Name: Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Découvrez une méthode de mesure de la conductivité hydraulique saturée des sols prévenant l'écoulement pariétal. Cette technique améliore la précision des évaluations environnementales sur sites irrigués par eaux usées.

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Les auteurs aimeraient remercier les Pennsylvania State Université Bureau d’installations matérielles pour fournir un financement partiel de soutenir ce projet. Un financement partiel a été également fourni par l’USDA-Regional Research Project W-3170. Nous tenons à exprimer notre gratitude à Ephraim Govere pour son aide avec le travail d’analyse. Notre profonde gratitude est de Charles Walker, dont la conception technique et les compétences de construction pris permis de faire effectuer ce travail.

1. sélection des sites d’échantillonnage du sol
<ol><li>Identifier par le biais de la photographie aérienne et site (s) les lieux qui ont reçu l’irrigation par des eaux usées et celles qui ne l’ont pas.</li>
	<li>Sélectionnez plusieurs sites représentatifs permettant d’effectuer un échantillonnage, accordant une attention particulière aux différences de paysage possible (particulièrement lieu de paysage, tels que le sommet, côté pente, pente de l’orteil et dépression) sur lequel l’eau, le sol et les plantes peuvent interagir différemment.</li>
	<li>Identifier les parties du paysage comme un sommet, pente latérale, pente de l’orteil ou la dépression. Classer les sites représentatifs basés sur ses caractéristiques majeures. NOTE : Dans cette expérience, sites ont été identifiés comme un sommet non irriguées, irrigué de sommet, dépression non irriguées ou irriguée de dépression.</li>
	<li>Déterminer le nombre d’emplacements et le site de chaque emplacement à partir duquel les échantillons seront prises de chaque site distinctif de la représentante. NOTE : Souvent, discussions avec un statisticien familier avec les statistiques de l’environnement seront très utile à ce stade et empêcher plus tard préoccupations au sujet des analyses statistiques.</li>
	<li>Placer un drapeau de marquage à chaque emplacement de l’échantillon prévu et noter l’emplacement des sites échantillon prévu sur une carte, en utilisant les coordonnées GPS.</li>
</ol>2. le prélèvement d’échantillons de sol
<ol><li>Déterminer l’équipement qui servira à recueillir les échantillons de sol. Remarque : pour peu profondes (par exemple, moins de 300 mm de profondeur) des échantillons de sol, un échantillonneur de sol cylindriques (supplémentaire Figure 1) de la taille utilisée pour cette expérience souvent peuvent être branchés dans le sol avec un marteau de goutte, si le sol est assez mou. Pour l’expérience décrite ici, un appareil de forage hydraulique a été utilisé pour permettre d’échantillons à prélever des profondeurs jusqu'à 1 200 mm.</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF1.jpg"> Supplémentaire Figure 1 : Appareil de forage utilisée pour l’échantillonnage.
<ol start="2"><li>Le transport de l’appareil de forage sur le site de procéder à l’échantillonnage.</li>
	<li>Mettre le casque, des gants et des lunettes de protection avant de commencer l’installation de foret.</li>
	<li>Mettez en marche l’appareil de forage et abaissez la tête rotative suffisamment pour permettre l’installation de la barre de Kelly. Remarque : La barre de Kelly est la tige métallique qui relie la tête d’entraînement de l’appareil de forage à l’échantillonneur.</li>
	<li>Insérer la barre de Kelly dans la tête rotative.</li>
	<li>Insérer un tube de plastique liner/échantillon dans le tube échantillon de métal avec une tête de coupe attachée vers le bas du tube échantillon de métal. Pour l’application décrite ici, utilisez une longueur de 150 cm et 90 mm à l’extérieur du revêtement en plastique de diamètre inséré dans un 200 mm de long et 100 mm OD/90 mm à l’intérieur du tube à essais métallique diamètre (ID).</li>
	<li>Fixer le tube échantillon de métal à la Kelly bar à l’aide d’une tête d’entraînement montée sur les deux.</li>
	<li>Faites fonctionner l’appareil de forage pour déplacer le tube à essais environ 150 mm dans le sol. Remarque : Cela fournira un échantillon de 100 mm dans la pellicule en plastique et laisser un espace de 50 mm dans la partie supérieure de l’échantillon à contenir de l’eau s’est accumulée sur l’échantillon lorsque les mesures de conductivité hydraulique saturée sont obtenus en laboratoire. Cela permettra également d’éviter le compactage de l’échantillon de sol au cours de sa collection.</li>
	<li>Enlever le tube échantillon métallique du sol à l’aide du système hydraulique de l’appareil de forage.</li>
