Способы добывания воды: Способы добычи воды в экстремальных условиях

5 способов добычи воды в природных условиях | Выживший

На поиски воды могут уйти несколько часов. Что делать, если родник или ручей так и не найден, а организм на грани обезвоживания? Выход один – добывать влагу из любых возможных источников. может осуществляться несколькими способами:

1. В ясную и теплую погоду можно добыть влагу с помощью обычного полиэтиленового пакета и травы. Для этого нужно набить ею пакет и оставить на некоторое время под солнцем. Образовавшийся конденсат будет стекать по стенкам пакета до накопления достаточного количества влаги для утоления жажды. Таким же способом можно обвязать листья деревьев. Если пакета нет, привязывается маленькая пластиковая бутылочка к ветке дерева, горлышко которой плотно заматывается. При хорошей теплой погоде там соберется достаточное количество влаги.  

2. Если пакета нет, но есть кусок полиэтилена, можно выложить из круглых камней что-то типа пирамиды, выкопав небольшое углубление в земле, на дно которой положить целлофан. За одну ночь там накопится жидкость. Вообще, отсутствие непроницаемого материала может заменить древесная кора или крупные листья.

3. Более простой способ – собрать дождевую воду с растений, или росу. Воды получится немного, но не дать погибнуть организму поможет. Сделать это можно с помощью легко впитывающей ткани, которая проводится по сырой траве, затем выжимается внутрь емкости.

4. Добыча воды из-под земли. В низинах и оврагах грунтовые воды прилегают близко к поверхности. Следует выбирать низину с обилием растительности. Чтобы добыть воду, нужно выкопать яму размером примерно 50 см на 50 см с помощью любого подручного инструмента. По прошествии малого количества времени и при условии правильно выбранного места, яма наполнится грунтовыми водами.

Кроме этого, дно вырытой ямы можно забросать травой, внутрь поставить емкость для сбора жидкости. Над ямой размещается полиэтилен, концы которого закрепляются по ее краям камнями. По центру мешка размещается камешек. Принцип устройства в том, что конденсат, образовавшийся от зелени, под весом камня будет собираться внутри емкости.

5. Элементарный метод – сбор дождевой воды при помощи любого непроницаемого материала, который опускается в емкость, формируя сток.

Каким бы способом не была добыта вода, в большинстве случаев требуется ее минимальная очистка и дезинфекция. Об этом в следующих статьях.

Читайте так же:

5 необычных способов разжечь огонь без спичек

7 способов, как зарядить телефон без электричества

Нахождение воды в природе. Способы поиска воды в различной местности и условиях

Пресная вода — это жизненно необходимый для любого человека ресурс. И прожить без этого ресурса, в среднем, можно лишь 3 дня. Поэтому одной из важнейших задач выживальщика является нахождение пресной воды. А запасы её в мире ограничены, особенно в некоторых частях света. Так что задача эта не из лёгких.

Способы добычи питьевой воды

• 1. Осмотр окрестностей. Находясь в высокой точке местности, не представляет особого труда рассмотреть окрестности и найти понижения рельефа. Вода, как правило, скапливается именно там. Ну а если вам повезёт, то вы можете сразу и водоём увидеть.
• 2. Наблюдение за животными. Этот способ особенно хорош для степи. Поскольку там источников воды не очень много, то многие животные будут обитать недалеко от них. И, что важнее, они постоянно будут посещать эти источники. Вам необходимо лишь найти звериные тропы, а после и места схождения этих троп. Если две тропы (или более), сходятся в одну, то ведёт эта общая тропа к чему-то важному, что нужно многим животным — воде.
  Птицы, как правило, также держатся поблизости водоёмов (за исключением хищных и водоплавающих птиц). Если птицы летят низко и целенаправленно, вероятнее всего — к воде.
• 3. Растения. Многие растения растут лишь в условиях повышенной влажности: тростник, камыш, рогоза, люцерна, сарсазан, чёрный тополь и другие. Наличие зарослей этих растений указывает на близкое расположение воды (если вода не рядом с ними, то под землёй, на глубине 0,5-2 метра).
  Более того, густые заросли любых растений указывают на хорошее водно-минеральное питание.
• 4. Туман. В местах большого скопления воды образуется туман. И чем он плотнее, тем больше воды в данном месте находится (возможно, под землёй). Поэтому ранним утром или вечером можно просто наблюдать за этим природным явлением. Только следует понимать, что туман может образовываться и по другим причинам (к примеру, из-за повышенной влажности после дождя).
• 5. Снег и лёд. Поскольку это и есть вода, только в твёрдом состоянии, достаточно её растопить. Добыча воды зимой очень проста.
• 6. Дождь. Подготовив ёмкости для воды, можно собирать ценную жидкость во время осадков. Особенно много её можно добыть, если использовать полиэтилен.
• 7. Сбор росы. Ранним утром и вечером на растениях образуется роса. Её можно собирать.
• 8. Сбор древесного сока. К сожалению, применять данный метод добычи воды можно лишь весной. Да и подходят для этого лишь некоторые деревья: берёза, клён, молочное дерево. Для добычи сока необходимо проткнуть кору дерева и вставить туда желобок, по которому вода будет стекать в ёмкость.
• 9. Выпаривание воды из растений. Возьмите полиэтиленовый пакет, наполните его зелёными листьями (наполовину, к примеру), и плотно завяжите (должен быть герметичным). Положив пакет под солнечные лучи, вы можете увидеть, как влага испаряется из растений и скапливается на стенках пакета.
• 10. Выпаривание пресной воды из морской. Возьмите большую ёмкость и наполните её морской водой (или просто грязной). В центре большой ёмкости установите другую ёмкость, поменьше. С помощью полиэтилена герметично закройте большую ёмкость (например, положив полиэтилен сверху и плотно обвязав его верёвкой вокруг ёмкости). По центру полиэтилена положите камешек (или другой груз), таким образом, чтобы полиэтилен прогибался над меньшей ёмкостью. Из морской воды будет выпариваться жидкость и оседать на полиэтилене, после чего стекать в меньшую ёмкость. Эту жидкость можно пить.
• 11. Солнечный дистиллятор. Выкопайте яму глубиной полметра, и диаметром — около метра. Установите в центре ямы ёмкость для воды. Плотно закройте яму полиэтиленом, и положите на его центр груз, чтобы полиэтилен прогнулся над ёмкостью для влаги. В солнечную погоду влага будет испаряться из земли и оседать на стенках полиэтилена, стекая в ёмкость.

Умение добывать воду в любых условиях является крайне полезным навыком, который может спасти вам жизнь.

Походные способы добычи и очистки питьевой воды

Чистая и безопасная питьевая вода – это ежедневная потребность человеческого организма, поэтому довольно неприятно оказаться в ситуации, когда ее недостаточно. Выживание в экстремальных, да и просто диких условиях, — целая наука, и добыча пригодной к употреблению воды является в ней важной «главой». Прежде, чем говорить о способах «приготовления», следует остановиться на методах добычи драгоценной жидкости:

• Относительно чистые, практически не нуждающиеся в фильтрации: роса, дождь, растаявший снег и лед, проверенные родники, высокогорные реки, а также вода, добытая путем конденсации;

• Нуждающиеся в тщательной фильтрации и обеззараживании: реки, озера и другие водоемы со стоячей водой, а также другие непроверенные источники.

Существуют два этапа очистки воды: фильтрация и дезинфекция, оба из них являются очень важными. В первую очередь воду нужно отстоять и затем очистить механическим методом от песка, глины, земли и других крупных примесей. Это можно сделать различными способами:

• Самым простым способом является свернутый в несколько слоев бинт или марля, процедить через этот самодельный фильтр воду нужно несколько раз, чтобы она стала прозрачнее.

• Более практичный и надежный способ – воспользоваться «карманным» фильтром. Обычно компактные системы состоят из префильтра, фильтрационного картриджа, корпуса из металла или пластика, а также емкости для воды, соединительных шлангов, различных аксессуаров и дополнений. В гравитационных моделях вода фильтруется под действием силы тяжести, поэтому процесс происходит более медленно, но такие агрегаты более надежны. В насосных вариантах вода при помощи давления подается через фильтрационную систему в емкость, поэтому скорость довольно высока.  Фильтрующие картриджи изготавливаются из керамики, стекловолокна или холофайбера.

Проводить дезинфекцию можно различными способами, как подручными, так и специальными. К специальным средствам относятся таблетки для обеззараживания воды, а к подручным – серебро, листья и цветки лекарственных растений (зверобой, чистотел, ромашка и т.д.), кремний и шунгит, йод и йодные таблетки. Также не лишним может стать кипячение очищенной и дезинфицированной воды, если есть такая возможность.

Однако стоит помнить, что от качества дезинфекции и очистки воды зависит здоровье человека, поэтому нужно внимательно изучать инструкции к фильтрам и быть уверенным в выбранных способах, а также брать с собой в походы большие запасы воды.

Как очистить воду в походных условиях, добыча воды

Как вы знаете, человек на 65-80 процентов состоит из воды. В экстремальных условиях обеспечение водой является одной из приоритетных задач, которые человек должен решить  в первую очередь, дабы остаться в живых. Немного теории:

Обезвоживание организма

Начальные стадии обезвоживания человек практически не замечает и только тогда, когда  обезвоживание достигнет 5 % массы тела человек начинает его ощущать.

Работоспособность снижается, человек чувствует усталость и сухость во рту. Когда процент обезвоживание достигает более 10%, то в организме могут произойти необратимые изменения.

Симптомы обезвоживания организма

• Усталость,
• уменьшение массы тела,
• кровь становиться вязкой, нагрузка на сердце из-за этого увеличивается.
• Головная боль и слабость во всем теле,может учащаться пульс,появляется головокружение,
• потемнение мочи и снижение частоты мочеиспускания.

Есть мнение, если человек ходит в туалет меньше трех раз в день и моча у него очень темная, то у него наступило обезвоживание. Когда дефицит воды достигнет  20-25% может наступить смерть.

