1. IntroductionQuantitative predict

1. Introduction
Quantitative prediction of microbial metabolism is critical to understanding the chemistry of natural environments, as well as natural attenuation and engineered bioremediation of subsurface contaminants. Many biogeochemical reaction models have been developed for simulating microbial degradation of natural and anthropogenic organic compounds (see Thullner et al., 2007 for review). Most models assume that organic matter oxidation is coupled to the reduction of O2, nitrate, metal oxides, sulfate, and other electron acceptors either directly or syntrophically (Boudreau, 1996, Hunter et al., 1998, Lovley and Klug, 1986, van Bodegom and Scholten, 2001, Van Cappellen and Wang, 1996, Watson et al., 2003 and Watson et al., 2005). However, both direct and syntrophic oxidation may be active in the environment; a robust model should account for all major pathways.

Injection of acetate or ethanol into aquifers is an emerging strategy for stimulating microbial uranium reduction and limiting groundwater contamination (Anderson et al., 2003 and Wu et al., 2006). To predict how ethanol amendment impacts subsurface environments, we describe here a biogeochemical reaction model of ethanol metabolism. This model is based on microbial physiology and differs from recent efforts: it accounts for a full suite of microbial metabolisms that degrade ethanol both directly and syntrophically, and it considers both kinetic and thermodynamic controls on the metabolisms (Fang et al., 2009, Li et al., 2009, Luo et al., 2007 and Yabusaki et al., 2007). In a given environment, the metabolisms that are indeed active can be inferred by fitting the model to experimental observations.