	<li>Retirer le tube échantillon métallique de la tête du moteur. Puis retirez le plastique tube tenant l’échantillon de sol du tube échantillon métallique, en utilisant l’échantillon soin pour ne pas perdre le sol à l’intérieur du tube d’échantillon en plastique et non compacter le sol ou pressez les côtés du tube à échantillon en plastique.</li>
	<li>Placez les bouchons sur chaque extrémité du tube à échantillon en plastique, à l’aide de rouge pour la fin dans la partie supérieure de l’échantillon de sol et de noir pour la partie inférieure de l’échantillon de sol. Scotchez les capuchons d’extrémité de la douille pour éviter la contamination ou la perte d’eau de l’échantillon.</li>
	<li>Placer l’échantillon debout pour le transport vers le laboratoire.</li>
	<li>Continuer d’échantillonnage à la profondeur plus profonde d’intérêt, en répétant les étapes 2.6 – 2.12.</li>
</ol>3. construire une charge constante, plusieurs colonnes, sol conductivité hydraulique installation
Remarque : Les appareils de laboratoire de la conductivité hydraulique sont basé sur le travail de Walker10. Elle implique l’utilisation d’un perméamètre qui est construit pour séparer le flux entre le bord externe de l’échantillon et le cylindre contenant l’anneau de l’écoulement à travers la matrice du sol. L’ID d’un tuyau en PVC mentionnée ci-dessous n’est pas une stricte tolérance. Certains peuvent bien cadrer, et d’autres peuvent nécessiter un travail (léger ponçage).
<ol><li>Obtenir un 100 mm long, 96 mm ID/114 mm-OD Cédule 40 tube PVC.</li>
	<li>Obtenir un tube de PVC de 100 mm long, 73 mm ID/89 mm-OD Cédule 40 et machine pour avoir un tranchant de 5 mm conique. Les fournir avec un revêtement en plastique de 89 mm pour s’adapter sur le diamètre extérieur.</li>
	<li>Couper la partie inférieure de 20 mm du tuyau PVC Cédule 40 visés à l’étape 3.2 et le conserver pour une utilisation ultérieure.</li>
	<li>Partir d’une feuille épaisse de 6 mm de PVC gris, couper un 155 x 155 mm2. Machine à la place pour contenir une ouverture circulaire de 60 à 70 mm dans le centre de la place.</li>
	<li>Couper une tranche épaisse de 6 mm d’un 73 mm OD/63 mm ID annexe 40 tube PVC. Remarque : Un drain de douche de 73 mm qui s’insère dans un tuyau de PVC 40 73 mm ID annexe peut être coupé et fonctionne bien si un 73 mm OD planifiez 40 tuyau en PVC n’est pas disponible.</li>
	<li>De la colle PVC, fixer la tranche épaisse de 6 mm de 73 mm OD PVC (à l’étape 3.5) 20 mm au-dessous du sommet de la 89 mm OD PVC (de l’étape 3.2).</li>
	<li>Après que le ciment de PVC utilisé à l’étape 3.6 a séché, centrez les deux cylindres de PVC sur la feuille de 6 mm et joignez-les à la feuille de la colle PVC.</li>
	<li>Percer un trou dans le cylindre extérieur PVC, centré à environ 15 mm au dessus du carré PVC gris, pour accueillir un adaptateur 14 mm en PVC avec une extrémité cannelée.</li>
	<li>Le ciment de l’adaptateur en place de la colle PVC.</li>
	<li>Fixez un tube en plastique de OD/13 mm ID de 19 mm à l’extrémité cannelée de l’adaptateur.</li>
	<li>Ciment la pièce de 20 mm de la Cédule 40 PVC visée à l’étape 3.4 vers le bas de la place de PVC gris, centrée sur l’ouverture.</li>
	<li>Découpez un morceau de treillis métallique de 6 mm x 18 G (un gardien de la gouttière en acier galvanisé fonctionne bien pour cela) selon la circulaire 80 – 85 mm de diamètre pour insérer dans le 89 mm OD PVC du haut afin qu’il repose sur la tranche épaisse de 6 mm de la 73 mm OD PVC.</li>
	<li>Sélectionnez un 19 x 184 x 2 438 planche de3 mm et il a coupé en deux, tailler chaque longueur de 1 180 mm.</li>
	<li>Découper 6 – 125 mm trous espacés de 70 mm au sein du Conseil.</li>
	<li>Placer un grillage sous les trous dans le Conseil et l’attacher (e.g., à l’aide d’une agrafeuse).</li>
	<li>Placez un 140 mm (ouverture supérieure) x entonnoir de 19 mm (bec OD) sous le treillis métallique et le joindre à la Commission ; mise mastic adhésif sur le rebord de l’entonnoir pour éliminer les espaces entre le haut de l’entonnoir et le bois.</li>
	<li>
Construire un cadre en bois haute de 750 mm pour tenir la planche avec les 6 trous (voir étapes 3.13 et 3.14) environ 350 mm au-dessus du fond de l’image.
	<ol>
<li>Préparer les éléments de ce cadre afin d’inclure une base, deux fin d’image, deux pieds stabilisateurs, une base de renforcement inférieure, une base stabilisatrice, un panneau arrière centre-stabiliser et une planche dessu.</li>
		<li>Coupez une planche à 19 x 184 x 1 180 mm3 comme base.</li>
		<li>Couper les deux planches à 19 x 184 x 750 mm3 chaque fin de la trame.</li>
		<li>Coupes deux planches pour créer un 19 x 184 x 600 mm3 stabilisation des jambes à chaque extrémité.</li>
