综合田间溶出法与孔隙水采样法评估土壤及定植植被中化学物质的迁移性

本实验的总体目标是展示用于分析施用于土壤和已建立植被的化学物质归趋的田间裂隙对称性及土壤渗漏水采样技术。该目标通过以下步骤实现：首先，在坡度极小或无坡度的区域将渗漏计安装到土壤中；第二步，将渗漏水采样器安装至渗漏计内所需深度。

接下来，在经过两周的适应期后进行化学物质施用。最后一步是在处理后的特定评估时间点采集贫水、土壤和植物叶片样品，以确定化学物质的分布情况。最终，综合的田间百合对称性分析与贫水采样为评估化学物质在环境中的分布及潜在风险提供了有价值的工具。

与现有的温室O对称性、基于实验室的方法以及其他土壤芯方法相比，该技术的主要优势在于其既适用于真实环境，又能实现化学物质分布和质量平衡的量化。对该方法进行可视化演示至关重要，因为野外安装和挖掘步骤较难掌握，且该操作需要专门改装的设备。首先选择一个合适的实验地点。

试验地点应具有目标土壤和植被，且坡度较小或无坡度。本研究同时采用了成熟的草坪草系统和裸地。对于有植被的样地，在准备安装溶质渗漏仪的位置取出植被土芯。

接下来，准备好本实验方案所用的一种渗漏计，该渗漏计由18号钢卷板经滚压并焊接制成。使用倒置的打桩器将渗漏计压入已准备好的安装位置，每个渗漏计应露出土壤表面约一至两厘米。

安装好渗漏计后，替换任何植被塞。接着，将注水取样器安装到已安装的渗漏计中。

进行此操作时，将一根直径为2.5厘米的钢杆置于暴露的渗漏计开口中心位置。然后使用锤子将钢杆打入至预定的注水取样器深度。到达指定深度后，取出钢杆，以露出用于安装取样器的孔洞。

下一步是将灌溉水与化学惰性的二氧化硅粉制成浆液，并充分混合。在浆液充分混合后，准备好一个采样器。该采样器由石英和聚四氟乙烯（PTFE）制成。将采样器放入混合物中。

将便携式真空泵连接至采样器，并施加 -50 至 -70 千帕的负压。10 分钟后，取下采样器并彻底断开泵的连接。再次混匀浆液。

然后将一根直径为2.5厘米、连接漏斗的管子插入金属棒打出的孔中。将60毫升的浆液倒入孔底部。完成后，移去管子和漏斗，以便放置采样器。

使用一根能够插入孔中并达到所需深度的塑料或金属管。将取样器安装在管的末端，并将其导管穿入管内。利用该管将取样器推入孔中，直至达到目标取样深度。

此时，确保采样器的管子从孔中伸出。接下来，使用未经处理的原位土壤泥浆将孔回填至原始高度。将孔顶部的任何植被复位。

接下来，准备收集系统。使用一段氟化乙烯丙烯管将采样管连接到真空瓶上。再使用更多的FEP管和塑料管夹将真空瓶连接至真空泵。

作为测试，对系统施加 -50 至 -70 千帕的负压，然后夹紧以进行本研究。用黑色塑料覆盖收集瓶，以防止溶出器和注水取样器中的样品发生光降解。在整个实验期间，对裸地和植被覆盖样地采用相同且预先确定的管理方案。

在适应两周后且在施加化学物质之前，采集本底样品，于采样前一日或当天取渗漏水样品。对渗漏水样品真空瓶施加约 -50 至 -70 千帕的负压以吸取水样。随后，将收集的水样倒入量筒中，测量其体积。

测量水体积后，使用注射器末端的滤器将水过滤至储存容器中。样品在分析前应保持在冰上或冰箱中。随后，按照常规方法和使用模式，将目标化学物质施加到样地表面。

留出部分未处理的渗滤计作为对照。化学处理后，按照预定的劣质水采集时间表进行操作。每次采集时，对收集到的水进行测量、过滤并储存，以备分析。在施用化学品后的预定评估时间点进行土壤样品采集。

回收渗漏计时，使用连接在拖拉机机具上的桶夹。调整铲斗位置，使夹具能够夹住渗漏计暴露的边缘。提升机具，将渗漏计土柱从土壤中取出。取出后，用配套的保温板密封渗漏计两端。

用加仑规格的聚乙烯袋覆盖在溶质渗漏计（lysimeter）两端，并用 duct tape 固定帽盖，将挖掘出的溶质渗漏计运送至野外实验室。使用配备金属切割锯片的往复锯，从底部至顶部沿一侧纵向切割溶质渗漏计。当溶质渗漏计被剖开后，使用金属分隔板分离出离散的土壤和植被样品。

准备适当标记的样品袋，并使用勺子和刮刀挖掘土样。避免采集与溶质采集器直接接触的土壤。在野外实验室及运输过程中，将样品袋置于冰上保存。该图以垂直轴表示深度，以水平轴表示砷浓度。

结果显示了未处理的百慕大草和未处理的裸地中的砷浓度初始深度分布，其中蓝色圆圈代表未处理裸地的数据。此处黑色圆圈表示深度分布。施用MSMA 36天后，处理过的草坪草的分布由红色三角形表示，处理过的裸地则用黑色三角形表示。

一年中，这些圆形区域的情况与之前相同。结果发现，与未处理样品相比，经处理的渗滤柱样品中MSM浓度在10至15厘米深度范围内有所升高。在更深的层次中，处理样品与未处理样品之间未发现显著差异。

经MS MA处理的地块中，地下水中砷浓度随深度变化而变化。在30厘米深度处，溶解态砷浓度超过10微克/升，高于研究期间美国环境保护署（EPA）规定的饮用水污染物限值。

MSMA 施用后，浓度立即升高，随后随时间逐渐降低。相比之下，从每76厘米深度采集的劣质水中，砷浓度与背景水平相近，且始终低于美国环保署（EPA）限值。在进行该操作时，应根据研究目标制定科学的实验方案。

例如，在本研究中，我们采用砂质土壤来考察在土壤质地条件下化学物质淋溶的最不利情况。观看本视频后，您应能够充分理解如何安装并利用田间负压渗漏计进行渗漏水采样，以确定施用于土壤的化学物质在环境中的归趋，并建立相应的植被评估方法。