lysimetry שדה ודגימת porewater מאפשרים לחוקרים להעריך את גורלם של חומרים כימיים מוחלים על קרקעות וצמחייה שהוקמה. המטרה של פרוטוקול זה היא להדגים כיצד להתקין מכשור הנדרש ולאסוף דגימות לאנליזה כימית בlysimetry שדה המשולב וניסויים דגימת porewater.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
lysimetry שדה ודגימת porewater מאפשרים לחוקרים להעריך את גורלם של חומרים כימיים מוחלים על קרקעות וצמחייה שהוקמה. המטרה של פרוטוקול זה היא להדגים כיצד להתקין מכשור הנדרש ולאסוף דגימות לאנליזה כימית בlysimetry שדה המשולב וניסויים דגימת porewater.
כימיקלים רעילים המיושמים באופן שיגרתי לנחות כדי לעמוד בדרישות גוברת בניהול פסולת וייצור מזון, אך גורלם של כימיקלים אלה הוא לעתים קרובות לא מובן היטב. כאן אנו מדגימים שיטת דגימה משולבת lysimetry השדה וporewater להערכת הניידות של כימיקלים להחיל על קרקעות וצמחייה שהוקמה. Lysimeters, עמודים פתוחים עשויים מתכת או פלסטיק, מונעים לbareground או קרקעות צמחייה. דוגמי Porewater, אשר זמינים באופן מסחרי ולהשתמש בשואב אבק כדי לאסוף חלחל מים בקרקע, מותקנים בעומקים שנקבעו מראש בתוך lysimeters. בזמנים שנקבעו מראש בעקבות יישום כימי לחלקות ניסוי, porewater נאסף, וlysimeters, המכיל אדמה וצמחייה, הם הוצאו. על ידי ניתוח ריכוזים כימיים בקרקע lysimeter, הצמחייה, וporewater, שיעורי שטיפה כלפי מטה, יכולות שימור קרקע, וספיגת מפעל לכימי של עניין ניתן לכימות.בגלל lysimetry השדה ודגימת porewater נערכים בתנאים סביבתיים טבעיים ועם הפרעה מינימאלית אדמה, תוצאות נגזרות פרויקט נדל תרחישים ולספק מידע רב ערך לניהול כימי. כמו כימיקלים מוחלים יותר ויותר לנחות ברחבי העולם, הטכניקות המתוארות יכולות להיות מנוצלים כדי לקבוע אם כימיקלים מיושמים מהווים תופעות לוואי לבריאות אדם או לסביבה.
כימיקלים רעילים המיושמים באופן שיגרתי לנחות ממקורות כגון חומרי הדברה, דשנים, ביוב / biosolids, פסולת תעשייתית, פסולת עירונית ו1,2. גורלם של כימיקלים אלה - שעשויים לכלול חומרים מזינים, יסודות קורט, חומרים אורגניים, ומטבוליטים הקשורים בם - הוא לעתים קרובות לא מובן היטב 3. אם הכימיקלים לא מנוהלים כמו שצריך, יש להם את הפוטנציאל לאיים על בריאות אדם ועל הסביבה עד להעברתם ולהצטברות בצמחים, מים עיליים ומי תהום. עם אוכלוסייה עולמית, שעשוי להגיע ל10 מליארד אנשים 2050, יש דרישות גוברת בטיפול בפסולת וייצור מזון 2, ויישום הארץ של כימיקלים רבים כבר הגדיל 3,4. בהתאם לכך, יש צורך במחקר שמכמת את השינויים, ניידות, מגבלות טעינה, וסיכונים סביבתיים הכוללים מכימיקלים הדורשים סילוק קרקע או שאנו תלויים כדי לשפר את יבול בריאותולהיכנע.
מספר האסטרטגיות להיות מועסק כדי להעריך איומים מכימיקלים המיושמים בסביבה. , מחקרי מודל מערכת מבוסס מעבדה שנערכו לספק מידע על מנגנונים בסיסיים שליטה הניידות של חומרים כימיים בקרקעות. כאשר מנתחים את גורל כימי במעבדה, מניפולציה של "הסביבה" ותשומות מלאה ניתן להשיג, אבל אלה רק לעתים נדירות להתאים 5,6 תנאים סביבתיים בעולם האמיתי. לפיכך, חיוץ תוצאות מעבדה להגדרות שדה עשויה להוביל לתחזיות מדויקות על איומים כימיים. לעומת זאת, מדידות שדה רחבות כבר בשימוש כדי להגדיר התנהגות כימית בסביבה. עם זאת, מסקנות לגבי גורל סביבתי ממדידות אלה לעתים קרובות מסובכות בשל השיעורים לעתים קרובות נמוכים השימוש (לדוגמא כמה גרם -1) של כימיקלים מוחלים, כמו גם את יחסי הגומלין המורכבים בין תהליכים הידרולוגיים וbiogeochemical בדוארnvironment המווסתים את החלוקה כימית.
