Name: Wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Poznaj metodę pomiaru przewodności hydraulicznej gleby z zapobieganiem przepływowi ściennemu. Technika łączy pobieranie próbek w terenie z laboratoryjnym oznaczaniem Ksat, zwiększając dokładność badań hydrologicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować Biuru Zakładu Fizycznego Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii za częściowe finansowanie tego projektu. Częściowe finansowanie zapewnił również Regionalny Projekt Badawczy USDA W-3170. Chcielibyśmy wyrazić naszą wdzięczność Ephraimowi Govere za pomoc w pracach analitycznych. Jesteśmy głęboko wdzięczni Charlesowi Walkerowi, którego umiejętności inżynieryjne, projektowe i konstrukcyjne umożliwiły nam przeprowadzenie tej pracy.

1. Wybór miejsc pobierania próbek gleby
<ol>
	<li>Zidentyfikuj za pomocą fotografii lotniczej i wizji lokalnych miejsca, które były nawadniane ściekami, oraz takie, które nie były nawadniane.</li>
	<li>Wybierz kilka reprezentatywnych stanowisk do pobrania próbek, zwracając szczególną uwagę na możliwe różnice w rzeźbie terenu (w szczególności na położenie w krajobrazie, takie jak wierzchołek, zbocze, podnóże zbocza i zagłębienie), w których woda, gleba i rośliny mogą w różny sposób na siebie oddziaływać.</li>
	<li>Określ części krajobrazu jako wierzchołek, zbocze, podnóże zbocza lub zagłębienie. Skategoryzuj reprezentatywne stanowiska na podstawie ich głównych cech. 
	UWAGA: W tym doświadczeniu stanowiska zidentyfikowano jako nienawadniany wierzchołek, nawadniany wierzchołek, nienawadniane zagłębienie lub nawadniane zagłębienie.</li>
	<li>Ustal liczbę lokalizacji oraz dokładne miejsce pobrania próbek dla każdego charakterystycznego stanowiska reprezentatywnego. 
	UWAGA: Na tym etapie bardzo pomocne mogą być konsultacje ze statystykiem specjalizującym się w statystyce środowiskowej, co pozwoli uniknąć późniejszych problemów związanych z analizami statystycznymi.</li>
	<li>Umieść flagę znacznikową w każdym planowanym miejscu pobrania próbki i nanieś lokalizację planowanych stanowisk na mapę, korzystając z współrzędnych GPS.</li>
</ol>
2. Pobieranie próbek gleby
<ol>
	<li>Określ sprzęt, który zostanie wykorzystany do pobierania próbek gleby. 
	UWAGA: W przypadku płytkich próbek gleby (np. o głębokości mniejszej niż 30 mm), cylindryczny próbnik gleby (Rycina uzupełniająca 1>) o rozmiarze zastosowanym w tym doświadczeniu może być często wbijany w glebę za pomocą młota spadającego, jeśli gleba jest wystarczająco miękka. W opisanym tutaj doświadczeniu zastosowano hydrauliczną wiertnicę, aby umożliwić pobieranie próbek z głębokości do 1 20 mm.</li>
</ol>
<img alt="Proces pobierania próbek gleby za pomocą świdra zamontowanego na ciągniku; przygotowanie do analizy polowej." src="/files/ftp_upload/57181/57181SF1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina dodatkowa 1"> 
Rysunek dodatkowy 1: Użyta do pobierania próbek platforma wiertnicza.
<ol start="2">
	<li>Przetransportuj wiertnicę na miejsce poboru próbek.</li>
	<li>Przed uruchomieniem wiertnicy załóż kaski, rękawice i okulary ochronne.</li>
	<li>Włącz wiertnicę i opuść głowicę obrotową na wysokość umożliwiającą montaż pręta Kelly. 
	UWAGA: Pręt Kelly to metalowy pręt łączący głowicę napędową wiertnicy z próbownikiem.</li>
	<li>Wsuń pręt Kelly do głowicy obrotowej.</li>
	<li>Włóż plastikową wkładkę/rurkę do próbkowania do metalowej rury pomiarowej z nasadką tnącą przymocowaną do jej dna. W opisanym zastosowaniu należy użyć plastikowej wkładki o długości 150 cm i średnicy zewnętrznej (OD) 90 mm, dopasowanej do metalowej rury pomiarowej o długości 20 mm, średnicy zewnętrznej (OD) 10 mm i średnicy wewnętrznej (ID) 90 mm.</li>
	<li>Przymocuj metalową rurę pomiarową do pręta Kelly za pomocą dopasowanej do obu elementów głowicy napędowej.</li>
	<li>Uruchom wiertnicę, aby wprowadzić rurkę pomiarową w głąb gleby na głębokość około 150 mm. 
	UWAGA: Pozwoli to na pobranie próbki o długości 10 mm w plastikowej wkładce i zapewni 50 mm wolnej przestrzeni nad próbką na wodę gromadzącą się podczas pomiarów nasyconej przewodności hydraulicznej w laboratorium. Pomoże to również uniknąć zagęszczenia próbki gleby podczas jej pobierania.</li>
	<li>Wyciągnij metalową rurę pomiarową z gleby za pomocą układu hydraulicznego wiertnicy.</li>
	<li>Zdemontuj metalową rurę pomiarową z głowicy napędowej. Następnie ostrożnie wyjmij z metalowej rury plastikową rurkę z próbką gleby, dbając o to, aby nie zgubić materiału z wnętrza wkładki, nie zagęścić gleby ani nie ścisnąć ścianek plastikowej rurki.</li>
	<li>Nałóż zaślepki na oba końce plastikowej rurki: czerwoną na górny koniec próbki gleby oraz czarną na dolny koniec. Przyklej zaślepki taśmą do tulei, aby zapobiec zanieczyszczeniu lub utracie wody z próbki.</li>
	<li>Umieść próbkę w pozycji pionowej do transportu do laboratorium.</li>
	<li>Kontynuuj pobieranie próbek do interesującej głębokości, powtarzając kroki 2.6–2.12.</li>
</ol>
3. Budowa układu do pomiaru przewodności hydraulicznej gleby z zastosowaniem stałego ładunku i wielu kolumn
UWAGA: Laboratoryjna aparatura do pomiaru przewodności hydraulicznej opiera się na pracach Walkera10. Wykorzystuje ona permeametr skonstruowany w taki sposób, aby oddzielić przepływ między zewnętrzną krawędzią próbki a cylindrem zawierającym pierścień od przepływu przez macierz glebową. Wewnętrzna średnica (ID) każdej z wymienionych poniżej rur PVC nie podlega ścisłej tolerancji. Niektóre mogą pasować idealnie, inne mogą wymagać obróbki (lekkiego szlifowania).
<ol>
	<li>Należy przygotować rurkę z PVC typu schedule 40 o długości 10 mm, średnicy wewnętrznej 96 mm i średnicy zewnętrznej 14 mm.</li>
	<li>Przygotować rurę PVC typu schedule 40 o długości 10 mm, średnicy wewnętrznej 73 mm i średnicy zewnętrznej 89 mm, a następnie obrobić ją mechanicznie tak, aby uzyskać zwężoną krawędź tnącą o szerokości 5 mm. Wyposażyć rurę w plastikową wyściółkę o średnicy 89 mm, dopasowaną do średnicy zewnętrznej.</li>
	<li>Odetnij dolne 20 mm rury z PVC typu schedule 40, o której mowa w kroku 3.2, i zachowaj ten fragment do późniejszego użycia.</li>
	<li>Z arkusza szarego PVC o grubości 6 mm wytnij fragment o wymiarach 15 x 15 mm2Wykonaj obróbkę kwadratu tak, aby w jego centrum znalazł się okrągły otwór o średnicy 60–70 mm.</li>
	<li>Wytnij plaster o grubości 6 mm z rury PVC schedule 40 o średnicy zewnętrznej 73 mm i średnicy wewnętrznej 63 mm. 
	UWAGA: Odpływ prysznicowy o średnicy 73 mm, który pasuje do rury PVC schedule 40 o średnicy wewnętrznej (ID) 73 mm, może zostać docięty i będzie dobrze funkcjonować w przypadku braku dostępności rury PVC schedule 40 o średnicy zewnętrznej (OD) 73 mm.</li>
	<li>Używając kleju do PVC, przymocuj plaster PVC o grubości 6 mm i średnicy zewnętrznej 73 mm (z kroku 3.5) 20 mm poniżej górnej krawędzi rury PVC o średnicy zewnętrznej 89 mm (z kroku 3.2).</li>
	<li>Po wyschnięciu kleju do PVC użytego w kroku 3.6, wyśrodkuj dwa cylindry z PVC na arkuszu o grubości 6 mm i przyklej je do arkusza, używając kleju do PVC.</li>
