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11 results on '"Ana Elena, Pradas Del Real"'

1. Ag nanoparticles enhancing Phaseolus vulgaris seedling development: understanding nanoparticle migration and chemical transformation across the seed coat

Author

João Paulo Rodrigues Marques, Susilaine M. Savassa, Hiram Castillo-Michel, Hudson Wallace Pereira de Carvalho, Juan Reyes-Herrera, and Ana Elena Pradas del Real

Subjects
Chemical transformation, biology, Chemistry, Materials Science (miscellaneous), technology, industry, and agriculture, food and beverages, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, 01 natural sciences, chemistry.chemical_compound, Biotransformation, Germination, Seedling, Seed treatment, Food science, Phaseolus, 0210 nano-technology, Dissolution, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science
Abstract

The increasing number of patents suggests that the use of nanoparticles (NPs) in agriculture will continue to grow in the future. Properties associated with nanosized objects might be desirable, but may pose a threat to the environment since the fate of nanomaterials is poorly understood. Seed treatment is an extensive practice to provide micronutrients and disease protection. This study investigates the effect of Ag2S NPs, Ag0 NPs, and AgNO3 (1, 100, and 1000 mg Ag per L) on the germination of Phaseolus vulgaris seeds and the mechanism of interaction in the seed coat. Ag treatments did not affect the germination rate. On the other hand, the development of seedlings was significantly improved by Ag2S NPs while AgNO3 showed a negative effect compared to the control (water). Silver from different sources was accumulated and biotransformed along the seed coat. Ag from the AgNO3 treatment was found as AgCl and bound to oxygen, and Ag0 NPs underwent oxidative dissolution forming thiolate complexes. On the other hand, Ag2S NPs did not show any detectable chemical changes. Silver distribution and speciation were investigated in the bean testa using μ-XRF and μ-XANES, while the macromolecular composition was assessed by ATR-FTIR. The Ag biotransformation depended on the source. For the FTIR results, it is possible to verify perturbations in the carbohydrate region as well as changes in the protein region. The combination of these results can contribute to building another step in the understanding of how nanoparticles can improve agricultural inputs and benefit food crops.

Published
2021
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2. Impact of a Model Soil Microorganism and of Its Secretome on the Fate of Silver Nanoparticles

Author

Elise Eymard-Vernain, Hiram Castillo-Michel, Cécile Lelong, Benoit Gallet, Romain Soulas, Vanessa Tardillo Suárez, Sarah Bureau, Olivier Proux, Géraldine Sarret, Ana Elena Pradas del Real, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ID21, European Synchrotron Radiation Facility, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ID16b, ESRF—The European Synchrotron facility, Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Science et Ingenierie, MAtériaux Procédés (SIMP), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-École Nationale Supérieure de Physique de Grenoble (ENSPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), ID21, Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
Silver, Microorganism, Sulfidation, Metal Nanoparticles, Nanoparticle, 02 engineering and technology, Bacillus subtilis, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Silver nanoparticle, Soil, Environmental Chemistry, 0105 earth and related environmental sciences, [SDV.EE]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment, biology, Chemistry, Sorption, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, Rate-determining step, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Chemical engineering, [SDE]Environmental Sciences, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, 0210 nano-technology, Oxidation-Reduction, Bacteria
Abstract

International audience; Sulfidation is a key process for silver nano-particles released from consumer products in the environment. This study focuses on the impact of a model soil microorganism , Bacillus subtilis, on the fate of pristine and already sulfidized Ag-NPs. The nanoparticles were incubated with the initial growth medium, isolated secretome, and living bacteria, and characterized for their size and morphology, agglomeration state, structure, and Ag speciation. No Ag internalization or sorption on the cell wall was detected. A partial sulfidation, leading to an Ag−Ag 2 S core−shell structure, was observed in the presence of the secretome, and the rate limiting step of the reaction was the oxidation of Ag 0 , and it was favored near the crystal dislocations. The sulfidation was complete in the presence of the living bacteria and followed an indirect pathway. Both crystalline Ag 2 S and amorphous Ag 2 S and/or Ag-thiol were identified. At the opposite, the bacteria had no impact on Ag 2 S. These results suggest that microorganisms participate in the sulfidation of Ag-NPs in aerobic systems such as unsaturated soils, and thus affect the bioavailability of Ag. It is important to take these transformations into account during exposure experiments, since they drastically change the exposure conditions. Finally, the secretome of B. subtilis might be used for the green synthesis of Ag−Ag 2 S core−shell nanoparticles.