The model was applied to analyze microbial metabolisms in an anoxic slurry of aquifer sediment from Area 2 at the U.S. Department of Energy (DOE) Oak Ridge National Laboratory Field Research Center (ORFRC) in Oak Ridge, TN (Mohanty et al., 2008). The model successfully simulated the experimental observations, and the results suggest that, out of 12 potential catabolic reactions, five were active in the sediment slurry. Our work demonstrates the importance of integrating microbial physiology into biogeochemical reaction modeling and provides a starting point for field-scale physiology-based reactive transport simulations of in situ biostimulation at Area 2 and other DOE sites.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำพยากรณ์เชิงปริมาณของจุลินทรีย์มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเคมีของสภาพแวด ล้อมธรรมชาติ เป็นธรรมชาติอ่อนและววิธีออกแบบของสารปนเปื้อน subsurface ปฏิกิริยา biogeochemical หลายรุ่นได้รับการพัฒนาสำหรับการจำลองย่อยสลายจุลินทรีย์มาของมนุษย์ และธรรมชาติสารอินทรีย์ (ดู Thullner et al., 2007 สำหรับทบทวน) โมเดลส่วนใหญ่สมมติว่าออกซิเดชันอินทรีย์เป็นควบคู่กับการลดลงของ O2 ไนเตรต โลหะออกไซด์ ซัลเฟต และอื่น ๆ acceptors อิเล็กตรอนโดยตรง หรือ syntrophically (Boudreau, 1996 ฮันเตอร์และ al., 1998, Lovley และ Klug, 1986 แวน Bodegom และ Scholten, 2001, Van Cappellen และ วัง 1996, Watson et al., 2003 และ Watson et al., 2005) อย่างไรก็ตาม ออกซิเดชันทั้งโดยตรง และ syntrophic อาจจะใช้งานในสภาพแวดล้อม แบบแข็งแกร่งควรบัญชีสำหรับหลักสำคัญทั้งหมดฉีด acetate หรือเอทานอลลงใน aquifers เป็นกลยุทธ์สำหรับลดยูเรเนียมจุลินทรีย์กระตุ้นการเกิดใหม่และจำกัดน้ำบาดาลปนเปื้อน (แอนเดอร์สันและ al., 2003 และ Wu et al., 2006) การคาดการณ์ว่า เอทานอลแก้ไขผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม subsurface เราถึงแบบ biogeochemical ปฏิกิริยาของเอทานอล รูปแบบนี้ขึ้นอยู่กับสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ และแตกต่างจากความพยายามล่าสุด: สัด metabolisms จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเอทานอลทั้งโดยตรง และ syntrophically ชุดเต็ม และควบคุมทั้งเดิม ๆ และขอบบน metabolisms ที่ถือเอา (ฝาง et al., 2009, Li et al., 2009, Luo et al., 2007 และ Yabusaki et al., 2007) ในสภาพแวดล้อมที่กำหนด สามารถสรุป metabolisms ที่อยู่แน่นอนโดยรูปแบบการสังเกตทดลองแบบจำลองที่ใช้วิเคราะห์ metabolisms จุลินทรีย์ในสารละลายการ anoxic ของตะกอน aquifer จาก 2 พื้นที่ที่สหรัฐฯ แผนกของพลังงานกรมการโอ๊กริดจ์แห่งชาติปฏิบัติการฟิลด์วิจัยศูนย์ (ORFRC) ในโอ๊กริดจ์ TN (Mohanty et al., 2008) แบบจำลองเสร็จเรียบร้อยสังเกตทดลอง และผลแนะนำว่า จากปฏิกิริยาเป็น catabolic 12, 5 ถูกใช้งานอยู่ในสารละลายตะกอน งานของเราแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการรวมสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ลงในปฏิกิริยา biogeochemical โมเดล และมีจุดเริ่มต้นสำหรับการขนส่งปฏิกิริยาตามสรีรวิทยาฟิลด์ขนาดจำลองของใน situ biostimulation ที่ 2 ที่ตั้งและเว็บไซต์อื่น ๆ ป้องกัน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำ
การคาดการณ์ปริมาณการเผาผลาญอาหารของจุลินทรีย์ที่มีความสำคัญในการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเช่นเดียวกับการลดทอนธรรมชาติและการบำบัดทางชีวภาพทางวิศวกรรมของสารปนเปื้อนดิน แบบจำลองการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายคนได้รับการพัฒนาสำหรับการจำลองการย่อยสลายของจุลินทรีย์ของสารอินทรีย์ธรรมชาติและมนุษย์ (ดู Thullner et al., 2007 ความคิดเห็น) แบบส่วนใหญ่คิดว่าการเกิดออกซิเดชันสารอินทรีย์เป็นคู่ไปสู่การลดของ O2, ไนเตรต, โลหะออกไซด์, ซัลเฟตและ acceptors อิเล็กตรอนอื่น ๆ โดยตรงหรือ syntrophically (Boudreau 1996 Hunter et al., 1998, อินทรย์และ Klug 1986 รถตู้ Bodegom และ Scholten 2001 Van Cappellen และวัง 1996 วัตสัน et al., 2003 และวัตสัน et al., 2005) อย่างไรก็ตามทั้งออกซิเดชันโดยตรงและ Syntrophic อาจจะใช้งานในสภาพแวดล้อม; รูปแบบที่มีประสิทธิภาพควรบัญชีสำหรับทางเดินที่สำคัญ. ฉีดอะซิเตทหรือเอทานอลเป็นชั้นหินอุ้มน้ำเป็นกลยุทธ์ที่เกิดขึ้นใหม่ในการกระตุ้นการลดยูเรเนียมจุลินทรีย์และการ จำกัด การปนเปื้อนน้ำใต้ดิน (Anderson et al., 2003 และ Wu et al., 2006) จะคาดการณ์ว่าเอทานอลมีผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมการแก้ไขดินที่นี่เราจะอธิบายรูปแบบการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีของการเผาผลาญเอทานอล รุ่นนี้จะขึ้นอยู่กับสรีรวิทยาของจุลินทรีย์และแตกต่างจากความพยายามที่ผ่านมา: บัญชีสำหรับชุดเต็มของ metabolisms จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเอทานอลทั้งทางตรงและ syntrophically และจะมีการพิจารณาการควบคุมทั้งการเคลื่อนไหวและความร้อนในกระบวนการเผาผลาญ (ฝางและคณะ, 2009, Li. et al., 2009, Luo et al., 2007 และ Yabusaki et al., 2007) ในสภาพแวดล้อมที่กำหนดให้กระบวนการเผาผลาญที่มีการใช้งานจริงจะสามารถสรุปโดยการปรับรูปแบบการสังเกตการทดลอง. รูปแบบถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์กระบวนการเผาผลาญของจุลินทรีย์ในดินซิกของตะกอนน้ำแข็งจากพื้นที่ 2 ที่กระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) โอ๊ค ริดจ์ห้องปฏิบัติการแห่งชาติศูนย์วิจัย (ORFRC) ในโอ๊กริดจ์, TN (Mohanty et al., 2008) แบบจำลองประสบความสำเร็จในการทดลองและผลที่ชี้ให้เห็นว่าออกจาก 12 ปฏิกิริยา catabolic ศักยภาพห้ากำลังทำงานอยู่ในดินตะกอน การทำงานของเราแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการบูรณาการทางสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ในการสร้างแบบจำลองการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีและให้จุดเริ่มต้นสำหรับข้อมูลขนาดสรีรวิทยาตามแบบจำลองการขนส่งปฏิกิริยาของสารเร่งในแหล่งกำเนิดที่เขต 2 และเว็บไซต์ DOE อื่น ๆ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . บทนำ
ปริมาณการทำนายการเผาผลาญอาหารจุลินทรีย์มีความเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของสภาพแวดล้อมของธรรมชาติ ตลอดจนการลดทอนตามธรรมชาติและวิศวกรรมการบำบัดดินปนเปื้อน . แบบจำลองปฏิกิริยาชีวธรณีเคมีมากมายได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจำลองการย่อยสลายสารอินทรีย์ธรรมชาติและมนุษย์ ( ดู thullner et al . ,2007 สำหรับการตรวจสอบ ) นางแบบส่วนใหญ่สันนิษฐานว่า อินทรีย์ออกซิเดชันควบคู่กับการลดลงของออกซิเจน ไนเตรต ออกไซด์โลหะซัลเฟต และอิเล็กตรอนเปรียบเทียบทั้งโดยตรง หรือ syntrophically ( บูดรอว์ , 1996 , Hunter et al . , 1998 , และ lovley คลัก , 1986 , รถตู้ และ รถตู้ bodegom scholten 2001 cappellen และวัง , 1996 , วัตสัน และ al . , 2003 และ Watson et al . , 2005 ) อย่างไรก็ตามทั้งทางตรงและ syntrophic ออกซิเดชันอาจใช้งานในสภาพแวดล้อม ; รูปแบบคงทนควรบัญชีสำหรับเส้นทางหลักทั้งหมด