Как правильно потреблять воду находясь в пути

• Пейте много воды только на «больших привалах» (т.н ударная заправка)
• При движении делайте  несколько глотков
• Смотрите по погоде: если жарко, то пейте на больших привалах больше, не жарко-меньше
• Нужно иметь в виду, что при значительной усталости может возникать чувство т.н «ложной жажды»,это возникает по причине сгущения слюны и затруднения ее глотания. Для устранения данного эффекта необходимо возбудить слюнные железы продуктами содержащими органические кислоты (кислая конфета,курага,чернослив и т.д)
• Вода вытопленная из снега практически лишена необходимых солей, поэтому желательно ее немного подсаливать

Способы добычи и обезвреживания воды

Сбор росы

Сбор росы является вероятно самым простым способом добычи воды, там, где есть трава. Берем ткань идем утром на луг и проводим тканью по траве. Ткань напитается росой, которую потом можно выжать в емкость.

Будьте внимательны:не собирайте росу с ядовитых растений, росу собирают до восхода солнца, пока она не высохла,роса не выпадает при густой облачности(если не выпала роса,то ждите дождя или изменения погоды далеко не в лучшую сторону)

 Сбор конденсата с веток деревьев

Чтобы собрать конденсат  с веток деревьев нам необходим полиэтиленовый пакет, который надевается на ветку дерева(с листьями) и у основания завязывается веревкой.(этот метод еще называется методом Бриана Коваджа)

Через некоторое время в пакете вы найдете «живительную влагу»

Пленочный конденсатор

Еще один способ сбора конденсата будет чрезвычайно полезен тем, кто находиться в степи где нет ни деревьев ни густого травостоя. Для  данного способа сбора конденсата, нам понадобиться:

1. Кусок полиэтиленовой пленки(можно пакет)
2. Ямка выкопанная в земле
3. емкость для сбора воды

Выкопайте ямку глубиной 60-70 см и шириной до 100 см(радиус), на дно поставьте емкость(кружка,котелок). Сверху ямы натяните пленку,по краям пленку укрепите камнями,либо присыпьте грунтом (что еще лучше). В центр пленки поместите камешек-утяжелитель, он будет выполнять роль направляющего для капель воды. Камень должен находиться в центре пленки,в том месте где у вас под пленкой расположена емкость для сбора воды. Таким образом можно собирать воду даже в пустынях(разница температур)

Использование естественных водных источников

1. родники
2. водоемы (реки,озера,болота)
3. употребление березового или кленового сока
4. употребление дождевой воды
5. оттаивание снега или льда

Из родников воду модно пить не кипятя ее. В других условиях рекомендуется воду кипятить. Если  вы берете воду из стоячего водоема, болота, то обязательно кипятите ее перед употреблением или воспользуйтесь другими средствами дезинфекции жидкости (см.ниже).

О том, как собирать березовый сок можете прочитать здесь

У данного способа есть один небольшой недостаток, сокодвижение бывает только весной.

Дождевую воду собираю в емкость и кипятят.Но в современных реалиях такую воду я бы пить вам не рекомендовал, разве что в очень очень экстремальных условиях.

Снеговую воду можно топить и пить, тоже самое лед (прокипятить!!!). В снеговой воде практически отсутствуют соли, поэтому долго пить такую воду нежелательно.

Фильтрация и очистка воды

Существует три способа очистки воды

1. фильтрация
2. химическая очистка
3. кипячение

Разберем поэтапно каждый способ очистки воды

Фильтрация

Нужна для того, чтобы удалить из воды посторонние включения (песок,грязь и т.д). Путем фильтрации невозможно полностью очистить воду (от бактерий,радиации,химических отходов)

В качестве фильтра  можно применять как фильтр купленный в магазине (обзор походного фильтра можно посмотреть  тут), так и сделанный из подручных материалов прямо в лесу. Ниже представлена конструкция простейшего фильтра,который очистит воду от посторонних включений.

Фильтр-тренога

нам понадобиться:

1. водопроницаемая ткань
2. три палки равной длины
3. уголь из костра (желательно березовый)
4. песок
5. трава

• Сделайте импровизированную треногу как показано на рисунке,
• привяжите ткань в три слоя.
• Первый слой заполните  травой (следите чтобы не было ядовитой травы), второй заполняем речным песком (песок прокалить на огне), третий слой заполняем древесным углем.
• Поставьте емкость под последний тряпичный слой.

Начинаем лить грязную воду на первый тряпичный слой,постепенно вода проникает на второй и третий слои,очищаясь.

К сведению! Вместо травы можно использовать мох сфагнум,он прекрасно фильтрует воду и частично очищает ее от бактерий.

Во мху содержится растительный антибиотик сфагнол ,который отлично убивает бактерии.

Способы очистить воду в походе

1. Пропустить через импровизированный фильтр-треногу (см.выше)
2. Отфильтровать воду от крупного сора (трава,грязь) и положить в нее серебряную вещь (ложка,украшение). Серебро отлично убивает патогенные бактерии
3. Посолить воду из расчета 1 столовая ложка на 2 литра воды, дать воде постоять 15-20 минут некоторые патогенные бактерии погибнут, а соли тяжелых металлов осядут на дно. Недостаток подобного способа-соленая вода и низкая защита от бактерий
4. Добавить не более трех капель йода или его производных на один литр воды, оставить настояться в течении 10 минут
5. Очистка сырой воды перманганатом калия (марганцовка). На литр воды  несколько кристалликов марганцовки (кристаллики чуть меньше спичечной головки). Дайте постоять воде в течении 15-30 минут. Внимание следите за тем,чтобы в воде не было нерастворенных кристалликов перманганата. Если вы проглотите их то рискуете сжечь пищевод и желудок. Будьте внимательны. Вода должна быть чуть розоватая.
6. Солнечная дезинфекция (ультрафиолет). Берем пластиковую прозрачную бутылку 1,5-3 литра, заполняем ее водой (на три четверти или наполовину), взбалтываем и ставим на солнце на 5-8 часов. Ультрафиолетовые лучи неплохо обеззараживают воду
7. Очищение воды с помощью трав и коры деревьев. Убивают бактерии такие растения как: ромашка, зверобой, чабрец, чистотел (аккуратно). Кора ивы и кора березы  обладают свойствами убивать патогенные микроорганизмы. Набрать в емкость воды и добавить ветки рябины и подержать 3-4 часа (древний способ ,говорят им очищали даже болотную воду)
8. Очистка воды с помощью кремния. Кремний отличный активатор воды который убивает бактерии. Положите 3-4 кусочка кремния размером со спичечный коробок  и залейте водой.Подождать несколько дней (данный способ не убивает «серьезные» бактерии)
9. Таблетки акватабс или пантоцид содержат активный хлор, предназначены для очистки воды в походных условиях
10. Очистка воды медью. Положите  в емкость с водой медные предметы на 4 часа. Воду в медной посуде хранить нельзя.
11. Кипячение воды. Самым лучшим способом для обеззараживания воды является кипячение. Кипячение позволяет убить 99,9 процентов бактерий и вирусов. В случаях когда вода не сильно загрязнена требуется кипятить воду 10 минут. В более серьезных случаях кипятите воду 40 минут.

Никогда не пейте воду которая «цветет». Цветение воды вызвано размножение сине-зеленых водорослей, такая вода очень токсична. Кипячение не нейтрализует токсины. Употребление такой воды очень опасно. Может привести к гаффской болезни, негативно сказывается на печени (вплоть до цирроза) и почках.]

Внимание!Кипячение убивает не все микроорганизмы,некоторые способны выживать  при 100 градусах,но 99,9 процентов бактерий кипячение все таки уничтожит,а значит данный способ обеззараживания воды можно считать идеальным.

Как правильно набрать воду из стоячего водоема

Если вы берете воду из стоячего водоема, то неподалеку от него выройте ямку и подождите когда яма наполниться водой,осторожно вычерпайте воду из ямки 2-3 раза (первый раз вычерпали,дождались когда заполниться снова,опять вычерпали и  так 3 раза). На третий раз воду можно кипятить и пить.

Как очистить воду от радиации?

Очистить воду от радиации можно несколькими способами:

1. отстаивание (удаляет только нерастворимые радионуклиды и аэрозоли)
2. коагулирование (коагулянты: квасцы, глина, кальцинированная сода, сульфат железа, фосфаты). Таким образом можно удалить до 40 % стронция-90, цезия-134 и цезия-137
3. фильтрование (через песок, торф, гравий, почву можно удалить до 85 % радионуклидов)
4. перегонка (не рассматривается из-за сложности исполнения в условиях выживания )

Похожие записи:

Как добыть воду в лесу

Оказавшись в лесу при непредвиденных обстоятельствах, неподготовленному человеку в первую очередь, необходимо успокоиться и начать искать ориентиры, ведущие к цивилизации. Это может занять длительное время, но организм не выдержит без воды более трех дней. При воздействии прочих неблагоприятных факторов этот срок может заметно сократиться. Поэтому, информация о том, как добыть воду в лесу, может пригодиться многим.

Как найти воду в лесу?

Самое очевидное, что может сделать человек, находящийся в лесу, это попытаться найти природный источник с водой. Если вокруг лиственный лес, нужно прислушаться к возможному журчанию ручья или родника. Хвойный лес более сухой, найти воду там можно только в низинах, поэтому нужно спуститься вниз оврага, разного рода ложбины и уклона. Небольшой островок лиственного леса посреди хвойного – знак того, что поблизости водоем, поскольку это указывает на большое скопление влажности в земле.

Если вокруг множество влаголюбивых растений и зелени, значит, источник где-то поблизости. Места, густо покрытые травой, обычно скрывают воду под рыхлой почвой. Ближе всего расположены грунтовые воды в самых низких точках леса, необходимо искать, прежде всего, там. Чтобы облегчить поиски, можно взобраться на какую-нибудь возвышенность, так легче находить ручьи и речки.

Чтобы знать, как найти воду, нужно проявить наблюдательность и проследить за поведением насекомых, птиц, животных: вереница бегущих муравьев приведет к ручью, множество пчел или мух, многочисленные следы животных говорят о том же. Но, если звериные следы расходятся, значит, направление выбрано неверно. Птицы низко летают, как правило, направляясь к воде.

Кроме природных источников, воду можно найти в глубоких дуплах деревьев,  а также добыть березовый сок.

