Name: Sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar los contaminantes asociados con la toxicidad del agua superficial en la agricultura y el escurrimiento urbano (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-15T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 49 s
Description: Aprende a evaluar sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar pesticidas del escurrimiento urbano y agrícola. Este método combina análisis químico con pruebas de toxicidad en invertebrados de agua dulce para proteger la calidad del agua superficial.

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El financiamiento para el trabajo descrito aquí vino del Departamento de Regulación de Plaguicidas de California y del Departamento de Recursos Hídricos de California.

1. Monitoreo de Eficacia de Bioswale Urbana <ol><li> Muestreo de agua de tormenta <ol><li> Muestre 4 L de aguas pluviales de pre-tratamiento que salen del estacionamiento al entrar en la entrada de la bioswale, y luego 4 L de agua pluviales post-tratamiento cuando sale de la bioswale a través del drenaje de salida de 4 &quot;. </li><li> Usando las predicciones meteorológicas locales, recoja muestras al principio, al medio y al final del hidrograma de la tormenta. Componga las muestras para caracterizar la variabilidad del escurrimiento durante el evento de tormenta. </li><li> Recoge las muestras de 1,3 L a mano y compártelas en una botella ámbar de 4 l. Recoja las muestras de entrada en varias aberturas de bordillo donde el agua de tormenta fluye hacia la bioswale. </li><li> Recoger muestras de salida de 1,3 L del medidor de flujo conectado al drenaje de salida (descrito a continuación) y combinarlas en una botella ámbar de 4 l. </li><li> Guarde las muestras compuestas en hielo hasta que se recoja la muestra hidrográfica final. Luego transportarlos al laboratorio y mantener en un refrIgerator a 4 ° C antes de submuestreo para la química y pruebas de toxicidad. Envíe las muestras al laboratorio de química dentro de las 48 h de la recolección de muestras. </li></ol></li><li> Cálculo de carga <ol><li> Antes de la tormenta, instale un medidor de lluvia digital del registrador de tipping-bucket atándolo a una luz u otro poste adyacente al sitio bioswale. Utilice los datos de lluvia para indicar la precipitación instantánea y total del sitio. </li><li> Instale un medidor de flujo de pulso mecánico en los drenajes de salida de la bioswale. Registre el flujo total que sale de la bioswale. NOTA: Se supone que la reducción del volumen de escurrimiento reduce la carga global de contaminantes en los diseños de tapas. </li><li> Modelar el volumen de agua que cae en la zona de captación del estacionamiento durante el evento de lluvia mediante extrapolación usando las pulgadas de lluvia registradas por el pluviómetro. Utilice estos datos para determinar el volumen que entra en el sistema de tratamiento basado en la superficie del área de estacionamiento. </li><li> Utilice el flujo total registrado por tEl medidor de caudal de salida para calcular el porcentaje de infiltración. Calcular la diferencia entre el volumen de entrada y salida para determinar la infiltración de aguas pluviales. </li><li> Calcular la carga de contaminantes y los porcentajes de reducción de carga durante la tormenta utilizando el volumen de entrada y salida junto con las mediciones analíticas de contaminantes. </li><li> Mida los analitos químicos que son relevantes para la toxicidad de las aguas superficiales (como se analiza a continuación). Grupos químicos totales para simplificar los cálculos de carga y basarse en sus modos de acción tóxicos similares ( p . Ej. , Hidrocarburos aromáticos polinucleares totales [HAP], piretroides totales y fipronil total y degradados). </li></ol></li><li> Química <ol><li> Analizar todas las muestras para los siguientes parámetros: sólidos suspendidos totales (TSS), metales traza (método USEPA 200.8 5 , espectrometría de plasma por inducción combinada [ICP / MS]) y PAH (método USEPA 625 6 ). </li><li> Analizar muestras para curreBifentrina, cipermetrina, fenvalerato / esfenvalerato, permetrina, tetrametrina, L-cialotrina, ciflutrina y alletrina), y el fipronil y sus tres degradados primarios (sulfuro de fipronilo, Fipronil sulfona, fipronil desulfinilo). </li><li> Analizar los piretroides usando cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC / MS) usando ionización química negativa u otro método apropiado para proporcionar límites de detección adecuados. Dado que la mayoría de los plaguicidas de uso corriente son altamente tóxicos a bajas concentraciones, sus análisis requieren que los bajos límites de información química sean relevantes para la evaluación del riesgo ambiental. El método que establece límites para los piretroides es de 0,5 ng / L a 1,0 ng / L para todos los piretroides excepto permetrina (límite de notificación = 10 ng / L). </li><li> Utilice un procedimiento analítico para el fipronil que proporcione un límite de notificación del método de 1,0 ng / L. Los pesticidas organofosforados no necesitan ser medidosDing sobre patrones de uso local, por ejemplo en áreas urbanas en California 8 , 9 . </li><li> Medir los pesticidas neonicotinoides ( p . Ej. , Imidacloprid) usando cromatografía líquida de ultra rendimiento acoplada a un espectrómetro de masas de cuadrupolo triple, que tiene un límite de reporte para imidacloprid de 50 ng / L. </li></ol></li><li> Pruebas de Toxicidad <ol><li> Realizar pruebas de toxicidad en las muestras compuestas de aguas pluviales de entrada y salida utilizando 3 especies de prueba, siguiendo los protocolos de prueba aguda de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) 10 . La prueba con el cladócero Ceriodaphnia dubia mide la supervivencia después de 96 h. La prueba con el anfípodo Hyalella azteca mide la supervivencia después de 10 días. La prueba con el moscardón Chironomus dilutus mide la supervivencia y el crecimiento después de 10 días. </li><li> Realizar pruebas agudas de supervivencia a 96 h con el cladocero C. dubia siguiendo a U.S. Orientación EPA. <ol><li> Exponga cinco neonatos C. dubia en cada una de las cinco repeticiones de muestras de agua de lluvia de entrada y salida. Los duplicados consisten en viales de centelleo de 20 ml que contienen 15 ml de solución de ensayo. </li><li> Alimentar a los recién nacidos una mezcla de levadura, cerófilo, trucha chow (= YCT siguiendo la guía US EPA) y algas Selenastrum 2 h antes de la renovación diaria del 100% de las soluciones de prueba de aguas pluviales. Registre el número total de recién nacidos sobrevivientes diariamente. </li><li> Comparar la supervivencia final de C. dubia después de 96 h de exposición a muestras de agua de lluvia de entrada y salida a la supervivencia en agua de control moderadamente dura usando una prueba t. Siga los procedimientos estadísticos recomendados por la EPA. </li></ol></li><li> Llevar a cabo pruebas de supervivencia agudas de 10 días con el anfípodo H. azteca siguiendo la guía de la US EPA. <ol><li> Se exponen anfípodos de 10, 9 días a 15 días de edad en cada una de las cinco repeticiones. Las réplicas consisten en vasos de precipitados de vidrio de 300 ml que contienen 200 ml de solución de ensayo. </li><li&gt; Realizar pruebas de anfípodos durante 10 días, contar el número de anfípodos sobrevivientes diariamente y renovar el 50% de la solución de prueba cada 48 h. Alimentar cada vaso de precipitados cada 48 h con 1,5 mL de YCT después de la renovación. </li><li> Comparar la supervivencia final de anfípodos en muestras de aguas pluviales a 10 días de supervivencia en agua de pozo de laboratorio como se describió anteriormente. </li></ol></li><li> Realizar pruebas crónicas de supervivencia y crecimiento de 10 días con el midge C. dilutus