Name: 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 (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Aprende a medir la conductividad hidráulica saturada en suelos irrigados con aguas residuales evitando el flujo de pared. Esta técnica combina muestreo de campo con perforadora y análisis de laboratorio para obtener datos precisos sobre el movimiento del agua en el suelo y evaluar riesgos de contaminación.

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Los autores desean agradecer la Pensilvania estado Universidad Oficina de planta física para proporcionar financiación parcial a apoyar este proyecto. Financiamiento parcial también fue proporcionada por el proyecto de investigación de la USDA-Regional W-3170. Nos gustaría expresar nuestro agradecimiento a Ephraim Govere por su ayuda con el trabajo analítico. Nuestro más profundo agradecimiento es Charles Walker, cuyo diseño de ingeniería y habilidades de la construcción hizo posible para nosotros para llevar a cabo este trabajo.

1. selección de sitios de muestreo de suelo
<ol><li>Identificar a través de fotografía aérea y sitio visitas lugares que han recibido riego por aguas residuales y aquellos que no tienen.</li>
	<li>Seleccione varios sitios representativos de que la muestra, prestando mucha atención a las diferencias de paisaje posible (particularmente ubicación paisaje, como la Cumbre, cuesta lateral, pendiente del dedo del pie y la depresión) que podrían tener interacciones agua, suelo y plantas diferentemente.</li>
	<li>Identificar las porciones del paisaje como una cumbre, cuesta lateral, pendiente del dedo del pie o depresión. Categorizar los sitios representativos basados en sus características principales. Nota: En este experimento, fueron identificados como una cumbre sin riego, Cumbre, depresión de secano, de regadío o regadío depresión.</li>
	<li>Determinar el número de localizaciones y el sitio de cada ubicación desde la que se tomarán muestras de cada sitio representante distintivo. Nota: A menudo, discusiones con un estadístico con estadísticas ambientales serán muy útil en este punto y evitar más preocupaciones con respecto a los análisis estadísticos.</li>
	<li>Colocar una bandera de la marca en cada lugar muestra planificado y registrar la ubicación de los sitios de muestra prevista en el mapa, utilizando coordenadas GPS.</li>
</ol>2. recogida de muestras de suelo
<ol><li>Determinar el equipo que se utilizará para recoger las muestras de suelo. Nota: para poco profundas (por ejemplo, menos de 300 mm de profundidad) las muestras de suelo, un muestreador cilíndrico de suelo (figura 1 complementaria) del tamaño utilizado para este experimento a menudo pueden ser conducidas en el suelo con un martillo de caída, si el suelo es bastante suave. Para el experimento descrito aquí, se utilizó un aparejo de taladro hidráulico para muestras a recogerse en profundidades hasta 1.200 mm.</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF1.jpg"> Suplementario Figura 1: Equipo de perforación usado para el muestreo.
<ol start="2"><li>Transporte del equipo de perforación al sitio para llevar a cabo el muestreo.</li>
	<li>Poner en los cascos, guantes y gafas protectoras antes de iniciar la perforación.</li>
	<li>Encender el equipo de perforación y baje la cabeza rotatoria suficientemente para permitir la instalación de la barra Kelly. Nota: La barra de Kelly es la varilla que conecta la cabeza de accionamiento de la plataforma de perforación en el sampler.</li>
	<li>Inserte la barra de Kelly en la cabeza rotatoria.</li>
	<li>Inserte un tubo de muestra del trazador de líneas plástico el tubo de muestra de metal con un cabezal de corte en la parte inferior del tubo de metal de la muestra. Para la aplicación descrita aquí, utilice un 150 cm de largo y 90 mm fuera de la cubierta de plástico de diámetro (OD) colocado en un 200 mm largo y 100 mm OD/90 mm en tubo de metal muestra de diámetro (ID).</li>
	<li>Conecte el tubo de metal muestra a Kelly bar usando una cabeza de accionamiento para ambos.</li>
	<li>Operar el equipo de perforación para mover el tubo de ensayo aproximadamente 150 mm en el suelo. Nota: Esto proporcionará una muestra de 100 mm en el forro de plástico y deje un espacio de 50 mm en la parte superior de la muestra para contener el agua en la muestra cuando las mediciones de la conductividad hidráulica saturada se obtienen en el laboratorio. Esto también ayudará a evitar la compactación de la muestra de suelo durante su colección.</li>
	<li>Retire el tubo de metal de la muestra del suelo mediante el sistema hidráulico de la perforación.</li>
	<li>Retire el tubo de metal muestra la cabeza de accionamiento. Luego retire el plástico de la muestra tubo llevando a cabo la muestra de suelo del tubo de metal de la muestra, usando cuidado para no perder el suelo de dentro del tubo de plástico de la muestra y no compactar el suelo o apriete los lados del tubo plástico de la muestra.</li>
	<li>Coloque las tapas en cada extremo del tubo plástico de la muestra, utilizando el rojo para el final en la parte superior de la muestra de suelo y el negro para la parte inferior de la muestra de suelo. Con cinta adhesiva las tapas en la manga para evitar la contaminación o la pérdida de agua de la muestra.</li>
	<li>Coloque la muestra de pie vertical para el transporte hacia el laboratorio.</li>
	<li>Continuar el muestreo a la profundidad más profunda de interés, repitiendo los pasos 2.6 – 2.12.</li>
</ol>3. construcción de una cabeza constante, múltiples columnas, configuración de conductividad hidráulica del suelo
Nota: El aparato de laboratorio de la conductividad hidráulica se basa en el trabajo por Walker10. Se trata de la utilización de un permeámetro que se construye para separar el flujo entre el borde exterior de la muestra y el cilindro que contiene el anillo de la corriente a través de la matriz del suelo. El ID de cualquier tubo de PVC que se refiere a continuación no es una estricta tolerancia. Algo puede caber bien, y otros pueden requerir algún trabajo (lijado ligero).