		<li>Coupez une planche à 19 x 184 x 1 180 mm3 pour servir une base de renforcement inférieure directement sous le Conseil d’administration avec les 125 mm trous forés dedans (Voir l’étape 3.14).</li>
		<li>Coupez une planche à 19 x 184 x 1 219 mm3 comme base stabilisatrice attachée à l’avant ou l’arrière des deux stabilisateurs de jambes.</li>
		<li>Coupez une planche à 19 x 184 x 1 219 mm3 comme un centre de stabiliser la planche.</li>
		<li>Coupez une planche à 19 x 184 x 1 219 mm3 comme un dessus de retour à bord pour ajouter une stabilité supplémentaire, sur lequel sera attachée une gouttière. Remarque : La planche supérieure et le caniveau ci-joint doivent être à une hauteur telle que le fond de la gouttière est environ à la même altitude que le dessus du sol dans le manchon d’échantillon de sol sera quand l’échantillon est en place.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF2.jpg"> Supplémentaire Figure 2 : façade de l’appareil de la conductivité hydraulique saturée. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<ol start="18"><li>
Préparer les gouttières d’alimentation et de drainage. Remarque : Chaque gouttière en plastique est d’environ 120 mm horizontalement et 1219 mm de long et est équipé d’embouts.<ol>
<li>Percer des trous dans un embout de la gouttière de drainage et à une extrémité de la gouttière d’approvisionnement pour accueillir un adaptateur d’extrémité cannelée de nylon 13 mm HB x MGHT dans chaque trou.</li>
		<li>Percer des trous dans l’autre embout de la gouttière d’approvisionnement pour accueillir un tuyau en PVC de ID 25 mm pour assurer un drainage vers le réservoir d’alimentation.</li>
		<li>Les raccords PVC coudés de ciment au besoin pour assurer un drainage de l’eau vers le réservoir d’alimentation.</li>
		<li>Couper un 40 mm Bouchon d’extrémité de gouttière haute pour s’adapter à l’intérieur de l’approvisionnement en gouttière environ 10 cm de la prise de connexion PVC.</li>
		<li>Coupez une encoche trapézoïdale en haut de la plaque ce qui est d’environ 20 mm de profondeur, 30 mm de largeur au fond et 50 mm de large en haut de l’encoche. Remarque : Ceci agira afin de maintenir une charge constante dans le caniveau de l’approvisionnement.</li>
		<li>Placez la gouttière de drainage sous les entonnoirs afin qu’il reste sur la base inférieure de renforcement de l’armature en bois.</li>
		<li>Fixer la gouttière d’alimentation sur la planche supérieure à l’aide de crochets de gouttière de vinyle.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 3" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF3.jpg"> Supplémentaire Figure 3 : fin de vue de l’approvisionnement en eau de gouttière. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<ol start="19"><li>
Préparer la source en eau.
	<ol>
<li>Raccordez le tuyau en plastique pour les adaptateurs de fin en nylon boutonnée dans le caniveau de l’approvisionnement et la gouttière de drainage.</li>
		<li>Placez une grande cuve sur le sol adjacent à l’appareil de conductivité créée pour servir comme conteneur d’approvisionnement. Remarque : La baignoire doit être sélectionnée pour contenir assez d’eau pendant au moins 24 h de mesures.</li>
		<li>Placer une petite pompe submersible dans le baquet et connectez-le via des tuyaux en plastique à la fin de l’entrée de la gouttière de l’approvisionnement.</li>
		<li>Connecter le petit tube de plastique pour les adaptateurs de l’extrémité cannelée de la prise de courant (dénommé dans la version 3.9) et placer l’extrémité non connecté du tube dans le caniveau de drainage.</li>
		<li>Remplissez le réservoir d’alimentation avec de l’eau.</li>
		<li>Branchez la pompe et exécutez-le pour combler la gouttière d’approvisionnement. S’assurer que le taux d’eau pompée dans la gouttière d’alimentation est suffisant pour maintenir la gouttière d’approvisionnement presque pleine sans débordement.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Préparer un « échantillon de sol pratique » pour identifier les adaptations nécessaires.
	<ol>
<li>Placer un échantillon de sol « pratique » dans un manchon en plastique d’échantillonnage, laissant environ 50 mm d’espace entre le dessus du sol et le haut de l’enveloppe en plastique.</li>
		<li>Couvrir l’extrémité inférieure de l’échantillon et le manchon avec une double épaisseur d’étamine. Tenez la gaze sur le manchon d’échantillonnage avec un taille suffisamment élastique.</li>
		<li>Placer l’échantillon de sol de pratique et de la gaine dans un baquet d’eau rempli à environ 1/3 de la hauteur de l’enveloppe, avec la fin de l’étamine étant dans l’eau.</li>
