Name: Vegetated Sistemas de Tratamento para Remoção de Contaminantes Associados à Toxicidade de Águas Superfícies na Agricultura e Escorrências Urbanas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-15T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 49 s
Description: Aprenda a avaliar sistemas vegetados de tratamento para remoção de pesticidas em escorrências urbanas e agrícolas. Este método combina análise química com testes de toxicidade em invertebrados de água doce para proteger a qualidade da água superficial.

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

O financiamento para o trabalho aqui descrito veio do Departamento de Regulação de Pesticidas da Califórnia e do Departamento de Recursos Hídricos da Califórnia.

1. Monitoramento de Eficácia de Bioswale Urbana <ol><li> Amostragem de água de tempestade <ol><li> Amostra de 4 L de águas pluviais de pré-tratamento que saem do parque de estacionamento como ele entra na entrada bioswale e, em seguida, 4 L de águas pluviais pós-tratamento que deixa o bioswale através de 4 &quot;drenagem de saída. </li><li> Usando previsões meteorológicas locais, colete amostras no início, no meio e no fim do hidrograma da tempestade. Composite as amostras para caracterizar a variabilidade de escoamento durante o evento de tempestade. </li><li> Recolher 1,3 L amostras à mão e compostas-los em um 4 L âmbar garrafa. Colete as amostras de entrada em várias aberturas de freio onde a água da tempestade flui para a bioswale. </li><li> Recolher 1,3 L amostras de saída do medidor de fluxo ligado ao dreno de saída (descrito abaixo) e compostas-los em um frasco de 4 L âmbar. </li><li> Armazenar as amostras compostas em gelo até que a amostra hidrográfica final seja coletada. Em seguida, transportá-los para o laboratório e mantenha em um refrIgerator a 4 ° C antes da subamostragem para testes de química e toxicidade. Envio de amostras para o laboratório de química dentro de 48 h da coleta de amostras. </li></ol></li><li> Cálculo de Carga <ol><li> Antes da tempestade, instale um medidor de chuva de registrador digital de balde de inclinação, anexando-o a uma luz ou outro pólo adjacente ao local bioswale. Use os dados de chuva para indicar precipitação instantânea e total para o local. </li><li> Instale um medidor de fluxo por impulso mecânico nos drenos de saída da bioswale. Registre o fluxo total saindo do bioswale. NOTA: A redução no volume de escoamento é presumida para reduzir o carregamento global de contaminantes em projetos de LID. </li><li> Modelar o volume de água que cai na área de captação do parque de estacionamento durante o evento de chuva por extrapolação usando as polegadas de chuva registradas pelo pluviômetro. Use esses dados para determinar o volume que entra no sistema de tratamento com base na área de superfície do estacionamento. </li><li> Use o fluxo total registrado por tMedidor de vazão de saída para calcular a porcentagem de infiltração. Calcule a diferença entre o volume de entrada e saída para determinar a infiltração de águas pluviais. </li><li> Calcule a carga de contaminantes e as porcentagens de redução de carga durante a tempestade usando o volume de entrada e saída em conjunto com medições analíticas de contaminantes. </li><li> Medir analitos químicos que são relevantes para a toxicidade da água superficial (conforme discutido abaixo). Grupos químicos totais para simplificar os cálculos de carga e basear-se nos seus modos de acção tóxicos semelhantes ( por exemplo , hidrocarbonetos aromáticos polinucleares totais [HAP], piretróides totais e fipronil total e degradados). </li></ol></li><li> Química <ol><li> Analisar todas as amostras para os seguintes parâmetros: total de sólidos em suspensão (TSS), metais traços (método USEPA 200.8 5 , espectrometria de massa por plasma indutivamente acoplado [ICP / MS]) e PAHs (método USEPA 625 6 ). </li><li> Analisar amostras para curreBifentrina, cipermetrina, fenvalerato / esfenvalerato, permetrina, tetrametrina, L-cialotrina, ciflutrina e alletrina) eo fipronil e seus três principais degrada- dos (sulfeto de fipronil, Fipronil sulfona, fipronil desulfinilo). </li><li> Analisar piretróides utilizando cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC / MS) usando ionização química negativa ou outro método apropriado para fornecer limites de detecção adequados. Uma vez que a maioria dos pesticidas de uso corrente são altamente tóxicos em baixas concentrações, suas análises requerem baixos limites de relatórios químicos para serem relevantes para avaliação de risco ambiental. O método que estabelece limites para piretróides é de 0,5 ng / L a 1,0 ng / L para todos os piretróides, excepto a permetrina (limite de notificação = 10 ng / L). </li><li> Use um procedimento analítico para o fipronil que forneça um limite de relatório do método de 1,0 ng / L. Os pesticidas organofosforados não precisam de ser medidosPor exemplo, em áreas urbanas na Califórnia 8 , 