứu TEM truyền thống, đã đo được khoảng cách giữa các lớp gần như giống hệt nhau bất kể trạng thái oxi hóa Fe. Sau khi giảm Fe(III), cả EC và TEM truyền thống đều cho thấy sự gia tăng trật tự của phiến nontronite trong các mẫu phân tích điện tử chọn vùng, trong khi các hình ảnh thể hiện ít đường viền sóng hơn và ít điểm dừng lớp hơn. Một sự gia tăng trong trật tự xếp chồng của nontronite đã giảm cũng được gợi ý bởi các phép đo XRD. Đặc biệt, tỷ lệ cường độ giữa thung lũng đến đỉnh (v/p) của đỉnh cơ bản 001 1.7 nm của nontronite được glycated bằng ethylene glycol được đo là 0.65 (không bị giảm) và 0.85 (bị giảm do vi sinh vật).
Từ khóa
#nontronite #vi sinh vật #giảm Fe(III) #kính hiển vi điện tử #EC-TEM #TEM #XRDTài liệu tham khảo
Ahn, J.H. and Peacor, D.R. (1986) Transmission and analytical electron microscopy of the smectite-to-illite transformation. Clays and Clay Minerals, 34, 165–179.
Biscaye, P.E. (1965) Mineralogy and sedimentation of recent deep sea clay in the Atlantic Ocean and adjacent seas and oceans. Geological Society of America Bulletin, 76, 803–832.
Chen, S.Z., Low, P.F. and Roth, C.B. (1987) Relation between potassium fixation and oxidation state of octahedral iron. Soil Science Society of America Journal, 51, 82–86.
Colliex, C., Manoubi, T. and Ortiz, C. (1991) Electron-energy-loss-spectroscopy near-edge fine structures in the iron-oxygen system. Physical Review, B44, 11402–11411.
Daulton, T.L., Little, B.J., Lowe, K. and Jones-Meehan, J. (2001) In-situ environmental cell-transmission electron microscopy study of microbial reduction of chromium(VI) using electron energy loss spectroscopy. Journal of Microscopy and Microanalysis, 7, 470–485.
Drits, V.A. and Manceau, A. (2000) A model for the mechanism of Fe(III) to Fe(II) reduction in dioctahedral smectites, Clays and Clay Minerals, 48, 185–195.
Egashira, K. and Ohtsubo, M. (1983) Swelling and mineralogy of smectites in paddy soils derived from marine alluvium, Japan. Geoderma, 29, 119–127.
Foster, M.D. (1953) Geochemical studies of clay minerals: II. Relation between ionic substitution and swelling in montmorillonites. American Mineralogist, 38, 994–1006.
Fukami, A., Fukushima, K. and Kohyama, N. (1991) Observation technique for wet clay minerals using film-sealed environmental cell equipment attached to a high-resolution electron microscope. Pp. 321–331 in: Microstructure of Fine-grained Sediments from Mud to Shale (R.H Bennett, W.R. Bryant, M.H. Hulbert, editors). Springer-Verlag, New York.
Gates, W.P., Wilkinson, H.T. and Stucki, J.W. (1993) Swelling properties of microbially reduced ferruginous smectite. Clays and Clay Minerals, 41, 360–364.
Keeling, J.L., Raven, M.D. and Gates, W.P. (2000) Geology and characterization of two hydrothermal nontronites from weathered metamorphic rocks at the Uley graphite mine, South Australia. Clays and Clay Minerals, 48, 537–548.
Keller, M.D., Bellows, W.K. and Guillard, R.L. (1988) Microwave treatment for sterilization of phytoplankton culture media. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 117, 279–283.
Khaled, E.M. and Stucki, J.W. (1991) Effect of iron oxidation state on cation fixation in smectites. Soil Science Society of America Journal, 55, 550–554.
Kim, J.W., Peacor, D.R., Tessier, D. and Elsass, F. (1995) A technique for maintaining texture and permanent expansion of smectite interlayers for TEM observations. Clays and Clay Minerals, 43, 51–57.