		<li>Après plusieurs heures, soulever l’eau dans la baignoire pour environ 2/3 de la hauteur de l’échantillon. Après avoir laissé l’échantillon à la valeur du jour au lendemain, remplir la baignoire juste au-dessous du sommet de l’échantillon de sol (pas en haut de la manche).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Placer l’échantillon de sol sur le dessus du tube de PVC OD de 89 mm, puis appuyez doucement le tube, ce qui permet du bord affuté du tube PVC pour enfoncer dans le sol de quelques millimètres pour permettre à la partie inférieure du sol pour se reposer sur l’écran. NOTE : L’étamine devra avoir l’élastique desserré pour permettre cela. Notez également que le dessus du sol dans le manchon de l’échantillon doit être peu près de niveau avec le fond de la gouttière de l’approvisionnement et le haut de l’enveloppe de l’échantillon devrait être à peu près de niveau avec le dessus de la gouttière de l’approvisionnement.</li>
	<li>
Fournir de l’eau vers le haut de l’échantillon de sol.
	<ol>
<li>Mettre en marche la pompe et combler la gouttière d’approvisionnement.</li>
		<li>S’assurer que l’extrémité de la tubulure de drainage est placée dans le caniveau de drainage et de la sortie de la gouttière de drainage est étroitement liée à la tuyauterie en plastique qui est placée dans un drain ou un conteneur à une altitude inférieure.</li>
		<li>Utilisez un tuyau de 6 mm, créer un siphon de la gouttière d’alimentation vers le haut du sol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Recueillir des échantillons d’eau de base du sol qui s’écoule de l’entonnoir. Remarque : Les échantillons doivent être prélevés pour la durée requise pour obtenir la quantité d’eau suffisante afin d’avoir la précision requise pour l’expérience, basée sur des critères de recherche.</li>
	<li>Vérification des fuites ou des problèmes imprévus.</li>
	<li>Déterminer la longueur approximative du temps nécessaire pour recueillir une quantité suffisante d’eau basé sur le temps nécessaire pour remplir environ la moitié un bécher de 100 mL d’eau (ou autre volume déterminé par l’équipe de recherche).</li>
	<li>Créer un flux simulé « mur » en insérant un petit tournevis ou un autre outil similaire à l’intérieur du conteneur en plastique sol échantillon pour confirmer que le limiteur de débit créé par ce passage coule de la gouttière de drainage par le tube de drainage.</li>
	<li>Modifier le programme d’installation basé sur tous les problèmes trouvés lors de cette exécution pratique.</li>
</ol>4. l’obtention de la conductivité hydraulique des valeurs
<ol><li>Mouillée par les échantillons de sol qui ont été récoltées dans le site de champ en couvrant les extrémités inférieures des échantillons avec gaze maintenue par un élastique, suivant les directives fournies à l’étape 3.20 pour la pratique exécuter.</li>
	<li>Démarrer la pompe et laisser la gouttière d’alimentation à remplir. Vérifiez l’étanchéité.</li>
	<li>Placer les échantillons sur le périphérique de conductivité hydraulique comme pour l’exercice pratique. Veillez à ne pas compacter les échantillons lors de la manipulation.</li>
	<li>Mettre en place les tubes siphon aspire l’eau de la gouttière d’approvisionnement sur la surface du sol contenu dans le manchon en plastique.</li>
	<li>Au début, commencent à recueillir l’eau de l’entonnoir toutes les 10 à 20 min, pour avoir une idée de combien de temps pour prendre des échantillons et la fréquence d’en prélever des échantillons. Un temps record et masses/volume d’eau à chaque fois de l’échantillon pour chaque échantillon de sol.</li>
	<li>Recherchez des échantillons séquentiels contenir une quantité égale d’eau. Après que 3 à 5 échantillons contiennent la même quantité d’eau, l’échantillon a probablement atteint un état stable. Remarque : Pour garantir que l’état d’équilibre a été atteint, il peut être souhaitable de prendre quelques exemples supplémentaires à la demande 1 h dehors.</li>
	<li>Loi de Darcy permet de calculer la conductivité hydraulique saturée ; <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq1.jpg"> où Ksat = conductivité hydraulique saturée (L/T) V = volume de l’état d’équilibre de l’eau qui coule à travers le noyau (L3) L = longueur de l’échantillon (L) A = aire de la section exemple de la carotte (L2) à travers lequel l’eau s’écoule. Pour cette configuration, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq2.jpg"> T = temps (T) (H2 – H1) = différence tête hydraulique (L) ; pour cette configuration, c’est la distance entre le dessus de l’eau s’est accumulée sur la surface du sol et la partie inférieure de l’échantillon de sol.</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>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