9 . </li><li> Medir os pesticidas neonicotinóides ( por exemplo , imidacloprid) utilizando a cromatografia líquida de ultrapressão acoplada a um espectrómetro de massa triplo-quadrupolar, que tem um limite para o imidaclopride de 50 ng / L. </li></ol></li><li> Testes de Toxicidade <ol><li> Realizar testes de toxicidade nas amostras compostas de águas pluviais de entrada e saída usando 3 espécies de teste, seguindo protocolos de teste agudo da US Environmental Protection Agency (USEPA) 10 . O teste com o cladócero Ceriodaphnia dubia mede a sobrevivência após 96 h. O teste com o anfípode Hyalella azteca mede a sobrevivência após 10 dias. O teste com o midge Chironomus dilutus mede a sobrevivência eo crescimento após 10 dias. </li><li> Realizar testes agudos de sobrevivência de 96 h com o cladócero C. dubia após U.S. Orientação EPA. <ol><li> Exponha cinco recém-nascidos de C. dubia em cada uma das cinco repetições de amostras de águas pluviais de entrada e saída. As réplicas consistem em frascos de cintilação de 20 mL contendo 15 mL de solução de teste. </li><li> Feed neonates uma mistura de levedura, cerófilo, trout chow (= YCT, seguindo US EPA orientação ) e Selenastrum algas 2 h antes de 100% de renovação diária das soluções de teste de águas pluviais. Registre o número total de recém-nascidos sobreviventes diariamente. </li><li> Compare a sobrevivência final de C. dubia após 96 h de exposição a amostras de águas pluviais de entrada e saída para sobrevivência em água de controle moderadamente difícil usando um teste t. Siga os procedimentos estatísticos recomendados pela EPA dos EUA. </li></ol></li><li> Conduzir testes de sobrevivência agudos de 10 dias com o anfípodo H. azteca seguindo a orientação da US EPA. <ol><li> Expõem anfípodes de 10, 9 dias a 15 dias de idade em cada uma das cinco repetições. As réplicas consistem em copos de vidro de 300 mL contendo 200 mL de solução de teste. </li><li&gt; Realizar testes de anfípodos por 10 dias, contar o número de anfípodes sobreviventes diariamente e renovar 50% da solução de teste a cada 48 h. Alimentar cada béquer a cada 48 h com 1,5 mL de YCT após a renovação. </li><li> Compare a sobrevivência final de anfípodes em amostras de águas pluviais a 10 dias de sobrevivência em água de poço de laboratório como descrito acima. </li></ol></li><li> Realizar testes crônicos de sobrevivência e crescimento de 10 dias com o midge C. dilutus seguindo a orientação da US EPA. <ol><li> Exponha 12, 7-d animais de idade em cada uma das quatro repetições. As réplicas consistem em recipientes de vidro de 300 mL contendo 200 mL de solução de teste. Fornecer cada recipiente de ensaio de midge com 5 mL de areia como substrato para a construção de tubos pelas larvas. </li><li> Realizar testes durante 10 dias e renovar 50% da solução de teste a cada 48 h para cada copo diariamente com uma quantidade crescente de pasta de alimento de peixe (4 g / L), como se segue: dias 0 a 3, 0,5 mL / dia; Dias 4 a 6, 1,0 mL / dia; Dias 7 a 10, 1,5 mL / dia. </li><li> Compare a sobrevivência final eCrescimento em amostras de águas pluviais até 10 dias de sobrevivência em água de poço de laboratório como descrito acima. Medir o crescimento de animais sobreviventes como peso seco isento de cinzas a 10 dias em comparação com o peso inicial dos organismos de teste. </li></ol></li><li> Para todos os testes de toxicidade, medir oxigênio dissolvido, pH e condutividade usando medidores apropriados e eletrodos. Medir a amônia não ionizada usando um espectrofotômetro. <ol><li> Medir a dureza da água ea alcalinidade no início e término dos testes. 10 </li><li> Gravar a temperatura da água com um termómetro de gravação contínua. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Vigilância Integrada de Eficácia de Drenos de Drenagem Agrícola Vegetal <ol><li> Construção integrada da vala NOTA: A vala de drenagem agrícola usada no exemplo atual tem 152 m de comprimento e tem uma largura de seção transversal em forma de semi-V de 5 m na parte superior e 1 m de profundidade. A vegetação de vala é uma combinação de nEspécies de erva daninha, principalmente semeadas com festuca vermelha ( Festuca rubra ). Neste exemplo, ensaios de valas vegetativas integradas consistiram em tratamentos de carvão ativado granulado (GAC) e tratamento de filtro de composto integrado com a vala coberta de vegetação. <ol><li> Construa dois filtros de composto e seis filtros de carbono e instale-os em três diferentes seções da vala de vegetação ( Figura 2 ). Use mangas de 2 m de comprimento e 20 cm de diâmetro cheias de carbono ou de composto. </li><li> Encher seis mangas com 30 L de carvão ativado granulado e colocá-los através da vala no ponto de 146 m, perto do final de 152 m de vala vegetated. Ande as mangas cheias de GAC para o fundo da vala com estacas de arame na borda a montante. </li><li> Coloque uma seção de 2,5 m de comprimento de 6 &quot;de largura de bordo de pinheiro na borda a jusante de