Morphology and Size of Bacterial Colonies Control Anoxic Microenvironment Formation in Porous Media

缺氧水域 形态学(生物学) 多孔介质 化学 化学工程 生物物理学 多孔性 生物 环境化学 动物 有机化学 工程类
作者
Giulia Ceriotti,Sergey M. Borisov,Jasmine S. Berg,Pietro de Anna
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:56 (23): 17471-17480 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c05842
摘要

Bacterial metabolisms using electron acceptors other than oxygen (e.g., methanogenesis and fermentation) largely contribute to element cycling and natural contaminant attenuation/mobilization, even in well-oxygenated porous environments, such as shallow aquifers. This paradox is commonly explained by the occurrence of small-scale anoxic microenvironments generated by the coupling of bacterial respiration and dissolved oxygen (O2) transport by pore water. Such microenvironments allow facultative anaerobic bacteria to proliferate in oxic environments. Microenvironment dynamics are still poorly understood due to the challenge of directly observing biomass and O2 distributions at the microscale within an opaque sediment matrix. To overcome these limitations, we integrated a microfluidic device with transparent O2 planar optical sensors to measure the temporal behavior of dissolved O2 concentrations and biomass distributions with time-lapse videomicroscopy. Our results reveal that bacterial colony morphology, which is highly variable in flowing porous systems, controls the formation of anoxic microenvironments. We rationalize our observations through a colony-scale Damköhler number comparing dissolved O2 diffusion and a bacterial O2 uptake rate. Our Damköhler number enables us to predict the pore space fraction occupied by anoxic microenvironments in our system for a given bacterial organization.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ghtsmile发布了新的文献求助10
1秒前
Mouser完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
大傻逼完成签到,获得积分10
2秒前
张媛霞发布了新的文献求助10
2秒前
ee_Liu发布了新的文献求助10
4秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
朱良宇发布了新的文献求助10
4秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
5秒前
Brady6完成签到,获得积分10
5秒前
Lucas应助帅气的书桃采纳,获得30
5秒前
wonder123发布了新的文献求助10
5秒前
墨绾菩提应助帅气的书桃采纳,获得30
5秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
阳光完成签到,获得积分10
5秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
雪满头应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
科研通AI6.4应助Sherlock采纳,获得10
7秒前
bkagyin应助Dear余温采纳,获得10
7秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
雪满头应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
aguiguigui应助历坷小梦采纳,获得10
8秒前
张菁钊完成签到,获得积分10
9秒前
孙莹发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
chenu完成签到 ,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Electrode Potentials 550
REAL-WORLD EFFICACY AND GENOMIC LANDSCAPE OF POLATUZUMA VEDOTIN-BASED FIRST-LINE THERAPY IN DIFFUSE LARGE B-CELL LYMPHOMA: A FOCUS ON TP53 MUTATIONS AND TREATMENT RESPONSE 500
Handbook of Luminescence Dating 500
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6956322
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8639857
关于积分的说明 18321261
捐赠科研通 6402100
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3084019
关于科研通互助平台的介绍 2130903
邀请新用户注册赠送积分活动 2060734