<ol><li>Obtener un 100 mm largo, 96 mm ID/114 mm OD horario 40 tubo de PVC.</li>
	<li>Obtener un 100 mm largo 73 mm ID/89 mm-OD horario 40 tubo de PVC y de la máquina que tienen un borde de corte de 5 mm cónico. Proveerle con un trazador de líneas plástico de 89 mm para encajar en el diámetro exterior.</li>
	<li>Corte la parte inferior de 20 mm de la tubería de PVC schedule 40 mencionados en el paso 3.2 y retener para su uso posterior.</li>
	<li>De una hoja gruesa de 6 mm de PVC gris, cortar una de 155 x 155 mm2. La Plaza contiene una abertura circular de 60 a 70 mm en el centro de la Plaza de la máquina.</li>
	<li>Cortar una rodaja gruesa de 6 mm de un 73 mm OD/63 mm ID horario 40 tubo de PVC. Nota: Se puede cortar un desagüe de la ducha de 73 mm que encaja dentro de un tubo de PVC 40 mm 73 ID programa y funciona bien si una 73 mm OD programar 40 tubería de PVC no está disponible.</li>
	<li>Con cemento de PVC, coloque la rebanada de espesor de 6 mm de 73 m m OD PVC (de paso 3.5) 20 mm por debajo de la parte superior del PVC 89 mm OD (del paso 3.2).</li>
	<li>Cuando se haya secado el cemento de PVC utilizado en el paso 3.6, centro de los dos cilindros de PVC sobre la hoja de 6 mm y adjuntarlas a la hoja con cemento de PVC.</li>
	<li>Perfore un agujero en el cilindro de PVC exterior, centrada en aproximadamente 15 mm por encima de la Plaza de PVC gris, para dar cabida a un adaptador de PVC de 14 mm con un extremo dentado.</li>
	<li>Pegue el adaptador en su lugar con cemento de PVC.</li>
	<li>Conecte un tubo de plástico de ID OD/13 mm de 19 mm en el extremo de púa del adaptador.</li>
	<li>Cemento el pedazo de 20 mm de PVC schedule 40 a que se refiere el paso 3.4 en la parte inferior de la Plaza de PVC gris, centrado en la apertura.</li>
	<li>Cortar una pieza circular de 80 – 85 mm de diámetro de malla de alambre de 6 mm x 18 G (un protector del canal de acero galvanizado funciona bien para esto) para insertar en el 89 mm OD PVC desde arriba para que descanse sobre la rebanada de espesor de 6 mm de 73 mm OD PVC.</li>
	<li>Seleccione una 19 x 184 x 2.438 mm3 Junta y corte por la mitad, recortar cada longitud 1.180 mm.</li>
	<li>Corte 6 – 125 mm agujeros espaciados 70 mm. en el tablero.</li>
	<li>Coloque una malla de alambre en los agujeros en el tablero y fije (por ej., utilizando una pistola de grapas).</li>
	<li>Coloque un 140 mm (apertura superior) x embudo de 19 mm (Caño OD) por debajo de la malla de alambre y sujételo a la Junta; colocar masilla adhesiva en el borde del embudo para eliminar las diferencias entre la parte superior del embudo y la madera.</li>
	<li>
Construir un marco de madera alto 750 mm para sujetar la tabla con 6 agujeros (ver pasos 3.13 y 3.14) aproximadamente 350 mm por encima de la parte inferior del marco.
	<ol>
<li>Preparar los componentes de este marco para incluir una base, dos extremos del marco, dos patas estabilizadoras, una base refuerzo inferior, una base estabilizadora, un tablero trasero estabilizador de centro y un tablero trasero superior.</li>
		<li>Cortar un tablero de 19 x 184 x 1.180 mm3 como base.</li>
		<li>Cortar dos tablas a 19 x 184 x 750 m m3 cada como extremos del marco.</li>
		<li>Corte dos juntas para crear una 19 x 184 x 600 mm3 estabilizar la pierna en cada extremo.</li>
		<li>Cortar un tablero de 19 x 184 x 1.180 mm3 para servir como una base fortalecimiento inferior directamente debajo de la placa con los agujeros de 125 mm perforados en él (ver paso 3.14).</li>
		<li>Cortar un tablero de 19 x 184 x 1.219 mm estabilización de3 como base estabilizadora conectada a la parte delantera o trasera de las dos piernas.</li>
		<li>Cortar un tablero de 19 x 184 x 1.219 mm3 como un centro de estabilización de la placa posterior.</li>
		<li>Cortar un tablero de 19 x 184 x 1.219 mm3 como una tapa detrás del tablero para agregar estabilidad adicional, en la que se adjuntará un canal. Nota: El tablero superior de la espalda y canal adjunta deben ser a una altura tal que la parte inferior del canal es aproximadamente a la misma elevación como la parte superior del suelo en la manga de la muestra de suelo cuando la muestra está en el lugar.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF2.jpg"> Suplementario Figura 2: vista de aparato de conductividad hidráulica saturada anterior. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<ol start="18"><li>
Preparar los canales de abastecimiento y drenaje. Nota: Cada canal plástico es aproximadamente de 120 milímetros a través y 1219 mm de largo y está equipado con tapones.<ol>
<li>Perfore agujeros en la tapa de uno de los extremos del canal de drenaje y en un extremo del canal de abastecimiento para dar cabida a un adaptador de extremo de púa de nylon de 13 mm HB x MGHT en cada agujero.</li>
		<li>Perfore agujeros en la otra tapa del extremo del canal para acomodar un tubo de PVC de la identificación de 25 mm para permitir el drenaje hacia el recipiente de la fuente de suministro.</li>
		<li>Cemento las conexiones PVC ángulo según sea necesario para permitir el drenaje de agua hacia el recipiente de suministro.</li>
		<li>Corte 40 mm tapa canal alto para caber dentro de la fuente canal de aproximadamente 10 cm de la toma de conexión de PVC.</li>
		<li>Corte una muesca trapezoidal en la parte superior de esa tapa que es de aproximadamente 20 mm de profundidad, 30 mm de ancho en la parte inferior y 50 mm de ancho en la parte superior de la muesca. Nota: Este actuará para mantener una cabeza constante en el canal de suministro.</li>
		<li>Coloque el canal de drenaje por debajo de los embudos para que quede en la base inferior de refuerzo de la estructura de madera.</li>
		<li>Coloque el canal de alimentación en el tablero trasero superior usando vinilo canalón colgantes.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 3" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF3.jpg"> Suplementario Figura 3: acabar con vista del canal de abastecimiento de agua. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<ol start="19"><li>
Preparar la fuente de agua.