Lysimetry, כולל lysimetry שדה, שימוש היסטורי שנעשה על ידי מדעני אדמה ויבול כדי להעריך את הניידות כלפי מטה של חומרים כימיים מוחלים על קרקעות וצמחייה שהוקמה באופן שיטתי. Lysimeter הוא מכשיר עשוי מתכת או פלסטיק שממוקם לתוך אדמה של עניין, והוא משמש כדי לקבוע את גורלם של חומרים כימיים המיושמים בסכומים ידועים לאזור מצומצם. דגימות קרקע וצמחייה שנאספו מlysimeters ניתן להשתמש כדי להעריך את האבולוציה של הפצות כימיות לאורך זמן. בגלל lysimetry השדה מתבצע בתנאים סביבתיים טבעיים, תוצאות עשויות לשמש כדי לחזות אמיתי תרחישים הנגזרים מיישומים כימיים למערכות קרקע. מחקרי lysimeter מוקדמים נמדדו דיות, זרימת לחות, ו / או תנועה של חומרי מזון. מחקרי lysimeter מודרניים למדוד חומרי הדברה וחומרים מזינים פיזור, תנועת חומרי הדברה, תנודתיות, ומאזן מסה, יחד עם aforemeמדידות ntioned 3.
הגבלה של lysimetry שדה המסורתי היא שניידות כימית בתוך פרופיל קרקע מוגדרת במידה רבה על ידי מדידות מוצק שלב, בעוד פחות תשומת לב מוקדשת לריכוזים מומסים כימיים במים חלחלו דרך הקרקעות - מרכיב קריטי שעלולה להשפיע על הפוטנציאל לזיהום מי תהום מכימיקלים להחיל קרקע. למרות התשטיפים מתחתית lysimeters לעתים נאסף לניתוח, החלטה זו עומק מגבלות גישה של ריכוזי porewater ובדרך כלל דורשת חפירת אדמה משמעותית לפני ניסויים. במקום זאת, כדי לקבל נתונים על ריכוזי כימיקלים במים בקרקע, דוגמי porewater עשויים להיות מנוצלים בהגדרות שדה. דוגמי Porewater מותקנים בקרקעות כדי לאסוף מים ממעמקים דיסקרטיים, רצויים ורק מינימאלי להפריע למערכת הקרקע. דוגמי Porewater כבר מכונים בשמות רבים, כולל lysimeters, מ"ק יניקהlysimeters עמ ', או דוגמי תמיסת קרקע, convoluting ההבחנה שלהם עם lysimeters השדה המסורתי שתואר לעיל. במאמר זה, אנו משתמשים במונח "סמפלר porewater" כדי להקל על בלבול.
הנה, אנחנו מדגימים גישה ניסויית המשלבת lysimetry שדה ודגימת porewater להערכת פוטנציאל השטיפה כלפי מטה של כימיקלים ליישם מערכות קרקע או bareground צמחייה. Lysimetry כבר כלי רב עוצמה המשמש מאז 1700s 7, ואילו דגימת porewater קרמיקה שמשה מאז תחילת 1960s 8. שילוב של טכניקות חזקות אלו מאפשר להגדרה שדה של שני הפצות מוצקה וריכוז כימי מומס בשלב תוך מזעור הפרעת אדמה. מאמר זה מתאר גורמים לשקול בעת תכנון ניסוי, כולל בחירת אתר, התקנת מכשיר, ואיסוף דגימה. הגישה באה לידי ביטוי בניסוי שבדק את גורלם שלחומרי הדברה אורגניים arsenical להחיל מערכת turfgrass הוקמה bareground ו. הטכניקות המתוארות יכולות להיות מותאמות לפי צורך לבחון את גורלם של מגוון רחב של כימיקלים, ובכך לספק כלים רב ערך לחוקרים וקובעי מדיניות שמבקשים להבין את גורלו והתנהגות הסביבתיים של כימיקלים להחיל קרקע.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דגימת שדה מתבצעת בניסוי הזה והוא תחת האישור של מחלקת צפון קרוליינה החקלאות ושירותים לצרכן.