Способы добычи воды в природных условиях

На поиски воды могут уйти несколько часов. Что делать, если родник или ручей так и не найден, а организм на грани обезвоживания? Выход один – добывать влагу из любых возможных источников. Добыча воды в природных условиях может осуществляться несколькими способами:

1. В ясную и теплую погоду можно добыть влагу с помощью обычного полиэтиленового пакета и травы. Для этого нужно набить ею пакет и оставить на некоторое время под солнцем. Образовавшийся конденсат будет стекать по стенкам пакета до накопления достаточного количества влаги для утоления жажды. Таким же способом можно обвязать листья деревьев. Если пакета нет, привязывается маленькая пластиковая бутылочка к ветке дерева, горлышко которой плотно заматывается. При хорошей теплой погоде там соберется достаточное количество влаги.  
2. Если пакета нет, но есть кусок полиэтилена, можно выложить из круглых камней что-то типа пирамиды, выкопав небольшое углубление в земле, на дно которой положить целлофан. За одну ночь там накопится жидкость. Вообще, отсутствие непроницаемого материала может заменить древесная кора или крупные листья.
3. Более простой способ – собрать дождевую воду с растений, или росу. Воды получится немного, но не дать погибнуть организму поможет. Сделать это можно с помощью легко впитывающей ткани, которая проводится по сырой траве, затем выжимается внутрь емкости.
4. Добыча воды из-под земли. В низинах и оврагах грунтовые воды прилегают близко к поверхности. Следует выбирать низину с обилием растительности. Чтобы добыть воду, нужно выкопать яму размером примерно 50 см на 50 см с помощью любого подручного инструмента. По прошествии малого количества времени и при условии правильно выбранного места, яма наполнится грунтовыми водами.

Кроме этого, дно вырытой ямы можно забросать травой, внутрь поставить емкость для сбора жидкости. Над ямой размещается полиэтилен, концы которого закрепляются по ее краям камнями. По центру мешка размещается камешек. Принцип устройства в том, что конденсат, образовавшийся от зелени, под весом камня будет собираться внутри емкости.

5. Элементарный метод – сбор дождевой воды при помощи любого непроницаемого материала, который опускается в емкость, формируя сток.

Каким бы способом не была добыта вода, в большинстве случаев требуется ее минимальная очистка и дезинфекция.

Post Views:
54

Способы добычи воды

4 основных способа добычи воды в холодное время года

Люди часто беспокоятся о том, что в пустыне и в жару можно умереть от обезвоживания, но почти никто не задумывается о том, что можно умереть от жажды зимой, будучи окружённым замёрзшей водой. Тем не менее, иметь в достатке воду и пить надо даже в условиях суровых морозов. При недостатке влаги на морозе, ваша кровь густеет, замедляется скорость её циркуляции, и вы становитесь уязвимы к холодовым травмам, таким как гипотермия и обморожение. В этой статье я (далее от лица автора оригинальной статьи – прим. переводчика) расскажу вам несколько способов обеспечения себя питьевой водой в морозы.

Содержание статьи

1. Генератор воды

Это достаточно простое устройство для добычи воды. Найдите что-нибудь водонепроницаемое, да такое, чтобы оно могло выдерживать вес большого количества снега. Я обычно использую секцию парашюта, т.к. обучаю “сбитых” пилотов выживанию. Повесьте парашют так, чтобы образовалось подобие кармана, которое надо заполнить снегом. Разведите недалеко костёр, чтобы снег в парашюте таял. Поставьте ветку в «карман», чтобы подтаявшая вода смогла по ней стекать в ёмкость для воды. На вкус получившаяся из снега вода будет не очень, но спасёт от жажды.

2. Плавление льда

Тоже достаточно простой метод добычи воды. Причём лёд при растапливании будет давать больше воды, нежели снег, из-за высокой плотности. Растопите его в металлической кружке или похожей ёмкости. Вода, полученная изо льда, довольно вкусная и чистая. Если вы находитесь на берегу океана или моря, где солёная вода – выбирайте места, где снег с берега переходит в замёрзший водоём, там, где лёд тёмно синего цвета. Он (лёд), скорее всего, будет без соли.

3. Реки, пруды

Снимите перчатки, чтобы не промочить их, и наберите воду руками. Будьте аккуратнее, чтобы не соскользнуть в воду. Лучше набирать воду ёмкостью, конечно же. Чтобы избежать попадания кучи мусора в тару, особенно если набираете воду в реке с сильным течением, держите ёмкость под 90 градусов к направлению течения.

4. Один из любимых методов – плавление льда или снега на ходу

Во время движения, когда фляга с водой частично опустошена, я насыпаю в неё снег, закрываю крышкой и иду дальше. Температура внутри позволяет снегу таять, а воде не замерзать. Таким незатейливым способом можно поддерживать уровень воды в вашей фляжке.

Ещё несколько советов по воде в морозы:

• Храните ёмкости с водой крышкой вниз. Вода замерзает сверху вниз, это поможет избежать примерзания крышки у фляги.
• Не кладите фляги с водой внутрь спального мешка, в котором спите. Если они лопнут или протекут, на морозе это не сулит ничего хорошего. Я обычно кладу фляги между лежанкой и спальным мешком. Тепло, излучаемое моим телом, не позволяет замерзать воде.
• Также можно закапывать ёмкости с водой в снег, на глубину около метра. Это не позволит воде замёрзнуть.
• Ну и, конечно же, не забывайте очищать добытую воду.

В любую погоду нужно не допускать обезвоживания организма. В своей практике я чаще сталкивался как раз с обезвоживанием людей в морозы, нежели в жару. Беспокойтесь больше о добыче воды, нежели поиске еды. Ешьте поменьше пищи, после которой хочется пить, старайтесь двигаться размеренно и избегать чрезмерного потения. Берегите себя.

Добыча воды: что это и зачем это нужно

Если ваш дом пострадал от наводнения или в нем есть вода, откуда вы не можете понять, откуда она поступает, незамедлительный забор воды является обязательным процессом для предотвращения вторичных и обширных повреждений. Если вода чрезмерно просачивается через кафельный пол или ковер, это может быть из-за протекающих труб, поврежденного грунта или затопления. Трещины и щели в полу также позволяют дождевой воде проникать под пол.Проблемы с дренажем также могут быть одной из причин.

Добыча воды должна производиться быстро, но профессионально и качественно. Если вы ищете экстренный забор воды для контроля утечки или для защиты собственности, будет преимуществом, если вы будете знать, что такое забор воды и насколько важно предпринять необходимые действия как можно скорее.

Что такое добыча воды

Что такое водная добыча? Прежде чем договориться о контракте, узнайте, что это такое и почему это важно.Добыча воды — это процесс, рекомендуемый для удаления излишков воды с пола и территории дома или собственности. Это тяжелая работа, которую следует доверить профессионалам только потому, что они обладают опытом, необходимыми инструментами и оборудованием, а также наиболее эффективными методами добычи воды.

Целью процесса извлечения воды является снижение риска повреждения имущества, предотвращение роста плесени и восстановление качественного состояния собственности.Методы, используемые специалистами, включают остановку источника чрезмерного потока воды, слив воды, удаление невидимой воды, сушку земли, осушение всей территории.

Насосы

могут использоваться для откачки воды, а сушильные системы используются для сушки стен, потолка и полостей здания. С другой стороны, для удаления воды с ковра используется высококлассный пылесос. Если вы не умеете извлекать воду из ковра, вы можете положиться на специалистов и их высокотехнологичные методы.

Разница между добычей воды и смягчением воздействия воды

Добыча воды отличается от снижения воздействия воды. Если вы воспользуетесь услугами профессиональной реставрационной компании по устранению повреждений, вызванных водой, вы можете рассчитывать, что эти услуги включают и то, и другое с использованием различных методов и техник.

После экстенсивного процесса водозабора, следует процесс смягчения воздействия воды. Это процесс удаления всех не подлежащих утилизации материалов и частей здания, чтобы снизить стоимость потерь из-за повреждения водой.Также необходимо тщательно удалить поврежденный пол, гипсокартон, мебель и технику. В дополнение к этому, процесс также включает в себя очистку и сушку имущества с последующей дезинфекцией.

Снижение уровня воды, выполненное сразу после высыхания всей площади, предотвратит дальнейшие повреждения. Это также стабилизирует собственность, защищая ее целостность. Более того, коммерческие материалы, инструменты и оборудование часто используются для очистки, сушки и дезинфекции собственности.

Как извлекать воду: процесс извлечения воды

Добыча воды — это работа, которую можно доверить только профессионалам. Сертифицированный техник следует стандартному процессу извлечения воды.

Найдите и остановите источник избыточной воды

Первым шагом процесса является обнаружение и остановка источника избыточной воды. Будь то протечка в трубах или трещина под полом, процесс извлечения воды будет более эффективным, как только будет выявлена ​​причина проблемы.

Обращайте внимание на угрозы безопасности

Угрозы безопасности в доме или любом здании могут включать электричество, розетки и другие предметы. Прежде чем составлять план извлечения и восстановления воды, важно сначала найти их. Для определения степени повреждения водой могут использоваться тепловизоры и измерители влажности.

Извлечь воду и осушить участок

Пылесосы или насосы чаще всего используются для удаления излишков воды, просачивающейся через деревянные полы или ковры.Техник также кладет чистящий раствор. Однако сушка области включает в себя видимые и невидимые участки.

Продезинфицировать и продезинфицировать территорию

Дезинфекция и дезинфекция территории являются частью борьбы с загрязнением воды. Это делается с помощью чистящих растворов коммерческого класса, которые не только защищают собственность, но и предотвращают накопление вредных для здоровья бактерий, а также избавляются от неприятных запахов, вызываемых плесенью и грибком.

Осушение дома

Осушение с помощью оборудования удаляет остатки влаги во всем доме или здании.Это достигается за счет циркуляции сухого воздуха и удаления влаги.

Важность аварийного водозабора

Для большинства домовладельцев протечка водопровода, затопление и трещины в потолке относятся к числу разрушительных проблем, с которыми необходимо иметь дело. Помимо повреждения деревянного пола водой, устранение запахов или избавление от запахов также является проблемой, которую необходимо решить.