ฉีดของอะซิเตทหรือเอทานอลเป็นชั้นเป็นกลยุทธ์ใหม่กระตุ้นจุลินทรีย์และการปนเปื้อนน้ำใต้ดินลดยูเรเนียมจำกัด ( Anderson et al . , 2003 และ Wu et al . , 2006 ) ทำนายว่า เอทานอล ผลกระทบสภาพแวดล้อมการแก้ไข ,เราอธิบายที่นี่แบบจำลองปฏิกิริยาชีวธรณีเคมีของการเผาผลาญเอทานอล รุ่นนี้เป็นรุ่นที่ใช้ในสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ และแตกต่างจากความพยายามล่าสุด : มันบัญชีสำหรับชุดเต็มของจุลินทรีย์เมแทบอลิซึมที่ย่อยสลายเอทานอล ทั้งโดยตรงและ syntrophically และพิจารณาทั้งพลังงานจลน์และอุณหพลศาสตร์การควบคุมในการเผาผลาญอาหาร ( ฟาง et al . , 2009 , Li et al . , 2009 , Luo et al . ,2007 และ yabusaki et al . , 2007 ) ที่ระบุในสภาพแวดล้อม การเผาผลาญอาหารที่แน่นอนที่ใช้งานสามารถสรุปโดยการปรับรุ่นเพื่อการสังเกตทดลอง

แบบที่ถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์จุลินทรีย์เมแทบอลิซึมในสารละลายของน้ำตะกอนจากถังเขต 2 ที่สหรัฐอเมริกากรมพลังงาน ( DOE ) ต้นโอ๊กริดจ์ห้องปฏิบัติการแห่งชาติศูนย์วิจัยภาคสนาม ( orfrc ) ในโอ๊คริดจ์ ,TN ( mohanty et al . , 2008 ) รูปแบบจำลองความสังเกต ทดลอง และ พบว่า จากปฏิกิริยา catabolic 12 ศักยภาพ 5 ถูกใช้งานในดินตะกอน น้ำ .งานของเราแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการรวมสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ลงในแบบจำลองปฏิกิริยาชีวธรณีเคมีและมีจุดเริ่มต้นจากสรีรวิทยาระดับฟิลด์เชิงรับการขนส่งการจำลองในแหล่งกำเนิด biostimulation ที่เขต 2 และเว็บไซต์อื่น ๆโด