يتم تطبيق المواد الكيميائية السامة بشكل روتيني على الأرض من مصادر مثل المبيدات الحشرية والأسمدة، ومياه الصرف الصحي / المخلفات الصلبة والنفايات الصناعية، والنفايات البلدية 1،2. مصير هذه المواد الكيميائية - والتي قد تشمل المواد الغذائية والعناصر النزرة، والمواد العضوية، والأيض المرتبطة بها - في كثير من الأحيان غير مفهومة جيدا 3. إذا لم تتم إدارة المواد الكيميائية بشكل صحيح، لديهم القدرة على تهديد صحة الإنسان والبيئة من خلال نقلهم إلى وتراكم في النباتات، والمياه السطحية، والمياه الجوفية. ويبلغ عدد سكانها العالمية التي قد تصل الى 10 مليار نسمة بحلول عام 2050، وهناك مطالب المتزايدة بشأن إدارة النفايات والإنتاج الغذائي 2، وتطبيق العديد من المواد الكيميائية أرض تم زيادة 3،4. وفقا لذلك، هناك حاجة إلى بحوث يحدد مقدار التحولات، والتنقل، وحدود التحميل، والمخاطر البيئية الشاملة من المواد الكيميائية التي تتطلب التخلص الأرض أو التي نعتمد عليها لتعزيز صحة المحاصيلوتسفر.
وقد تم استخدام عدد من الاستراتيجيات لتقييم التهديدات الناجمة عن المواد الكيميائية المطبقة في البيئة. وقد أجريت في المختبرات والدراسات نموذج نظام لتوفير المعلومات حول الآليات الأساسية السيطرة على حركة المواد الكيميائية في التربة. عند تحليل مصير الكيميائية في المختبر، ويمكن تحقيق التلاعب كاملة من "البيئة" والمدخلات، ولكن هذه نادرا ما تتطابق في العالم الحقيقي 5،6 الظروف البيئية. وبالتالي، استقراء نتائج المختبر على إعدادات المجال قد يؤدي إلى توقعات غير دقيقة حول التهديدات الكيميائية. في المقابل، استخدمت القياسات الميدانية واسعة لتحديد السلوك الكيميائي في البيئة. ومع ذلك، غالبا ما تتعقد استنتاجات حول مصير البيئية من هذه القياسات ويرجع ذلك إلى انخفاض معدلات استخدام بشكل متكرر (على سبيل المثال عدد قليل ز -1) من المواد الكيميائية التطبيقية، فضلا عن التفاعلات المعقدة بين العمليات الهيدرولوجية والبيولوجية الكيميائية في البريدnvironment التي تنظم توزيعات الكيميائية.
Lysimetry، بما في ذلك lysimetry الميدان، وتاريخيا كانت تستخدم من قبل التربة والمحاصيل العلماء لتقييم منهجي التنقل النزولي للمواد الكيميائية المطبقة على التربة والغطاء النباتي المعمول بها. A مقياس الذوبان هو جهاز مصنوع من المعدن أو البلاستيك التي يتم وضعها في التربة من الفائدة، ويستخدم لتحديد مصير المواد الكيميائية المطبقة في كميات المعروفة إلى منطقة محصورة. التربة والغطاء النباتي العينات التي تم جمعها من lysimeters يمكن استخدامها لتقييم تطور توزيعات الكيميائية مع مرور الوقت. لأن يتم lysimetry الحقل تحت الظروف البيئية الطبيعية، ويمكن استخدام النتائج للتنبؤ سيناريوهات الحالة الحقيقية المستمدة من التطبيقات الكيميائية لأنظمة التربة. دراسات مقياس الذوبان المبكر قياس النتح، وتدفق الرطوبة، و / أو حركة المغذيات. دراسات مقياس الذوبان في العصر الحديث قياس المبيدات والمغذيات تبديد، حركة المبيدات، وتقلب، وتوازن الكتلة، جنبا إلى جنب مع aforemeقياسات ntioned 3.
وجود قيود على lysimetry المجال التقليدي هو أن تنقل الكيميائية داخل التربة ويعرف إلى حد كبير من القياسات المرحلة الصلبة، بينما يتم إيلاء اهتمام أقل لتركيزات الكيميائية المذابة في المياه الراشحة من خلال التربة - مكون الحرجة التي قد تؤثر على احتمال تلوث المياه الجوفية من المواد الكيميائية التي تطبق الأرض. على الرغم من أن العصارة من أسفل lysimeters يتم جمعها في بعض الأحيان لتحليلها، هذا القرار حدود النهج عمق تركيزات porewater وعادة ما يتطلب الحفر كبيرة التربة قبل التجريب. بدلا من ذلك، للحصول على بيانات عن التركيزات الكيميائية في مياه التربة، يمكن استخدام العينات porewater في إعدادات المجال. يتم تثبيت العينات Porewater في التربة لجمع المياه من منفصلة، والحد الأدنى المطلوب أعماق فقط تعكير صفو النظام التربة. تم أخذ العينات المشار Porewater إلى العديد من الأسماء بما في ذلك lysimeters، شفط مكعبlysimeters ع، أو عينات محلول التربة، الإلتواء تمييز بينها وبين lysimeters الحقل التقليدية الموصوفة أعلاه. في هذه الورقة، سوف نستخدم مصطلح "العينات porewater" للتخفيف من حدة الارتباك.
هنا، علينا أن نبرهن على المنهج التجريبي الذي يجمع بين lysimetry الميدانية وأخذ العينات porewater لتقييم إمكانات الرشح النزولي للمواد الكيميائية تطبيقها على أنظمة التربة أو bareground للغطاء النباتي. وقد Lysimetry أداة قوية تستخدم منذ 1700s في 7، في حين تم استخدام السيراميك أخذ العينات porewater منذ أوائل 1960s 8. دمج هذه التقنيات القوية يسمح لتحديد مجال كل من التوزيعات الصلبة الذائبة وتركيز المواد الكيميائية للتخلص مع التقليل من اضطراب التربة. وتصف هذه الورقة العوامل في الاعتبار عند تصميم تجربة، بما في ذلك اختيار الموقع، وتركيب الجهاز، وجمع العينات. ويتضح النهج مع التجربة التي قيمت مصير لزرنيخي العضوية المبيدات تطبيقها على bareground ونظام أعشاب المروج المعمول بها. التقنيات الموضحة يمكن تعديلها عند الضرورة لدراسة مصير طائفة واسعة من المواد الكيميائية، وبالتالي توفير أدوات لا تقدر بثمن للباحثين وصانعي السياسات الذين يسعون لفهم مصير البيئية وسلوك المواد الكيميائية المطبقة الأرض.