	<li>Wywierć otwór w zewnętrznym cylindrze z PVC, w centrum, około 15 mm powyżej szarego kwadratu z PVC, aby umożliwić zamontowanie 14 mm adaptera z PVC z końcówką z barbami.</li>
	<li>Przymocuj adapter, używając kleju do PVC.</li>
	<li>Przymocuj plastikową rurkę o średnicy zewnętrznej 19 mm i średnicy wewnętrznej 13 mm do rurkowego końca adaptera.</li>
	<li>Przyklej za pomocą kleju 20-mm odcinek rury PVC schedule 40, wspomniany w kroku 3.4, do dna szarego kwadratu z PVC, centrując go względem otworu.</li>
	<li>Wytnij okrągły kawałek siatki stalowej o średnicy 80–85 mm, oczkach 6 mm i grubości drutu 18 G (w tym celu dobrze sprawdza się ocynkowana osłona rynnowa), a następnie włóż go od góry do rury PVC o średnicy zewnętrznej 89 mm, tak aby spoczywał on na 6-milimetrowym plastrze rury PVC o średnicy zewnętrznej 73 mm.</li>
	<li>Wybierz element o wymiarach 19 x 184 x 2 438 mm3 płytę i przeciąć ją na pół, przycinając każdy odcinek do długości 1 180 mm.</li>
	<li>Wytnij w płycie otwory o średnicy 6–125 mm w odstępach 70 mm.</li>
	<li>Umieść siatkę drucianą pod otworami w płycie i przymocuj ją (np.., używając takera).</li>
	<li>Pod siatką z drutu należy umieścić lejek o średnicy otworu górnego 140 mm i średnicy zewnętrznej wylotu 19 mm, a następnie przymocować go do płyty, nakładając uszczelniacz na krawędź lejka, aby wyeliminować szczeliny między górną częścią lejka a drewnem.</li>
	<li>Zbuduj drewnianą ramę o wysokości 750 mm, aby utrzymać płytkę z 6 otworami (patrz kroki 3.13 i 3.14) na wysokości około 350 mm nad podstawą ramy.
	<ol>
		<li>Przygotuj elementy tej ramy, na które składają się: podstawa, dwa końce ramy, dwie nogi stabilizujące, dolna baza wzmacniająca, baza stabilizująca, środkowa stabilizująca płyta tylna oraz górna płyta tylna.</li>
		<li>Przytnąć deskę do wymiarów 19 x 184 x 1 180 mm3 jako baza.</li>
		<li>Dotnij dwie deski do wymiarów 19 x 184 x 750 mm3 każda z nich jako końce klatek.</li>
		<li>Przytnąć dwie deski, aby uzyskać wymiar 19 x 184 x 60 mm3 stabilizująca nóżka na każdym końcu.</li>
		<li>Dotnij deskę do wymiarów 19 x 184 x 180 mm3 aby służyła jako dolna wzmacniająca podstawa bezpośrednio pod płytą z nawierconymi otworami o średnicy 125 mm (patrz krok 3.14).</li>
		<li>Dotnij deskę do wymiarów 19 x 184 x 1 219 mm3 jako stabilizująca podstawa przymocowana z przodu lub z tyłu dwóch nóg stabilizujących.</li>
		<li>Przyciąć deskę do wymiarów 19 x 184 x 1 219 mm3 jako centralna stabilizująca deskay transportowa.</li>
		<li>Dotnij deskę do wymiarów 19 x 184 x 1 219 mm3 jako górną tylną płytę w celu zapewnienia dodatkowej stabilności, do której zostanie przymocowany rynienkowy system odpływowy. 
		UWAGA: Górna tylna płyta oraz przymocowany do niej rynienek powinny znajdować się na takiej wysokości, aby dno rynienki znajdowało się mniej więcej na tym samym poziomie, na którym będzie znajdować się górna powierzchnia gleby w tulei z próbką gleby po umieszczeniu próbki w urządzeniu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Układ eksperymentu z filtracji gleby z użyciem lejków i rurek; demonstracja analizy erozji i przepuszczalności." src="/files/ftp_upload/57181/57181SF2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina uzupełniająca 2"> 
Rycina dodatkowa 2: Widok z przodu aparatury do pomiaru nasyconej przewodności hydraulicznej. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF2large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<ol start="18">
	<li>Przygotuj rynny doprowadzające i odprowadzające. 
	UWAGA: Każda plastikowa rynna ma około 120 mm szerokości i 1219 mm długości i jest wyposażona w zaślepki końcowe.
	<ol>
		<li>Wywierć otwory w jednej zaślepce rynny odprowadzającej oraz w jednym końcu rynny doprowadzającej, aby przymocować w każdym otworze nylonowy adapter kolczasty 13 mm HB x MGHT.</li>
		<li>Wywierć otwory w drugiej zaślepce rynny doprowadzającej, aby przymocować rurę PVC o średnicy wewnętrznej 25 mm, umożliwiającą odpływ wody z powrotem do zbiornika zasilającego.</li>
		<li>Sklej kątowe połączenia PVC w taki sposób, aby umożliwić odpływ wody z powrotem do zbiornika zasilającego.</li>
		<li>Wytnij zaślepkę końcową rynny o wysokości 40 mm, tak aby pasowała do wnętrza rynny doprowadzającej w odległości około 10 cm od wylotu z podłączeniem PVC.</li>
		<li>Wytnij w górnej części tej zaślepki trapezowate wcięcie o głębokości około 20 mm, szerokości 30 mm u dołu i 50 mm u góry wcięcia. 
		UWAGA: Będzie ono służyć do utrzymania stałego poziomu wody w rynnie doprowadzającej.</li>
		<li>Umieść rynnę odprowadzającą pod lejkami tak, aby opierała się na dolnej podstawie wzmacniającej drewnianej ramy.</li>
		<li>Przymocuj rynnę doprowadzającą do górnej tylnej płyty za pomocą winylowych uchwytów do rynien.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Kanał transportu osadów, badanie hydrodynamiki, schemat, układ eksperymentalny do analizy przepływu wody." src="/files/ftp_upload/57181/57181SF3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek dodatkowy 3"> 
Rysunek uzupełniający 3: Widok końcowy rynny doprowadzającej wodę. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF3large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<ol start="19">
	<li>Przygotuj źródło wody.
	<ol>
		<li>Podłącz plastikowe rurki do nylonowych adapterów z kolcami w rynnie doprowadzającej i rynnie odpływowej.</li>
		<li>Postaw na podłodze obok zestawu do pomiaru przewodności dużą kuwetę, która będzie służyć jako zbiornik zasilający. 
		UWAGA: Kuwetę należy dobrać tak, aby pomieściła ilość wody wystarczającą na co najmniej 24 h pomiarów.</li>
		<li>Umieść w kuwecie małą pompę zanurzeniową i podłącz ją za pomocą plastikowej rurki do wlotu rynny doprowadzającej.</li>
		<li>Podłącz małą plastikową rurkę do adapterów z kolcami wylotu przepływu przyściennego (omówionego w punkcie 3.9) i umieść wolny koniec rurki w rynnie odpływowej.</li>
		<li>Napełnij zbiornik zasilający wodą.</li>
		<li>Włącz pompę i pozwól jej napełnić rynnę doprowadzającą. Upewnij się, że tempo pompowania wody do rynny doprowadzającej jest odpowiednie, aby utrzymać ją prawie pełną, ale bez przelewania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj „próbkę gleby treningowej”, aby zidentyfikować ewentualne potrzebne modyfikacje.
	<ol>
		<li>Umieść „treningową” próbkę gleby w plastikowej tulei do pobierania próbek, pozostawiając około 50 mm odstępu między górną powierzchnią gleby a górną krawędzią tulei.</li>
		<li>Przykryj dolny koniec próbki i tulei podwójną warstwą gazy. Przymocuj gazę do tulei za pomocą gumki recepturki o odpowiedniej wielkości.</li>
		<li>Umieść treningową próbkę gleby wraz z tuleją w kuwecie z wodą wypełnionej do około 1/3 wysokości tulei, tak aby koniec z gazą znajdował się w wodzie.</li>
