Mesure de la libération de phosphore dans les microcosmes de laboratoire pour l'évaluation de la qualité de l'eau

Notre méthode aide à répondre à la question de savoir dans quelle mesure un sol ou un sédiment donné est susceptible de libérer du phosphore soluble sous saturation prolongée. La quantification du potentiel de rejet de phosphore dans des environnements saturés variables est importante pour déterminer le risque de transport pour les cours d’eau et concevoir des pratiques d’atténuation. Le principal avantage de la méthode est sa capacité à simuler d’importants processus biogéochimiques affectant la libération soluble de phosphore dans la mobilité dans des conditions de champ.

Un scientifique qui essaie cette méthode pour la première fois ne devrait pas lutter, car sa simplicité est l’un de ses principaux avantages. Pour commencer, recueillir environ quatre litres de sol à partir des sites désirés. Limiter les zones de collecte à environ 10 mètres carrés afin de réduire la variabilité spaciale représentée par l’échantillon.

Tamiser les échantillons à travers un écran grossier de 20 millimètres, suivi d’un écran de deux millimètres. Bien mélanger les échantillons à la main après le tamisage. Peser 100 grammes du sol humide sur le terrain, sécher dans un four à 105 degrés Celsius pendant 24 heures.

Pesez le sol sec et calculez la teneur en eau gravimétrique en pourcentage. Ensuite, mesurez un sous-échantillon de 500 millilitres à l’aide d’un bécher vide et réservez pour l’analyse chimique. Utilisez le sol tamisé restant pour des études de microcosme ou rangez-le dans des sacs en polypropylène à cinq degrés Celsius pour une utilisation ultérieure.

Utilisez un litre de polypropylène gradué ou d’autres beakers en plastique non réactives comme unités individuelles de microcosme expérimental. Laver les bechers à 10% d’acide chlorhydrique et rincer à l’eau distillée. Mesurez deux centimètres vers le haut par le bas et placez une marque à côté des graduations de bécher.

Forez un trou de 1,25 centimètre de diamètre à la marque pour les ports de drainage. Placez une petite perle de silicone autour du bord intérieur de la barbe de tuyau. Insérez soigneusement le port de drainage dans le trou.

Laisser sécher à l’air pendant 24 heures avant de procéder. Tracez la circonférence extérieure des barbes du tuyau sur l’écran du filtre en maille de nylon. Découper avec des ciseaux, appliquer une fine perle de silicone autour du bord extérieur de l’écran du filtre, et presser doucement sur l’entrée du tuyau.

Prévoyez au moins 24 heures de temps de séchage avant d’utiliser. Ensuite, placez un court morceau de tuyau de latex sur les barbes du tuyau et pince avec des pinces de reliure en papier de 3,3 centimètres de large. Remplissez les beakers d’environ 500 millilitres d’eau distillée, afin de vérifier les fuites possibles.

Chargez 500 millilitres d’échantillon dans des microcosmes en double et appliquez doucement de l’eau distillée le long des parois du bécher jusqu’à ce que l’eau de crue atteigne la marque d’un litre. Retirer le film de paraffine pour induire le débit d’eau poreuse à travers le port de drainage au point de temps d’échantillonnage initial désiré. Prélevez des échantillons en plaçant des beakers propres de 20 millilitres directement sous les ports de drainage de l’eau de pore.

Laissez plusieurs millilitres d’eau de pore s’écouler, jeter et utiliser les 10 millilitres suivants comme volume représentatif de l’échantillon. Filtrer les échantillons d’eau pore à travers des filtres membranaires de 0,45 micron et analyser immédiatement le phosphore réactif soluble sur un spectrophotomètre. Enregistrez les valeurs d’absorption et le temps des mesures.

Prenez l’échantillon initial d’eau de crue en insérant une pipette de seringue d’ampoule de 10 millilitres à mi-chemin dans la colonne d’eau, et retirez un échantillon à l’aide d’un mouvement circulaire. Distribuez-les dans les bechers, filtrez à travers des filtres membranaires de 0,45 micron et analysez immédiatement le phosphore réactif soluble. Remplissez les beakers au niveau d’un litre avec de l’eau distillée pour maintenir systématiquement un volume total de sol inondé et de colonne d’eau à un litre dans tous les microcosmes.

Répétez l’analyse du phosphore réactif soluble aux points de temps désirés. Dans ce protocole, un site riverain avec le pH de sol bas a eu la sorption réactive presque continue de phosphore soluble de l’eau poreuse. Le sol échantillonné dans un champ de production de maïs adjacent au phosphore inorganique labile élevé a démontré près de sept fois plus de phosphore réactif soluble dans l’eau poreuse au cours du premier mois d’inondation.

La concentration de ferreux porewater, comme indicateur de l’état de redox, a augmenté considérablement après environ trois semaines, indiquant des conditions de réduction. En revanche, le phosphore réactif soluble dans les eaux de crue a eu tendance à diminuer avec le temps. L’inondation du sol sec a considérablement augmenté la désorption inorganique de phosphore à l’eau poreuse et la mobilisation subséquente à l’eau de revêtement comparée à inonder le même sol dans un état humide de champ.

La fiabilité des tests de phosphore du sol pour prédire les concentrations moyennes de phosphore réactif soluble a été évaluée. L’eau distillée et le phosphore extractible Morgan modifié comptent parmi les meilleurs prédicteurs des concentrations moyennes d’eau poreuse et de phosphore réactif soluble dans l’eau de crue. Le phosphore extractible Morgan modifié mesuré par spectroscopie optique plasmatique inductivement couplée n’était pas aussi bon qu’un prédicteur par rapport au phosphore extractible Morgan modifié ou à l’eau distillée mesurée par colorimétrie molybdate.

Le rapport entre le phosphore réactif soluble dans l’eau de pore et le phosphore réactif soluble dans l’eau d’inondation a augmenté linéairement en fonction du pH du sol. D’autres expériences caractérisant la dynamique du phosphore sont également possibles, par exemple, la capacité d’élimination du phosphore des sols humides est un processus important et peut être simulée en piquant les eaux de crue avec du phosphore et en mesurant son taux de disparition au fil du temps. La procédure analytique utilisée pour mesurer le phosphore implique l’utilisation d’acide chlorhydrique.

Un équipement de sécurité et des installations de laboratoire appropriés sont donc nécessaires.