cada uma das mangas GAC.Cavalar as tábuas de pinho nos dois lados e parte inferior do canal para minimizar a água ignorando e undercutting as mangas de carbono. próVide suporte vertical para maximizar o tempo de contato da água com o carbono. </li><li> Encha as mangas de composto com aproximadamente 15 kg cada de resíduos de quintal parcialmente decompostos de qualquer fonte limpa, como um aterro local. Posicione duas mangas de adubo de 2 m de comprimento através do canal de vegetação a 64 m e a 123 m ao longo da vala de vegetação de 152 m ( Figura 2 ). </li></ol></li><li> Simulação e Amostragem de Escoamento NOTA: Este protocolo descreve métodos para a realização de ensaios simulados de escoamento agrícola e acompanhamento associado para avaliar a eficácia do tratamento utilizando o sistema de tratamento vegetativo integrado. No presente exemplo, avaliou-se o sistema integrado de vegetação-composto-carbono em dois caudais que representavam taxas de descarga típica fora de campo de fazendas comerciais no Vale de Salinas, 3,2 L / s e 6,3 L / s. O pesticida organofosforado clorpirifos foi utilizado como um pesticida modelo nestes ensaios, porque tem um moderado solubiE, portanto, representa o intervalo médio de solubilidade de pesticidas representativos comumente utilizados no manejo de pragas. O clorpirifos também é objeto de ações regulatórias em andamento na região central da Califórnia por causa de seus impactos nas bacias hidrográficas da agricultura. A dose de clorpirifos alvo foi de aproximadamente 2.600 ng / L. As taxas de fluxo e as concentrações de clorpirifos alvo estiveram dentro das faixas previamente medidas em escoamento de irrigação local 3 , 11 . O tempo de permanência hidráulica para um impulso de água que transita na vala coberta de vegetação não foi monitorizado no exemplo dado aqui. O tempo de permanência nesses sistemas varia com a taxa de entrada de água, o grau de saturação do solo devido à irrigação e chuva prévias, a presença de estruturas para impedir o escoamento, como os açudes e bacias de sedimentação ea quantidade de área coberta pela vegetação. Estudos anteriores demonstraram tempos de residência de várias horas para sistemas de vala em pequenaSalinas Valley 3 , 4 . As observaï¿½es visuais indicaram que o tempo de permanï¿½cia para os filtros GAC foi um ou dois minutos. <ol><li> Criar drenagem agrícola simulada usando água subterrânea misturada com sedimento em suspensão. Para os ensaios com o pesticida modelo, clorpirifos, preparar uma solução de reserva fresca de 10 mg / L para cada teste de 3,2 L / s, adicionando solução de reserva certificada a um volume conhecido de água destilada. Preparar uma solução-mãe de clorpirifós fresca de 20 mg / L para cada ensaio de 6,3 L / s. <ol><li> Use uma bomba de medição para fornecer um volume consistente de solução de reserva para a água de escoamento antes de entrar na entrada da vala de tratamento com vegetação. Use a bomba de medição para entregar solução de reserva a 50 mL / min para o fluxo de água de irrigação simulada. </li></ol></li><li> Monitorar o caudal de entrada com um medidor digital e utilizar estes dados para quantificar o volume total de água de escoamento aplicada à entrada da vala. </li><li> Construa um açude naE saída da vala e prumo isto com um tubo de saída conectado a um medidor de fluxo digital. Use este medidor para registrar o volume de escoamento saindo da vala. </li><li> Utilize registradores de dados conectados aos medidores digitais para registrar o fluxo em intervalos de 5 minutos. Programar os registradores de dados para ativar as bombas peristálticas localizadas na entrada e em várias estações ( por exemplo , 23 m, 45 m e 68 m) abaixo da entrada da vala para coletar subamostras compostas de escoamento em recipientes de aço inoxidável em intervalos de 5 min. </li></ol></li><li> Química <ol><li> Transferir amostras compostas de água de escoamento de ensaios para garrafas de vidro âmbar no final de cada ensaio de escoamento e manter as amostras em gelo a 4 ° C para toxicidade posterior e análises químicas. </li><li> Analisar as amostras compostas de sólidos suspensos totais (TSS) e clorpirifos usando GC-MS ou ensaios imunoenzimáticos (ELISA). </li><li> Compare amostras compostas &quot;entrada&quot; (pré-tratamento) a &amp; #34, saída &quot;amostras compostas (pós-tratamento) para avaliar a eficácia do sistema integrado de vala para reduzir TSS e cargas de pesticidas. </li></ol></li><li> Testes de Toxicidade <ol><li> Determine a toxicidade da coluna de água em amostras compostas da entrada (pré-tratamento) e da saída (pós-tratamento) de cada ensaio utilizando 96 h testes de toxicidade Ceriodaphnia dubia 10 , conforme descrito acima para a monitorização bioswale. C. dubia é uma espécie de monitorização adequada para a toxicidade de escoamento na agricultura devido à sua sensibilidade ao clorpirifos (concentração letal média (CL50) = 53 ng / L 12 ). </li></ol></li></ol>