		<li>Po kilku godzinach podnieś poziom wody w kuwecie do około 2/3 wysokości próbki. Po pozostawieniu próbki na noc, napełnij kuwetę tuż poniżej górnej powierzchni próbki gleby (NIE do górnej krawędzi tulei).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść próbkę gleby na wierzchu rury PVC o średnicy zewnętrznej 89 mm i delikatnie dociśnij ją do rury, pozwalając, aby zaostrzona krawędź rury PVC wbiła się w glebę na kilka milimetrów, co umożliwi oparcie spodu gleby na sicie. 
	UWAGA: Aby to umożliwić, należy poluzować gumkę recepturkę na gazie. Należy również zwrócić uwagę, aby górna powierzchnia gleby w tulei znajdowała się mniej więcej na poziomie dna rynny doprowadzającej, a górna krawędź tulei na poziomie górnej krawędzi rynny doprowadzającej.</li>
	<li>Doprowadź wodę do górnej powierzchni próbki gleby.
	<ol>
		<li>Włącz pompę i napełnij rynnę doprowadzającą.</li>
		<li>Upewnij się, że koniec rurki odpływowej znajduje się w rynnie odpływowej, a wylot z rynny odpływowej jest szczelnie połączony z plastikową rurką prowadzącą do odpływu lub zbiornika znajdującego się na niższym poziomie.</li>
		<li>Używając rurki o średnicy 6 mm, utwórz syfon z rynny doprowadzającej do górnej powierzchni gleby.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pobierz próbki wody z rdzenia glebowego, która odpływa z lejka. 
	UWAGA: Próbki należy pobierać przez czas niezbędny do uzyskania wystarczającej ilości wody, aby zapewnić precyzję wymaganą dla eksperymentu, zgodnie z kryteriami badawczymi.</li>
	<li>Sprawdź, czy nie ma wycieków lub nieprzewidzianych problemów.</li>
	<li>Określ przybliżony czas potrzebny na zebranie odpowiedniej ilości wody na podstawie czasu niezbędnego do napełnienia około połowy zlewki o pojemności 10 mL wodą (lub innej objętości określonej przez zespół badawczy).</li>
	<li>Symuluj „przepływ przyścienny”, wsuwając mały śrubokręt lub inny podobny przedmiot wzdłuż wnętrza plastikowego pojemnika z próbką gleby, aby potwierdzić, że nadmiar przepływu stworzony przez ten kanał dopływa do rynny odpływowej poprzez rurkę odpływową.</li>
	<li>Zmodyfikuj układ na podstawie problemów wykrytych podczas tego przebiegu próbnego.</li>
</ol>
4. Wyznaczanie wartości hydraulicznej przewodności gruntu
<ol>
	<li>Nawilż próbki gleby pobrane z terenu badań, zakrywając ich dolne końce gazą przymocowaną gumką recepturką, zgodnie z instrukcjami podanymi w kroku 3.20 dla próby treningowej.</li>
	<li>Uruchom pompę i poczekaj, aż rynna doprowadzająca zostanie wypełniona. Sprawdź, czy nie występują nieszczelności.</li>
	<li>Umieść próbki w urządzeniu do pomiaru przewodności hydraulicznej, analogicznie do przeprowadzonego uruchomienia próbnego. Należy uważać, aby nie zagęścić próbek podczas manipulacji.</li>
	<li>Ustaw rurki syfonowe tak, aby przenosić wodę z rynny zasilającej na powierzchnię gleby znajdującej się w plastikowej tulei.</li>
	<li>Na początku należy zacząć pobierać wodę z lejka co 10–20 min, aby określić czas trwania pobierania próbek oraz częstotliwość ich pobierania. Dla każdej próbki gleby należy zapisać czas oraz masę/objętość wody pobranej w każdym punkcie czasowym.</li>
	<li>Należy szukać sekwencyjnych próbek zawierających taką samą ilość wody. Po uzyskaniu od 3 do 5 próbek o tej samej zawartości wody można przyjąć, że próbka prawdopodobnie osiągnęła stan stacjonarny. 
	UWAGA: Aby upewnić się, że osiągnięto stan stacjonarny, wskazane może być pobranie dwóch dodatkowych próbek w odstępach godzinnych.</li>
	<li>Należy zastosować prawo Darcy’ego, aby obliczyć nasycony współczynnik przewodności hydraulicznej; 
	<img alt="Wzór na nasyconą przewodność hydrauliczną \(K_{sat}=VL/[A \cdot T \cdot (H2-H1)]\), wyświetlanie równania." src="/files/ftp_upload/57181/57181eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"> 
	gdzie 
	Knasycenie tlenem = nasycony współczynnik przewodności hydraulicznej (L/T) 
	V = objętość wody przepływającej przez rdzeń w stanie stacjonarnym (L3) 
	L = długość próbki (L) 
	A = powierzchnia przekroju poprzecznego próbki rdzenia (L2), przez który przepływa woda. W tej konfiguracji, 
	<img alt="Wzór na obliczenie pola, A=3,14(73mm)^2/4, przedstawia obliczenia geometryczne pola koła." src="/files/ftp_upload/57181/57181eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2"> 
	T = czas (T) 
	(H2 – H1) = różnica poziomów hydraulicznych (L); w tej konfiguracji jest to odległość między górną powierzchnią wody zgromadzonej na powierzchni gleby a dnem próbki gleby.</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>
<li>Wolf, A. M., Beegle, D. B. Recommended soil tests for macronutrients. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWolf%2C+AM+%22Recommended+Soil+Testing+Procedures+for+the+Northeastern+United+States%22">Recommended Soil Testing Procedures for the Northeastern United States</a>. Sims, J. T., Wolf, A. , 3rd ed, Agricultural Experiment Stations of Connecticut, Delaware, Maine, Maryland, Massachusetts, New Hampshire, New Jersey, New York, Pennsylvania, Rhode Island, Vermont, and West Virginia. University of Delaware, Newark. Northeast Regional Bulletin No. 493 39-47 (2011).</li>
<li>Klute, A., Dirksen, C. Hydraulic conductivity and diffusivity: laboratory methods. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKlute%2C+A+%22Methods+of+Soil+Analysis%3A+Part+1-Physical+and+Mineralogical+Methods%22">Methods of Soil Analysis: Part 1-Physical and Mineralogical Methods</a>. Klute, A. , Soil Science Society of America, American Society of Agronomy. Madison, WI. 687-743 (1986).</li>
<li>Walker, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Enhanced+techniques+for+determining+changes+to+soils+receiving+wastewater+irrigation+for+over+forty+years%22">Enhanced techniques for determining changes to soils receiving wastewater irrigation for over forty years</a>. , The Pennsylvania State University. University Park, PA. Dissertation (2006).</li>
<li>Perroux, K. M., White, I. <a target="_blank" href="https://dl.sciencesocieties.org/publications/sssaj/abstracts/52/5/SS0520051205">Designs for disc permeameters.</a> Soil Science Society of America Journal. 52 (5), 1205-1215 (1988).</li>
<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>
<li>Ankeny, M. D., Ahmed, M., Kaspar, T. C., Horton, R. <a target="_blank" href="https://dl.sciencesocieties.org/publications/sssaj/abstracts/55/2/SS0550020467">Simple field method for determining unsaturated hydraulic conductivity.</a> Soil Science Society of America Journal. 55 (2), 467-470 (1991).</li>
<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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Możliwość pobierania niezakłóconych próbek gleby z terenu i uzyskiwania ich wartości przewodności hydraulicznej jest ważna w uzyskiwaniu danych reprezentatywnych dla danego miejsca. Aby jak najlepiej odzwierciedlić warunki polowe, ważne jest, aby używać próbek gleby, które pozostają w stanie fizycznym reprezentatywnym dla środowiska, w którym żyją na polu. Próbki gleby pobrane z terenu polowego, które są następnie zakłócane na przykład przez podpobieranie próbek lub postępowanie z zagęszczeniem wywołanym zagęszczeniem, u...