Однако своевременность и эффективные решения имеют решающее значение, когда речь идет о стоячей воде, которая начинает просачиваться глубоко в землю дома или здания.Вода, просачивающаяся через землю, не только повредит фундамент вашего дома, но также подвергнет вас и вашу семью риску проблем со здоровьем. Плесень начнет расти и превращаться во влажные участки, что отрицательно скажется на вашем здоровье. Плесень — частая причина приступов астмы и аллергических реакций, а также инфекций, вызванных бактериями.

Сколько стоит забор воды

Добыча воды — это профессиональная работа, которая выполняется и завершается различными методами с использованием различных инструментов и оборудования, поэтому ожидается, что она будет стоить тысячи долларов.Однако s могут различаться в зависимости от поставщика услуг и предоставляемых услуг.

Поскольку процесс включает в себя откачку воды и очистку или дезинфекцию территории, это может быть только первый этап. Для защиты здания или дома необходимо смягчить воздействие воды и восстановить собственность. Кроме того, большая часть жилой и коммерческой недвижимости защищена страховым полисом, поэтому вам не нужно беспокоиться о стоимости добычи воды.

Оборудование для забора воды

Поскольку добыча воды представляет собой серию задач, она также требует разнообразия в использовании.Например, подводный экстрактор паводков с водяным захватом и мощный вакуумный экстрактор наводнения эффективны в качестве оборудования для отбора воды. Они достаточно полезны для удаления стоячей воды с земли и ковра.

Специалисты будут использовать осевой пневмодвигатель со встроенным вентилятором и вытяжным вентилятором для сушки и промышленный сверхмощный осушитель для полного удаления влаги. С другой стороны, измеритель влажности используется для определения влажности и сухости поверхности, а датчики влажности позволяют определять влажность в труднодоступных местах.

Очиститель воздуха очищает воздух в помещении от любых загрязняющих веществ или частиц, а оборудование способно быстро удалить любые неприятные запахи в воздухе, вызванные избытком воды.

Другое оборудование и инструменты, используемые для восстановления повреждений, нанесенных водой, также включают экстрактор большого объема, который используется для удаления воды с ковра. Гидравлический насос также эффективно удаляет с ковра и пола до 50 галлонов и более.

Заключение

Если избыток воды вызван наводнением и стихийным бедствием, или причиной разрыва трубы под землей, следует немедленно принять меры и уделить внимание вашей собственности.Добыча воды — ваш самый неотложный ответ на это. Свяжитесь с экспертами, и пусть работу сделают профессионалы.

методов извлечения воды | Восстановление действия

Если ваш бизнес недавно пострадал из-за чрезмерного количества воды, будь то из-за затопления или поломки труб, важно как можно скорее провести забор воды.

Поврежденные водой материалы, которые подвергаются воздействию воды в течение длительного времени, могут начать выращивать плесень и бактерии, вызывая дальнейший, а иногда и непоправимый ущерб вашему зданию. В Action Restoration мы являемся экспертами в области добычи воды и можем помочь вернуть ваше здание в нормальное состояние. Свяжитесь с нами онлайн или позвоните нам по телефону (800) 760-9081 сегодня!

Методы добычи воды

Есть несколько методов, которые можно использовать для извлечения воды и уменьшения дальнейшего ущерба. Если повреждение водой произошло из-за сломанных труб, первое, что необходимо сделать, это отключить воду, это остановит поток воды в здание и позволит использовать методы водоотведения, которые помогут удалить воду.Есть кое-что, что вы можете сделать в своем здании до прибытия экспертов по водозабору. Это такие шаги, как вытирание и слив как можно большего количества воды, а также удаление мебели, которая находится в зоне воздействия наводнения.

Эти два метода водной экстракции являются двумя наиболее эффективными методами удаления воды.

• Пылесосы — Пылесосы, такие как влажные и сухие, могут использоваться для удаления излишков воды с таких поверхностей, как полы, ковры и пористые поверхности. Эти пылесосы работают, подавая чистящий раствор и всасывая влагу.Затем вода удерживается в резервуаре, промышленные влажно-сухие пылесосы могут удерживать больше в своих резервуарах и используются, когда повреждение водой является значительным.
• Насосы — такие насосы, как отстойники, могут помочь удалить воду из здания. Они работают, перекачивая воду, а затем удаляя воду через канализацию или через отверстие снаружи вашего здания. Эти насосы, которые используются для забора воды, могут различаться по размеру, что упрощает быстрое всасывание и удаление излишков воды.Если уровень воды высокий, можно использовать погружной насос для непрерывной откачки воды.

Что происходит после добычи воды

После того, как один из вышеуказанных методов был использован для экстракции воды и вся вода была удалена, можно начинать процесс сушки. Осушители и высокоскоростные вентиляторы могут помочь испарить оставшуюся влагу и восстановить необходимый уровень влажности, чтобы избежать вздутия и деформации полов и мебели.

Зачем использовать Action Restoration для ваших нужд по добыче воды?

Если вы испытали ущерб, нанесенный водой, и вам необходимы услуги по извлечению воды, обратитесь к специалистам Action Restoration. Наша компания является лидером в оказании помощи компаниям в быстром и эффективном реагировании на стихийные бедствия. Мы — частная компания, которая верит в предоставление высококачественных услуг. Наше оборудование является одним из лучших в регионе побережья Мексиканского залива и является одной из причин, по которой мы можем предоставить быстрое и эффективное обслуживание в экстренных случаях.Свяжитесь с нами сегодня в Action Restoration и позвольте нам помочь вам устранить повреждения, нанесенные водой, и как можно скорее вернуть вашу работу в нормальный режим. Справочное руководство по полевым пробоотборным и аналитическим технологиям

FRTR Справочное руководство по полевым пробоотборным и аналитическим технологиям

FRTR

4 ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СБОРА

4.6 ЭКСТРАКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ЗАБОРА

4.6.1 Забор почвенной воды

Описание:

Ниже приводится описание наиболее распространенных методов извлечения воды из почвы.
Несколько других методов, таких как мембранный фильтр, полый фильтр, пробоотборник с керамической трубкой,
и пробоотборник капиллярного фитиля были использованы для этой процедуры, но их использование
относительно редко в этой области.

Образцы керна почвы могут быть собраны и вода из почвы извлечена с использованием одного из нескольких полей.
методы, позволяющие строить вертикальные профили концентраций конкретных загрязняющих веществ.
полученный:

• Для вытеснения колонны используется несмешивающаяся жидкость, которая вытесняет керновую воду в почве.
  столбец под действием силы тяжести.
• При центрифугировании используется центрифуга с двойным дном для удаления воды из почвы.
• В методе вытеснения / центрифугирования используется комбинация несмешивающейся жидкости и
  центрифуга.
• Выжимка или вакуумная экстракция.

Аналитов:

Медиа:

При оценке качества пробы пользователь должен учитывать взаимосвязь между порами.
последовательности, качество воды и скорость дренажа.

Ограничения:

Вакуумные методы:

• Не работает на очень сухих или мерзлых почвах.
• Только пробы поровой воды; вода, движущаяся по трещинам, может иметь разный состав.
• Всасывание может повлиять на структуру потока почвенной воды, поэтому установка тензиометров не требуется.
  требуется для определения необходимого вакуума.
• Тяжелые металлы могут сорбироваться на матрице пористой чашки.

Отбор проб твердых частиц с извлечением воды из почвы:

• Большое количество образцов, необходимых для характеристики пространственной изменчивости растворенных веществ в почве.
• Разрушающий метод не позволяет сравнивать последовательные результаты отбора проб из-за почвы
  изменчивость

Стандарты ASTM:

ОБЗОР ОТДЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДОБЫЧИ ПОРОВЫХ ВОД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ: ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

• Содержание главы
  

  0 История вопроса

  Анализ данных

  Содержание книги , Страницы 213-249

  Abstract

  Химические элементы, которые либо присутствуют в почве естественным образом, либо вносятся в результате загрязнения, более целесообразно оценивать с точки зрения «доступности» элемента, поскольку это свойство может быть связано с подвижностью и поглощением растениями. .Хорошая оценка «доступности» может быть достигнута путем измерения концентрации элемента в поровых водах почвы. Последние достижения в области аналитических методов позволили расширить круг интересов микроэлементов, которые играют решающую роль как в загрязненных, так и незагрязненных почвах и включают те, которые определены как потенциально токсичные элементы (ПТЭ) в экологических исследованиях. Полный химический анализ поровой воды почвы представляет собой мощный диагностический инструмент для интерпретации многих химических явлений почвы, связанных с плодородием почвы, минералогией и состоянием окружающей среды.В этой главе описываются некоторые из текущих методологий, используемых для извлечения воды из пор почвы. В частности, четыре лабораторных метода: (1) высокоскоростное центрифугирование-фильтрация, (2) пробоотборники Rhizon ™ низкого (отрицательного -) давления, (3) выжимание почвы под высоким давлением и (4) уравновешивание разбавленных суспензий почвы. , описаны и обсуждаются подробно. Представлен ряд эксплуатационных факторов: применимое давление (т.е. размер пор), влажность почвы, влагоотдача, эффективность, продолжительность экстракции, материалы и возможные загрязнения для исследований PTE.Затем принимаются во внимание преимущества и недостатки методов, включая стоимость и доступность материалов.

  Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

  Copyright © 2008 Elsevier B.V. Все права защищены.

  Рекомендуемые статьи

  Цитирующие статьи

  Концентраты каннабиса: возвращение к экстракции холодной водой

  Согласно археологическим данным, люди тысячелетиями полагались на хэш в духовных и лечебных целях.Не далее как в мае 2020 года журнал Института археологии Тель-Авивского университета опубликовал новые доказательства использования хеша, относящиеся к железному веку, из иудейского святилища Арада в Израиле.

  Производство хэшей продолжалось с использованием традиционных методов, как и тысячи лет назад. Гималаи или Марокко, производящие гашиш, весьма вероятно, производят хеши аналогично тому, как это происходило в 8-м веке, обнаруженном в Израиле, то есть вручную. Но рост легальных рынков каннабиса открыл новую эру инноваций в производстве гашиша.Одним из таких расширенных методов является добыча холодной воды, также иногда называемая экстракцией ледяной водой или экстракцией холодной водой.