siguiendo la guía de la US EPA. <ol><li> Exponga 12, 7-d animales antiguos en cada uno de los cuatro repeticiones. Los duplicados consisten en recipientes de vidrio de 300 ml que contienen 200 ml de solución de ensayo. Suministre cada recipiente de prueba de midge con 5 mL de arena como sustrato para la construcción de tubos por las larvas. </li><li> Realizar pruebas durante 10 días y renovar el 50% de la solución de ensayo cada 48 h cada día con una cantidad creciente de suspensión de pescado (4 g / L), de la siguiente manera: días 0 a 3, 0,5 ml / día; Días 4 a 6, 1,0 ml / día; Días 7 a 10, 1,5 ml / día. </li><li> Comparar la supervivencia final yEn muestras de agua de lluvia hasta 10 d de supervivencia en agua de pozo de laboratorio como se describió anteriormente. Medir el crecimiento de los animales supervivientes como peso seco sin cenizas a 10 días en comparación con el peso inicial de los organismos de ensayo. </li></ol></li><li> Para todas las pruebas de toxicidad, mida el oxígeno disuelto, el pH y la conductividad usando medidores y electrodos apropiados. Medir el amoníaco no ionizado utilizando un espectrofotómetro. <ol><li> Medir la dureza del agua y la alcalinidad al inicio y terminación de las pruebas. 10 </li><li> Registre la temperatura del agua con un termómetro de grabación continua. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Vigilancia integrada de la eficacia de la zanja de drenaje agrícola con vegetación <ol><li> Construcción integrada de zanjas NOTA: La zanja de drenaje agrícola utilizada en el ejemplo actual tiene 152 m de longitud y tiene una anchura de sección transversal de 5 m en la parte superior y 1 m de profundidad. La vegetación de la zanja es una combinación de nEspecies de hierbas activas sembradas principalmente con festuca roja ( Festuca rubra ). En este ejemplo, los ensayos de zanjas vegetativas integradas consistían en carbón activado granulado (GAC) y tratamientos de filtro de compost integrados con la zanja de vegetación. <ol><li> Construir dos filtros de compost y seis filtros de carbón e instalarlos en tres diferentes secciones de la zanja con vegetación ( Figura 2 ). Use mangas de 2 m de largo y 20 cm de diámetro llenas de carbono o compost. </li><li> Llenar seis mangas con 30 L de carbón activado granulado y colocarlas a través de la zanja en el punto de 146 m, cerca del final de 152 m de zanja cubierta de vegetación. Anclar las mangas llenas de GAC a la parte inferior de la zanja con estacas de alambre en el borde de aguas arriba. </li><li> Coloque una sección ancha de 2,5 m de largo de tabla de pino en el borde de abajo de cada una de las mangas de GAC.Cine los tableros de pino en los dos lados y la parte inferior del canal para minimizar el agua de bypassing y undercutting las mangas de carbono. ProVide soporte vertical para maximizar el tiempo de contacto con el agua con el carbono. </li><li> Llene los manguitos de compost con aproximadamente 15 kg cada uno de residuos de jardín parcialmente descompuesto de cualquier fuente limpia, como un vertedero local. Coloque dos manguitos de compost de 2 m de longitud a lo largo del canal de vegetación a 64 my a 123 m de largo a lo largo de la zanja de vegetación de 152 m ( Figura 2 ). </li></ol></li><li> Simulación de escorrentía y muestreo NOTA: Este protocolo describe métodos para realizar ensayos simulados de escorrentía agrícola y el monitoreo asociado para evaluar la eficacia del tratamiento usando el sistema de tratamiento vegetativo integrado. En el presente ejemplo, se evaluó el sistema de vegetación-compost-carbono integrado a dos caudales que representaban tasas típicas de descarga fuera de campo de las fincas comerciales en el Valle de Salinas, 3,2 L / s y 6,3 L / s. El plaguicida organofosfato clorpirifos se usó como un pesticida modelo en estos ensayos porque tiene un solubi moderadoY por lo tanto representa el rango medio de solubilidad de plaguicidas representativos comúnmente utilizados en el manejo de plagas. El clorpirifos también es objeto de acciones reguladoras en curso en el centro de California debido a sus impactos en las cuencas hidrográficas de la agricultura. La dosis de clorpirifos objetivo fue de aproximadamente 2.600 ng / L. Las tasas de flujo y las concentraciones de clorpirifos objetivo estuvieron dentro de los rangos previamente medidos en la escorrentía de riego local 3 , 11 . El tiempo de residencia hidráulico para un pulso de agua que transita por la zanja cubierta de vegetación no se monitorizó en el ejemplo dado aquí. El tiempo de residencia en estos sistemas varía con la tasa de entrada de agua, el grado de saturación del suelo debido al riego y la lluvia previos, la presencia de estructuras que impiden el flujo como las presas y las cuencas de sedimentación y la superficie cubierta por vegetación. Estudios previos han demostrado tiempos de residencia de varias horas para sistemas de zanjas de pequeñaSalinas Valley 3 , 4 . Las observaciones visuales indicaron que el tiempo de residencia para los filtros GAC fue de uno o dos minutos. <ol><li> Crear escorrentía agrícola simulada utilizando agua subterránea mezclada con sedimento suspendido. Para los ensayos con el plaguicida modelo, clorpirifos, preparar una solución madre fresca de 10 mg / L para cada ensayo de 3,2 L / s añadiendo solución madre certificada a un volumen conocido de agua destilada. Preparar una solución madre de clorpirifos fresca de 20 mg / L para cada ensayo de 6,3 L / s. <ol><li> Utilice una bomba dosificadora para proporcionar un volumen consistente de solución madre al agua de escorrentía antes de que entre en la entrada de la zanja de tratamiento con vegetación. Utilice la bomba dosificadora para suministrar solución madre a 50 mL / min al flujo de agua de riego simulada. </li></ol></li><li> Controle el caudal de entrada con un medidor digital y utilice estos datos para cuantificar el volumen total de agua de escurrimiento aplicada a la entrada de la zanja. </li><li> Construir un vertedero en elE salida de la zanja y aplique esto con un tubo de salida conectado a un medidor de flujo digital. Utilice este medidor para registrar el volumen de escorrentía que sale de la zanja. </li><li> Utilice registradores de datos conectados a los medidores digitales para registrar el flujo a intervalos de 5 min. Programar los registradores de datos para activar las bombas peristálticas situadas en la entrada y en diversas estaciones ( por ejemplo , 23 m, 45 m y 68 m) por debajo de la entrada de la zanja para recoger submuestras compuestas de escurrimiento en recipientes de acero inoxidable a intervalos de 5 min. </li></ol></li><li> Química <ol><li> Transfiera muestras compuestas de agua de escurrimiento de ensayos en botellas de vidrio ámbar al final de cada ensayo de escurrimiento y mantenga las muestras en hielo a 4 ° C para toxicidad posterior y análisis químicos. </li><li> Analizar las muestras compuestas de sólidos suspendidos totales (TSS) y clorpirifos usando GC-MS o ensayos inmunoenzimáticos (ELISA). </li><li> Comparar las muestras compuestas de &quot;entrada&quot; (pretratamiento) con &amp; #34; salida &quot;muestras (post-tratamiento) para evaluar la eficacia del sistema integrado de zanjas para reducir las TSS y las cargas de pesticidas. </li></ol></li><li> Pruebas de Toxicidad <ol><li> Determine la toxicidad de la columna de agua en muestras compuestas de la entrada (pretratamiento) y salida (post-tratamiento) de cada ensayo utilizando 96 h Ensayos de toxicidad de Ceriodaphnia dubia 10 , como se describió anteriormente para el monitoreo de bioswale. C. dubia es una especie de vigilancia adecuada para la toxicidad de la escorrentía agrícola debido a su sensibilidad a clorpirifos (concentración letal media (LC50) = 53 ng / L 12 ). </li></ol></li></ol>