Odprowadzanie oczyszczonych ścieków z gmin do strumieni jest standardową praktyką od dziesięcioleci. Ścieki takie są oczyszczane przede wszystkim w celu zmniejszenia potencjału biologicznego zużycia tlenu przez mikroorganizmy w wodach, do których odprowadzane są ścieki. Zużycie tlenu przez mikroorganizmy powoduje degradację materiałów organicznych w ściekach, zmniejszając poziom tlenu w zbiorniku wodnym, do którego odprowadzane są ścieki, a tym samym szkodzi organizmom wodnym, w tym rybom.
W ostatnich dziesięcioleciach pojawiły się problemy związane z nieorganicznymi składnikami odżywczymi, niektórymi metalami i innymi chemikaliami w ściekach, które powodują szkody. Ze względu na badanie opublikowane przez Kolpin i wsp.1, wyewoluowało większe skupienie na zakresie substancji chemicznych, które wcześniej nie były brane pod uwagę. To badanie, opublikowane przez Towarzystwo Geologiczne Stanów Zjednoczonych, podniosło świadomość na temat szerokiej gamy produktów higieny osobistej i innych chemikaliów w rzekach i strumieniach w całych Stanach Zjednoczonych z powodu zrzutów z oczyszczalni ścieków.
Od początku lat 60. naukowcy z Penn State University badali i rozwijali alternatywną metodę odprowadzania ścieków, nieco unikalną w wilgotnym regionie. Zamiast odprowadzać oczyszczone ścieki do strumienia, a tym samym bezpośrednio wpływać na jakość strumienia, ścieki są stosowane na terenach zalesionych i uprawnych zarządzanych przez Uniwersytet. Ten obszar zastosowań, nazywany "Żywym filtrem", przyjmuje obecnie wszystkie ścieki wytwarzane z kampusu oraz niektóre z gminy. Zmniejsza to prawdopodobieństwo przedostania się nadmiaru składników odżywczych do strumieni dostarczających wodę do Zatoki Chesapeake, chroni lokalne łowiska zimnowodne przed zrzutami ciepłych ścieków, które są szkodliwe dla ryb, oraz zapobiega bezpośredniemu kontaktowi innych substancji chemicznych zawartych w ściekach z ekosystemami wodnymi.
Jednak zawsze istnieją konsekwencje zmian w zachowaniu, a ta alternatywna funkcja nie jest na nie odporna. Pojawiły się pytania dotyczące tego, czy zastosowanie ścieków negatywnie wpłynęło na zdolność gleby do przepuszczania wody do powierzchni gleby2,3,4,5 i spowodowało większy spływ, czy możliwe jest zanieczyszczenie lokalnych studni chemikaliami (składniki odżywcze, antybiotyki lub inne związki farmaceutyczne, produkty higieny osobistej) zawarte w ściekach ściekowych oraz czy te chemikalia mają negatywny wpływ na środowisko, na przykład poprzez pobieranie chemikaliów do roślin6 uprawianych na danym terenie, czy też rozwój oporności na antybiotyki u organizmów glebowych7 na miejscu.
W wyniku niektórych z tych obaw, to badanie jest prowadzone w celu określenia wpływu nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby przy nasyceniu. Zastosowane podejście polega na pobraniu gleby z wybranych miejsc w obrębie nawadnianego obszaru lub poza nim i dopasowaniu wielkości pojemnika na próbkę gleby do konfiguracji laboratoryjnej. Ważne jest, aby pojemnik na próbkę gleby mieścił się w aparacie laboratoryjnym i aby woda, która przemieszcza się w dół przez matrycę glebową w próbce, była oddzielona od wody, która przemieszcza się w dół między glebą a pojemnikiem na próbkę gleby. Protokół opisuje, w jaki sposób skonstruowana jest aparatura laboratoryjna, aby zapewnić, że tak się stanie.
Próbki gleby są pobierane za pomocą hydraulicznego próbnika rdzeniowego podłączonego do ciągnika. Rdzenie glebowe są pobierane z wybranych obszarów w pofałdowanym krajobrazie i zatrzymywane w plastikowej tulei zamontowanej w próbniku rdzenia glebowego. Rdzenie te są zbierane z gliny mułowej Hagerstown, znajdującej się albo w krajobrazie szczytowym, albo w obszarze depresyjnym. Z nawadnianego obszaru pobiera się próbki z sześciu reprezentatywnych szczytów i sześciu miejsc depresyjnych (w sumie 12 miejsc pobierania próbek z nawadnianego obszaru). Ponadto pobrano próbki z trzech szczytów i trzech miejsc depresyjnych z przyległego, nienawadnianego obszaru (w sumie sześć miejsc nienawadnianych). W każdym miejscu pobiera się maksymalnie sześć rdzeni wiertniczych do maksymalnej głębokości około 1 200 mm, przy czym każda próbka rdzeniowa ma długość około 150 mm (100 mm próbki znajduje się w plastikowej tulei i 50 mm znajduje się w głowicy tnącej próbnika metalowego). Po wyjęciu z próbnika metalowego, plastikowe rękawy zawierające zebrane rdzenie glebowe są wyposażane w zaślepki, transportowane w pozycji pionowej do laboratorium i przechowywane w pozycji pionowej do czasu wykorzystania ich do określenia nasyconej przewodności hydraulicznej. Jednocześnie próbki gleby są pobierane na każdej głębokości w celu określenia stężeń gleby i roztworu glebowego (Ca), magnezu (Mg) i sodu (Na) przy użyciu ekstrakcji Mehlich 3 w celu oszacowania stężeń w glebie 8 i ekstraktów wody dejonizowanej w stosunku 1:2 masy gleby do masy wody. Analizy chemiczne ekstraktów wodnych uzyskano za pomocą atomowej spektroskopii emisyjnej w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-AES) i wykorzystano do obliczenia współczynnika adsorpcji sodu (SAR).
Określenie nasyconej przewodności hydraulicznej odbywa się głównie przy użyciu metody stałej wysokości9. Powstaje roztwór zawierający sole Ca i Na, które naśladują przewodność elektryczną ścieków (EC) i SAR ścieków, dzięki czemu gleba będzie narażona na zmienne jakości wody podobne do ścieków stosowanych na polu. W tym przypadku EC wynosi 1.3 dS/m, a SAR wynosi 3, co odzwierciedla EC i SAR ścieków w ostatnich latach poprzedzających okres pobierania próbek. [Technicznie rzecz biorąc, jednostki SAR to (miliekwiwalenty/litr) 1/2 i zwykle nie są identyfikowane w literaturze.]
Modyfikacja metody stałej wysokości podnoszenia Klute i Dirksen9 to opracowanie separatora przepływu przez Walker8, aby zapobiec włączeniu przepływu przez kolumnę, który wystąpił poza matrycą gleby, do oszacowania przewodności hydraulicznej gleby. Separator przepływowy jest zbudowany z rurek z polichlorku winylu (PVC) dobranych i obrobionych maszynowo tak, aby pasowały do wielkości próbki gleby. Sito podtrzymuje próbkę gleby i umożliwia wodzie, która przepłynęła przez matrycę glebową, wypłynięcie z dna próbki. Drugi wylot emituje wodę, która spłynęła po wnętrzu plastikowej tulei, eliminując w ten sposób nieprawidłowe uwzględnienie tak zwanego "przepływu ściennego" w oszacowaniu ilości wody przepływającej przez matrycę glebową.