  Низкие температуры и перемешивание устраняют необходимость в агрессивных растворителях, которые в последние годы захватили промышленность. Бренды возвращаются к ледяной воде, чтобы создать чистый, чистый и не содержащий растворителей концентрат, который сейчас ищут их клиенты. Экстракция холодной водой также играет роль в новой тенденции терпеновых передовых концентратов, таких как живая смола и экстракция с высоким содержанием терпена полного спектра.

  Что такое хэш экстракции холодной водой?

  Принцип экстракции холодной водой — это чистое сохранение каннабиноидов и терпенов без добавления ингредиентов. Поскольку потребители все больше подозрительно относятся к технологиям добычи на основе нефтехимии, неудивительно, что многие производители снова работают с методами добычи с использованием холодной воды (или льда).

  Эд Розенталь, основоположник методов выращивания и экстракции каннабиса, объяснил, что экстракты из холодной воды зависят от «воды, льда и перемешивания».«Под воздействием этих ингредиентов микроскопические трихомы, покрывающие поверхность цветка, становятся чрезвычайно хрупкими. Во время взбалтывания эти трихомы отламываются и растворяются в ледяной воде. Трихомы жирорастворимы, поэтому их легко собрать с помощью мешков с мелкой сеткой. После высыхания рассыпчатые трихомы каннабиноидов прессуют в шарики, кирпичи или продают в виде порошкообразных продуктов типа кифа.

  Экстракция холодной водой, как следует из названия, представляет собой процесс, который осуществляется при температурах, равных или ниже точки замерзания.Это защищает гораздо больше наиболее чувствительных соединений, чем это возможно в условиях экстракции растворителем.

  В отличие от других методов экстракции, экстракт холодной воды прост и достаточно доступен для небольших производителей. Но по мере того, как коммерческий рынок начал переходить от нефтехимии к более естественным производственным стандартам, в наши дни даже коммерческие предприятия, такие как CaliHash, работают с добычей холодной воды.

  Как объясняет Калихаш, экстракция холодной водой «в основном уважает целостность исходного профиля каннабиноидов.«В большинстве процессов экстракции часто играют роль экстремальные температуры и давление. Эти суровые условия разрушают или изменяют наиболее летучие каннабиноиды и терпены. В некоторых случаях экстракция проходит при таких высоких температурах, что конечный продукт почти лишен терпенового профиля.

  Чем отличается экстракция холодной водой с современными технологиями приготовления хеша?

  Вообще говоря, современное производство хешей для легальных рынков делится на две категории: на основе растворителей и без растворителей.За последнее десятилетие экстракция хешей на основе растворителей стала доминировать на рынке. К настоящему времени концентраты, такие как бутановое медовое масло (BHO), воск, крошки и смолы, стали обычным явлением в большинстве диспансеров.

  Для экстракции растворителем используют бутан, пропан, этанол или CO2. Производители смешивают цветы (или обрезки) каннабиса с выбранным растворителем, чтобы растворить ценные каннабиноиды и терпен из растительного материала. После растворения смесь подвергают воздействию сильного тепла, чтобы испарить оставшийся растворитель, оставив после себя высококонцентрированный продукт.Экстракты на основе растворителей широко различаются по текстуре, консистенции и содержанию терпенов в зависимости от нескольких факторов.

  Хорошо извлеченный концентрат не будет содержать поддающихся измерению загрязняющих веществ в процессе производства. Тем не менее, существует риск того, что эти химические вещества попадут в BHO, воск или разлетятся на части, приобретенные конечным потребителем. Чтобы снизить риски, все легальные рынки требуют определенного уровня тестирования на загрязнение. Каждый рынок имеет свой набор допустимых пределов для наиболее распространенных химических загрязнителей, таких как пестициды, удобрения и растворители.

  Нейт Селтенрих указал в своей статье 2019 года для Environmental Health Perspectives , что многие из этих допустимых пределов были выведены из тех, которые установлены для производителей лекарственных трав и других лекарственных препаратов. Однако в этих отраслях не используются бутан или пропан, два наиболее распространенных химиката при экстракции каннабиса. Залтенрих объясняет, что без примера, над которым нужно работать, «государственные регулирующие органы предоставлены самим себе», и «это привело к огромному диапазону предельных значений остатков для растворителей среди юридических государств.”

  Наконец, по данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, у многих растворителей также могут быть допустимые пределы для проглатывания. Тем не менее, нет результатов тестов на ингаляцию, как в случае с концентратами каннабиса. Еще неизвестно, существуют ли риски, связанные с долгосрочным воздействием концентратов каннабиса, произведенных с помощью растворителей, которые содержат оставшиеся остатки.

  Холодная вода — решение проблемы растущей неприязни к экстрактам на основе растворителей

  Идея найти стойкие растворители в каннабисе оставляет неприятный привкус во рту многих потребителей, даже если большинство государственных регулирующих органов сочли их безопасными и установили для них приемлемые ограничения.Этот переход к экстрактам холодной воды отражает естественный сдвиг на рынке, поскольку некоторые потребители, по-видимому, предпочитают «чистые» концентраты «сильнодействующим».

  6 шагов для правильного водоотведения и восстановления дома

  Когда вы испытываете ущерб от воды, некогда терять время, когда речь идет о правильном извлечении воды.

  Вот почему Project X Restoration в Денвере доступен для любой чрезвычайной ситуации, связанной с водой или наводнением, 24 часа в сутки, 365 дней в году.

  Наша цель — остановить ущерб, причиненный водой, до того, как он распространится, и вернуть ваш дом или бизнес в исходное состояние с помощью наших услуг по извлечению воды.

  Выключить источник воды

  Первым шагом в правильном извлечении воды является поиск источника воды и его отключение. Далее следует оценка всей ситуации, включая все повреждения и проблемы безопасности, такие как асбест. В Project X мы разрабатываем индивидуальный план восстановления и бесплатно предоставляем подробную оценку.

  Защита от проблем со здоровьем

  Стоячая вода в результате затопления или прорыва трубы может вызвать проблемы со здоровьем, а иногда в тяжелых случаях даже смерть.Вот почему лучше позволить экспертам вернуть и спасти ваше имущество. Возможно, удастся восстановить поврежденные бумаги, книги и фотографии, если вы получите их достаточно быстро. Мы также можем утилизировать и переработать материалы или утилизировать их должным образом.

  Удалить всю стоячую воду

  Очистка начинается с надлежащих услуг по извлечению воды. При этом обычно используется защитное снаряжение для всех технических специалистов и специализированное оборудование, такое как погружные насосы, пылесосы на грузовиках и другое оборудование, если это необходимо.Удаление большей части стоячей воды из пораженного участка поможет предотвратить распространение повреждений, нанесенных водой, и рост плесени.

  В Project X мы также используем инфракрасные камеры для оценки насыщения и обнаружения воды, которая могла проникнуть за ваши стены или в потолок. По завершении удаления мы решим, нужно ли снимать ковер и ковровую подушку, чтобы сохранить целостность основания.

  Высушите область и все материалы

  После удаления воды пора полностью высушить пол, стены и другие предметы.Это важный шаг в сфере услуг по извлечению воды, особенно если вы хотите избежать деформации, набухания, плесени и других текущих проблем, которые могут подорвать усилия по восстановлению.

  Используя промышленные вентиляторы и осушители воздуха, этот процесс снижает влажность и сушит ковер, мебель, гипсокартон, дерево и другие материалы. А узкоспециализированные инструменты будут использоваться для оценки уровня влажности полов, стен и других участков, пока они не достигнут необходимого уровня.

  Осушение позволяет утилизировать и использовать как можно больше исходных материалов.Это снижает ваши затраты при восстановлении интерьера вашего дома до его предпотопного состояния.

  Очистка

  После того, как все высохнет с использованием надлежащих методов вытяжки воды, для восстановления нормального состояния дома или бизнеса потребуется много времени на уборку. В Project X это одна из наших специализаций. Мы предоставляем необходимые методы очистки, оборудование и инструменты, необходимые для восстановления как можно большего количества предметов.

  Удалить все оставшиеся запахи

  Наконец, переносная система фильтрации (скруббер) может использоваться для удаления любых неприятных запахов, которые могут остаться после очистки воды.Мы дезинфицируем и дезинфицируем с помощью чистящих средств промышленного класса, а также выбрасываем любые поврежденные предметы с вашего разрешения и в соответствии с правилами страхования.

  Стоячая вода может иметь разрушительные последствия. Это может привести к ущербу и болезням, которые становятся только хуже, чем дольше вы ждете. Итак, звоните в Project X Restoration в Денвере 365 дней в году, 24 часа в сутки. Наши специалисты могут быть на месте в любом месте метро Денвера в течение часа или меньше.

  А надлежащие услуги по откачке воды могут вернуть ваш дом или бизнес в первоначальное состояние.Позвоните нам, мы готовы помочь.

  Механизм извлечения воды из гипсовой породы микроорганизмами, колонизирующими пустыню

  Значимость

  Это исследование представляет собой углубленный анализ того, как микроорганизмы могут выжить в самом засушливом неполярном месте в мире, пустыне Атакама, Чили. Мы показываем, что эти организмы извлекают воду из гипсовых пород в этой пустыне, позволяя этим колонизирующим микроорганизмам поддерживать жизнь в этой экстремальной среде. Мы полагаем, что результаты этой работы могут не только пролить свет на то, как микроорганизмы могут получать воду в суровых ксерических условиях, но также дать представление о потенциальной жизни в еще более экстремальных условиях, таких как Марс, а также предложить стратегии для передовых методов хранения воды. .