<ol><li>Anderson, B. S., Hunt, J. W., Markewicz, D., Larsen, K. <a target="_blank" href="http://www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/swamp/docs/txcty_rprt.pdf">Toxicity in California Waters, Surface Water Ambient Monitoring Program</a>. , California Water Resources Control Board. Sacramento, CA. (2011).</li>
<li>Anderson, B. S., Phillips, B. M., Voorhees, J. P., Siegler, K., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27145488">Bioswales reduce contaminants associated with toxicity in urban stormwater.</a> Environ Toxicol Chem. 35 (12), 3124-3134 (2016).</li>
<li>Anderson, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pesticide+and+toxicity+reduction+using+an+integrated+vegetated+treatment+system%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Toxicol+Chem%22%5BJournal%5D)">Pesticide and toxicity reduction using an integrated vegetated treatment system.</a> Environ Toxicol Chem. (30), 1036-1043 (2011).</li>
<li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_13-C0027_final.pdf">Mitigation Strategies for Reducing Aquatic Toxicity from Chlorpyrifos in Cole Crop Irrigation Runoff</a>. , California Department of Pesticide Regulation. Sacramento, CA. (2014).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Method+1640%3A+Determination+of+Trace+Elements+in+Ambient+Waters+by+On-Line+Chelation+Pre-concentration+and+Inductively+Coupled+Plasma-Mass+Spectrometry%22">Method 1640: Determination of Trace Elements in Ambient Waters by On-Line Chelation Pre-concentration and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry</a>. , (Office of Water. Washington, DC. EPA 821-R-95-033, 65 (1995).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Methods+for+organic+chemical+analysis+of+municipal+and+industrial+wastetwater%2C++Method+625-+Base%2Fneutrals+and+acids%22">Methods for organic chemical analysis of municipal and industrial wastetwater, Method 625- Base/neutrals and acids</a>. , Washington Office of Water. DC, 20460. U.S. EPA Appendix A to Part 136, 42 (1984).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Method+1656%3A++Determination+of+Non-conventional+Pesticides+in+Municipal+and+Industrial+Wastewater%2C+Volume+I.+Revision+1%0A%22">Method 1656: Determination of Non-conventional Pesticides in Municipal and Industrial Wastewater, Volume I. Revision 1
</a>. , Office Water. Washington, DC. EPA 821/R-93-010-A, 59 (1993).</li>
<li>Johnson, H. M., Domagalski, J. L., Saleh, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+Pesticide+Concentrations+in+Streams+of+the+Western+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Water+Resour+Assoc%22%5BJournal%5D)">Trends in Pesticide Concentrations in Streams of the Western United States.</a> J Am Water Resour Assoc. 47 (2), 265-286 (1993).</li>
<li>Siegler, K., Phillips, B. M., Anderson, B. S., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+and+spatial+trends+in+sediment+contaminants+associated+with+toxicity+in+California+watersheds%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Poll%22%5BJournal%5D)">Temporal and spatial trends in sediment contaminants associated with toxicity in California watersheds.</a> Environ Poll. , 1-6 (2015).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Methods+for+measuring+acute+toxicity+of+effluents+and+receiving+water+to+freshwater+and+marine+organisms%22">Methods for measuring acute toxicity of effluents and receiving water to freshwater and marine organisms</a>. , Office of Research and Development. Washington, DC. EPA-821-R-02-012, 275 (2002).</li>
<li>Phillips, B. M., Anderson, B. S., Siegler, K., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. Optimization of an Integrated Vegetated Treatment System Incorporating Landguard A900 Enzyme: Reduction of Water Toxicity Caused by Organophosphate and Pyrethroid Pesticides. Final Report. Resource Conservation District of Monterey County and the United States Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service and The California Department of Pesticide Regulation. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_09-C0079_final.pdf">http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_09-C0079_final.pdf</a> (2012).</li>
<li>Bailey, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.5620161115/abstract">Joint acute toxicity of diazinon and chlorpyrifos to Ceriodaphnia dubia.</a> Environ Toxicol Chem. 16, 2304-2308 (1997).</li>
<li>Supowit, S., Sadaria, A. M., Reyes, E. J., Halden, R. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+balance+of+fipronil+and+total+toxicity+of+fipronil-related+compounds+in+process+streams+during+conventional+wastewater+and+wetland+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Mass balance of fipronil and total toxicity of fipronil-related compounds in process streams during conventional wastewater and wetland treatment.</a> Environ Sci Technol. 50 (3), 1519-1526 (2016).</li>
<li>Stang, C., Bakanov, N., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experiments+in+water-macrophyte+systems+to+uncover+the+dynamics+of+pesticide+mitigation+processes+in+vegetated+surface+waters%2Fstreams%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Pollut+Res%22%5BJournal%5D)">Experiments in water-macrophyte systems to uncover the dynamics of pesticide mitigation processes in vegetated surface waters/streams.</a> Environ Sci Pollut Res. , (2015).</li>
<li>Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Field+studies+on+exposure%2C+effects%2C+and+risk+mitigation+of+aquatic+nonpoint-source+insecticide+pollution%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Qual%22%5BJournal%5D)">Field studies on exposure, effects, and risk mitigation of aquatic nonpoint-source insecticide pollution: A review.</a> J Environ Qual. 33 (2), 419-448 (2004).</li>
<li>Moore, M. T., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/237611100_Transport_and_Fate_of_Atrazine_and_Lambda-Cyhalothrin_in_an_Agricultural_Drainage_Ditch_in_the_Mississippi_Delta_USA">Transport and fate of atrazine and lambda-cyhalothrin in a vegetated drainage ditch in the Mississippi Delta.</a> Agric Ecosyst Environ. 87, 309-314 (2001).</li>
<li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effects+of+the+Landguard+A900+Enzyme+on+the+Macroinvertebrate+Community+in+the+Salinas+River%2C+California%2C+United+States+of+America%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Environ+Contam+Toxicol%22%5BJournal%5D)">The Effects of the Landguard A900 Enzyme on the Macroinvertebrate Community in the Salinas River, California, United States of America.</a> Arch Environ Contam Toxicol. 70 (2), Salinas River, California. 231-240 (2016).</li>
<li>Han, W., Fang, J., Liu, X., Tang, J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/285904540_Techno-economic_evaluation_of_a_combined_bioprocess_for_fermentative_hydrogen_production_from_food_waste">Techno-economic feasibility evaluation of a combined bioprocess for fermentative hydrogen production from food waste.</a> Bioresource Technology. , 107-112 (2016).</li>
<li>Solomon, K. R., Giddings, J. M., Maund, S. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11349868">Probabilistic risk assessment of cotton pyrethroids: I. Distributional analysis of laboratory aquatic toxicity data.</a> Environ Toxicol Chem. 20, 652-659 (2001).</li>
<li>Weston, D. P., Lydy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+of+the+Insecticide+Fipronil+and+Its+Degradates+to+Benthic+Macroinvertebrates+of+Urban+Streams%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Tech%22%5BJournal%5D)">Toxicity of the Insecticide Fipronil and Its Degradates to Benthic Macroinvertebrates of Urban Streams.</a> Environ Sci Tech. , (2014).</li>
<li>Voorhees, J. P., Anderson, B. S., Phillips, B. M., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+treatment+as+a+method+to+remove+imidacloprid+from+agriculture+runoff%5BTitle%5D)+AND+%22Bull+Environ+Contam+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Carbon treatment as a method to remove imidacloprid from agriculture runoff.</a> Bull Environ Contam Toxicol. , (2017).</li>
</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Las prácticas descritas en este protocolo están destinadas como pasos finales en una estrategia general para eliminar los contaminantes en el riego agrícola y en la escorrentía de aguas pluviales. El uso de bioswales y otras prácticas de LID de infraestructura verde urbana están pensados ​​como una pieza final del rompecabezas para eliminar los contaminantes en la escorrentía antes de que lleguen a las aguas receptoras adyacentes. Este protocolo enfatiza métodos para monitorear bioswales urbanos para determinar la efica...

