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
陈启10000发布了新的文献求助10
刚刚
Orange应助med_wudi采纳,获得10
刚刚
翟翟完成签到,获得积分20
刚刚
1秒前
寻舟者完成签到,获得积分10
1秒前
dddsssaaa发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI2S应助俏皮代丝采纳,获得10
3秒前
3秒前
专业中药人完成签到,获得积分10
3秒前
yoyo发布了新的文献求助10
6秒前
陈启10000完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
飞鱼完成签到,获得积分10
9秒前
林北bei发布了新的文献求助10
10秒前
lhy完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
13秒前
我球呢完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
温暖静竹完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
烂漫的书瑶完成签到 ,获得积分10
16秒前
迅速的盈完成签到 ,获得积分10
16秒前
lyk2815完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
温暖静竹发布了新的文献求助200
20秒前
知画春秋完成签到 ,获得积分10
21秒前
川川发布了新的文献求助10
21秒前
xue发布了新的文献求助10
23秒前
打倒恶人完成签到,获得积分10
23秒前
理直气壮得怂完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
libai完成签到,获得积分10
24秒前
光亮的万天完成签到 ,获得积分10
25秒前
27秒前
27秒前
28秒前
情怀应助她说戴了不算给采纳,获得10
28秒前
babbo完成签到,获得积分10
29秒前
纯真乐儿发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
A Step-by-Step Guide to Qualitative Data Coding 2nd Edition 400
Impact of Storage Orientation and Duration on Prefilled Syringe Performance: Break-Loose and Glide Forces, and Injection Time Across Multiple Time Points 360
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 300
Upland Kenya wild flowers and ferns: a flora of the flowers, ferns, grasses, and sedges of highland Kenya 300
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 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6668237
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8417360
关于积分的说明 17993698
捐赠科研通 5876446
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2976801
邀请新用户注册赠送积分活动 1952717
关于科研通互助平台的介绍 1880692