  Abstract

  Микроорганизмы в самых засушливых пустынях по всему миру обитают внутри скал в качестве стратегии выживания. Вода необходима для жизни, а способность каменного субстрата удерживать воду важна для его обитаемости. Здесь мы сообщаем о механизме, с помощью которого гипсовые породы из пустыни Атакама, Чили, обеспечивают водой свои колонизирующие микроорганизмы. Мы показываем, что микроорганизмы могут извлекать кристаллизационную воду (т.е. структурно упорядоченную) из породы, вызывая фазовое превращение гипса (CaSO ₄ · 2H ₂ O) в ангидрит (CaSO ₄ ).Чтобы исследовать и подтвердить механизмы извлечения воды и фазового превращения, обнаруженные в естественной геологической среде, мы культивировали изолят цианобактерий на образцах гипсовой породы в контролируемых условиях. Мы обнаружили, что цианобактерии, прикрепленные к плоскостям кристаллов с высокой поверхностной энергией ({011}) образцов гипса, образуют тонкую биопленку, которая вызывает растворение минералов, сопровождающееся экстракцией воды. Этот процесс привел к фазовому превращению в безводный сульфат кальция, ангидрит, который образовался в результате переосаждения и последующего присоединения и выравнивания нанокристаллов.Результаты этой работы не только проливают свет на то, как микроорганизмы могут получать воду в суровых ксерических условиях, но также дают представление о потенциальной жизни в еще более экстремальных условиях, таких как Марс, а также предлагают стратегии для передовых методов хранения воды.

  Вода играет множество ролей в функциях организма: она не только важна для метаболических процессов, но также действует как структурный компонент в материалах и тканях (1, 2). Несмотря ни на что, даже в самых засушливых местах на Земле, где ничего не растет, было обнаружено, что микроорганизмы колонизируют каменные (горные) субстраты в качестве последнего убежища для жизни (3, 4).Отфильтровывая УФ-излучение и улучшая доступ к воде, порода обеспечивает защиту и стабильность для неожиданного разнообразия микробных таксонов, включая цианобактерии, актинобактерии, Chloroflexus и протеобактерии (4, 5). Такие скопления эндолитических (внутри горных пород) микроорганизмов были обнаружены в пустыне Атакама в Чили, одной из самых засушливых и древнейших пустынь на Земле (6⇓ – 8) и аналогичной среде Марса (9). Индекс засушливости (AI) пустыни Атакама, соотношение среднего водоснабжения и потенциальной эвапотранспирации, может составлять всего 0.0075 (10), тогда как пороговое значение AI 0,05 используется для определенных гипераридных пустынь (11). В гипераридной центральной части пустыни записи об относительной влажности воздуха (RH) показывают длительные периоды ниже 60% ( SI Приложение , рис. S1), что свидетельствует о нехватке воды. Важно отметить, что 0,585 активности воды ( _w ; 58,5% относительной влажности) является нижним пределом, при котором была обнаружена метаболическая активность (12). Таким образом, понимание того, как микроорганизмы получают воду в условиях экстремального ксерического стресса, может дать представление о потенциальной жизни на Марсе в прошлом или настоящем, а также помочь в разработке новых технологий для хранения и сбора воды (13, 14).Ксерический стресс определяется здесь как нехватка воды (высыхание), которая вызывает биохимический, метаболический, физический и физиологический стресс (1). Диапазон активности воды для возникновения ксерического стресса колеблется от 0,91a _w до 0,585a _w в зависимости от микроорганизмов (1, 12).

  Одним из видов минералов, обычно встречающихся в пустыне Атакама, является гипс (7), гидратированный сульфат кальция (CaSO ₄ · 2H ₂ O). В то время как этот субстрат содержит другие минералы, такие как сепиолит, которые потенциально могут уменьшить ксерические напряжения из-за своей пористой структуры и способности абсорбировать и удерживать воду (8, 15), вода, находящаяся в гипсе, является кристаллической, с содержанием до 20.8% от общей массы хранится в его решетке. Таким образом, можно предположить, что гипс может служить источником воды для организмов, живущих в условиях экстремального ксерического стресса (16). Фактически, было установлено, что растение с мелкими корнями, Helianthemum squamatum , живет за счет гипса и извлекает воду из скал во время засушливого лета на северо-востоке Испании (17). Однако механизм, с помощью которого эта вода извлекается из гипса, а также ее результирующее воздействие на горную породу, остаются неустановленными.

  Изучены переходы между различными фазами геологических минералов сульфата кальция — гипсом, бассанитом и ангидритом (15, 18–20).Известно, что гипс может частично или полностью потерять свою структурную или «кристаллическую» воду и впоследствии превратиться либо в фазу полугидрита, бассанита (CaSO ₄ · 1 / 2H ₂ O), либо в безводную фазу, ангидрит ( CaSO ₄ ), в различных средах (18, 22). Кроме того, гипс, который был обнаружен в эвапоритовых минералах в верхней коре Земли, может претерпевать обратимое превращение в ангидрит после цикла дегидратации-гидратации при определенных геохимических условиях (18).Фазовые диаграммы CaSO ₄ и воды были разработаны, чтобы показать влияние температуры и давления на растворимость и стабильность различных фаз (15, 19). Гипс является термодинамически стабильной фазой ниже 40 ° C, но при повышении температуры он нестабилен, переходя в фазу ангидрита (19). Кинетика этих фазовых превращений гипс-ангидрит контролируется дополнительными условиями окружающей среды, такими как кислотность и ионная сила, которые потенциально могут влиять на водородные связи между молекулами воды и сульфат-ионами внутри кристаллов гипса.Например, присутствие H ⁺ может способствовать извлечению кристаллизационной воды (т.е. структурно упорядоченной) внутри кристаллов гипса за счет образования H ₃ O ⁺ , что увеличивает растворимость минерала (20).

  Здесь мы используем комбинацию микроскопии и спектроскопии, чтобы охарактеризовать образцы гипса как в геологической, так и в лабораторной среде, выявляя процессы, с помощью которых колонизирующие микроорганизмы получают воду из своего субстрата, и результирующее воздействие на породу.Мы сообщаем, что гипсовые породы превращаются в ангидриты из-за потери кристаллизационной воды в процессе, вызванном микроорганизмами. Результаты этого исследования дадут представление о механизмах выживания организмов, живущих в экстремальных условиях, и, таким образом, имеют потенциал для использования при выявлении источников хранения воды для внеземных исследований или обитания.

  Микроорганизмы, обитающие в гипсовых скалах

  Наблюдение за гипсовыми породами, собранными в пустыне Атакама, показало зеленую зону колонизации под поверхностью (белая стрелка на рис.1 A ), что указывает на присутствие фотосинтетических микроорганизмов (7). Изображения микрокомпьютерной томографии (µ-CT) (рис. 1 B ) обнаружили микробные колонии внутри породы. Кроме того, компьютерная томография выявила поры, присутствующие в матрице породы, и микроорганизмы, колонизирующие их, как сообщалось ранее (6-8). Дальнейшие наблюдения, проведенные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (фиг. 1 C и D ), показали, что микроорганизмы имели предпочтительное прикрепление к определенным кристаллическим граням гипса.Рамановская спектроскопия и картирование ( SI Приложение , Рис. S2) и микрофотографии SEM ( SI Приложение , Рис. S3) подтвердили, что микробные клетки собраны в основном на плоскостях {011} гипса. Вероятно, что эти конкретные плоскости имеют более шероховатую поверхность (23), что обеспечивает более сильную адгезию, но также может способствовать ускоренному доступу воды (т.е. за счет улучшенной кинетики растворения) (24, 25). Клетки, подобные цианобактериям, идентифицировали по морфологическим признакам в микробных колониях (рис.1 D ). В качестве обобщения наших наблюдений за гипсовыми породами представлена ​​схема (рис. 1 E ) микроорганизмов, колонизирующих породы при ксерических напряжениях (1).

  Рис. 1.

  Микроорганизмы обитают в гипсовых породах пустыни Атакама. ( A ) Фотография образцов гипсовых пород. Зеленый цвет, обозначенный белой стрелкой, показывает область, колонизированную микроорганизмами. ( B ) Микро-КТ изображения гипсовых горных пород, выделяющие микроорганизмы, живущие внутри.Желтый и красный цвета представляют собой колонии микроорганизмов внутри породы. ( C и D ) СЭМ изображения гипса. Внеклеточный матрикс, окружающий клетки цианобактерий в образцах гипса, обозначен зеленым цветом в D . ( E ) Схема колонизации микробов и их расположения в гипсовой породе. УФ, ультрафиолет.

  Для дальнейшего исследования границы раздела микроб-субстрат мы применили комбинацию элементного и структурного анализов к колонизированным гипсовым породам.В частности, информация об элементах породы была получена с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) и картирования. Помимо основных элементов в гипсе (S, Ca, O и C) также были обнаружены Si, Al, Mg, Na и Fe (рис. 2 A — C ), скорее всего, из сепиолита, глинистый минерал, ранее обнаруженный в гипсе из пустыни Атакама ( SI Приложение , рис. S4) (6, 8). Структурная информация, в частности фазы, существующие в гипсовых породах, была идентифицирована с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD) в областях с микроорганизмами и без них (рис.2 D ). Интересно, что ангидрит наблюдался в областях, населенных микроорганизмами, тогда как области субстрата без микроорганизмов состояли только из гипса. Карты инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) были получены в областях с микроорганизмами для дальнейшей проверки существования ангидритной фазы (21, 26). Результирующий спектр показывает снижение интенсивности пиков, представляющих кристаллизационную воду (фиг. 2 E , выделено оранжевым), что указывает на преобразование в ангидрит в этой области.Картирование FTIR (рис. 2 F и G ) дополнительно подтвердило существование ангидритной фазы вокруг гипсовой фазы. Эти результаты показывают, что микроорганизмы, вероятно, ответственны за преобразование гипса в ангидритную фазу. В предыдущих исследованиях было показано, что гипс может превращаться в ангидрит, теряя кристаллизационную воду при отжиге при 440 К (27). Таким образом, вполне вероятно, что микроорганизмы также могут управлять этой трансформацией, извлекая воду, необходимую для выживания.Чтобы проверить эту гипотезу, в лаборатории в контролируемых условиях были проведены эксперименты с культурой.

  Рис. 2.