<ol><li>Anderson, B. S., Hunt, J. W., Markewicz, D., Larsen, K. <a target="_blank" href="http://www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/swamp/docs/txcty_rprt.pdf">Toxicity in California Waters, Surface Water Ambient Monitoring Program</a>. , California Water Resources Control Board. Sacramento, CA. (2011).</li>
<li>Anderson, B. S., Phillips, B. M., Voorhees, J. P., Siegler, K., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27145488">Bioswales reduce contaminants associated with toxicity in urban stormwater.</a> Environ Toxicol Chem. 35 (12), 3124-3134 (2016).</li>
<li>Anderson, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pesticide+and+toxicity+reduction+using+an+integrated+vegetated+treatment+system%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Toxicol+Chem%22%5BJournal%5D)">Pesticide and toxicity reduction using an integrated vegetated treatment system.</a> Environ Toxicol Chem. (30), 1036-1043 (2011).</li>
<li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_13-C0027_final.pdf">Mitigation Strategies for Reducing Aquatic Toxicity from Chlorpyrifos in Cole Crop Irrigation Runoff</a>. , California Department of Pesticide Regulation. Sacramento, CA. (2014).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Method+1640%3A+Determination+of+Trace+Elements+in+Ambient+Waters+by+On-Line+Chelation+Pre-concentration+and+Inductively+Coupled+Plasma-Mass+Spectrometry%22">Method 1640: Determination of Trace Elements in Ambient Waters by On-Line Chelation Pre-concentration and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry</a>. , (Office of Water. Washington, DC. EPA 821-R-95-033, 65 (1995).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Methods+for+organic+chemical+analysis+of+municipal+and+industrial+wastetwater%2C++Method+625-+Base%2Fneutrals+and+acids%22">Methods for organic chemical analysis of municipal and industrial wastetwater, Method 625- Base/neutrals and acids</a>. , Washington Office of Water. DC, 20460. U.S. EPA Appendix A to Part 136, 42 (1984).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Method+1656%3A++Determination+of+Non-conventional+Pesticides+in+Municipal+and+Industrial+Wastewater%2C+Volume+I.+Revision+1%0A%22">Method 1656: Determination of Non-conventional Pesticides in Municipal and Industrial Wastewater, Volume I. Revision 1
</a>. , Office Water. Washington, DC. EPA 821/R-93-010-A, 59 (1993).</li>
<li>Johnson, H. M., Domagalski, J. L., Saleh, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+Pesticide+Concentrations+in+Streams+of+the+Western+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Water+Resour+Assoc%22%5BJournal%5D)">Trends in Pesticide Concentrations in Streams of the Western United States.</a> J Am Water Resour Assoc. 47 (2), 265-286 (1993).</li>
<li>Siegler, K., Phillips, B. M., Anderson, B. S., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+and+spatial+trends+in+sediment+contaminants+associated+with+toxicity+in+California+watersheds%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Poll%22%5BJournal%5D)">Temporal and spatial trends in sediment contaminants associated with toxicity in California watersheds.</a> Environ Poll. , 1-6 (2015).</li>
<li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Methods+for+measuring+acute+toxicity+of+effluents+and+receiving+water+to+freshwater+and+marine+organisms%22">Methods for measuring acute toxicity of effluents and receiving water to freshwater and marine organisms</a>. , Office of Research and Development. Washington, DC. EPA-821-R-02-012, 275 (2002).</li>
<li>Phillips, B. M., Anderson, B. S., Siegler, K., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. Optimization of an Integrated Vegetated Treatment System Incorporating Landguard A900 Enzyme: Reduction of Water Toxicity Caused by Organophosphate and Pyrethroid Pesticides. Final Report. Resource Conservation District of Monterey County and the United States Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service and The California Department of Pesticide Regulation. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_09-C0079_final.pdf">http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/surfwtr/contracts/ucdavis_09-C0079_final.pdf</a> (2012).</li>
<li>Bailey, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.5620161115/abstract">Joint acute toxicity of diazinon and chlorpyrifos to Ceriodaphnia dubia.</a> Environ Toxicol Chem. 16, 2304-2308 (1997).</li>
<li>Supowit, S., Sadaria, A. M., Reyes, E. J., Halden, R. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+balance+of+fipronil+and+total+toxicity+of+fipronil-related+compounds+in+process+streams+during+conventional+wastewater+and+wetland+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Mass balance of fipronil and total toxicity of fipronil-related compounds in process streams during conventional wastewater and wetland treatment.</a> Environ Sci Technol. 50 (3), 1519-1526 (2016).</li>
<li>Stang, C., Bakanov, N., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experiments+in+water-macrophyte+systems+to+uncover+the+dynamics+of+pesticide+mitigation+processes+in+vegetated+surface+waters%2Fstreams%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Pollut+Res%22%5BJournal%5D)">Experiments in water-macrophyte systems to uncover the dynamics of pesticide mitigation processes in vegetated surface waters/streams.</a> Environ Sci Pollut Res. , (2015).</li>
<li>Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Field+studies+on+exposure%2C+effects%2C+and+risk+mitigation+of+aquatic+nonpoint-source+insecticide+pollution%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Qual%22%5BJournal%5D)">Field studies on exposure, effects, and risk mitigation of aquatic nonpoint-source insecticide pollution: A review.</a> J Environ Qual. 33 (2), 419-448 (2004).</li>
<li>Moore, M. T., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/237611100_Transport_and_Fate_of_Atrazine_and_Lambda-Cyhalothrin_in_an_Agricultural_Drainage_Ditch_in_the_Mississippi_Delta_USA">Transport and fate of atrazine and lambda-cyhalothrin in a vegetated drainage ditch in the Mississippi Delta.</a> Agric Ecosyst Environ. 87, 309-314 (2001).</li>
<li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effects+of+the+Landguard+A900+Enzyme+on+the+Macroinvertebrate+Community+in+the+Salinas+River%2C+California%2C+United+States+of+America%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Environ+Contam+Toxicol%22%5BJournal%5D)">The Effects of the Landguard A900 Enzyme on the Macroinvertebrate Community in the Salinas River, California, United States of America.</a> Arch Environ Contam Toxicol. 70 (2), Salinas River, California. 231-240 (2016).</li>
<li>Han, W., Fang, J., Liu, X., Tang, J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/285904540_Techno-economic_evaluation_of_a_combined_bioprocess_for_fermentative_hydrogen_production_from_food_waste">Techno-economic feasibility evaluation of a combined bioprocess for fermentative hydrogen production from food waste.</a> Bioresource Technology. , 107-112 (2016).</li>
<li>Solomon, K. R., Giddings, J. M., Maund, S. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11349868">Probabilistic risk assessment of cotton pyrethroids: I. Distributional analysis of laboratory aquatic toxicity data.</a> Environ Toxicol Chem. 20, 652-659 (2001).</li>
<li>Weston, D. P., Lydy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+of+the+Insecticide+Fipronil+and+Its+Degradates+to+Benthic+Macroinvertebrates+of+Urban+Streams%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Tech%22%5BJournal%5D)">Toxicity of the Insecticide Fipronil and Its Degradates to Benthic Macroinvertebrates of Urban Streams.</a> Environ Sci Tech. , (2014).</li>
<li>Voorhees, J. P., Anderson, B. S., Phillips, B. M., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+treatment+as+a+method+to+remove+imidacloprid+from+agriculture+runoff%5BTitle%5D)+AND+%22Bull+Environ+Contam+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Carbon treatment as a method to remove imidacloprid from agriculture runoff.</a> Bull Environ Contam Toxicol. , (2017).</li>
</ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