	<ol>
<li>Conecte el tubo de plástico a los adaptadores de extremo de púas de nylon en el canal de la fuente y el canal de drenaje.</li>
		<li>Coloque una bañera grande en el piso adyacente al dispositivo de conductividad para servir como contenedor de suministro. Nota: La bañera debe seleccionarse para contener suficiente agua durante al menos 24 h de mediciones.</li>
		<li>Colocar una pequeña bomba sumergida en la bañera y conecte mediante tubo de plástico hasta el final de la entrada del canal de suministro.</li>
		<li>Conecte la tubería de plástico a los adaptadores de extremo de púa de la toma de corriente de flujo (a que se refiere el 3.9) y coloque el extremo no conectado de la tubería en el canal de drenaje.</li>
		<li>Llene los recipientes con agua.</li>
		<li>Enchufe la bomba y ejecútelo para llenar el canal de suministro. Asegúrese de que la tasa de agua bombeada en el canal alimentación es adecuada para mantener el canal de suministro casi completo sin desbordamiento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparar una "muestra de suelo práctica" para identificar las modificaciones necesitadas.
	<ol>
<li>Coloque una muestra de suelo de "práctica" en una manga de plástico muestreo, dejando alrededor de 50 mm de espacio entre la parte superior del suelo y la parte superior de la funda de plástico.</li>
		<li>Cubra el extremo inferior de la muestra y la manga con una doble capa de estopilla. Mantenga la gasa en la manga de muestreo con una banda elástica suficientemente tamaño.</li>
		<li>Coloque la muestra de suelo práctica y manga en una tina de agua llenado hasta aproximadamente 1/3 de la altura de la manga, con el fin de una gasa en el agua.</li>
		<li>Después de varias horas, elevar el agua en la bañera hasta aproximadamente 2/3 de la altura de la muestra. Después de permitir que la muestra establecer durante la noche, llene la bañera hasta justo por debajo de la parte superior de la muestra de suelo (no la parte superior de la manga).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Coloque la muestra de suelo en la parte superior del tubo de PVC de OD de 89 mm y presione suavemente en el tubo, permitiendo que el borde afilado del tubo de PVC para presionar en el suelo unos milímetros para permitir que la parte inferior de la tierra a descansar en la pantalla. Nota: La estopilla necesitará la goma aflojada para permitir esto. También, tenga en cuenta que la parte superior del suelo en la manga de la muestra debe ser aproximadamente a nivel con la parte inferior de la canaleta de la fuente y la parte superior de la manga de la muestra debe ser aproximadamente a nivel con la parte superior de la canaleta de la fuente.</li>
	<li>
Abastecer de agua a la parte superior de la muestra de suelo.