  Структура и химический состав образца гипсовых пород пустыни Атакама. ( A ) Оптическая микроскопия тонкого поперечного сечения образца гипса с черными примесями в скальной матрице. ( B ) Энергодисперсионное рентгеновское картирование (EDX) образцов гипсовых пород. Область отображения обозначена красным прямоугольником в A . Белая область — это гипс, а черная область — Si, Al, Mg, O и Fe.( C ) Средний спектр (количество импульсов в секунду [cps] в зависимости от энергии) отображения EDX в B . ( D ) XRD образцов гипса на участках с микробами и без них. Ангидритная фаза наблюдается на участках с микробами. ( E ) FTIR-картирование и спектры микробов в гипсовых породах. Выделенная область, также показанная на вставке , от 3000 см ^-1 до 3 800 см ^-1 указывает на присутствие пиков кристаллизационной воды в кристаллах гипса.( F ) Изображение, полученное при оптической микроскопии, показывает область картирования. (Масштабная шкала, 100 мкм.) ( G ) FTIR-карта пиковой интенсивности при 3400 см ^-1 , указывающая на кристаллизационную воду в кристаллах гипса. Синяя область представляет собой фазу ангидрита, а зеленый и желтый цвета указывают на наличие гипса.

  Гипс как источник воды для микроорганизмов

  Образцы гипсовых пород, собранные в пустыне Атакама, были использованы в качестве субстрата в экспериментах по культивированию штамма цианобактерий, ранее выделенного из аналогичных образцов (рис.3 А ). Гипсовые купоны (кусочки гипса со средним размером 0,5 × 0,8 × 0,5 мм) подвергали двум различным условиям культивирования: 1) цианобактерии в «сухих условиях» (определяемых как добавление инокулята к субстрату и его высыхание во время инкубации. период) и 2) цианобактерии во «влажных условиях» (определяемых как добавление культуральной среды к субстрату во время периода инкубации в дополнение к посевному материалу). Через 30 дней инкубации клетки на и внутри гипсовых купонов имели ярко-зеленый цвет, что указывало на присутствие фотосинтетических пигментов (рис.3 В ). Присутствие и распределение цианобактерий в субстрате дополнительно подтверждалось сосуществованием углерода и азота, картированием EDS (фиг. 3 C ) и визуализацией SEM (фиг. 3 D ). Все гипсовые купоны содержали клетки цианобактерий; однако из-за разницы в условиях культивирования окончательный состав гипсовой основы был другим. XRD показывает, что ангидрит присутствовал в гипсовых купонах, культивируемых в «сухих условиях», но не был обнаружен в гипсе без микроорганизмов (отрицательный контроль) или в тех, которые культивировались в гидратированных условиях (т.е.е., в жидкой среде; Рис.3 E ). Это говорит о том, что «сухие условия» способствовали извлечению воды цианобактериями из гипсовой породы, что привело к ее превращению в ангидрит. Эти результаты подтверждают наши наблюдения за гипсовыми породами, собранными в пустыне Атакама. Что еще более важно, мы обнаружили, что интенсивность пика XRD фазы ангидрита была больше в купонах, культивируемых с большим количеством клеток цианобактерий, что дополнительно подтвердило нашу гипотезу о роли микроорганизмов в фазовых превращениях, наблюдаемых в гипсе.

  Рис. 3.

  Культура цианобактерий на образцах гипса. ( A ) Схема цианобактерий, культивируемых в сухой и жидкой средах. ( B ) Изображение образцов гипса с оптической микроскопии, показывающее колонии цианобактерий (зеленый цвет) на гипсе после экспериментов с культивированием. ( C ) EDS-картирование цианобактерий, культивируемых на гипсе. ( D ) СЭМ-изображения образца гипса после культивирования, показывающие пористую структуру и прикрепление цианобактерий (зеленый цвет) к поверхности.Биопленка окружает цианобактерии. ( E ) XRD контрольного гипсового камня (черная кривая; т.е. не подвергнутого воздействию микробов), образцов, культивированных с низкой концентрацией (LC) и высокой концентрацией (HC) цианобактерий как в сухой, так и в жидкой среде. Пики дифракции, отмеченные черными квадратами, представляют фазу ангидрита, а отмеченные звездочками — от гипса. ( F ) FTIR образцов контрольной группы и культур цианобактерий при низких и высоких концентрациях.Специфические полосы поглощения, представляющие собой органические кислоты, обнаруживаются на поверхности образцов гипса с культурами цианобактерий. ( G ) Рамановская спектроскопия образцов гипса, культивированных с высокой концентрацией цианобактерий. На поверхности образца обнаруживаются как гипс, так и ангидрит. Красный и синий спектры представляют две разные области, указанные в I . Абсорбция воды в гипсе отмечена желтой полосой. ( H и I ) Картирование фаз гипса и ангидрита с помощью рамановской спектроскопии.( H ) Оптическая микрофотография показывает область отображения (черный ящик), используемую в I . ( I ) Фазовая карта гипса (красный) и ангидрита (синий).

  СЭМ-анализ культивированного гипса также показал присутствие внеклеточного материала, образующего биопленочный матрикс, покрывающий цианобактерии (рис. 3 D и SI Приложение , рис. S5) (28). FTIR-анализ гипсовых купонов, культивированных с высокими концентрациями цианобактерий, показал значительно более интенсивные полосы поглощения для C = O и O-H, что указывает на существование более высоких концентраций органического материала.Здесь, вероятно, эта органика богата фрагментами карбоновых кислот (рис. 3 F ) (26, 29, 30). Присутствие органических кислот в биопленке, окружающей клетки цианобактерий, было также подтверждено рамановской спектроскопией (рис. 3 G ) (31–33). Кроме того, последующие карты комбинационного рассеяния подчеркивают фазовое превращение гипса в ангидрит (рис. 3 H , чистый гипс и рис. 3 I , смесь гипса и ангидрита). Основываясь на этих результатах, вполне вероятно, что органические кислоты в биопленке вступили в реакцию и протравили гипсовую породу, высвобождая воду в ее решетке для цианобактерий.По мере роста бактерии производят больше органической кислоты и, таким образом, извлекают дополнительную воду, которая вызывает дальнейшее преобразование гипса. Аналогичным образом было подтверждено, что бактериальные биопленки на поверхности зубов содержат кислоты (например, молочную кислоту), которые могут привести к растворению фосфата кальция и разрушению зубной эмали (34, 35).

  Механизмы фазового превращения гипса в ангидрит

  Чтобы лучше понять превращение гипса в ангидрит этими микроорганизмами, были получены микрофотографии кристаллов гипса и ангидрита на разных стадиях трансформации, полученные с помощью СЭМ и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).На основании наших наблюдений мы описываем фазовое превращение гипс – ангидрит в четыре последовательных этапа (рис. 4). Первоначально микроорганизмы прикрепляются и образуют биопленку на {011} плоскостях частиц гипса (Рис. 4 A, и SI Приложение , Рис. S1). До любого взаимодействия с микробами частицы гипса являются монокристаллическими (как видно с помощью ПЭМ на фиг. 4 B ). Биопленка, покрывающая гипс (Рис.4 A и C и SI Приложение , Рис.S4) содержит органические кислоты (19), которые вызывают растворение минералов, позволяя извлекать воду, которая может быть поглощена микроорганизмами. Наблюдение за поверхностью образцов гипса показывает пористую структуру, украшенную перемычками из биопленки, что указывает на движущую силу растворения минералов (рис. 4 C ). Электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM) и электронная дифракция в выбранной области (SAED) (рис. 4 D и H , , вставка , соответственно) показывают нанокристаллы ангидрита, случайно осаждающиеся вблизи поверхности растворяющегося гипса, что позволяет предположить, что происходит фазовое превращение гипс-ангидрит.Фазовое превращение гипса в ангидрит имеет два процесса: растворение гипса и осаждение ангидрита, который можно описать как CaSO4⋅nh3O↔Ca (aq) 2 ++ SO4 (aq) 2- + nh3O, где n — гидратация номер (19, 36, 37). Таким образом, фазовое превращение определяется растворимостью различных фаз в этой конкретной среде, и было доказано, что ангидрит является более стабильной фазой и имеет более низкую растворимость (19, 20). Кислая среда, создаваемая микроорганизмами, а также извлечение воды могут усилить и облегчить фазовое превращение.По мере образования дополнительного ангидрита эти «первичные» нанокристаллы присоединяются посредством ближнего выравнивания с образованием иерархически собранных мезокристаллов (рис. 4 E и F ). Наблюдается рассогласование кристаллических плоскостей двух соседних нанокристаллов, образованных в процессе ориентированного прикрепления ( SI Приложение , рис. S6). Дополнительная сборка (рис. 4 G и H ) этих первичных частиц дает более крупные частицы ангидрита. Наблюдается дальняя ориентация этих нанокристаллов вдоль направления [002] (рис.4 H ), причем границы раздела этих выровненных первичных частиц четко представлены (см. Микрофотографию HRTEM на рис. 4 H , вставка ).

  Рис. 4.

  Механизмы фазового превращения гипс-ангидрит. Процесс описывается в четыре этапа. I этап: микроорганизмы прикрепляются к кристаллам гипса и образуют биопленку. ( A и B ) Изображения SEM и TEM выделяют кристаллы гипса. Подтверждение наличия монокристаллического гипса, полученного посредством TEM и SAED (, вставка ), показано в B .Этап II: ( C и D ) растворение гипса и водная экстракция с последующим осаждением нанокристаллов ангидрита. ( C ) На периферии частиц гипса наблюдается пористая структура, указывающая на их растворение. ( D ) Зарождение ангидрита на поверхности кристаллов гипса. Анализ SAED (, вставка ) свидетельствует о случайном распределении нанокристаллов ангидрита. Этап III: ( E и F ) Рост кристаллов ангидрита.( E ) СЭМ-изображение показывает большие ограненные частицы ангидрита на поверхности гипса. ( F ) Просвечивающая электронная микроскопия в светлом поле демонстрирует выравнивание нанокристаллов ангидрита на коротких расстояниях, предполагая прикрепление частиц. Рисунок SAED (, вставка ) указывает на выравнивание нанокристаллов во время процесса прикрепления. Этап IV: ( G и H ) Завершение фазового превращения гипс-ангидрит. ( G ) СЭМ-изображение частиц ангидрита, выделяющее огранку поверхности.( H ) Светлопольное изображение TEM и SAED указывают на предпочтительное выравнивание в направлении [002]. Синий прямоугольник (, вставка ) показывает границы раздела между нанокристаллами, наблюдаемые с помощью ПЭМВР, отмеченные желтыми кружками. (Масштаб, 5 нм.) ( I ) Резюме и схема индуцированного микроорганизмами фазового превращения гипс-ангидрит. Микроорганизмы прикрепляются и образуют биопленки на плоскостях {011} кристаллов гипса; гипс растворяется, и происходит водное извлечение. Исходя из кристаллической структуры гипса, кристаллизационная вода подвергается воздействию плоскостей {011}, но не плоскостей {010}.Когда монокристаллический гипс растворяется и теряет кристаллизационную воду, он трансформируется путем осаждения нанокристаллического ангидрита. Эти нанокристаллы ангидрита осаждаются на поверхности кристаллов гипса. Наблюдается ближняя ориентация нанокристаллов ангидрита. Крупные кристаллы ангидрита микрометрового размера образуются в результате присоединения и выравнивания частиц.