Published
2017
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3. Effects of a nitrification inhibitor on nitrogen species in the soil and the yield and phosphorus uptake of maize

Author

Ana Elena Pradas del Real, Ryo Sekine, Christian Vogel, Jianyin Huang, Daniel Steckenmesser, Camelia N. Borca, Diedrich Steffens, Hiram Castillo-Michel, Christian Adam, Thomas Huthwelker, Vogel, Christian, Sekine, Ryo, Huang, Jianyin, Steckenmesser, Daniel, Steffens, Diedrich, Huthwelker, Thomas, Borca, Camelia N, Pradas del Real, Ana E, Castillo-Michel, Hiram, and Adam, Christian

Subjects
Ammonium sulfate, Environmental Engineering, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Nitrogen, chemistry.chemical_element, 010501 environmental sciences, Zea mays, 01 natural sciences, Soil, chemistry.chemical_compound, Soil pH, Environmental Chemistry, pot experiment, (XANES) spectroscopy, Ammonium, Fertilizers, Waste Management and Disposal, 0105 earth and related environmental sciences, 2. Zero hunger, Rhizosphere, x-ray absorption near-edge structure, Phosphorus, food and beverages, Nitrification, Pollution, nitrification, chemical extraction test v diffusive gradients in thin-films (DGT), chemistry, Agronomy, Soil water
Abstract

Phosphorus (P) resource availability is declining and the efficiency of applied nutrients in agricultural soils is becoming increasingly important. This is especially true for P fertilizers from recycled materials, which often have low plant availability. Specific co-fertilization with ammonium can enhance P plant availability in soils amended with these P fertilizers, and thus the yield of plants. To investigate this effect, we performed a pot experiment with maize in slightly acidic soil (pH 6.9) with one water-soluble (triple superphosphate [TSP]) and two water-insoluble (sewage sludge-based and hyperphosphate [Hyp]) P fertilizers and an ammonium sulfate nitrate with or without a nitrification inhibitor (NI). The dry matter yield of maize was significantly increased by the NI with the Hyp (from 14.7 to 21.5 g/pot) and TSP (from 40.0 to 45.4 g/pot) treatments. Furthermore, P uptake was slightly increased in all three P treatments with the NI, but not significantly. Olsen-P extraction and P K-edge micro-X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy showed that apatite-P of the water-insoluble P fertilizers mobilized during the plant growth period. In addition, novel nitrogen (N) K-edge micro-XANES spectroscopy and the Mogilevkina method showed that the application of an NI increased the fixation of ammonium in detectable hot spots in the soil. Thus, the delay in the nitrification process by the NI and the possible slow-release of temporarily fixed ammonium in the soil resulted in a high amount of plant available ammonium in the soil solution. This development probably decreases the rhizosphere pH due to release of H+ by plants during ammonium uptake, which mobilizes phosphorus in the amended soil and increases the dry matter yield of maize. This is especially important for water-insoluble apatite-based P fertilizers (conventional and recycled), which tend to have poor plant availability. Refereed/Peer-reviewed

Published
2020

4. Assessing the impacts of sewage sludge amendment containing nano-TiO2 on tomato plants: A life cycle study

Author

Camille Larue, Purushothaman Chirakkuzhyil Abhilash, Clarisse Liné, Ricardo J. Stein, Hiram Castillo-Michel, Géraldine Sarret, Mansi Bakshi, Ana Elena Pradas del Real, Ralf Kaegi, Diana E. Bedolla, Laboratoire Génie Civil et géo-Environnement (LGCgE) - EA 4515 (LGCgE), Université d'Artois (UA)-Université de Lille-IMT Lille Douai, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Institut des Sciences de la Terre [2016-2019] (ISTerre [2016-2019]), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), ID21, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Swiss Federal Insitute of Aquatic Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Banaras Hindu University - BHU (INDIA), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), European Synchrotron Radiation Facility - ESRF (FRANCE), Elettra-Sincrotrone Trieste (ITALY), Instituto Leonardo Murialdo - ILEM (BRAZIL), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut de Recherche pour le Développement - IRD (FRANCE), Université Grenoble Alpes - UGA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology - EAWAG (SWITZERLAND), Université de Savoie Mont Blanc - USMB (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Institut des Sciences de la Terre - ISTerre (Grenoble, France), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)