As práticas descritas neste protocolo destinam-se como etapas finais de uma estratégia global para remoção de poluentes em irrigação agrícola e escoamento de águas pluviais. O uso de bioswales e outras práticas urbanas de LID de infra-estrutura verde são planejados como uma peça final do quebra-cabeça para remover contaminantes no escoamento antes que eles cheguem às águas receptoras adjacentes. Este protocolo enfatiza métodos para monitorar bioswales urbanos para determinar a eficácia do tratamento para remover a toxic...

A toxicidade das águas superficiais é prevalente nas bacias hidrográficas da Califórnia e décadas de monitoramento mostraram que a toxicidade é muitas vezes devido a pesticidas e outros contaminantes 1 . As fontes primárias de contaminação de águas superficiais são águas pluviais e escoamento de irrigação de fontes urbanas e agrícolas. Como os corpos d&#39;água são listados como degradados devido a contaminantes ea toxicidade é identificada de fontes urbanas e agrícolas, os reguladores da qualidade da água se associam com fontes de financiamento estaduais e federais para implementar práticas para reduzir a carga de contaminantes. A infra-estrutura verde está sendo promovida nas bacias urbanas da Califórnia para reduzir inundações e aumentar a recuperação de águas pluviais através da infiltração e armazenamento. Embora projetos de baixo impacto (LID) estão sendo mandados para novas construções em muitas regiões, poucos estudos têm monitorado a eficácia desses sistemas além das medidas de contaminantes convencionais como sólidos dissolvidos, metais e hidrocarbonetosBons. Uma monitorização mais intensiva recentemente avaliou reduções nas concentrações químicas e carregamento químico responsáveis ​​pela toxicidade das águas superficiais e para determinar diretamente se as bioswales reduzem a toxicidade do escoamento. Isto mostrou que as bioswales são eficazes na remoção da toxicidade associada a algumas classes de contaminantes 2 , mas é necessária investigação adicional para os produtos químicos emergentes de preocupação. Sistemas de tratamento de vegetação também estão sendo implementados em bacias hidrográficas da agricultura na Califórnia, e estes têm demonstrado ser eficaz na redução de pesticidas e outros contaminantes no escoamento da irrigação agrícola 3 , 4 . Estes sistemas representam componentes de uma série de abordagens para reduzir a carga de contaminantes para as águas superficiais. Devido à sua intenção de mitigar os contaminantes responsáveis ​​pela toxicidade das águas superficiais, uma componente-chave do processo deSua eficácia a longo prazo. O monitoramento inclui análises químicas de produtos químicos de interesse, bem como testes de toxicidade com espécies sensíveis. Este artigo descreve protocolos e resultados de monitoramento para um bioswale de estacionamento urbano e um sistema de vala de drenagem de vegetação agrícola. Os atributos de design de um bioswale de estacionamento típico, como podem ser usados ​​para tratar o escoamento de tempestade em uma área de estacionamento de shopping urbano típica de uso misto, dependem da área a ser tratada. No exemplo descrito aqui, 53.286 pés quadrados de asfalto criam uma área impermeável que drena para um swale, que consiste em 4.683 metros quadrados de paisagismo. Para acomodar o escoamento a partir desta área de superfície, um canal com forma de semi-V de fundo plano, de 215 pés de comprimento, compreende o swale com um declive lateral inferior a 50% e uma inclinação longitudinal de 1% ( Figura 1 ). Este swale compreende três camadas que incluem a grama nativa do grupo plantada em 6 polegadas de topsoil, layeVermelho sobre 2.5 pés de subgrado compactado. Fluxos de águas pluviais das áreas de estacionamento para vários pontos de entrada ao longo do swale. A água infiltra a área de vegetação, depois permeia o subgrado e drena em um dreno perfurado de 4 polegadas. Este sistema drena a água através de um sistema encanado para uma área húmida adjacente que eventualmente drena para um riacho local.