La toxicidad del agua superficial es frecuente en las cuencas hidrográficas de California y décadas de monitoreo han demostrado que la toxicidad es a menudo debido a pesticidas y otros contaminantes 1 . Las fuentes primarias de contaminación de las aguas superficiales son las aguas pluviales y las escorrentías de riego procedentes de fuentes urbanas y agrícolas. Como los cuerpos de agua se enumeran como degradados debido a contaminantes y la toxicidad se identifica de las fuentes urbanas y agrícolas, los reguladores de la calidad del agua se asocian con fuentes de financiamiento estatales y federales para implementar prácticas para reducir la carga de contaminantes. Se está promoviendo la infraestructura verde en las cuencas urbanas de California para reducir las inundaciones y aumentar la recuperación de las aguas pluviales a través de la infiltración y el almacenamiento. Mientras que los diseños de bajo desarrollo de impacto (LID) están siendo mandados para nuevas construcciones en muchas regiones, pocos estudios han monitoreado la eficacia de estos sistemas más allá de las mediciones de contaminantes convencionales como sólidos disueltos, metales e hidrocarburosBons Recientemente, un monitoreo más intensivo ha evaluado la reducción de las concentraciones químicas y la carga química responsable de la toxicidad de las aguas superficiales, y determinar directamente si las bioswales reducen la toxicidad de las escorrentías. Esto ha demostrado que las bioswales son eficaces para eliminar la toxicidad asociada con algunas clases de contaminantes 2 , pero se requiere investigación adicional para los productos químicos emergentes de interés. Los sistemas de tratamiento con vegetación también se están implementando en las cuencas hidrográficas de la agricultura de California, y se ha demostrado que son eficaces para reducir los pesticidas y otros contaminantes en el riego de la irrigación agrícola 3 , 4 . Estos sistemas representan componentes de una serie de enfoques para reducir la carga de contaminantes a las aguas superficiales. Debido a que están destinados a mitigar los contaminantes responsables de la toxicidad de las aguas superficiales, un componente clave del proceso deAsegurar su eficacia a largo plazo. El monitoreo incluye tanto análisis químicos de sustancias químicas de preocupación, como pruebas de toxicidad con especies indicadoras sensibles. Este artículo describe protocolos y resultados de monitoreo para una biosfera urbana de estacionamiento y un sistema de zanja de drenaje vegetativo agrícola. Los atributos de diseño de un bioswale de estacionamiento típico, como los que se pueden usar para tratar el escurrimiento de tormentas en un área de estacionamiento de uso urbano típico de uso mixto, dependen del área que se está tratando. En el ejemplo descrito aquí, 53.286 pies cuadrados de asfalto crean una superficie impermeable que drena a una corriente, que consiste en 4.683 pies cuadrados de paisajismo. Para acomodar la escorrentía de este área de superficie, un canal con forma de semi-V de fondo plano de 215 pies de largo comprende el vado con una pendiente lateral inferior al 50% y una pendiente longitudinal del 1% ( Figura 1 ). Esta varilla comprende tres capas incluyendo la hierba de racimo nativa plantada en 6 pulgadas de tierra vegetal, layeRojo sobre 2,5 pies de suelos compactados. El agua de las tormentas fluye de las áreas de estacionamiento a múltiples puntos de entrada a lo largo del canal. El agua se infiltra en el área de vegetación, luego penetra en la subrasante y drena en un drenaje perforado de 4 pulgadas. Este sistema drena el agua a través de un sistema conectado a un humedal adyacente que eventualmente drena en un arroyo local.