Subjects
Environmental Engineering, Health, Toxicology and Mutagenesis, Biodiversité et Ecologie, Matériaux, Crop plant, 0211 other engineering and technologies, Amendment, Biomass, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Nano-TiO2, Soil, Environmental Chemistry, Tannin, Sewage sludge, Waste Management and Disposal, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Plant stem, 2. Zero hunger, chemistry.chemical_classification, 021110 strategic, defence & security studies, fungi, technology, industry, and agriculture, food and beverages, Pollution, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, 6. Clean water, Acute toxicity, Horticulture, chemistry, Phytotoxicity, [SDE]Environmental Sciences, Sewage treatment, Sludge
Abstract

International audience; Increasing evidence indicates the presence of engineered nanoparticles (ENPs) in sewage sludge derived from wastewater treatment. Land application of sewage sludge is, therefore, considered as an important pathway for ENP transfer to the environment. The aim of this work was to understand the effects of sewage sludge containing nano-TiO2 on plants (tomato) when used as an amendment in agricultural soil. We assessed developmental parameters for the entire plant life cycle along with metabolic and bio-macromolecule changes and titanium accumulation in plants. The results suggest that the sewage sludge amendment containing nano-TiO2 increased plant growth (142% leaf biomass, 102% fruit yield), without causing changes in biochemical responses, except for a 43% decrease in leaf tannin concentration. Changes in elemental concentrations (mainly Fe, B, P, Na, and Mn) of plant stem, leaves and, to a lesser extent fruits were observed. Fourier-transformed infrared analysis showed maximum changes in plant leaves (decrease in tannins and lignins and increase in carbohydrates) but no change in fruits. No significant Ti enrichment was detected in tomato fruits. In conclusion, we evidenced no acute toxicity to plants and no major implication for food safety after one plant life cycle exposure.

Published
2019
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5. Role of the polycarboxylic compounds in the response of Silene vulgaris to chromium

Author

P. García-Gonzalo, José Manuel Silván, Araceli Pérez-Sanz, M. Carmen Lobo, A. M. Guerrero, Sonia de Pascual-Teresa, Ana Elena Pradas del Real, Comunidad de Madrid, Ministerio de Economía y Competitividad (España), and Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario

Subjects
Chromium, 0106 biological sciences, Exudate, Health, Toxicology and Mutagenesis, Malates, 010501 environmental sciences, Plant Roots, 01 natural sciences, Citric Acid, Chromium speciation, chemistry.chemical_compound, Organic acids, Botany, medicine, Environmental Chemistry, Chelation, Silene, 0105 earth and related environmental sciences, Silene vulgaris, Rhizosphere, biology, Oxalic Acid, Polyphenols, General Medicine, biology.organism_classification, Apiin, Pollution, Metal tolerance, Phytoremediation, Biodegradation, Environmental, Biochemistry, chemistry, Polyphenol, Exudation, Composition (visual arts), medicine.symptom, 010606 plant biology & botany
Abstract