<table><tbody><tr><td>Registrador digital de balde basculante HOBO pluviômetro&nbsp;</td><td>Onset Computer Co., Bourne MA, EUA)</td>Medidor de <td>Fluxo</td>de Pulso Mecânico <td>RG3 Medidor de Chuva Onset RG3</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Seametrics Inc., Kent WA</td><td>Seametrics MJ-R</td><td>Medidor de vazão para medir o fluxo de saída de bioswale</td></tr><tr><td>Filtrexx SafteySoxx</td><td>Filtrexx Co. - info@filtrexx.com</td><td>SafetySoxx</td><td>tecido sintético perfurado para carvão ativado granulado e composto</td></tr><tr><td>Carvão ativado granulado&nbsp;</td><td>Evoqua - Siemens Corp., Oakland CA</td><td>AC380</td><td>GAC para tratamento de água de irrigação agrícola</td></tr><tr><td>Medidores de vazão digitais&nbsp;</td><td>Seametrics Inc. Kent WA</td><td>Ag2000; WMP101</td><td>Medidores de vazão para monitoramento de sistema de tratamento de irrigação agrícola</td></tr><tr><td>Registradores de dados</td><td>Campbell Scientific Inc., Logan, UT</td><td>CR1000</td><td>Registradores de dados para registro de dados de fluxo</td></tr><tr><td>Bombas peristálticas para amostragem composta</td><td>Omega Engineering Inc. Stamford CT</td><td>Omegaflex FPU-122-12VDC&nbsp;</td><td>Bombas para amostragem composta</td></tr></tbody></table>