<table><tbody><tr><td>Pluviómetro de pluviómetro con registrador digital de cubo basculante HOBO&nbsp;</td><td>Onset Computer Co., Bourne MA, EE. UU.)</td><td>Pluviómetro</td> <td>Onset RG3</td></tr><tr><td>Medidor de flujo de pulso mecánico con engranajes&nbsp;</td><td>Seametrics Inc., Kent WA</td><td>Seametrics MJ-R</td><td>Caudalímetro para medir el caudal de salida de la bioswale</td></tr><tr><td>Filtrexx SafteySoxx</td><td>Filtrexx Co. - info@filtrexx.com</td><td>Tela</td><td>sintética perforada SafetySoxx para carbón activado granulado y compost</td></tr><tr><td>Carbón activado granulado&nbsp;</td><td>Evoqua - Siemens Corp., Oakland CA</td><td>AC380</td><td>GAC para el tratamiento de agua de riego</td></tr><tr><td>agrícola Medidores de flujo digitales&nbsp;</td><td>Seametrics, Inc., Kent, WA,</td><td>AG2000; WMP101</td><td>Caudalímetros para la agricultura Monitoreo de sistemas de tratamiento de riego</td></tr><tr><td>Registradores de datos</td><td>Campbell Scientific Inc., Logan, UT</td><td>CR1000</td><td>Registradores de datos para el registro de datos de flujo</td></tr><tr><td>Bombas peristálticas para muestreo de materiales compuestos</td><td>Omega Engineering Inc. Stamford CT</td><td>Omegaflex FPU-122-12VDC&nbsp;</td><td>Bombas para la toma de muestras de materiales compuestos</td></tr></tbody></table>

sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar los contaminantes asociados con la toxicidad del agua superficial en la agricultura y el escurrimiento urbano

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Las aguas pluviales urbanas y las escorrentías de riego agrícola contienen una mezcla compleja de contaminantes que a menudo son tóxicos para las aguas receptoras adyacentes. El escurrimiento puede ser tratado con sistemas simples diseñados para promover la sorción de contaminantes a la vegetación y los suelos y promover la infiltración. Se describen dos sistemas de ejemplo: un sistema de tratamiento de bioswale para el tratamiento de aguas pluviales urbanas y una zanja de drenaje de vegetación para el tratamiento de la escorrentía de riego agrícola. Ambos tienen atributos similares que reducen la carga de contaminantes en la escorrentía: vegetación que resulta en sorción de los contaminantes al suelo y las superficies de las plantas, e infiltración de agua. Estos sistemas también pueden incluir la integración de carbón activado granulado como un paso de pulido para eliminar contaminantes residuales. La implementación de estos sistemas en la agricultura y las cuencas hidrográficas urbanas requiere un monitoreo del sistema para verificar la eficacia del tratamiento. Esto incluye la monitorización química de contaminantes específicos responsables de la toxicidad.En el presente documento se hace hincapié en la vigilancia de los plaguicidas de uso corriente, ya que éstos son responsables de la toxicidad de las aguas superficiales de los invertebrados acuáticos.

Eficacia de Bioswale Urbana Durante los 18.5 h de la tormenta, 1.52 &quot;de lluvia fue registrada por el pluviómetro, y esto resultó en 50.490 galones de agua que fluye de los estacionamientos en la bioswale.De este volumen total, 5,248 galones fueron registrados por el medidor de flujo de salida , Lo que resultó en una infiltración total del 90% de las aguas pluviales que fluyeron a la bioswale.La bioswale redujo todos los prod...

Este artículo resume los atributos de diseño y la eficacia de los sistemas de tratamiento que tratan el agua de lluvia urbana y la escorrentía de riego agrícola para eliminar los pesticidas y otros contaminantes asociados con la toxicidad acuática.

Sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar los contaminantes asociados con la toxicidad del agua superficial en la agricultura y el escurrimiento urbano