<table><tbody><tr><td>< mocny> Sprzęt do pobierania próbek:</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Wiertnica do pobierania próbek gleby</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td> <td># 25-TS / Model HDGSRTS</td> <td>* UWAGA: Ten model jest porównywalny z modelem, który zastosowaliśmy, ale który nie jest już produkowany</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" X 7-1/4"</td><td></td></tr><tr><td>Bit do zbierania gleby</td><td>Giddings Machine Co., Inc</td><td>#ZC-190 4-3/4" Standardowa</td> plastikowa wkładka reliefowa <td></td></tr><tr><td>do próbki gleby</td><td>Giddings Machine Co., Inc</td><td>#ZC-208 3-5 / 8 "x 6"</td><td>Wystarczająca ilość w stosunku do liczby pobieranych próbek</td></tr><tr><td>Czarne zaślepki a do dolnej części wkładek do próbek</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Do zatrzymywania próbek w wkładkach</td></tr><tr><td>Czerwone zaślepki a do górnej części wkładek do próbek</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Do zatrzymywania próbek w wkładkach</td></tr><tr><td>Chłodnica Skrzynia</td><td></td><td></td><td>Przechowuj i utrzymuj próbki w pozycji pionowej w wkładkach do próbek podczas transportu z terenu do laboratorium</td></tr><tr><td><mocny>Sprzęt ochronny: </mocne></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kaski ochronne, gogle i rękawice</td><td></td><td></td><td>inne elementy potrzebne do ochrony osobistej</td></tr><tr><td>Piła</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wiertła i bity</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVC Cement</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>6 do 8, 19 mm x 184 mm x 2 438 mm Płyty</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 &ndash; Łączniki kolczaste; 13 mm HB x MGHT</td><td></td><td></td><td>do podłączenia rurki z tworzywa sztucznego do zasilania rynny i rynny drenażowej</td></tr><tr><td>6 &ndash; złączka</td><td></td><td></td> kolczasta <td>do łączenia rurki z tworzywa sztucznego z zewnętrznym cylindrem z PVC, aby umożliwić odprowadzanie wody</td></tr><tr><td>Rurka</td><td></td><td></td><td></td>z tworzywa sztucznego o długości 3 000 mm, średnicy zewnętrznej 19 mm / średnicy wewnętrznej 13 mm</tr><tr><td>Okrągłe elementy</td><td></td><td></td> <td>siatki o średnicy 6 i 85 mmMoże być cięta z (np. ) siatki drucianej o długości 600 mm i grubości 6 mm x 18 (np. osłona rynny ze stali ocynkowanej )</td></tr><tr><td>Schemat 40 Rura PVC &ndash; 96 mm ID / 114 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schemat 40 Rura PVC &ndash; 73 mm ID / 89 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schemat 40 Rura PVC &ndash; 63 mm ID / 73 mm OD, Odpływy prysznicowe z tworzywa sztucznego OR 6 - 73 mm</td> Harmonogram 40 Rura PVC &ndash; 25 mm ID 6, 6 mm grubości x 155 mm kwadratowe arkusze PVC Można kupić 2 &ndash; 6 mm x 300 mm (appx) arkuszy za około 20 USD za sztukę z: https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p 6 &ndash; 140 mm na 19 mm plastikowe lejki <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Do kierowania wody przepływającej z próbki gleby do zlewki zbiorczej</td></tr><tr>Uszczelka <td></td><td></td><td></td><td>samoprzylepna</td></tr><tr><td>1 &ndash; długość 150 mm x 1 200 mm siatka</td><td></td><td></td> druciana <td>4 Dobrze sprawdza się siatka</td></tr><tr><td>2 &ndash; 120 mm x 1 219 mm Rynna plastikowa z zaślepkami</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 &ndash; Wieszaki</td><td></td><td></td><td></td>rynnowe</tr><tr><td>1 - dodatkowa zaślepka</td><td></td><td></td> <td>rynnyDo cięcia zgodnie z opisem w procedurach w celu stworzenia stałej wysokości podnoszenia w rynnie zasilającej</td></tr><tr><td>1 &ndash; duża wanna</td><td></td><td></td> z tworzywa sztucznego o <td>objętości około 65 l, na przykład służąca jako źródło wody dla procedury przewodności hydraulicznej</td></tr><tr><td>1 &ndash; duża wanna</td><td></td><td></td> z tworzywa sztucznego <td>Służy do zwilżania próbek gleby</td></tr><tr><td>1 &ndash; Pompa zatapialna</td><td>np. Beckett M400 AUL lub M400 AS</td>Rurki z tworzywa sztucznego Rury drenażowe o różnych rozmiarach, rura doprowadzająca wodę i odpływ z rynny drenażowej Pojemnik ze ściereczką serową Do umieszczenia na dnie próbki gleby pomaga zatrzymać glebę w plastikowym pojemniku na próbkę podczas przewodności hydraulicznej i zwilżania Gumki recepturki <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Wystarczająco duży, aby ciasno zmieścić się wokół plastikowych wkładek na próbki</td></tr><tr><td>Skala o wielkości co najmniej 0,1 g</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zlewka lub inny pojemnik do zbierania wody z każdej próbki</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chlorek</td><td></td><td></td> sodu <td>Do tworzenia jakości wody podobnej do tej, która jest zwykle stosowana do gleby</td></tr><tr><td>Chlorek</td><td></td><td></td> <td>wapniaDo tworzenia jakości wody podobnej do tej, która jest zwykle stosowana do gleby</td></tr></tbody></table>

wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej

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

Od początku lat sześćdziesiątych badano alternatywną metodę odprowadzania ścieków na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii i monitorowano jej wpływ. Zamiast odprowadzać oczyszczone ścieki do strumienia, a tym samym bezpośrednio wpływać na jakość strumienia, ścieki są stosowane na terenach zalesionych i uprawnych zarządzanych przez Uniwersytet. Obawy związane ze zmniejszeniem przewodności hydraulicznej gleby pojawiają się, gdy rozważa się ponowne wykorzystanie ścieków. Metodologia opisana w tym manuskrypcie, polegająca na dopasowaniu wielkości próbki gleby do wielkości laboratoryjnej aparatury do pomiaru przewodności hydraulicznej, zapewnia korzyści płynące ze stosunkowo szybkiego pobierania próbek z korzyściami płynącymi z kontrolowanych laboratoryjnych warunków brzegowych. Wyniki sugerują, że ponowne wykorzystanie ścieków mogło mieć pewien wpływ na zdolność gleby do przenoszenia wody na większych głębokościach w depresyjnych obszarach terenu. Większość spadków przewodności hydraulicznej gleby w zagłębieniach wydaje się być związana z głębokością, z której pobrano próbkę, a także z różnicami strukturalnymi i teksturalnymi gleby.

Aby zbadać kwestię tego, czy stosowanie ścieków oczyszczonych na obszarze Living Filter wpłynęło na zdolność gleby do przesyłania wody, przeprowadziliśmy eksperymenty w celu pomiaru nasyconego przewodnictwa hydraulicznego gleb. Porównaliśmy przewodnictwo hydrauliczne gleb z obszarów nawadnianych z przewodnictwem gleb z obszarów nienawadnianych na tym samym terenie. Wpływ ścieków oczyszczonych na przewodnictwo hydrauliczne gleby jest kwestią istotną, ponieważ w regionach o mniejszej wilgot...

Tutaj prezentujemy metodologię, która dopasowuje wielkość próbki gleby i urządzenie do pomiaru przewodności hydraulicznej, aby zapobiec błędnemu uwzględnieniu w pomiarach przepływu wody tzw. przepływu ścian wzdłuż wnętrza pojemnika z glebą. Jego zastosowanie demonstruje się za pomocą próbek pobranych z oczyszczalni ścieków.

Wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej

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

Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie ochrony środowiska, takie jak to, czy dana działalność na lądzie spowoduje większe zanieczyszczenie wód powierzchniowych lub gruntowych. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapobiega ona przeszacowywaniu szybkości przepływu wody przez glebę w wyniku tego, co nazywamy przepływem ściennym. Po tym, jak zademonstruję pracę w terenie na platformie wiertniczej, Melissa Miller, doktorantka w naszym laboratorium, zademonstruje działania laboratoryjne.Aby pobrać próbki gleby, przed uruchomieniem wiertnicy najpierw załóż kask, rękawice i okulary ochronne. Włącz wiertnicę i opuść głowicę obrotową na tyle, aby umożliwić montaż pręta Kelly. Pręt Kelly to metalowy pręt, który łączy głowicę napędową wiertnicy z próbnikiem.Włóż pręt Kelly do głowicy obrotowej. Włóż plastikową wkładkę sample probówkę do metalowej probówki na próbkę z głowicą tnącą przymocowaną do dolnej części metalowej probówki na próbkę. Do opisanego tutaj zastosowania należy użyć plastikowej wkładki o długości 150 milimetrów i średnicy zewnętrznej 90 milimetrów, umieszczonej w metalowej probówce o długości 200 milimetrów o średnicy zewnętrznej 100 milimetrów i średnicy wewnętrznej 90 milimetrów.Przymocuj metalową probówkę do pręta Kelly za pomocą głowicy napędowej zamontowanej na obu. Uruchom wiertnicę, aby przesunąć rurkę z próbką na około 150 milimetrów w głąb gleby. Wyjmij metalową rurkę na próbkę z gleby za pomocą układu hydraulicznego wiertnicy.Teraz wyjmij metalową rurkę na próbkę z głowicy napędowej. Wyjmij plastikową probówkę z próbką przytrzymującą próbkę gleby z metalowej probówki na próbkę. Należy uważać, aby nie stracić ziemi z wnętrza plastikowej probówki na próbkę i nie zagęścić gleby ani nie ściskać boków plastikowej probówki na próbkę.Umieść zaślepki po obu stronach plastikowej probówki na próbkę, używając koloru czerwonego na końcu górnej części próbki gleby i czarnego na dole próbki gleby. Przyklej zaślepki do tulei, aby uniknąć zanieczyszczenia lub utraty wody z próbki. Na koniec umieść próbkę w pozycji pionowej w celu transportu z powrotem do laboratorium.Skonstruuj nasyconą aparaturę do pomiaru przewodności hydraulicznej zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Aby przygotować źródło wody, najpierw podłącz plastikową rurkę do adapterów końcowych z nylonowymi zadziorami zarówno w rynnie zasilającej, jak i rynnie drenażowej. Umieść dużą wannę na podłodze w sąsiedztwie urządzenia do pomiaru przewodności, które ma służyć jako pojemnik zasilający.Następnie podłącz dużą plastikową rurkę do wlotu małej pompy głębinowej i umieść pompę na dnie wanny. Następnie podłącz małą plastikową rurkę do adapterów z zadziorami i włóż niepodłączony koniec rurki do rynny drenażowej. Teraz napełnij pojemnik zapasowy wodą.Podłącz pompę i uruchom ją, aby napełnić rynnę zasilającą. Upewnij się, że szybkość pompowania wody do rynny zasilającej jest odpowiednia, aby rynna zasilająca była prawie pełna bez przepełnienia. Przygotuj próbną próbkę gleby, aby zidentyfikować wszelkie potrzebne modyfikacje, umieszczając próbkę gleby w plastikowej tulei do pobierania próbek, pozostawiając około 50 mililitrów przestrzeni między górną częścią gleby a górną częścią plastikowej tulei.Przykryj dolny koniec próbki i rękaw podwójną warstwą gazy serowej. Trzymać gaz serowy na rękawie do pobierania próbek gumką o odpowiedniej wielkości. Dlatego ważne jest również, aby upewnić się, że próbki są wstępnie zwilżone od dołu, a nie od góry, ponieważ zwilżanie od góry spowoduje uwięzienie powietrza w porach gleby, a wyniki nie będą reprezentatywne.Umieść próbkę gleby do ćwiczeń i rękaw w wannie z wodą wypełnioną do około jednej trzeciej wysokości rękawa gazą serową i znajdującą się w wodzie. Kilka godzin później podnieś wodę w wannie do około dwóch trzecich wysokości próbki. Po pozostawieniu próbki na noc, napełnij wannę tuż poniżej górnej części próbki gleby.Teraz umieść próbkę gleby na rurze PVC o średnicy zewnętrznej 89 milimetrów. Delikatnie dociśnij go do rurki, pozwalając zaostrzonej krawędzi rurki PVC wcisnąć się w glebę na kilka milimetrów, aby dno gleby mogło spocząć na ekranie. Ważne jest, aby zaostrzona krawędź wciskała się w glebę na kilka milimetrów, ale nie była dociskana tak mocno, aby zagęścić próbkę gleby.Dostarczyć wodę do górnej części próbki gleby. Włącz pompę i napełnij rynnę zasilającą. Upewnij się, że koniec rurki drenażowej jest umieszczony w rynnie drenażowej i że wylot z rynny drenażowej jest szczelnie połączony z plastikową rurką, która jest umieszczona w odpływie lub pojemniku na niższej wysokości.Za pomocą sześciomilimetrowych rurek utwórz syfon od rynny zasilającej do górnej części gleby. Dlatego ważne jest, aby głębokość wody nad glebą w probówce z próbką nie wychodziła poza rurkę. Jeśli tak się stanie, konieczne będzie dodanie rozszerzenia na górze lub na dole.Teraz pobierz próbki wody z rdzenia gleby, która spływa z lejka. Sprawdź, czy nie ma wycieków lub nieprzewidzianych problemów. Określ przybliżony czas potrzebny do zebrania odpowiedniej ilości wody na podstawie czasu potrzebnego do napełnienia wodą około połowy 100-mililitrowej zlewki.Utwórz symulowany przepływ w ścianie, wkładając mały śrubokręt wzdłuż wnętrza plastikowego pojemnika na próbkę gleby, aby potwierdzić, że nadmiar przepływu utworzony przez to przejście przepływa do rynny drenażowej przez rurkę drenażową. Przystąp do uzyskania wartości przewodności hydraulicznej gleby zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Przedstawiono reprezentatywne wyniki spadków przewodności hydraulicznej obserwowanych wraz ze wzrostem głębokości gleby zarówno na obszarach podrażnionych, jak i nienawadnianych.Spodziewano się, że obszary nawadniane będą miały nieco wyższą przewodność w pobliżu powierzchni w porównaniu z obszarami nienawadnianymi. Wynika to z obserwowanego wzrostu gęstości roślin i korzeni roślin na obszarach nawadnianych, które tworzą większe przestrzenie porowe, w których woda może przemieszczać się przez zbutwiałe kanały korzeniowe w glebie. Chociaż nie zaobserwowano różnic między przewodnością hydrauliczną gleby na obszarach nawadnianych i nienawadnianych, istniały wyraźne różnice we współczynnikach absorpcji sodu między tymi obszarami.Oczywiste jest, że SAR był bardzo ważnym czynnikiem, który wpływał na przewodność hydrauliczną. Rysunek ten pokazuje, że istnieje silny związek między głębokością gleby a roztworem glebowym SAR dla nawadnianych obszarów depresyjnych. Jest to prawdopodobnie spowodowane zarówno silną korelacją między głębokością gleby a SAR roztworu glebowego, jak i w pewnym stopniu spadkiem Ksat wraz ze wzrostem głębokości.Gdy aparatura jest zbudowana tak, aby zawierała typowe próbki, technika ta może być stosowana przez dowolny okres czasu, jaki jest wymagany do osiągnięcia warunków stałego przepływu wody, bez konieczności obecności przez cały czas. Przeprowadzając ten zabieg należy pamiętać o dopasowaniu jakości wody do warunków, na jakie narażona jest gleba w środowisku naturalnym. Na przykład woda deszczowa ma znacznie inny skład chemiczny niż ścieki.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak zapobiec tworzeniu niereprezentatywnych i sztucznie zawyżonych szacunków przepływu przez tak zwane przepływy ścienne. Nie zapominaj, że praca z ciężkim sprzętem w terenie może być bardzo niebezpieczna. Środki ostrożności, takie jak zawsze towarzyszenie drugiej osobie, a także stosowanie środków ochrony osobistej, są zawsze standardową procedurą.

wastewater-irrigation-impacts-on-soil-hydraulic-conductivity-coupled

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Ten film przedstawia technikę pobierania próbki gruntu do analizy właściwości hydraulicznych. Obszar pobierania próbek jest oczyszczany, a górna skorupa jest opróżniana. Pierścień do pobierania próbek jest następnie umieszczany w glebie w celu pobrania próbki. Pierścień z próbką jest następnie czyszczony, znakowany, pakowany i przenoszony w nienaruszonym stanie do analizy.

Pobieranie próbek rdzenia glebowego w celu analizy właściwości zatrzymywania wody

Ten artykuł opisuje projekt, budowę i funkcję obiektu o powierzchni 1 000m2 zawierającego 24 indywidualne działki polowe o powierzchni 33,6m2 wyposażone do pomiaru całkowitej objętości spływu z czasem i pobierania podpróbek spływu w wybranych odstępach czasu w celu ilościowego określenia składników chemicznych w wodzie spływającej z symulowanych trawników domowych.

Projekt i budowa Zakładu Badań Spływów Miejskich

Lizymetria terenowa i pobieranie próbek wody porowej pozwalają badaczom ocenić los substancji chemicznych stosowanych w glebach i ustalonej roślinności. Celem tego protokołu jest zademonstrowanie, w jaki sposób zainstalować wymagane oprzyrządowanie i pobrać próbki do analizy chemicznej podczas zintegrowanych eksperymentów z lizymetrią polową i pobieraniem próbek wody porowej.

Zintegrowana lizymetria polowa i pobieranie próbek wody porowej w celu oceny mobilności chemicznej w glebach i zastanej roślinności

To badanie przedstawia metodę wykopaliskową do badania podpowierzchniowej hydrologicznej, geochemicznej i mikrobiologicznej heterogeniczności lizymetru glebowego. Lizymetr symuluje sztuczne zbocze wzgórza, które początkowo było w jednorodnym stanie i zostało poddane działaniu około 5000 mm wody w ciągu ośmiu cykli nawadniania w okresie 18 miesięcy.

Wykopy lizymetryczne gleby do sprzężonych badań hydrologicznych, geochemicznych i mikrobiologicznych

Dokładny pomiar temperatury i zawartości wody w górnych 5 mm powierzchni gleby może poprawić nasze zrozumienie kontroli środowiskowej procesów biologicznych, chemicznych i fizycznych. W tym miejscu opisujemy protokół wytwarzania, kalibracji i przeprowadzania pomiarów za pomocą czujników temperatury i wilgotności powierzchni gleby.

Produkcja prostych i niedrogich czujników temperatury powierzchni gleby i grawimetrycznej zawartości wody

Profiler mikrodializy jest opisany do pobierania próbek rozpuszczonych substancji rozpuszczonych w wodzie porowej na styku tlenowo-beztlenowym gleba-woda in situ z minimalnymi zakłóceniami. Urządzenie to jest przeznaczone do wychwytywania gwałtownych zmian w profilach stężeń i głębokości wywołanych zakłóceniami na granicy faz gleba-woda i poza nią.

Pobieranie próbek rozpuszczonej substancji rozpuszczonej na tlenowo-beztlenowym granicy faz gleba-woda przy użyciu profilerów mikrodializ

Określenie zawartości wody w glebie jest kluczowym wymogiem misji dla wielu agencji stanowych i federalnych. Protokół ten łączy w sobie wysiłki wielu agencji mające na celu pomiar zawartości wody w glebie za pomocą czujników zakopanych in situ.

In Situ Czujniki wilgotności gleby w glebach niezakłóconych

Ten artykuł przedstawia prosty eksperyment z parowaniem przy użyciu przyrządu do właściwości hydraulicznych dla próbki gleby. Dzięki wydajnym metodom pomiary mogą być wykonywane w ciągu kilku dni w celu wygenerowania wysokiej jakości danych.

Pomiary potencjału wodnego i przewodności gleby w oparciu o prosty eksperyment parowania przy użyciu analizatora właściwości hydraulicznych

Ta metoda wyjaśnia, jak zbudować i obsługiwać ciągłą komorę do znakowania izotopów 13C i 15N do jednolitego lub zróżnicowanego etykietowania tkanek roślinnych. Omówiono reprezentatywne wyniki znakowania metabolicznego i strukturalnego Andropogon gerardii.

Konstrukcja i działanie komory do ciągłego znakowania izotopami 13C i 15N do jednorodnego lub różnicowego, metabolicznego i strukturalnego znakowania izotopów roślinnych

Nicienie entomopatogeniczne to glisty zamieszkujące glebę, które pasożytują na szerokiej gamie owadów.  Pokazujemy metody pobierania próbek stosowane do izolacji tych nicieni z gleby przy użyciu dwóch technik: przynęty na owady i zmodyfikowanej białej pułapki, do odzyskiwania nicieni odpowiednio z próbek gleby i zakażonych zwłok owadów.

Pobieranie próbek z gleby i izolacja nicieni entomopatogenicznych (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Poznaj metodę pomiaru przewodności hydraulicznej gleby z zapobieganiem przepływowi ściennemu. Technika łączy pobieranie próbek w terenie z laboratoryjnym oznaczaniem Ksat, zwiększając dokładność badań hydrologicznych.

Wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej (Wideo) | JoVE Journal

Wpływ nawadniania ścieków na przewodność hydrauliczną gleby: sprzężone pobieranie próbek w terenie i laboratoryjne oznaczanie nasyconej przewodności hydraulicznej

Przeglądaj więcej filmów