	<ol>
<li>Encienda la bomba y llenar el canal de suministro.</li>
		<li>Asegúrese de que el extremo del tubo de drenaje se coloca en el canal de drenaje y la salida de la canaleta de drenaje está conectada firmemente a la tubería plástica que se coloca en un recipiente a una altura inferior o drenaje.</li>
		<li>Con tubo de 6 mm, crear un sifón desde el canal de suministro a la parte superior del suelo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Recoger muestras de agua de la base del suelo que drena desde el embudo. Nota: Las muestras se deben recoger durante el tiempo necesario para obtener suficiente agua para tener la precisión necesaria para el experimento, basado en criterios de investigación.</li>
	<li>Compruebe si hay fugas o problemas imprevistos.</li>
	<li>Determinar la longitud aproximada del tiempo necesario para recoger una cantidad adecuada de agua basado en el tiempo necesario para llenar aproximadamente la mitad un vaso de 100 mL con agua (u otro volumen determinado por el equipo de investigación).</li>
	<li>Crear un flujo simulado de la pared del"", insertando un desarmador pequeño u otro instrumento similar en el interior del recipiente plástico suelo para confirmar que el exceso creado por este pasaje de flujo flujo en el canal de drenaje a través del tubo de drenaje.</li>
	<li>Modificar la configuración basada en problemas encontrados en el funcionamiento de esta práctica.</li>
</ol>4. obtención de la conductividad hidráulica del suelo valores
<ol><li>Mojado por las muestras de suelo que se recolectaron desde el sitio de campo cubriendo los extremos de la parte inferior de las muestras con una gasa sujeta con una banda de caucho, siguiendo las indicaciones proporciona en 3.20 de paso para la práctica a ejecutar.</li>
	<li>Arrancar la bomba y permita que el canal de suministro llenar. Revise si hay fugas.</li>
	<li>Coloque las muestras en el dispositivo de la conductividad hidráulica como para la práctica de correr. Tenga cuidado de no compactar las muestras durante la manipulación.</li>
	<li>Configurar los tubos de sifón para mover el agua desde el canal de alimentación sobre la superficie del suelo contenido en la funda de plástico.</li>
	<li>Inicialmente, comenzar a recoger agua del embudo cada 10 – 20 minutos, para tener una idea de cuánto tiempo tomar las muestras y cómo con frecuencia tomar muestras. Registrar tiempos y volúmenes de las masas de agua en cada tiempo de la muestra para cada muestra de suelo.</li>
	<li>Busque las muestras secuenciales contener cantidades iguales de agua. Después de 3 a 5 muestras contienen la misma cantidad de agua, la muestra es probable que ha alcanzado un estado estacionario. Nota: Para asegurar que se ha alcanzado el estado estacionario, puede ser conveniente tomar dos muestras adicionales programadas 1 h aparte.</li>
	<li>Utilizar la ley de Darcy para calcular la conductividad hidráulica saturada; <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq1.jpg"> donde Ksat = conductividad hidráulica saturada (L/T) V = volumen de estado estacionario del agua que fluye a través del núcleo (L3) L = longitud de la muestra (L) A = área de sección transversal de la muestra de la base (L2) por que el agua está fluyendo. Para esta configuración, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq2.jpg"> T = tiempo (T) (H2 – H1) = diferencia de cabeza hidráulica (L); para esta configuración, es la distancia entre la parte superior del agua que se acumuló en la superficie del suelo y la parte inferior de la muestra de suelo.</li>
</ol>

<ol><li>Kolpin, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmaceuticals%2C+hormones%2C+and+other+organic+wastewater+contaminants+in+U.S.+streams%2C+1999-2000%3A+a+national+reconnaissance%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminants in U.S. streams, 1999-2000: a national reconnaissance.</a> Environmental Science & Technology. 36 (6), 1202-1211 (2002).</li>
<li>Duan, R., Sheppard, C. D., Fedler, C. B. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11270-009-0290-7">Short-term effects of wastewater land application on soil chemical properties.</a> Water, Air, & Soil Pollution. 211 (1-4), 165-176 (2010).</li>
<li>Frenkel, H., Goertzen, J. O., Rhoades, J. D. <a target="_blank" href="https://dl.sciencesocieties.org/publications/sssaj/abstracts/42/1/SS0420010032">Effects of clay type and content exchangeable sodium percentage, and electrolyte concentration on clay dispersion and soil hydraulic conductivity.</a> Soil Science Society of America Journal. 42 (1), 32-39 (1978).</li>
<li>Goncalves, R. A. B., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706107000407">Hydraulic conductivity of a soil irrigated with treated sewage effluent.</a> Geoderma. 139 (1-2), 241-248 (2007).</li>
<li>Halliwell, D. J., Barlow, K. M., Nash, D. M. <a target="_blank" href="http://www.publish.csiro.au/sr/SR00047">A review of the effects of wastewater sodium on soil physical properties and their implications for irrigation systems.</a> Australian Journal of Soil Research. 39 (6), 1259-1267 (2001).</li>
<li>Franklin, A. M., Williams, C. F., Andrews, D. M., Woodward, E. E., Watson, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uptake+of+Three+Antibiotics+and+an+Antiepileptic+Drug+by+Wheat+Crops+Spray+Irrigated+with+Wastewater+Treatment+Plant+Effluent%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Quality%22%5BJournal%5D)">Uptake of Three Antibiotics and an Antiepileptic Drug by Wheat Crops Spray Irrigated with Wastewater Treatment Plant Effluent.</a> Journal of Environmental Quality. 45 (2), 546-554 (2016).</li>
<li>Franklin, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antibiotics+in+agroecosystems%3A+introduction+to+the+special+section%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Quality%22%5BJournal%5D)">Antibiotics in agroecosystems: introduction to the special section.</a> Journal of Environmental Quality. 45 (2), 377-393 (2016).</li>
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<li>Clothier, B. E., White, I. <a target="_blank" href="https://dl.sciencesocieties.org/publications/sssaj/abstracts/45/2/SS0450020241">Measurement of sorptivity and soil water diffusivity in the field.</a> Soil Science Society of America Journal. 45 (2), 241-245 (1981).</li>
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<li>Larson, Z. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Long-term+treated+wastewater+irrigation+effects+on+hydraulic+conductivity+and+soil+quality+at+Penn+State%27s+Living+Filter%22">Long-term treated wastewater irrigation effects on hydraulic conductivity and soil quality at Penn State's Living Filter</a>. , The Pennsylvania State University. University Park, PA. Master thesis (2010).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La capacidad para recoger muestras de suelo en el campo, sin perturbaciones y obtener sus valores de conductividad hidráulica es importante en la obtención de datos representativos de un sitio. Para representar mejor las condiciones de campo, es importante utilizar las muestras de suelo que permanecen en un representante del estado físico de su entorno en el campo. Recogieron muestras de suelo de un sitio de campo que luego son perturbados por este método o por manipulación de compactación inducida, por ejemplo, experime...

Descarga de aguas residuales tratadas de municipios en corrientes ha sido una práctica habitual durante décadas. Tales aguas residuales se tratan principalmente con el objetivo de reducir el potencial de consumo biológico de oxígeno por los microorganismos en las aguas receptoras, debido a los efluentes de aguas residuales descargadas. Consumo de oxígeno por los microorganismos degrada materiales orgánicos en las aguas residuales, reducción de los niveles de oxígeno en el cuerpo en que el efluente se descarga y por lo tanto daño los organismos acuáticos, incluyendo peces.
En las últimas décadas preocupaciones han desarrollado relacionados con nutrientes inorgánicos, algunos metales y otras sustancias químicas dentro de las aguas residuales que crean daño. Debido a un estudio publicado por Kolpin et al. 1, ha desarrollado un enfoque mayor en una gama de productos químicos considerados no previamente. Este estudio, publicado por la sociedad geológica de Estados Unidos, sensibilizado con respecto a la amplia gama de productos de cuidado personal y otros productos químicos en ríos y arroyos a través de los Estados Unidos debido a la descarga de instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Desde la década de 1960, investigadores de Penn State University han investigado y desarrollado una práctica de descarga de aguas residuales alternativo algo única en una región húmeda. En lugar de descarga tratado aguas residuales a un arroyo, y así directamente impacta la calidad de la corriente, el efluente se aplica a los bosques y las tierras recortadas a cargo de la Universidad. Este área de aplicación, apodado "El filtro de vivir", en la actualidad acepta todos los efluentes de aguas residuales generado por el campus y algunos del municipio. Esto reduce la probabilidad de exceso de nutrientes entrar en arroyos que entregan agua a la bahía de Chesapeake, protege la pesca local de agua fría de las descargas de aguas residuales calientes que es perjudicial para los peces y evita que la entrega de otros productos químicos contenidos en las aguas residuales entre directamente en contacto con los ecosistemas acuáticos.
Sin embargo, siempre hay consecuencias de los cambios de comportamiento, y este uso alternativo no es inmune a tales. Han surgido preguntas sobre si la aplicación del efluente de aguas residuales ha impactado negativamente la capacidad del suelo para que el agua al infiltrarse en el suelo superficie de2, 3,4,5 y causó mayor escurrimiento, Si existe una posible contaminación de los pozos locales con productos químicos (antibióticos, nutrientes y otros compuestos farmacéuticos, productos de cuidado personal) contenidas en el efluente de aguas residuales, y si la creación de esos productos químicos son negativos impactos ambientales, tales como a través de la absorción de productos químicos en las plantas6 en el sitio, o el desarrollo de resistencia antibiótica en suelo organismos7 en el sitio.
Como resultado de algunas de estas preocupaciones, se realiza este estudio para determinar los impactos de la irrigación de los efluentes de aguas residuales en la conductividad hidráulica del suelo a saturación. El enfoque utilizado implica recopilación de suelos de sitios seleccionados ya sea dentro o fuera de la superficie regada y emparejar el tamaño de contenedor de muestra de suelo con la configuración del laboratorio. Es importante para el contenedor de muestra de suelo encajar en los aparatos de laboratorio y para el agua que se mueve hacia abajo a través de la matriz del suelo en la muestra que se separará del agua que se mueve hacia abajo entre el suelo y el recipiente de la muestra de suelo. El protocolo describe cómo se construye el aparato de laboratorio para asegurarse de que esto ocurrió.
Las muestras de suelo se recogen usando un muestreador de hidráulica de la base conectado a un tractor. Núcleos de suelo se recogen de áreas seleccionadas en el paisaje ondulado y retenido en una funda de plástico en el dechado de base de suelo. Estos núcleos son recogidos de una marga de cieno Hagerstown, situada en una posición de paisaje de la cumbre o en una zona depresivo. Seis cumbres representativas y seis sitios depresivo son muestras de la superficie regada (un total de 12 sitios de muestreo de la superficie de regadío). Además, tres cumbres y tres sitios depresivo son muestreados de una zona adyacente, sin riego (un total de seis sitios de secano). Un máximo de seis núcleos se recoge en cada sitio a una profundidad máxima de aproximadamente 1.200 mm, con cada muestra de la base aproximadamente 150 mm de largo (100 mm de la muestra está contenida en la funda de plástico y 50 mm que figura en el cabezal de corte del metal sampler ). Después del retiro de la muestra de metal, las mangas plásticas que contienen los núcleos de suelo recogido equipadas con casquillos de extremo, transportadas al laboratorio en posición vertical y almacenaron en posición vertical hasta que se utilizan para determinar la conductividad hidráulica saturada. Al mismo tiempo, las muestras de suelo se recogen en cada profundidad para la determinación de suelo y suelo solución concentraciones de calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na) con una extracción de Mehlich 3 para las estimaciones de las concentraciones de suelo8 y agua desionizada extractos en una proporción de 1:2 de masa: agua del suelo total. Los análisis químicos de los extractos de agua fueron obtenidos inductivamente acoplado Plasma emisión Espectroscopia atómica (ICP-AES) y se utilizaron para calcular la relación de adsorción de sodio (SAR).
La determinación de la conductividad hidráulica saturada se realiza principalmente usando un método de cabeza constante9. Una solución que contiene Ca y Na sales para imitar el efluente conductividad eléctrica (CE) y SAR del efluente se crea para que el suelo se expondrá a las variables de calidad similares a la aplicada en el campo de aguas residuales de agua. En este caso, la CE es 1,3 dS/m y la RAE es 3, que refleja la CE y SAR del efluente en los últimos años antes del período de la muestra. [Técnicamente, las unidades SAR son (miliequivalentes/litro)½ y generalmente no se identifican en la literatura.]
La modificación en el método de cabeza constante de Klute y Dirksen9 es el desarrollo de un separador de flujo por Walker8 para prevenir el flujo a través de la columna que se produjeron fuera de la matriz del suelo de ser incluido en la estimación del suelo hidráulico conductividad. El separador de flujo está construido con tubería de cloruro de polivinilo (PVC) seleccionado y trabajado a máquina para que coincida con el tamaño de la muestra de suelo. Una pantalla es compatible con la muestra de suelo y permite que el agua que salga de la parte inferior de la muestra se ha movido a través de la matriz del suelo. Una segunda salida emite el agua que ha fluido por el interior de la funda de plástico, eliminando así llamado "flujo de la pared" de ser incluido erróneamente en la estimación de la cantidad de agua que se mueve a través de la matriz del suelo.

<table><tbody><tr><td><fuerte>Equipo de muestreo:</fuerte></td>Muestreador de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>suelo Perforadora Máquina</td><td>Giddings Co. Inc</td><td>#25-TS / Modelo HDGSRTS</td><td>* NOTA: Este modelo es comparable al modelo que utilizamos, pero que ya no se produce</td></tr><tr><td>Kelly Bar</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#KB-208 8 pies Kelly Bar</td><td></td></tr><tr><td>Soil Sample Collection Tube</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-180 4-3/4" X 7-1/4"</td><td></td></tr><tr><td>Broca de tubo de recolección de suelo</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-190 4-3/4" Revestimiento</td> de plástico en relieve <td></td>estándar</tr><tr><td>para muestras de suelo</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-208 3-5/8" x 6"</td><td>Suficiente para el número de muestras que se recogen</td></tr><tr><td>Tapas de extremo negras a para la parte inferior de los revestimientos de muestras</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Para retener muestras en revestimientos</td></tr><tr><td>Tapas de extremo rojas a para la parte superior de los revestimientos de muestras</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Para retener muestras en revestimientos</td>Cofre</tr><tr><td></td><td></td><td></td> nevera <td>Almacene y mantenga las muestras en posición vertical en revestimientos de muestras durante el transporte desde el campo hasta el laboratorio</td></tr><tr><td><Equipo > protección: </fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>cascos, gafas y guantes</td><td></td><td></td><td>otros artículos necesarios para la protección personal</td></tr><tr><td>Sierra</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taladro y brocas</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVC Cemento</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>6 a 8, 19 mm x 184 mm x 2.438 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>tableros 2 &ndash; accesorios de púas; 13 mm HB x MGHT</td><td></td><td></td><td>para conectar la tubería de plástico a la canaleta de suministro y a la canaleta de drenaje</td></tr><tr><td>6 &ndash; Accesorio</td><td></td><td></td><td>de púas para conectar la tubería de plástico al cilindro exterior de PVC para permitir el drenaje de agua</td></tr><tr><td>Tubería de</td><td></td><td></td><td></td>plástico de 3.000 mm de largo, 19 mm de diámetro exterior / 13 mm de diámetro interno</tr><tr><td>6 &ndash; 85 mm de diámetro piezas de malla</td><td></td><td></td> <td>circularSe puede cortar de ( p. ej., ) de una malla de alambre de 600 mm de largo, calibre 6 mm x 18 ( p. ej., protector de canalón de acero galvanizado)</td></tr><tr><td>Tubo de PVC Schedule 40 de 96 mm de diámetro interno / 114 mm de diámetro exterior</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubo de PVC cédula 40 de 73 mm / diámetro exterior</td><td></td><td></td><td></td>de 73 mm</tr><tr><td>, O desagües de ducha de plástico de</td><td></td><td></td><td></td>6 a 73 mm</tr><tr><td>Tubo de PVC cédula 40 y 25 mm de diámetro interior</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>6, 6 mm de espesor x 155 mm de hojas cuadradas de PVC</td><td></td><td></td><td>Puede comprar 2 hojas de 6 mm x 300 mm (aprox.) por aproximadamente $ 20 cada una de: https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p</td></tr><tr><td>6 &ndash; embudos de plástico de</td><td></td><td></td> <td>140 mm por 19 mmPara dirigir el agua que fluye de la muestra de suelo a la recolección Vaso</td></tr> de <tr><td>precipitados Calafateo</td><td></td><td></td><td></td>adhesivo</tr><tr><td>1 &ndash; longitud de 150 mm x 1.200 mm tela</td><td></td><td></td> de malla <td>de alambre 4 La malla funciona bien</td></tr><tr><td>2 &ndash; 120 mm x 1.219 mm canalón de plástico con tapas finales</td> 4 &ndash; colgadores de canaletas <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 - tapa</td><td></td><td></td> <td>de extremo de canalón adicionalSe cortará como se describe en los procedimientos para crear una cabeza constante en la canaleta de suministro</td></tr><tr><td>1 &ndash; tina</td><td></td><td></td> de plástico grande <td>Appx 65 L de volumen, por ejemplo, para servir como fuente de agua para el procedimiento de conductividad hidráulica</td></tr><tr><td>1 &ndash; tina</td><td></td><td></td> de plástico grande <td>Para servir para humedecer muestras de suelo</td></tr><tr><td>1 &ndash; Bomba</td><td></td><td></td> sumergible<td>p. ej. Beckett M400 AUL o M400 AS</td></tr><tr><td>Tubos</td><td></td><td></td> de <td>plástico Tubos de drenaje de varios tamaños, tubo de suministro de agua y desagüe de la canaleta de drenaje</td></tr><tr><td>Recipiente de gasa</td><td></td><td></td><td>Para colocar en el fondo de la muestra de suelo, ayude a retener la tierra en el recipiente de muestra de plástico durante la conductividad hidráulica y la humectación</td></tr><tr><td>Bandas</td><td></td><td></td> <td>elásticasLo suficientemente grande como para caber firmemente alrededor de los revestimientos de plástico de las muestras</td></tr><tr><td>Escala que mide al menos 0,1 g</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vaso de precipitados u otro recipiente para recoger agua de cada muestra</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloruro de sodio</td><td>Para crear una calidad de</td><td></td><td></td> agua similar a la que se aplica normalmente al suelo</tr><tr><td>Cloruro de</td><td></td><td></td> <td>calcioPara crear una calidad de agua similar a la que normalmente se aplica al suelo</td></tr></tbody></table>

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

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Desde la década de 1960, una práctica de descarga de aguas residuales alternativo en la Universidad Estatal de Pensilvania se ha investigado y monitoreado sus impactos. En lugar de descarga tratado aguas residuales a un arroyo, así directamente impactando la calidad de la corriente, el efluente se aplica en bosques y tierras recortadas a cargo de la Universidad. Preocupaciones relacionadas con reducción en la conductividad hidráulica del suelo ocurren al considerar la reutilización de aguas residuales. La metodología descrita en este manuscrito, que empareja el tamaño de la muestra de suelo con el tamaño de los aparatos de medición de conductividad hidráulica en laboratorio, proporciona los beneficios de una colección relativamente rápida de muestras con los beneficios de control laboratorio las condiciones de contorno. Los resultados sugieren que puede haber habido algún impacto de reutilización de aguas residuales en la capacidad del suelo de transmitir agua a profundidades más profundas en las áreas depresivo del sitio. La mayoría de las reducciones en la conductividad hidráulica del suelo en las depresiones parece estar relacionado con la profundidad que se colectó la muestra y por inferencia, asociada a las diferencias estructurales y texturales de suelo.

Para investigar la cuestión de si la aplicación de efluentes de aguas residuales en el sitio de filtro de vida ha impactado la habilidad del suelo de transmitir agua, llevamos a cabo experimentos para medir la conductividad hidráulica saturada de los suelos. Comparamos la conductividad hidráulica de los suelos de regadío del sitio con las zonas de secano del sitio. El impacto de los efluentes de aguas residuales en la conductividad hidráulica del suelo es una cuestión de preocupación, com...

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

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en campos ambientales, como si una actividad terrestre en particular resultará en una mayor contaminación de aguas superficiales o subterráneas. La principal ventaja de esta técnica es que nos evita sobreestimar la tasa de movimiento del agua a través del suelo como resultado de lo que llamamos flujo de pared. Después de que demuestre el trabajo de campo en el equipo de perforación, Melissa Miller, una estudiante de posgrado en nuestro laboratorio, demostrará las actividades de laboratorio.Para recolectar muestras de suelo, primero póngase un casco, guantes y gafas protectoras antes de comenzar el equipo de perforación. Encienda el equipo de perforación y baje el cabezal giratorio lo suficiente como para permitir la instalación de la barra Kelly. La barra Kelly es la varilla metálica que conecta el cabezal de accionamiento del equipo de perforación con el muestreador.Inserte la barra Kelly en el cabezal giratorio. Inserte un tubo de muestra de revestimiento de plástico en el tubo de muestra de metal con el cabezal de corte unido a la parte inferior del tubo de muestra de metal. Para la aplicación descrita aquí, utilice un revestimiento de plástico de 150 milímetros de largo con un diámetro exterior de 90 milímetros encajado en un tubo de muestra metálico de 200 milímetros de largo con un diámetro exterior de 100 milímetros y un diámetro interior de 90 milímetros.Conecte el tubo de muestra de metal a la barra Kelly usando un cabezal de accionamiento instalado en ambos. Opere el equipo de perforación para mover el tubo de muestra aproximadamente 150 milímetros en el suelo. Retire el tubo de muestra de metal del suelo utilizando el sistema hidráulico del equipo de perforación.Ahora retire el tubo de muestra de metal del cabezal de accionamiento. Retire el tubo de muestra de plástico que contiene la muestra de suelo del tubo de muestra de metal. Tenga cuidado de no perder tierra del interior del tubo de muestra de plástico y de no compactar la tierra ni apretar los lados del tubo de muestra de plástico.Coloque las tapas de los extremos a cada lado del tubo de muestra de plástico, usando rojo para el extremo de la parte superior de la muestra de suelo y negro para la parte inferior de la muestra de suelo. Pegue con cinta adhesiva las tapas de los extremos a la funda para evitar la contaminación o la pérdida de agua de la muestra. Por último, coloque la muestra en posición vertical para transportarla de vuelta al laboratorio.Construya el aparato de conductividad hidráulica saturado como se detalla en el protocolo de texto. Para preparar la fuente de agua, primero conecte la tubería de plástico a los adaptadores de extremo con púas de nailon tanto en la canaleta de suministro como en la canaleta de drenaje. Coloque una tina grande en el piso adyacente al dispositivo de conductividad configurado para servir como contenedor de