1. התקנת שדה Lysimeter
2. התקנת Porewater סמפלר
3. כימי בקשה לLysimeters
4. Porewater איסוף וניתוח
5. Lysimeter הוצאה מהקבר, אוסף קרקע / צמחייהניתוח nd
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטה זו מאפשרת להצטברות של נתונים על גורלם של כימיקלים להחיל bareground ומערכות קרקע צמחייה 5,10. גישה זו משמשת להערכת ארסן (כמו) שטיפה כלפי מטה, קליטה, וטרנסלוקציה לתוך צמחים לbermudagrass מערכות (dactylon Cynodon) בעקבות היישום של arsenate האורגני העשבים arsenical תיל גלוטמט (MSMA) 9. מאז 1960s, MSMA נעשה שימוש באי - שדה יבול, turfgrass, וייצור כותנה, אך קיים חשש גובר שחל כעלול לחלחל כלפי מטה דרך קרקעות ולזהם מי תהום 11,12. הסוכנות האמרי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניצול lysimetry שדה משולב וגישת דגימת porewater מאפשר לחוקרים להעריך את חלוקת מרחב ובזמן של מגוון רחב של כימיקלים להחיל קרקע. גורלם של חומרים כימיים בקרקעות ומערכות ירוקות יכול להיות נשלט על ידי מספר תהליכים סביבתיים ותכונות, כגון שטיפה כלפי מטה, volatilization, הידרוליזה, photolysis, שינוי / השפלה חיידקים, ספיגת צמח, סוג הקרקע, וחומציות קרקע 16,17. שלא כמו בחממה או ניסויי מעבדה מבוססת, תוצאות מהגישה מבוססת השדה המתואר כאן מתקבלות, עם הפרעה מינימאלית למערכת של מחקר, ולכ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש המחברים אין לחשוף.
המחברים מודים לצוות NCDA Sandhills תחנת המחקר לקבלת סיוע בהתקנת lysimeter והוצאה מקבר. מימון לניסויים שתוארו בנציג תוצאות סופק על ידי המרכז למחקר וחינוך סביבתיים Turfgrass. וידאו וייצור כתב יד נתמכה על ידי מחלקות אוניברסיטת מדינת צפון קרוליינה למדעי קרקע ומדעי הצומח.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Prenart Super Quartz Samplers (PFTE/Quartz) | Prenart Equipment ApS | N/A | ניתן להשתמש בכל דגימות עבור ניתוח עקבות מתכת (למשל SoilMoisture Equipment Corp.) |
| ערכת התקנת Prenart | ציוד Prenart ApS | N/A | מכיל את כל הפריטים הדרושים להתקנת דגימות מי נקבוביות |
| בקבוקי איסוף 2 ליטר | ציוד Prenart ניתן לרכוש בקבוקי ApS | גם מפישר סיינטיפיק (02-923-2) או מחברות אספקת מעבדה אחרות, אך יהיה צורך להתאים את האביזרים. ניתן לכסות בקבוקים בחומר כהה אם ניתן להשתמש בבקבוקים בחומר כהה אם | |
| משאבת ואקום ניידת | ציוד Prenart ApS | N/A | מבית Decagon Devices או משאבת ואקום אחרת המופעלת על ידי סוללות או משאבת ואקום ידנית אחרת ניתן להשתמש בבקבוקי |
| HDPE Nalgene Fisher | Scientific | 03-313-4A | סוג בקבוק המדגם יהיה תלוי באנליט המעניין ועשוי להיות זכוכית |
| חומצה חנקתית מרוכזת | Fisher Scientific | A509-P212 | ייתכן שיהיה צורך בחומצות מחמצנות וקורוזיביות-אחרות לשימור ויש להשתמש בהן בזהירות |
| 25 מ"מ 0.2 ומיקרו; מסנני מזרק ניילון m | VWR | 28145-487 | ניתן להשתמש בסוגי מסננים וגדלי נקבוביות אחרים, בהתאם לניתוח העניין והמכשור האנליטי |
| 60 מ"ל מזרקי Luer-Lok | פישר סיינטיפיק | 13-689-8 | ניתן להשתמש בגדלים אחרים בהתאם לנפח הדגימה שנאסף |
| מד pH נייד | VWR | 248481-A01 | ניתן להשתמש במדי pH אחרים לאחר הכיול |
| צילינדר מדורג | כל | ליזימטר שדה N/A | |
| (מתכת, פלסטיק, וכו ') | N/A | N/A | לעתים קרובות אלה בנויים על סמך מפרטי החוקרים |
| טרקטור נהג עמוד הפוך | N/A | N/A ניתן | להשתמש בכל טרקטור להתקנת הליזימטרים |
| מרסס בום כף יד | N/A | N/A כדי | ליישם את הקצב הדרוש ליישום |
| שקיות פוליאתילן | ג'ונסון & Johnson | N/A | מותגים אחרים עשויים לשמש לאחסון אדמה |
| מסור הדדי | שחור & דקר | לא ישים | ניתן להשתמש בכל מסור גומלין עם אביזר לחיתוך מתכת |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה