1. As release under the microbial sulfate reduction during redox oscillations in the upper Mekong delta aquifers, Vietnam: A mechanistic study
- Author
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Antoine Gehin, Delphine Tisserand, Raoul-Marie Couture, Laurent Charlet, Pierre Le Pape, Fabrizio Bardelli, Van T.H. Phan, Rizlan Bernier-Latmani, Manon Frutschi, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 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), GILDA (GILDA), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR)-Università degli Studi Roma Tre-INFM-Università degli Studi di Trento (UNITN), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Earth and Environmental Sciences [Waterloo], University of Waterloo [Waterloo], 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]), and National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)-Università degli Studi Roma Tre = Roma Tre University (ROMA TRE)-INFM-Università degli Studi di Trento (UNITN)
- Subjects
Biogeochemical cycle ,Elemental sulfur ,Environmental Engineering ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,chemistry.chemical_element ,010501 environmental sciences ,engineering.material ,01 natural sciences ,Redox ,Arsenic ,chemistry.chemical_compound ,Bioreactors ,Redox oscillations ,Mackinawite ,Environmental Chemistry ,Sulfate ,Arsenic release ,Groundwater ,Waste Management and Disposal ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,0105 earth and related environmental sciences ,Bacteria ,Sulfates ,Pollution ,Sulfur ,Anoxic waters ,6. Clean water ,X-Ray Absorption Spectroscopy ,Vietnam ,chemistry ,Environmental chemistry ,[SDE]Environmental Sciences ,engineering ,Pyrite ,Oxidation-Reduction ,Water Pollutants, Chemical ,Microbial sulfate reduction ,Environmental Monitoring - Abstract
The impact of seasonal fluctuations linked to monsoon and irrigation generates redox oscillations in the subsurface, influencing the release of arsenic (As) in aquifers. Here, the biogeochemical control on As mobility was investigated in batch experiments using redox cycling bioreactors and As- and SO42−-amended sediment. Redox potential (Eh) oscillations between anoxic (−300–0 mV) and oxic condition (0–500 mV) were implemented by automatically modulating an admixture of N2/CO2 or compressed air. A carbon source (cellobiose, a monomer of cellulose) was added at the beginning of each reducing cycle to stimulate the metabolism of the native microbial community. Results show that successive redox cycles can decrease arsenic mobility by up to 92% during reducing conditions. Anoxic conditions drive mainly the conversion of soluble As(V) to As(III) in contrast to oxic conditions. Phylogenetic analyses of 16S rRNA amplified from the sediments revealed the presence of sulfate and iron – reducing bacteria, confirming that sulfate and iron reduction are key factors for As immobilization from the aqueous phase. As and S K-edge X-ray absorption spectroscopy suggested the association of Fe-(oxyhydr)oxides and the importance of pyrite (FeS2(s)), rather than poorly ordered mackinawite (FeS(s)), for As sequestration under oxidizing and reducing conditions, respectively. Finally, these findings suggest a role for elemental sulfur in mediating aqueous thioarsenates formation in As-contaminated groundwater of the Mekong delta.
- Published
- 2019