La capacité de recueillir des échantillons de sol non perturbé, sur le terrain et d’obtenir leurs valeurs de conductivité hydraulique est importante dans l’obtention des données représentatives d’un site. Afin de mieux représenter des conditions sur le terrain, il est important d’utiliser des échantillons de sol qui restent dans un représentant de l’état physique de leur environnement dans le domaine. Échantillons de sol prélevés à partir d’un site de champ qui sont alors perturbés par sous-échantillonnage ou manutention...

Évacuation des eaux usées traitées des municipalités dans les cours d’eau a été une pratique courante depuis des décennies. Ces eaux usées sont traitée principalement dans le but de réduire le risque de consommation d’oxygène biologique par des microorganismes dans les eaux réceptrices, à la suite les effluents d’eaux usées déchargée. La consommation d’oxygène par les microorganismes dégrade les matières organiques dans les eaux usées, réduire les niveaux d’oxygène dans le corps de l’eau dans laquelle les effluents sont rejetés et, par conséquent mal les organismes aquatiques, y compris les poissons.
Dans les dernières décennies préoccupations ont mis au point aux nutriments inorganiques, certains métaux et autres produits chimiques dans les eaux usées qui créent un préjudice. En raison d’une étude publiée par Kolpin et al. 1, davantage l’accent sur une gamme de produits chimiques n’a pas été considéré comme a évolué. Cette étude, publiée par l’United States Geological Society, sensibilisé au sujet de la vaste gamme de produits de soins personnels et autres produits chimiques dans les rivières et les ruisseaux à travers les États-Unis due à s’acquitter des installations de traitement des eaux usées.
Depuis le début des années 1960, des chercheurs de la Penn State University ont étudié et mis au point une pratique de décharge des eaux usées alternative assez unique dans une région humide. Plutôt que de décharger les eaux usées traitées dans un flux et Théia ainsi directement la qualité du flux, l’effluent est appliquée à la forêt et les terres cultivées, géré par l’Université. Ce domaine d’application, surnommé « Du filtre vivant », accepte actuellement tous les effluents d’eaux usées produit du campus plus certains de la municipalité. Cela réduit le risque d’excès de nutriments entrer dans les cours d’eau qui fournissent l’eau à la baie de Chesapeake, protège la pêche locale d’eau froide de rejets d’eaux usées chaudes, qui est nocif pour les poissons et empêche la livraison d’autres produits chimiques contenues dans les eaux usées de contacter directement les écosystèmes aquatiques.
Cependant, il y a toujours des conséquences des changements de comportement et cette facilité d’utilisation alternative n’est pas immunisé contre tel. Questions ont été soulevées quant à savoir si l’application des effluents des eaux usées a négativement la capacité du sol à permettre à l’eau de s’infiltrer dans le sol de surface2, 3,4,5 et causé le plus grand ruissellement, s’il y a une possibilité de contamination des puits les avec des produits chimiques (les nutriments, les antibiotiques ou les autres composés pharmaceutiques, produits de soins personnels) contenues dans les effluents d’eaux usées, et si ces produits chimiques sont création négatives impacts environnementaux, tels que grâce à l’absorption de produits chimiques dans les usines6 cultivé sur le site, ou le développement de la résistance aux antibiotique dans les organismes7 sur le site du sol.
À la suite de certaines de ces préoccupations, cette étude est menée pour déterminer les effets de l’irrigation des effluents d’eaux usées sur la conductivité hydraulique à saturation. L’approche utilisée consiste à collecter les sols provenant de certains sites à l’intérieur ou à l’extérieur de la superficie irriguée et correspondant à la taille de conteneur de l’échantillon de sol avec l’installation du laboratoire. Il est important que le contenant d’échantillon de sol pour s’insérer dans les appareils de laboratoire et l’eau qui se déplace vers le bas dans la matrice du sol dans l’échantillon d’être séparé de l’eau qui se déplace vers le bas entre le sol et le contenant d’échantillon de sol. Le protocole décrit comment l’appareil de laboratoire est construit pour s’assurer que cela se produisait.
Échantillons de sol sont prélevés à l’aide d’un échantillonneur de base hydraulique attaché à un tracteur. Carottes de sol collectés proviennent des zones sélectionnées dans le paysage vallonné et conservée dans un manchon en plastique inséré dans le sampler de noyau de sol. Ces carottes sont prélevées dans un loam limoneux de Hagerstown, situé dans une position de paysage du sommet ou dans une zone dépressionnaires. Six sommets représentatifs et six sites dépressionnaires sont prélevées de la superficie irriguée (un total de 12 sites d’échantillonnage de superficie irriguée). En outre, trois sommets et trois sites dépressionnaires sont échantillonnés dans une zone adjacente, non irrigués (un total de six sites non irriguées). Un maximum de six cœurs est collecté à chaque site jusqu'à une profondeur d’environ 1 200 mm, avec chaque échantillon de base étant d’environ 150 mm de long (100 mm de l’échantillon figurant dans la pochette plastique et 50 mm étant contenue dans la tête de la coupe de l’échantillonneur de métal ). Après le retrait de l’échantillonneur de métal, les manchons en plastique contenant les carottes de sol collectés sont équipés d’embouts, transporté debout au laboratoire et stockées debout jusqu'à ce qu’ils servent à déterminer la conductivité hydraulique saturée. Simultanément, les échantillons de sol sont prélevés à chaque profondeur pour la détermination du sol et les concentrations dans le sol solution de Calcium (Ca), magnésium (Mg) et Sodium (Na) en utilisant une extraction Mehlich 3 pour les estimations de l’eau déionisée et sol concentrations8 des extraits à un ratio de 1:2 de masse : l’eau du sol massive. Les analyses chimiques de l’eau extraits provenaient d’inductivement couplé Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) et ont servi à calculer le Ratio d’Adsorption Sodium (SAR).
La détermination de la conductivité hydraulique saturée est effectuée principalement à l’aide d’une méthode de siège constant9. Une solution contenant Ca et Na sels pour imiter l’effluent conductivité électrique (EC) et SAR de l’effluent est créé de sorte que le sol sera exposé à variables similaires pour la traitement des eaux usées appliquées dans le domaine de la qualité de l’eau. Dans ce cas, la Commission européenne est 1,3 dS/m et le SAR est 3, ce qui reflète la Communauté européenne et la SAR de l’effluent dans ces dernières années avant la période d’échantillonnage. [Sur le plan technique, les unités SAR sont (milliéquivalents par litre)½ et ne sont pas habituellement identifiées dans la littérature.]
La modification à la méthode de tête constante de Klute et Dirksen9 est le développement d’un séparateur de débit par Walker8 pour empêcher le flux à travers la colonne qui a eu lieu en dehors de la matrice du sol soient inclus dans l’estimation du sol hydraulique conductivité. Le séparateur de flux est construit à l’aide de chlorure de polyvinyle (PVC) tubes sélectionnés et usinés pour correspondre à la taille de l’échantillon de sol. Un écran prend en charge l’échantillon de sol et permet à l’eau qui a traversé la matrice du sol s’écoule de la partie inférieure de l’échantillon. Une seconde prise émet l’eau qui a coulé à l’intérieur de l’enveloppe en plastique, éliminant ainsi ce qu’on appelle « débit de mur » soient incorrectement inclus dans l’estimation de la quantité d’eau qui se déplace à travers la matrice du sol.