Kohyama, N., Shimoda, S. and Sudo, T. (1973) Iron-rich saponite (ferrous and ferric forms). Clays and Clay Minerals, 21, 229–237.
Kostka, J.E., Haefele, E., Viehweger, R. and Stucki, J.W. (1999) Respiration and dissolution of iron (III)-containing clay minerals by bacteria. Environmental Science and Technology, 33, 3127–3133.
Kostka, J.E., Stucki, J.W., Nealson, K.H. and Wu, J. (1996) Reduction of structural Fe(III) in smectite by a pure culture of Shewanella Putrefaciens strain MR-1. Clays and Clay Minerals, 44, 522–529.
Leapman, R.D., Gunes, L.A. and Fejes, P.L. (1982) Study of the L23 edges in the 3d transition metals and their oxides by electron-energy-loss spectroscopy with comparisons to theory. Physical Review, B 26, 614–635.
Lear, P.R. and Stucki, J.W. (1989) Effects of iron oxidation state on the specific surface area of nontronite. Clays and Clay Minerals, 37, 547–552.
Lee, J.H. and Peacor, D.R. (1986) Expansion of smectite by lauylamine hydrochloride: Ambiguities in transmission electron microscope observations. Clays and Clay Minerals, 34, 69–73.
Leppard, G.G., Heissenberger, A. and Herndl, G.J. (1996) Ultrastructure of marine snow. I. Transmission electron microscopy methodology. Marine Ecology Progress Series, 135, 289–298.
Myers, C.R. and Nealson, K.H. (1988) Bacterial manganese reduction and growth with manganese oxide as the sole electron acceptor. Science, 240, 1319–1321.
Ravina, I. and Low, P.F. (1972) Relation between swelling, water properties and b-dimension with swelling of montmorillonite. Clays and Clay Minerals, 20, 109–123.
Ravina, I. and Low, P.F. (1977) Change of b-dimension with swelling of montmorillonite. Clays and Clay Minerals, 25, 196–200.
Shen, S., Stucki, J.W. and Boast, C.W. (1992) Effects of structural iron reduction on the hydraulic conductivity of Na-smectite. Clays and Clay Minerals, 40, 381–386.
Slade, P.G., Quirk, J.P. and Norrish, K. (1991) Crystalline swelling of smectite samples in concentrated NaCl solutions in relation to layer charge. Clays and Clay Minerals, 39, 234–238.
Stucki, J.W. and Tessier, D. (1991) Effects of iron oxidation state on the texture and structural order of Na-nontronite gels. Clays and Clay Minerals, 39, 137–143.
Stucki, J.W., Low, P.F., Roth, C.B. and Golden, D.C. (1984) Effects of oxidation state of octahedral iron on clay swelling. Clays and Clay Minerals, 32, 357–362.
Stucki, J.W., Komadel, P. and Wilkinson, H.T. (1987) Microbial reduction of structural iron(III) in smectites. Soil Science Society of America Journal, 51, 1663–1665.
Tessier, D. (1984) Etude experimentale de l’organisation des materiaux argileux: Hydratation, gonflement et structuration au cours de a desiccation et de la rehumectation. Ph.D. thesis, University of Paris, France, 361 pp.
van Aken, P.A., Liebscher, B. and Styrsa, V.J., (1998) Quantitative determination of iron oxidation states in minerals using Fe L2,3-edge electron energy-loss near-edge structure spectroscopy. Physics and Chemistry of Minerals, 25, 323–327.
van Aken, P.A., Styrsa, V.J., Liebscher, B., Woodland, A.B., Redhammer, G.J. (1999) Microanalysis of Fe3+/ΣFe in oxide and silicate minerals by investigation of electron energy-loss near-edge structures (ELNES) at the Fe M2,3 edge. Physics and Chemistry of Minerals, 26, 584–590.
Wu, J., Roth, C.B. and Low, P.F. (1988) Biological reduction of structural iron in Na-nontronite. Soil Science Society of America Journal, 52, 295–296.
Wu, J., Low, P.F. and Roth, C.B. (1989) Effects of octahedral-iron reduction and swelling pressure on interlayer distances in Na-nontronite. Clays and Clay Minerals, 37, 211–218.