This work aims to investigate the nature and the specific mechanisms by which polycarboxylic compounds participate in the tolerance of Silene vulgaris to Cr with special attention given to the rhizosphere system. This knowledge is important to use this species in the implementation of phytoremediation technologies in Cr-polluted soils. According to the results, chromium is chelated and mobilized by the citric and malic acids in plant tissues, while oxalic acid might participate in the reduction and chelation of Cr in the rhizosphere. At the applied doses, the response of both exudation rate and root exudate composition (total polyphenols and quercitin) seems to involve a rearrangement in the lignification of the plant cell wall to immobilize Cr. Quercetin-3-dirhamnosyl-galactoside and apiin (apigenin-7-O-apiosyl-glucoside) have been identified as the major polyphenols in the root exudates of S. vulgaris. The increments found in the apiin concentration in root exudates seem to be related to the protection against Cr toxicity by chelation of Cr or by free radical scavenging. Though earlier response is detected in plant tissues, results from this work together with previous studies in S. vulgaris indicate that exudation might be a regulated mechanism of protection under Cr exposition in S. vulgaris that may involve mainly Cr reduction and chelation., The authors thank the financial supports provided by EIADES (S2009/AMB-1478, Comunidad de Madrid), RTA-000150-00-00-INIA and “Contratación de doctores 2007 INIA-CCAA” and MINECO AGL2012-30803. We thank “Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario” for the fellowship support of Ana E. Pradas.

Published
2017
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6. Microspectroscopy reveals dust-derived apatite grains in acidic, highly-weathered Hawaiian soils

Author

Christian Vogel, Lucia Zuin, Roberto Félix, Ruben Kretzschmar, Oliver A. Chadwick, Luo Beiping, Christian Adam, Benedikt Lassalle-Kaiser, Federica Tamburini, Ryo Sekine, Hannes Herzel, Ana Elena Pradas del Real, Thomas Peter, Hiram Castillo-Michel, Emmanuel Frossard, Camille Rivard, Julian Helfenstein, Dongniu Wang, and Michael S. Massey

Subjects
Soil Science, chemistry.chemical_element, Mineralogy, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Apatite, Phosphorus transformations, Soil development, Aeolian dust inputs, P K edge X ray absorption spectroscopy, micro Raman spectroscopy, Ecosystem, Absorption (electromagnetic radiation), micro-Raman spectroscopy, Quartz, 0105 earth and related environmental sciences, Phosphorus, P K-edge X-ray absorption spectroscopy, 04 agricultural and veterinary sciences, Deposition (aerosol physics), Agriculture and Soil Science, chemistry, visual_art, Soil water, 040103 agronomy & agriculture, visual_art.visual_art_medium, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Environmental science, Volcanic ash
Abstract

Dust deposition is an important source of phosphorus (P) to many ecosystems. However, there is little evidence of dust-derived P-containing minerals in soils. Here we studied P forms along a well-described climatic gradient on Hawaii, which is also a dust deposition gradient. Soil mineralogy and soil P forms from six sites along the climatic gradient were analyzed with bulk (X-ray diffraction and P K-edge X-ray absorption near edge structure) and microscale (X-ray fluorescence, P K-edge X-ray absorption near edge structure, and Raman) analysis methods. In the wettest soils, apatite grains ranging from 5 to 30 µm in size were co-located at the micro-scale with quartz, a known continental dust indicator suggesting recent atmospheric deposition. In addition to co-location with quartz, further evidence of dust-derived P included backward trajectory modeling indicating that dust particles could be brought to Hawaii from the major global dust-loading areas in central Asia and northern Africa. Although it is not certain whether the individual observed apatite grains were derived from long-distance transport of dust, or from local dust sources such as volcanic ash or windblown fertilizer, these observations offer direct evidence that P-containing minerals have reached surface layers of highly-weathered grassland soils through atmospheric deposition., Geoderma, 381, ISSN:0016-7061, ISSN:1872-6259

Published
2021

7. Searching for relevant criteria to distinguish natural vs. anthropogenic TiO 2 nanoparticles in soils

Author

Nathaniel Findling, Camille Larue, Ralf Kaegi, Rémi Tucoulou, Wout De Nolf, Hiram Castillo-Michel, Eduardo Salas-Colera, Ana Elena Pradas del Real, Juan Reyes-Herrera, Géraldine Sarret, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), ID21, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Recherche sur la Conservation (CRC ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC), Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Swiss Federal Insitute of Aquatic Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de géologie de l'ENS (LGENS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)

Subjects
chemistry.chemical_classification, Anatase, Materiales, Chemistry, Materials Science (miscellaneous), Amendment, Física, Química, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, Soil structure, Environmental chemistry, Soil water, Particle-size distribution, [SDE]Environmental Sciences, Organic matter, Particle size, 0210 nano-technology, Sludge, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science
Abstract

Nanosized TiO2 is one of the most produced nanomaterials. Agricultural soils are a major compartment of accumulation of TiO2-NPs after release from consumer products into the sewer system, due to the use of sewage sludge as a soil amendment. TiO2 is naturally present in soils, and distinguishing between anthropogenic and natural TiO2 in soils is thus important to assess the risks associated with the increased use of nano-TiO2. Methods to distinguish these materials in complex matrices such as soils are currently lacking. The purpose of this study was, therefore, to search for characteristic physical and chemical properties of natural and engineered nano-TiO2, based on a combination of bulk, micro and nanofocused X-ray fluorescence and X-ray absorption spectroscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and chemical analyses. Digested sewage sludge, agricultural soil and sludge-amended soil were studied by these techniques. The particle size distribution was not a relevant criterion since the sludge and the sludge-amended soil contained a variety of nanometer- and micrometer sized Ti-containing particles. Both the sludge and the soil contained a mixture of rutile and anatase, with a minor proportion of amorphous TiO2. In the sludge, there was no trend relating particle size and Ti mineralogy. The morphology of the TiO2 particles proved to be different in the two matrices, with smooth faceted particles in the sludge and rough irregular ones in the soil. In addition, natural TiO2 particles were included in micro and macroaggregates of the soil and formed intricate assemblages with minerals and organic compounds. In the sludge, TiO2 formed homo and heteroaggregates of simpler structure, richer in organic matter. Thus, the study of the morphology of TiO2 particles and their status in unperturbed mineral–organic assemblages may provide some insights into their origin. The observed differences may attenuate over time, due to the incorporation of the sludge material within the soil structure. We thank the French program LabEx Serenade (ANR-11-LABX-0064) for providing a post doc fellowship and COST ES1205 (ENTER) for funding this project, and EquipEx NanoID (ANR-10-EQPX-0039) for funding equipment needed for the project. ISTerre is also part of Labex OSUG@2020 (ANR10 LABX56). Juan Reyes-Herrera acknowledges the Mexican National Council for Science and Technology (CONACYT) for the funding of his post-doctoral position (CONACYT CVU#177448). We thank the ESRF committee for the provision of beamtime and the staff of ID21, ID16b and BM25 for their assistance during measurements. The HRICP-MS was run by Frederic Candaudap (GET) and Gael Le Roux (EcoLab). We thank Delphine Tisserand, Sarah Bureau and Sylvain Campillo at ISTerre for their technical support, and Fayçal Soufi at Edytem (Chambery, France) for preparing the thin sections. We also thank Brian Sinnet of EAWAG who helped in the sewage sludge production, Hengzhong Zhang for sharing the Ti XANES spectrum of amorphous TiO2, and two anonymous reviewers for their comments and suggestions.

Published
2018
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8. Silver Nanoparticles and Wheat Roots: A Complex Interplay

Author

Ana Elena Pradas del Real, Clément Levard, Marie Carrière, Géraldine Sarret, Perrine Chaurand, Vladimir Vidal, Hiram Castillo-Michel, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0064,SERENADE,Vers une conception de nanomatériaux innovants, durables et sûrs(2011), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), ANR-10-EQPX-0039/10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ID21, Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-EQPX-0039,NanoID,Plateforme d'identification des nanoparticules dédiée à la sécurité(2010), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), and Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, Silver, media_common.quotation_subject, Metal Nanoparticles, [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences, 010501 environmental sciences, Plant Roots, 01 natural sciences, Silver nanoparticle, Metal, Soil, Botany, Soil Pollutants, Environmental Chemistry, Metal nanoparticles, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, Triticum, 0105 earth and related environmental sciences, media_common, 2. Zero hunger, Plant roots, Chemistry, General Chemistry, Speciation, Environmental chemistry, visual_art, [SDE]Environmental Sciences, visual_art.visual_art_medium, Phytotoxicity, 010606 plant biology & botany
Abstract

International audience; Agricultural soils are major sinks of silver nanoparticles in the environment, and crops are directly exposed to these emerging contaminants. A clear picture of their chemical transformations, uptake and transport mechanisms, and phytotoxic impacts is still lacking. In this work, wheat plants were exposed to pristine metallic (Ag-NPs) and sulfidized (Ag 2 S-NPs) silver nanoparticles and ionic Ag. Data on Ag distribution and speciation, phytotoxicity markers, and gene expression were studied. A multi-technique and multi-scale approach was applied, combining innovating tools at both the laboratory and synchrotron. Various chemical transformations were observed on the epidermis and inside roots, even for Ag 2 S-NPs, leading to an exposure to multiple Ag forms, which likely evolve over time. Genes involved in various functions including oxidative stress, defense against pathogens, and metal homeostasis were impacted in different ways depending upon the Ag source. This study illustrates the complexity of the toxicity pattern for plants exposed to Ag-NPs, the necessity of monitoring several markers to accurately evaluate the toxicity, and the interest of interpreting the toxicity pattern in light of the distribution and speciation of Ag.

Published
2017
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9. Innovative combination of spectroscopic techniques to reveal nanoparticle fate in a crop plant

Author

Ana Elena Pradas del Real, S. Sorieul, Barbara Fayard, Ricardo J. Stein, Camille Larue, Julie Villanova, Emeline Pouyet, Nicolas Trcera, Hiram Castillo-Michel, Géraldine Sarret, Valérie Magnin, Samuel Legros, Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), ID21, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), and Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)

Subjects
Microprobe, Identification, Nanoparticle, Spectroscopie, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Analytical Chemistry, Absorption (electromagnetic radiation), Nanotechnologie, Instrumentation, Spectroscopy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 2. Zero hunger, Analyse multivariée, 021001 nanoscience & nanotechnology, Pollution, Atomic and Molecular Physics, and Optics, [SDE]Environmental Sciences, Q03 - Contamination et toxicologie alimentaires, Inductively coupled plasma, 0210 nano-technology, P02 - Pollution, Ionomics, Spectrométrie d'absorption atomique, Materials science, Argent, Nanotechnology, Spectroscopie émission fluorescence, Polluant industriel, Corps étrangers, Fluorescence spectroscopy, Genetic algorithm, Technique analytique, 0105 earth and related environmental sciences, Méthode statistique, Lactuca sativa, dioxyde de titane, Biosécurité, Spectroscopie aux rayons x, U30 - Méthodes de recherche, Plante de culture
Abstract

International audience; Nanotechnology is the new industrial revolution of our century. Its development leads to an increasing use of nanoparticles and thus to their dissemination. Their fate in the environment is of great concern and especially their possible transfer in trophic chains might be an issue for food safety. However, so far our knowledge on this topic has been restricted by the lack of appropriate techniques to characterize their behavior in complex matrices. Here, we present in detail the use of cutting-edge beam-based techniques for nanoparticle in situ localization, quantification and speciation in a crop plant species (Lactuca sativa). Lettuce seedlings have been exposed to TiO2 and Ag nanoparticles and analyzed by inductively coupled plasma spectrometry, micro-particle induced X-ray emission coupled to Rutherford backscattering spectroscopy on nuclear microprobe, micro-X-ray fluorescence spectroscopy and X-ray absorption near edge structure spectroscopy. The benefits and drawbacks of each technique are discussed, and the types of information that can be drawn, for example on the translocation to edible parts, change of speciation within the plant, detoxification mechanisms, or impact on the plant ionome, are highlighted. Such type of coupled approach would be an asset for nanoparticle risk assessment.

Published
2016
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10. Transformation of Silver Nanoparticles in Sewage Sludge during Incineration

Author

Ralf Kaegi, Andreas Voegelin, Christoph Meier, Christoph R. Mueller, Géraldine Sarret, and Ana Elena Pradas del Real

Subjects
Silver, Sewage, Metal Nanoparticles, 02 engineering and technology, Incineration, 010501 environmental sciences, Wastewater, 01 natural sciences, Environmental Chemistry, Sludge bulking, 0105 earth and related environmental sciences, Principal Component Analysis, Waste management, business.industry, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, X-Ray Absorption Spectroscopy, Fluidized bed, Sewage sludge treatment, Environmental science, Sewage treatment, 0210 nano-technology, business, Sludge
Abstract