vegetated sistemas de tratamento para remoção de contaminantes associados à toxicidade de Águas superfícies na agricultura e escorrências urbanas

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

A água de chuva urbana e o escoamento da irrigação agrícola contêm uma mistura complexa de contaminantes que são frequentemente tóxicos para as águas receptoras adjacentes. A escorrência pode ser tratada com sistemas simples projetados para promover sorção de contaminantes para a vegetação e solos e promover a infiltração. Dois sistemas de exemplo são descritos: um sistema de tratamento de bioswale para tratamento de águas pluviais urbanas, e uma vala de drenagem de vegetação para o tratamento de escoamento de irrigação agrícola. Ambos têm atributos semelhantes que reduzem a carga de contaminantes no escoamento: vegetação que resulta na sorção dos contaminantes para o solo e superfícies das plantas e infiltração de água. Estes sistemas podem também incluir a integração de carvão ativado granulado como um passo de polimento para remover contaminantes residuais. A implementação desses sistemas na agricultura e nas bacias hidrográficas urbanas exige o monitoramento do sistema para verificar a eficácia do tratamento. Isso inclui monitoramento químico de contaminantes específicos responsáveis ​​pela toxicidade.O papel atual enfatiza o monitoramento de pesticidas de uso atual, uma vez que estes são responsáveis ​​pela toxicidade de água de superfície para invertebrados aquáticos.