  Схема механизма фазового превращения гипс-ангидрит, индуцированного цианобактериями, проиллюстрирована на рис. 4 I .Микроорганизмы прикреплялись преимущественно к плоскостям {011} в исходных образцах гипса, обнаруженных в пустыне Атакама (Рис. 1 C и SI Приложение , Рис. S5). Это также наблюдается в контролируемых экспериментах по культивированию цианобактерий (рис. 4 A ). Исследование кристаллической структуры гипса ( SI Приложение , рис. S7) показывает, что вода внутри минерала подвергалась воздействию плоскостей {011}, но экранирована плоскостями {010} (38), что может объяснить предпочтительное колонизация этих организмов.При потере кристаллизационной воды моноклинные кристаллы гипса становятся нестабильными и превращаются в кристаллы орторомбического ангидрита. Относительно нерастворимый ангидрит (т.е. в кислых условиях) впоследствии осаждается в виде нанокристаллов ангидрита вблизи поверхностей гипса (20). По мере того, как происходит это фазовое превращение, нанокристаллы ангидрита, по-видимому, выстраиваются и прикрепляются друг к другу упорядоченным образом, образуя мезокристаллы, что позволяет предположить, что дополнительный рост происходит неклассическим путем (39, 40).Этот механизм роста отличается от классических путей роста кристаллов, которые обычно происходят путем добавления мономера к мономеру (40). Это ориентированное прикрепление первичных частиц обеспечивает средства для уменьшения свободной энергии системы без созревания Оствальда, давая более крупные кристаллы. Этот процесс также наблюдался в механизмах роста кристаллов гипса в синтетических средах (41). Поверхность конечных кристаллов ангидрита шероховатая, отмечена многочисленными границами раздела от нанокристаллов (42, 43).

  Выводы

  Эндолитные микроорганизмы в пустыне Атакама приспособились к своей чрезвычайно засушливой среде, используя свой каменистый субстрат, такой как гипс, не только для защиты от сильного солнечного излучения, но и в качестве источника воды. Микроорганизмы, такие как цианобактерии, которые населяют эти породы, извлекают воду, включенную в решетку гипса (кристаллизационную воду), что приводит к одновременному фазовому превращению в ангидрит. Органические кислоты были обнаружены в биопленках, окружающих эти микроорганизмы.Последующее травление происходило на высокоэнергетических кристаллических плоскостях гипса, высвобождая воду для микроорганизмов. Эксперименты в контролируемых условиях с культурами цианобактерий, выращенными на образцах естественных гипсовых пород, также собранных в пустыне Атакама, подтвердили вышеупомянутые наблюдения геологической среды. В частности, культивирование цианобактерий на гипсовых породах в сухой среде привело к фазовому превращению гипса в ангидрит, причем степень фазового превращения напрямую коррелировала с количеством клеток в культуре.В условиях гидратированной культуры фазового превращения не наблюдалось, что указывает на то, что извлечение воды из породы происходит только в средах, где воды мало. Анализ этого фазового превращения выявил специфический путь, который включает растворение гипсовой фазы органическими кислотами в микробных биопленках с последующим осаждением нанокристаллов ангидрита, которые затем растут за счет прикрепления частиц. Результаты текущего исследования не только дают представление о конкретных взаимодействиях между микроорганизмами и минералами, но также могут предложить потенциальные стратегии для технологий хранения воды в экстремальных условиях, включая внеземные среды обитания.

  Материалы и методы

  Коллекция гипсовых пород.

  Колонизированные гипсовые породы были собраны в пустыне Атакама, Чили (координаты GPS: 20 ° 43 ‘ю.ш., 069 ° 58’ з.д., 944 м над уровнем моря) в марте 2018 г. Образцы хранились в стерильных пакетах Whirlpack в темноте и в комнате температура (∼25 ° C) перед дальнейшей обработкой.

  Характеристики материалов.

  РЭМ и ЭЦП.

  Образцы гипса, собранные в пустыне Атакама, были разморожены на воздухе в течение 24 часов перед определением характеристик с помощью SEM / EDS.Гипсовые породы дробили долотом, а затем напылением покрывали Pt / Pd. Затем были визуализированы поверхности трещин с помощью автоэмиссионного СЭМ (MIRA3 GMU; TESCAN), работающего при 20 кВ. Для анализа EDS образцы гипса сначала заливали эпоксидной смолой (Epofix Cold-Setting Embedding Resin; Electron Microscopy Sciences), шлифовали и оценивали с помощью SEM (MIRA3 GMU; TESCAN), работающего при 20 кВ, и системы Quantax 400 EDS, оснащенной двойные SSD-детекторы xFlash 6 (Bruker).

  Порошок XRD.

  Участки с зелеными колониями в гипсовых породах и без них были изолированы и измельчены в мелкие порошки.Использовали рентгеновский дифрактометр (Empyrean; PANalytical) с Cu-Kα-излучением с напряжением генератора 45 кВ и током трубки 40 мА. Диапазон сканирования (2θ) от 10 ° до 70 °.

  FTIR.

  Образцы гипсовых пород залиты эпоксидной смолой. Ультрамикротом (RMC MT-X; Boeckeler Instruments) использовался для получения гладких поверхностей образца для FTIR-картирования. Карта размером 70 × 70 мкм была создана с использованием ИК-Фурье спектрометра (серия Cary 600; Agilent Technologies) с кристаллом германия с ослабленным полным отражением.

  Рамановская спектроскопия.

  Гипсовые купоны после культивирования с цианобактериями с высокой концентрацией были исследованы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, выполненной с помощью конфокального рамановского микроскопа WITec, оснащенного термоэлектрически охлаждаемой камерой устройства с заряженной связью и широкополосным спектрометром UHTS300 в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. в сочетании с MIRA3-TESCAN SEM. Спектры регистрировали с помощью объектива Zeiss 100 × в камере SEM в вакууме с помощью лазера с длиной волны 532 нм. Карта размером 40 × 40 мкм была получена на поверхности гипсового купона.

  ТЕМ.

  Образцы встроенного гипса, разрезанные на ультрамикротоме (RMC MT-X; Boeckeler Instruments), чтобы получить прозрачные для электронов срезы (~ 70 нм). Компания Field Electron and Ion Company (FEI) Tecnai12 (работала при 120 кВ) и FEI Titan Themis 300 (работала при 300 кВ; Thermo Fisher Scientific) использовались для получения изображений TEM и HRTEM в светлом поле соответственно.

  Выделение, культивирование и анализ цианобактерий.

  Изолят цианобактерий был получен путем инкубации размолотого колонизированного гипса, собранного в пустыне Атакама (6), в жидкой среде BG11 (44, 45) в течение 5 недель при 25 ° C, под 24 мкмоль фотонов м ⁻² с ⁻¹ белого света.Колонии выделяли из 1% агаровой (вес / объем) среды BG11, и изолят G-MTQ-3P2 был идентифицирован как Chroococcidiopsis sp. с использованием секвенирования гена рибосомной РНК 16S.

  Гипсовые купоны (0,5 мм × 0,8 мм × ∼0,5 мм толщиной) были приготовлены с использованием алмазной пилы. Для культуральных экспериментов купоны стерилизовали автоклавированием (20 мин при 121 ° C) и помещали в 96-луночные планшеты. Сто микролитров культуры цианобактерий (изолят G-MTQ-3P2), выращенной в среде BG11, использовали для инокуляции каждого купона гипса при двух плотностях клеток: 10 ⁵ клеток / мл или 10 ⁸ клеток / мл.Контроли инокулировали в стерильную среду BG11; 96-луночные планшеты инкубировали при 25 ° C под 24 мкмоль фотонов · м ^-2 мкс ^-1 белого света или в темноте в течение 30 дней, либо в «влажных», либо в «сухих» условиях. В «влажных условиях» периодически добавляли среду BG11, чтобы на поверхности каждого купона оставался тонкий слой жидкости. В «сухих условиях» во время инкубационного периода не добавляли никакой дополнительной среды. По одному образцу из каждого условия измельчали ​​в тонкий порошок для XRD (Empyrean; PANalytical).Для остальных образцов была проведена характеристика SEM, TEM и FTIR на основе вышеупомянутых методов.

  Доступность данных.

  Все данные, подтверждающие выводы этого исследования, являются самоокупаемыми.

  Благодарности

  Мы благодарим доктора Красимира Божилова из Калифорнийского университета в Риверсайде за помощь с анализом ПЭМ. Эта работа была поддержана финансированием от NASA (грант NNX15AP18G) для J.D. и Управления армейских исследований (ARO) (грант W911NF-18-1-0253) для Д.K. и J.D. Также, D.K. выражает признательность за финансирование от ARO (гранты W911NF-16-1-0208 и W911NF-17-1-0152).

  Сноски

  • Вклад авторов: W.H., J.D., and D.K. спланированное исследование; W.H., E.E., T.W., L.C. и M.D. проводили исследования; W.H., E.E., J.D. и D.K. проанализированные данные; и W.H., E.E., J.D., and D.K. написал газету.

  • Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

  • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.