Silver nanoparticles (Ag-NP) discharged into the municipal sewer system largely accumulate in the sewage sludge. Incineration and agricultural use are currently the most important strategies for sewage sludge management. Thus, the behavior of Ag-NP during sewage sludge incineration is essential for a comprehensive life cycle analysis and a more complete understanding of the fate of Ag-NP in the (urban) environment. To address the transformation of Ag-NP during sewage sludge incineration, we spiked metallic Ag(0)-NP to a pilot wastewater treatment plant and digested the sludge anaerobically. The sludge was then incinerated on a bench-scale fluidized bed reactor in a series of experiments under variable conditions. Complementary results from X-ray absorption spectroscopy (XAS) and electron microscopy-energy dispersive X-ray (EM-EDX) analysis revealed that Ag(0)-NP transformed into Ag2S-NP during the wastewater treatment, in agreement with previous studies. On the basis of a principal component analysis and subsequent target testing of the XAS spectra, Ag(0) was identified as a major Ag component in the ashes, and Ag2S was clearly absent. The reformation of Ag(0)-NP was confirmed by EM-EDX. The fraction of Ag(0) of the total Ag in the ashes was quantified by linear combination fitting (LCF) of XAS spectra, and values as high as 0.8 were found for sewage sludge incinerated at 800 °C in a synthetic flue gas atmosphere. Low LCF totals (72% to 94%) indicated that at least one relevant reference spectrum was missing in the LCF analysis. The presence of spherical Ag-NP with a diameter of50 nm extending into the sub-nm range was revealed by electron microscopy analyses. The rapid formation of Ag(0)-NP from Ag2S during sewage sludge incineration, as demonstrated in this study, needs to be considered in the life cycle assessment of engineered Ag-NP.

Published
2016

11. Fate of Ag-NPs in Sewage Sludge after Application on Agricultural Soils

Author

Ralf Kaegi, Valérie Magnin, Clément Levard, Alejandro Fernandez-Martinez, Catherine Santaella, Brian Sinnet, Ana Elena Pradas del Real, Marie Carrière, Hiram Castillo-Michel, Julie Villanova, Géraldine Sarret, Nathaniel Findling, European Synchroton Radiation Facility [Grenoble] (ESRF), Swiss Federal Insitute of Aquatic Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Biologie végétale et microbiologie environnementale - UMR7265 (BVME), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Microbienne de la Rhizosphère et d'Environnements Extrêmes (LEMIRE), Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), European Synchroton Radiation Facility, Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Collège de France (CdF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Silver, Sewage, 02 engineering and technology, Wastewater, 010501 environmental sciences, Plant Roots, Risk Assessment, Waste Disposal, Fluid, 01 natural sciences, Soil, Soil Pollutants, Environmental Chemistry, Organic matter, Triticum, 0105 earth and related environmental sciences, 2. Zero hunger, chemistry.chemical_classification, business.industry, Brassica rapa, Soil chemistry, Agriculture, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 6. Clean water, X-Ray Absorption Spectroscopy, chemistry, Agronomy, Environmental chemistry, Soil water, [SDE]Environmental Sciences, Nanoparticles, Sewage treatment, 0210 nano-technology, business, Sulfur, Switzerland, Water Pollutants, Chemical, Sludge, Waste disposal
Abstract

International audience; The objective of this work was to investigate the fate of silver nanoparticles (Ag-NPs) in a sludge-amended soil cultivated with monocot (Wheat) and dicot (Rape) crop species. A pot experiment was performed with sludges produced in a pilot wastewater treatment plant containing realistic Ag concentrations (18 and 400 mg kg(-1), 14 mg kg(-1) for the control). Investigations focused on the highest dose treatment. X-ray absorption spectroscopy (XAS) showed that Ag2S was the main species in the sludge and amended soil before and after plant culture. The second most abundant species was an organic and/or amorphous Ag-S phase whose proportion slightly vaned (from 24% to 36%) depending on the conditions. Micro and nano X-ray fluorescence (XRF) showed that Ag was preferentially associated with S-rich particles, including organic fragments, of the sludge and amended soils. Ag was distributed as heteroaggregates with soil components (size ranging from

Published
2016
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