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

El objetivo general de estos procedimientos es combinar el análisis químico con pruebas de toxicidad en invertebrados de agua dulce para evaluar qué tan bien los sistemas de tratamiento vegetados eliminan los plaguicidas de uso actual del agua de escorrentía urbana y de la escorrentía de riego agrícola. Este enfoque tiene como finalidad responder si las prácticas estándar de remediación son efectivas para proteger la calidad del agua superficial frente a contaminantes, y determinar los componentes adecuados de monitoreo para evaluar la eficacia de las prácticas de manejo.La principal ventaja de estos procedimientos es que combinan protocolos de pruebas de toxicidad con el monitoreo químico de técnicas de remediación en campo, diseñadas para reducir la carga de pesticidas en las aguas superficiales. Bryn Phillips y Michael Cahn demostrarán componentes de un sistema integrado de tratamiento vegetativo, diseñado para eliminar pesticidas y otros contaminantes del escurrimiento agrícola. Jennifer Voorhees demostrará tres protocolos de pruebas de toxicidad, utilizados para monitorear el sistema de tratamiento.La zanja drenante vegetada, utilizada en el ejemplo actual, tiene 152 metros de longitud y una sección transversal semicircular con un ancho de cinco metros en la parte superior y una profundidad de un metro. La vegetación de la zanja es una combinación de especies nativas de pastos, sembradas principalmente con festuca roja. La zanja vegetada se complementa con filtros de compost y filtros de carbono.Los filtros se construyen a partir de mangas tubulares de malla que tienen dos metros de largo y veinte centímetros de diámetro. Llene cada manga de carbón con 30 litros de carbón activado granulado. Y llene cada manga de compost con 15 kilogramos de residuos vegetales parcialmente descompuestos provenientes de una fuente limpia, como un vertedero local.Instale los filtros en diferentes secciones del canal vegetado, como se muestra en el protocolo escrito. Ancle las fundas al fondo del canal con estacas de alambre en el borde aguas arriba. Luego, coloque una sección de madera de pino de 2,5 metros de largo y seis pulgadas de ancho en el borde aguas abajo de cada una de las fundas.Excave las tablas de pino en los dos lados y en la parte inferior del canal, para minimizar el desvío de agua y la socavación de las fundas de carbón. Las tablas también proporcionarán soporte vertical para maximizar el tiempo de contacto del agua con el carbón. La eficacia del sistema de zanja integrado puede evaluarse creando una escorrentía agrícola simulada, utilizando agua subterránea mezclada con sedimento en suspensión y enriquecida con un plaguicida modelo.Dado que recientemente se ha relacionado pesticidas neurotóxicos, como organofosforados, piretroides y neonicotinoides, con la toxicidad del agua superficial, los sistemas de tratamiento y los programas de monitoreo deberían hacer hincapié en estas clases de pesticidas. Monitoree el caudal de entrada con un medidor digital y un registrador de datos. Utilice los datos para cuantificar el volumen total del agua de escorrentía aplicada a la entrada del canal.Construya un vertedero en la salida del canal y equíbelo con una tubería de salida conectada a un medidor de flujo digital y un registrador de datos. Programe los registradores de datos para activar bombas peristálticas ubicadas en la entrada y en varias estaciones debajo de la entrada del canal, con el fin de recolectar submuestras compuestas de escorrentía en recipientes de acero inoxidable a intervalos de cinco minutos. Transfiera las muestras compuestas de agua de escorrentía de los ensayos a botellas de vidrio ámbar al final de cada ensayo de escorrentía.Mantenga las muestras en hielo a cuatro grados Celsius para análisis químicos y de toxicidad posteriores, como se describe en el protocolo del texto. Debido a limitaciones de tiempo, hemos enfatizado una cuneta vegetada integrada para tratar pesticidas y escorrentía agrícola. Los principios de diseño y monitoreo aplicados a este sistema también se aplican al tratamiento de aguas pluviales urbanas utilizando bioswales, como se discute en el manuscrito.Prepare muestras compuestas de agua de cunetas vegetadas de entrada y salida para realizar pruebas de toxicidad utilizando tres especies de prueba, siguiendo protocolos modificados de pruebas agudas y crónicas de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Antes de establecer las exposiciones, mida el oxígeno disuelto, el pH y la conductividad de una submuestra de cada muestra, utilizando medidores y electrodos apropiados. Asimismo, mida el amoníaco no ionizado utilizando un espectrofotómetro.A continuación, realice pruebas agudas de supervivencia de 96 horas con el cladócero Ce.dubia. Exponga cinco neonatos de Ce.dubia en cada una de cinco réplicas de muestras de agua pluvial de entrada y salida. Las réplicas consisten en viales de centelleo de 20 mililitros que contienen 15 mililitros de solución de ensayo.Renueve la prueba con Ce.dubia diariamente alimentando a los neonatos con una mezcla de levadura, Cerophyll, alimento para trucha y algas Selenastrum dos horas antes del reemplazo. Luego, transfiera los organismos a una muestra fresca. Registre diariamente el número total de neonatos sobrevivientes.Asimismo, realice pruebas agudas de supervivencia de 10 días con el anfípodo H.azteca. Exponga 10 anfípodos de entre siete y 14 días de edad a cada uno de los cinco réplicas. Las réplicas consisten en vasos de precipitados de vidrio de 300 mililitros, que contienen 100 mililitros de solución de ensayo.Contar diariamente el número de anfípodos sobrevivientes y renovar el 50 % de la solución de ensayo cada 48 horas. Alimentar cada vaso de precipitados cada 48 horas con 1,5 mililitros de YCT tras la renovación. Para realizar ensayos crónicos de supervivencia y crecimiento de 10 días con el mosquito de los chorros C.dilutus, exponer 12 animales de siete días de edad en cada una de cuatro réplicas.Los réplicas consisten en vasos de precipitado de vidrio de 300 mililitros, que contienen 200 mililitros de solución de ensayo y cinco mililitros de arena, como sustrato para la construcción de tubos por las larvas. Renueve el 50% de la solución de ensayo cada 48 horas. Alimente cada vaso diariamente con una cantidad creciente de papilla de alimento para peces, desde cuatro gramos por litro de papilla de alimento para peces.Después de contar la supervivencia final de C.dilutus, mida el crecimiento de los organismos sobrevivientes como peso seco libre de cenizas. Compare la supervivencia final de Ce.dubia tras 96 horas de exposición a muestras de zanja vegetada de entrada y salida con su supervivencia en agua de control moderadamente dura, utilizando una prueba t. Utilice los mismos procedimientos para comparar la supervivencia final de H.azteca, y la supervivencia final y el crecimiento de C.Dilutus.Los resultados representativos del tratamiento con vegetación de escorrentía agrícola de riego mostraron que este sistema es efectivo para reducir pesticidas y toxicidad. La carga promedio de clorpirifos se redujo en un 98 % a un caudal de 3,2 y en un 94 % a un caudal de 6,3 litros por segundo. La toxicidad se eliminó en dos de los tres ensayos a caudal más bajo, y en uno de los tres ensayos a caudal más alto.Se observaron también reducciones de la toxicidad, pesticidas y otros contaminantes en el tratamiento de aguas pluviales mediante bioswales. Los pesticidas piretroides se redujeron considerablemente en las aguas pluviales, y la toxicidad asociada al anfípodo H.azteca también disminuyó. Por el contrario, la concentración de fipronil sulfona no se redujo mediante el tratamiento con bioswale, ni tampoco la toxicidad para el mosquito de los fondos, C.Dilutus.Los reguladores de la calidad del agua y los investigadores utilizan pruebas de toxicidad acuática para evaluar la capacidad de las aguas superficiales para sostener la vida acuática. Los datos generados mediante décadas de monitoreo en California han mostrado que la mayor parte de la toxicidad para invertebrados es causada por pesticidas. Los reguladores ambientales en California están implementando políticas para reducir la carga de pesticidas procedente del agua de escorrentía pluvial y de la escorrentía agrícola.Estos incluyen la promoción de sistemas de tratamiento diseñados para reducir la carga de pesticidas de uso actual provenientes de estas fuentes. La demostración visual de los protocolos de pruebas de toxicidad debe reforzar la idea de que el monitoreo de la eficacia de estos sistemas de tratamiento debe utilizar especies de prueba y protocolos sensibles a los pesticidas de uso actual. Hemos demostrado que los sistemas vegetados son una solución rentable para el tratamiento de pesticidas en escorrentías agrícolas.Se ha demostrado que la adición de carbón activado granulado a estos sistemas elimina los pesticidas residuales que no son eliminados por la vegetación. El monitoreo de la eficacia de estos sistemas mediante análisis químicos dirigidos y protocolos adecuados de pruebas de toxicidad garantizará que estas prácticas estén protegiendo los ecosistemas acuáticos.