<table><tbody><tr><td>Équipement d’échantillonnage :</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soil Sampler Drill Rig</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#25-TS / Modèle HDGSRTS</td><td>* REMARQUE : Ce modèle est comparable au modèle que nous avons utilisé mais qui n’est plus produit</td></tr><tr><td>Kelly Bar</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#KB-208 8 Ft. 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 po X 7-1/4 po</td><td></td></tr><tr><td>Mèche tubulaire de collecte de sol</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-190 4-3/4" Doublure en plastique en relief</td><td></td>standard</tr><tr><td>pour échantillon de sol</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-208 3-5/8 » x 6 »</td><td>Suffisant pour le nombre d’échantillons prélevés</td></tr><tr><td>Embouts noirs a pour le bas des doublures d’échantillons</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Pour conserver les échantillons dans les doublures</td></tr><tr><td>Embouts rouges a pour le haut des doublures d’échantillons</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Pour conserver les échantillons dans les doublures</td></tr><tr><td>Glacière Stockez</td><td></td><td></td><td>et maintenez les échantillons à la verticale dans les manchons d’échantillons pendant le transport du terrain au laboratoire</td></tr><tr><td><solide>Équipement de protection : </td> Casques de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>protection, lunettes et gants</td><td></td><td></td><td>autres articles nécessaires pour la protection personnelle</td></tr><tr><td>Scie</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Perceuse et embouts</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVC Ciment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>6 à 8, 19 mm x 184 mm x 2 438 mm Planches</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 &ndash ; raccords cannelés ; 13 mm HB x MGHT</td><td></td><td></td><td>pour connecter un tube en plastique à la gouttière d’alimentation et à la gouttière de drainage</td></tr> 6 <tr><td>&ndash ; raccord</td><td></td><td></td> cannelé <td>pour connecter le tube en plastique au cylindre extérieur en PVC pour permettre le drainage de l’eau Tube</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>en plastique de 3 000 mm de long, 19 mm de diamètre extérieur / 13 mm de diamètre intérieur</td></tr><tr><td>6 à 85 mm de diamètre</td><td></td><td></td><td>Peut être coupé dans ( par exemple ) un treillis métallique de 600 mm de long, de calibre 6 mm x 18 (par exemple protège-gouttière en acier galvanisé</td></tr>)<tr><td>Tuyau en PVC Schedule 40 &ndash ; 96 mm ID / 114 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tuyau en PVC Schedule 40 &ndash ; 73 mm ID / 89 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tuyau PVC Schedule 40 &ndash ; 63 mm ID / 73 mm OD, OU 6 - 73 mm drains</td><td></td><td></td><td></td>de douche en plastique</tr><tr><td>Schedule 40 Tuyau en PVC &ndash ; 25 mm ID</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>6, 6 mm d’épaisseur x 155 mm feuilles carrées de PVC</td><td></td><td></td><td>Peut acheter 2 feuilles de 6 mm x 300 mm (envx) pour environ 20 $ chacune auprès de : https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p</td></tr><tr><td>6 &ndash ; entonnoirs</td><td></td><td></td> <td>en plastique de 140 mm sur 19 mmPour diriger l’eau s’écoulant de l’échantillon de sol dans le bécher de collecte</td></tr><tr><td>Calfeutrage</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>adhésif 1 &ndash ; longueur de 150 mm x 1 200 mm tissu en treillis</td><td></td><td></td> métallique <td>4 La maille fonctionne bien</td></tr><tr><td>2 &ndash ; gouttière en plastique de 120 mm x 1 219 mm avec embouts 4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&ndash ; supports</td><td></td><td></td><td></td>de gouttière</tr><tr><td>1 - embout</td><td></td><td></td> <td>de gouttière supplémentaireÀ couper comme décrit dans les procédures pour créer une tête constante dans la gouttière d’alimentation</td></tr><tr><td>1 &ndash ; grand bac</td><td></td><td></td> en plastique <td>d’environ 65 L de volume, par exemple, pour servir de source d’eau pour la procédure de conductivité hydraulique</td></tr><tr><td>1 &ndash ; grand bac</td><td></td><td></td> en plastique <td>Pour servir à mouiller des échantillons de sol</td></tr><tr><td>1 &ndash ; Pompe</td><td></td><td></td> submersible <td> par exemple Beckett M400 AUL ou M400 AS</td></tr><tr><td>Tube en plastique Tubes</td><td></td><td></td><td>de drainage de différentes tailles, tube d’alimentation en eau et drain de la gouttière</td></tr><tr><td>Récipient d’étamine</td><td></td><td></td> À <td>placer au fond de l’échantillon de sol pour aider à retenir le sol dans le récipient d’échantillon en plastique pendant la conductivité hydraulique et le mouillage</td></tr><tr><td>Élastiques</td><td></td><td></td><td>Assez grand pour s’adapter étroitement aux doublures d’échantillons en plastique</td></tr><tr><td>Échelle qui mesure au moins 0,1 g</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bécher ou autre récipient pour recueillir l’eau de chaque échantillon</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de</td><td></td><td></td> sodium <td>Pour créer une qualité d’eau similaire à celle qui est généralement appliquée au sol</td></tr><tr><td>Chlorure de</td><td></td><td></td> <td>calciumPour créer une qualité d’eau similaire à celle qui est généralement appliquée au sol</td></tr></tbody></table>