suministro.A continuación, conecte el tubo de plástico grande a la entrada de una pequeña bomba sumergible y coloque la bomba en el fondo de la bañera. Luego conecte el pequeño tubo de plástico a los adaptadores de extremo de púas y coloque el extremo no conectado del tubo en la canaleta de drenaje. Ahora llene el recipiente de suministros con agua.Enchufe la bomba y hágala funcionar para llenar la canaleta de suministro. Asegúrese de que la tasa de agua que se bombea a la canaleta de suministro sea adecuada para mantener la canaleta de suministro casi llena sin desbordarse. Prepare una muestra de suelo de práctica para identificar cualquier modificación necesaria colocando una muestra de suelo en una funda de muestreo de plástico, dejando aproximadamente 50 mililitros de espacio entre la parte superior del suelo y la parte superior de la funda de plástico.Cubra el extremo inferior de la muestra y la funda con una doble capa de gasa. Sujete la gasa en la funda de muestreo con una banda elástica de tamaño suficiente. Por lo tanto, también es importante asegurarse de que las muestras se humedezcan previamente desde abajo en lugar de desde arriba, ya que la humectación desde arriba resultará en un atrapamiento de aire en los poros del suelo y los resultados no serán representativos.Coloque la muestra de tierra de práctica y la funda en una tina con agua llena hasta aproximadamente un tercio de la altura de la funda con la gasa y estando en el agua. Varias horas después, eleve el agua de la bañera hasta aproximadamente dos tercios de la altura de la muestra. Después de dejar que la muestra se asiente durante la noche, llene la tina justo debajo de la parte superior de la muestra de suelo.Ahora coloque la muestra de suelo encima del tubo de PVC de 89 milímetros de diámetro exterior. Presiónelo suavemente sobre el tubo, permitiendo que el borde afilado del tubo de PVC presione el suelo unos milímetros para permitir que la parte inferior del suelo descanse sobre la pantalla. Es importante que el borde afilado presione el suelo unos milímetros, pero que no se presione tan fuerte que compacte la muestra de suelo.Proporcione agua a la parte superior de la muestra de suelo. Encienda la bomba y llene la canaleta de suministro. Asegúrese de que el extremo del tubo de drenaje esté colocado en la canaleta de drenaje y que la salida de la canaleta de drenaje esté firmemente conectada a la tubería de plástico que se coloca en un desagüe o recipiente a una elevación más baja.Usando un tubo de seis milímetros, cree un sifón desde la canaleta de suministro hasta la parte superior del suelo. Por lo tanto, es importante que la profundidad del agua sobre el suelo en el tubo de muestra no sobrepase el tubo. Si lo hace, será necesario agregar una extensión en la parte superior o inferior.Ahora recoja muestras de agua del núcleo del suelo que drena del embudo. Compruebe si hay fugas o problemas imprevistos. Determine el tiempo aproximado necesario para recolectar una cantidad adecuada de agua en función del tiempo necesario para llenar aproximadamente la mitad de un vaso de precipitados de 100 mililitros con agua.Cree un flujo de pared simulado insertando un pequeño destornillador a lo largo del interior del recipiente de muestra de suelo de plástico para confirmar que el exceso de flujo creado por este pasaje fluye hacia la canaleta de drenaje a través del tubo de drenaje. Proceda a obtener los valores de conductividad hidráulica del suelo como se detalla en el protocolo de texto. Se muestran resultados representativos de las disminuciones en la conductividad hidráulica observadas a medida que aumentaba la profundidad del suelo tanto en áreas irritadas como no irrigadas.Se esperaba que las áreas irrigadas reflejaran una conductividad algo mayor cerca de la superficie en comparación con las áreas no irrigadas. Esto se debe al aumento observado en la densidad de plantas y raíces de plantas en áreas irrigadas, creando espacios porosos más grandes para que el agua se mueva a través de los canales de raíces descompuestas en el suelo. Aunque no se observaron diferencias entre las conductividades hidráulicas del suelo en las zonas de regadío y en las no irrigadas, sí hubo claramente diferencias en las proporciones de absorción de sodio entre esas zonas.Está claro que el SAR fue un factor muy importante que impactó en las conductividades hidráulicas. Esta figura demuestra que existe una fuerte relación entre la profundidad del suelo y el SAR de la solución del suelo para las áreas depresivas irrigadas. Es probable que esto se deba tanto a una fuerte correlación entre la profundidad del suelo y el SAR de la solución del suelo como, en cierta medida, a una disminución de Ksat con un aumento de la profundidad.Una vez que el aparato está construido para contener muestras típicas, esta técnica se puede llevar a cabo durante el tiempo que sea necesario para alcanzar condiciones de flujo de agua constantes sin la necesidad de estar presente todo el tiempo. Al realizar este procedimiento, es importante recordar que la calidad del agua debe coincidir con las condiciones a las que está expuesto el suelo en el entorno natural. Por ejemplo, el agua de lluvia tiene una composición química muy diferente a la de las aguas residuales.Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo evitar que el llamado flujo de pared cree estimaciones no representativas y artificialmente altas de la velocidad con la que se mueve el agua a través del suelo. No olvide que trabajar con equipos pesados en el campo puede ser extremadamente peligroso. Las precauciones, como tener siempre una segunda persona acompañante, así como el uso de equipo de protección personal, son siempre el procedimiento estándar.

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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 (Video) | JoVE Journal

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

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