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Investigación

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En este trabajo se describe el diseño, construcción y funcionamiento de una instalación de 1.000 m 2 que contiene 24 parcelas de 33,6 m 2 de campo individuales equipados para medir el volumen total de escorrentía con el tiempo y la recopilación de submuestras de escorrentía en los intervalos seleccionados para la cuantificación de componentes químicos en el agua de escorrentía de céspedes caseros simulados.

Diseño y Construcción de un Centro de Investigación La escorrentía urbana

Lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial permiten a los investigadores evaluar el destino de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. El objetivo de este protocolo es demostrar cómo instalar la instrumentación necesaria y tomar muestras para el análisis químico durante lysimetry campo integrado y experimentos de muestreo intersticiales.

Lysimetry Integrado de campo y toma de muestras de agua intersticial para la Evaluación de la Movilidad de Química en Suelos y Vegetación Establecido

La reducción de sulfato microbiano es un proceso de gran importancia en la biotecnología ambiental. El éxito de los reactores sulfidogénicos depende, entre otros factores, de la composición microbiana de los lodos. Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar lodos sulfidogénicos a partir de sedimentos de respiraderos hidrotermales en un reactor UASB con fines de decloración reductora.

Desarrollo de sulfidogénicos lodos de sedimentos marinos y tricloroetileno Reducción en un reactor anaerobio de flujo ascendente Manta lodos

Aquí presentamos una metodología que se ajuste a un tamaño de muestra de suelo y un dispositivo de medición de conductividad hidráulica para evitar que el flujo supuesto muro a lo largo del interior del recipiente suelo ser incluido erróneamente en las mediciones de flujo de agua. Su uso se demuestra con las muestras recogidas de un sitio de riego de aguas residuales.

Impactos de riego de aguas residuales en la conductividad hidráulica del suelo: unida los muestreo de campo y laboratorio determinación de la conductividad hidráulica saturada

La contaminación del aire afecta la calidad de vida de todos los organismos. Aquí, describimos el uso de la biotecnología de microalgas para el tratamiento de biogás (eliminación simultánea de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) y la producción de biometano a través de estanques semiindustriales abiertos de algas de alta tasa y el posterior análisis de la eficiencia del tratamiento, el pH, el oxígeno disuelto y el crecimiento de microalgas.

Purificación de biogás mediante el uso de un sistema de microalgas-bacterias en estanques semiindustriales de algas de alta tasa

Typha latifolia, que se propaga principalmente asexualmente a través de rizomas, plantea desafíos de recolección debido a su extenso sistema de raíces. Este artículo presenta un método para cultivar T. latifolia a partir de semillas, lo que facilita el cultivo en laboratorio y ofrece el potencial para el crecimiento estéril de plantas y la bioaumentación microbiana temprana.

Método optimizado para el cultivo y la bioaumentación microbiana de Typha latifolia (totora)

Los sistemas de tratamiento de humedales construidos se han utilizado durante décadas para tratar aguas residuales, pero su aplicación para tratar las aguas afectadas por el proceso de arenas bituminosas es relativamente nueva. Para explorar este potencial, se esboza un diseño de mesocosmos de flujo superficial y métodos experimentales. Este enfoque tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión de los parámetros clave de diseño y mejorar la eficacia del tratamiento.

Diseño de humedales construidos a escala mesoscópica para el tratamiento de aguas residuales

Este estudio presenta la metodología para la generación de seis tipos diferentes de descargas de plasma dentro de un reactor de plasma de vórtice hiperbólico para la degradación de microcontaminantes en el agua, incluidos productos farmacéuticos y sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS).

Implementación de un reactor de plasma de vórtice hiperbólico para la eliminación de microcontaminantes en el agua

Un simulador de lluvia se utiliza para aplicar una tasa constante de lluvias uniformes para cajas de suelo para llevar en un estudio sobre el destino y transporte de urea, una fuente contaminante ambiental no puntual. Bajo condiciones de suelo y precipitación, antecedente de contenido de humedad del suelo ejerce un fuerte control sobre la pérdida de la urea en el escurrimiento superficial.

Un protocolo para la realización de precipitaciones simulación para estudiar la escorrentía del suelo

Un ensayo de toda bioinformador celda con Burkholderia sartisoli RP037-MCHE fue desarrollado para la detección de fracciones de un contaminante orgánico (es decir, fluoreno) disponible para la degradación bacteriana después de transporte activo por micelios puente poros llenos de aire en un sistema modelo saturado de agua.

Todo un enfoque bioinformador celular para evaluar Transporte y Biodisponibilidad de los Contaminantes Orgánicos en Sistemas no saturadas de agua

Aprende a evaluar sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar pesticidas del escurrimiento urbano y agrícola. Este método combina análisis químico con pruebas de toxicidad en invertebrados de agua dulce para proteger la calidad del agua superficial.

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Sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar los contaminantes asociados con la toxicidad del agua superficial en la agricultura y el escurrimiento urbano

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