impacts d’irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées

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

Depuis le début des années 1960, une pratique de décharge des eaux usées alternative à la Pennsylvania State University a été étudiée et ses effets étudiés. Plutôt que de décharger les eaux usées traitées dans un flux de données et ainsi directement ayant une incidence sur la qualité du flux, l’effluent est appliqué à boisées et terres cultivées géré par l’Université. Préoccupations liées à des réductions dans la conductivité hydraulique du sol se produisent lors de l’examen de réutilisation des eaux usées. La méthode décrite dans ce manuscrit, correspondance taille de l’échantillon de sol avec la taille de l’appareil de mesure de conductivité hydraulique en laboratoire, offre les avantages d’une collection relativement rapide des échantillons avec les avantages de contrôlée laboratoire des conditions aux limites. Les résultats suggèrent qu’il peut y avoir eu une incidence de réutilisation des eaux usées sur la capacité du sol à transmettre à l’eau à plus grandes profondeurs dans les zones dépressionnaires du site. La plupart des réductions dans la conductivité hydraulique du sol dans les dépressions semble être reliées à la profondeur de laquelle l’échantillon a été prélevé et par conséquent, associée à des différences structurales et texturales de sol.

Afin d’étudier la question de savoir si l’application d’effluents d’eaux usées sur le site de filtre vivant a un impact sur la capacité du sol à transmettre à l’eau, nous avons mené des expériences pour mesurer la conductivité hydraulique saturée des sols. Nous avons comparé la conductivité hydraulique des sols des périmètres irrigués du site avec les zones non irriguées du site. L’impact des effluents d’eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol est une question d’intérêt, comme i...

Nous présentons ici une méthode qui correspond à une taille d’échantillon de sol et un dispositif de mesure de conductivité hydraulique pour empêcher l’acheminement de ce que l'on appelle mur le long de l’intérieur du conteneur du sol soient inclus par erreur dans les mesures de débit de l’eau. Son utilisation est démontrée avec les échantillons prélevés dans un site d’irrigation des eaux usées.

Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées

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

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les domaines de l’environnement, par exemple si une activité terrestre particulière entraînera une plus grande contamination des eaux de surface ou des eaux souterraines. Le principal avantage de cette technique est qu’elle nous empêche de surestimer le taux de mouvement de l’eau dans le sol à la suite de ce que nous appelons l’écoulement des parois. Après avoir fait la démonstration du travail sur le terrain à l’engin de forage, Melissa Miller, une étudiante diplômée de notre laboratoire, fera une démonstration des activités du laboratoire.Pour prélever des échantillons de sol, mettez d’abord un casque de protection, des gants et des lunettes de protection avant de démarrer l’engin de forage. Mettez l’engin de forage sous tension et abaissez suffisamment la tête rotative pour permettre l’installation de la barre Kelly. La barre Kelly est la tige métallique qui relie la tête d’entraînement de l’engin de forage à l’échantillonneur.Insérez la barre Kelly dans la tête rotative. Insérez un tube d’échantillon en plastique dans le tube d’échantillon métallique avec la tête de coupe fixée au bas du tube d’échantillon métallique. Pour l’application décrite ici, utilisez un revêtement en plastique de 150 millimètres de long avec un diamètre extérieur de 90 millimètres monté dans un tube d’échantillon métallique de 200 millimètres de long avec un diamètre extérieur de 100 millimètres et un diamètre intérieur de 90 millimètres.Fixez le tube d’échantillon métallique à la barre Kelly à l’aide d’une tête d’entraînement montée sur les deux. Actionnez l’engin de forage pour déplacer le tube d’échantillon d’environ 150 millimètres dans le sol. Retirez le tube d’échantillon métallique du sol à l’aide du système hydraulique de l’engin de forage.Retirez maintenant le tube d’échantillon métallique de la tête d’entraînement. Retirez le tube d’échantillon en plastique contenant l’échantillon de sol du tube d’échantillon en métal. Veillez à ne pas perdre de terre à l’intérieur du tube d’échantillon en plastique et à ne pas compacter le sol ou à presser les côtés du tube d’échantillon en plastique.Placez les embouts de chaque côté du tube d’échantillon en plastique en utilisant du rouge pour l’extrémité du haut de l’échantillon de sol et du noir pour le bas de l’échantillon de sol. Collez les embouts sur le manchon pour éviter la contamination ou la perte d’eau de l’échantillon. Enfin, placez l’échantillon debout pour le ramener au laboratoire.Construire l’appareil à conductivité hydraulique saturée comme détaillé dans le protocole de texte. Pour préparer la source d’eau, connectez d’abord le tube en plastique aux adaptateurs d’extrémité en nylon barbelé dans la gouttière d’alimentation et la gouttière de drainage. Placez une grande baignoire sur le sol à côté du dispositif de conductivité configuré pour servir de récipient d’alimentation.Ensuite, connectez le grand tube en plastique à l’entrée d’une petite pompe submersible et placez la pompe au fond de la baignoire. Connectez ensuite le petit tube en plastique aux adaptateurs d’extrémité cannelée et placez l’extrémité non connectée du tube dans la gouttière de drainage. Remplissez maintenant le récipient d’alimentation avec de l’eau.Branchez la pompe et faites-la fonctionner pour remplir la gouttière d’alimentation. Assurez-vous que le débit d’eau pompé dans la gouttière d’alimentation est adéquat pour maintenir la gouttière d’alimentation presque pleine sans déborder. Préparez un échantillon de sol pratique pour identifier les modifications nécessaires en plaçant un échantillon de sol dans un manchon d’échantillonnage en plastique, en laissant environ 50 millilitres d’espace entre le haut du sol et le haut du manchon en plastique.Couvrez l’extrémité inférieure de l’échantillon et le manchon avec une double couche d’étamine. Tenez l’étamine sur le manchon d’échantillonnage à l’aide d’un élastique de taille suffisante. Il est donc également important de s’assurer que les échantillons sont pré-mouillés par le bas plutôt que par le haut, car le mouillage par le haut entraînera un piégeage d’air dans les pores du sol et les résultats ne seront alors pas représentatifs.Placez l’échantillon de sol d’entraînement et le manchon dans une cuve d’eau remplie à environ un tiers de la hauteur du manchon avec l’étamine et dans l’eau. Plusieurs heures plus tard, l’eau de la baignoire est montée à environ les deux tiers de la hauteur de l’échantillon. Après avoir laissé l’échantillon prendre pendant la nuit, remplissez la baignoire juste en dessous du haut de l’échantillon de sol.Placez maintenant l’échantillon de sol sur le tube en PVC de 89 millimètres de diamètre extérieur. Appuyez doucement sur le tube en laissant le bord aiguisé du tube en PVC s’enfoncer dans le sol de quelques millimètres pour permettre au fond du sol de reposer sur l’écran. Il est important que le bord aiguisé s’enfonce dans le sol de quelques millimètres, mais qu’il ne soit pas pressé si fort qu’il compacte l’échantillon de sol.Arrosez le haut de l’échantillon de sol. Allumez la pompe et remplissez la gouttière d’alimentation. Assurez-vous que l’extrémité du tube de drainage est placée dans la gouttière de drainage et que la sortie de la gouttière est étroitement reliée au tube en plastique qui est placé dans un drain ou un récipient à une altitude plus basse.À l’aide d’un tube de six millimètres, créez un siphon de la gouttière d’alimentation jusqu’à la surface du sol. Il est donc important que la profondeur de l’eau au-dessus du sol dans le tube d’échantillon ne dépasse pas le tube. Si c’est le cas, une extension sera nécessaire à ajouter en haut ou en bas.Maintenant, prélevez des échantillons d’eau dans la carotte de sol qui s’écoule de l’entonnoir. Vérifiez s’il y a des fuites ou des problèmes imprévus. Déterminez le temps approximatif nécessaire pour recueillir une quantité adéquate d’eau en fonction du temps nécessaire pour remplir un bécher d’environ 100 millilitres avec de l’eau.Créez un écoulement mural simulé en insérant un petit tournevis à l’intérieur du récipient d’échantillon de sol en plastique pour confirmer que l’excès d’écoulement créé par ce passage s’écoule vers la gouttière de drainage par le tube de drainage. Procéder à l’obtention des valeurs de conductivité hydraulique du sol comme indiqué dans le protocole de texte. Les résultats représentatifs de la diminution de la conductivité hydraulique observée à mesure que la profondeur du sol augmentait dans les zones irritées et non irriguées sont présentés.On s’attendait à ce que les zones irriguées aient une conductivité un peu plus élevée près de la surface que les zones non irriguées. Cela est dû à l’augmentation observée de la densité des plantes et des racines des plantes dans les zones irriguées, créant des espaces poreux plus grands pour que l’eau se déplace à travers les canaux racinaires pourris dans le sol. Bien qu’aucune différence n’ait été observée entre les conductivités hydrauliques du sol dans les zones irriguées et non irriguées, il y avait des différences évidentes dans les rapports d’absorption du sodium entre ces zones.Il est clair que le DAS a été un facteur très important qui a eu une incidence sur les conductivités hydrauliques. Cette figure démontre qu’il existe une forte relation entre la profondeur du sol et le DAS de la solution du sol pour les zones dépressionnaires irriguées. Cela est probablement dû à la fois à une forte corrélation entre la profondeur du sol et le DAS de la solution du sol et, dans une certaine mesure, à une diminution de Ksat avec une augmentation de la profondeur.Une fois que l’appareil est construit pour contenir des échantillons typiques, cette technique peut être mise en œuvre pendant la durée nécessaire pour atteindre des conditions d’écoulement d’eau stables sans qu’il soit nécessaire d’être présent tout le temps. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler d’adapter la qualité de l’eau aux conditions auxquelles le sol est exposé dans l’environnement naturel. Par exemple, l’eau de pluie a une composition chimique très différente de celle des eaux usées.Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’empêcher ce que l’on appelle l’écoulement mural de créer des estimations non représentatives et artificiellement élevées de la vitesse à laquelle l’eau se déplace dans le sol. N’oubliez pas que travailler avec de l’équipement lourd sur le terrain peut être extrêmement dangereux. Des précautions telles que l’accompagnement d’une deuxième personne et l’utilisation d’un équipement de protection individuelle sont toujours une procédure standard.

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Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées (Vidéo) | JoVE Journal

Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées

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