Eficácia do Bioswale Urbano Durante as 18,5 h da tempestade, 1,52 &quot;de chuva foi registrada pelo pluviômetro, o que resultou em 50,490 galões de água fluindo dos estacionamentos para o bioswale, sendo que, deste volume total, foram registrados 5,248 galões pelo medidor de vazão de saída , Resultando em uma infiltração total de 90% das águas pluviais que fluíram para a bioswale.A bioswale reduziu todos os produtos químicos mon...

Este artigo sintetiza os atributos de projeto e a eficácia dos sistemas de tratamento que tratam a água de chuva urbana ea irrigação agrícola para eliminar os pesticidas e outros contaminantes associados à toxicidade aquática.

Vegetated Sistemas de Tratamento para Remoção de Contaminantes Associados à Toxicidade de Águas Superfícies na Agricultura e Escorrências Urbanas

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

O objetivo geral desses procedimentos é combinar análise química com testes de toxicidade em invertebrados de água doce para avaliar quão bem os sistemas de tratamento com vegetação removem pesticidas de uso atual das águas pluviais urbanas e do escoamento de irrigação agrícola. Essa abordagem tem como finalidade responder se as práticas padrão de remediação são eficazes na proteção da qualidade da água superficial contra contaminantes, bem como determinar os componentes apropriados de monitoramento para avaliar a eficácia das práticas de manejo.A principal vantagem desses procedimentos é que eles associam protocolos de testes de toxicidade com o monitoramento químico de técnicas de remediação em campo, projetadas para reduzir o aporte de pesticidas nas águas superficiais. Bryn Phillips e Michael Cahn demonstrarão componentes de um sistema integrado de tratamento vegetado, projetado para remover pesticidas e outros contaminantes do escoamento agrícola. Jennifer Voorhees demonstrará três protocolos de testes de toxicidade, utilizados para monitorar o sistema de tratamento.O canal drenado com vegetação, utilizado no exemplo atual, tem 152 metros de comprimento e possui uma seção transversal em forma de V com largura de cinco metros na parte superior e profundidade de um metro. A vegetação do canal é uma combinação de espécies nativas de gramíneas, principalmente semeadas com festuca vermelha. O canal vegetado é complementado com filtros de composto e filtros de carbono.Os filtros são construídos a partir de mangas tubulares de malha com dois metros de comprimento e vinte centímetros de diâmetro. Encha cada manga de carbono com 30 litros de carvão ativado granulado. E encha cada manga de composto com 15 quilogramas de resíduos vegetais parcialmente decompostos provenientes de qualquer fonte limpa, como um aterro sanitário local.Instale os filtros em diferentes seções do canal vegetado, conforme exibido no protocolo textual. Ancore as mangas ao fundo do canal com estacas de arame na borda a montante. Em seguida, coloque uma seção de 2,5 metros de comprimento e seis polegadas de largura de tábua de pinho na borda a jusante de cada uma das mangas.Enterre as tábuas de pinho nos dois lados e na base do canal para minimizar o desvio de água e a erosão sob as mangas de carbono. As tábuas também fornecerão suporte vertical para maximizar o tempo de contato da água com o carbono. A eficácia do sistema integrado de vala pode ser testada mediante a criação de escoamento agrícola simulado, utilizando água subterrânea misturada com sedimento em suspensão e enriquecida com um pesticida modelo.Como pesticidas neurotóxicos, tais como organofosforados, piretroides e neonicotinoides, têm sido recentemente associados à toxicidade em águas superficiais, os sistemas de tratamento e programas de monitoramento devem enfatizar essas classes de pesticidas. Monitore a taxa de fluxo de entrada com um medidor digital e um registrador de dados. Use os dados para quantificar o volume total da água de escoamento aplicada à entrada do canal.Construa uma comporta na saída do canal e conecte-a a um tubo de saída ligado a um medidor de vazão digital e a um registrador de dados. Programe os registradores de dados para acionar bombas peristálticas localizadas na entrada e em várias estações abaixo da entrada do canal, a fim de coletar subamostras compostas de escoamento em recipientes de aço inoxidável a intervalos de cinco minutos. Transfira as amostras compostas de água de escoamento dos ensaios para frascos de vidro âmbar ao final de cada ensaio de escoamento.Mantenha as amostras em gelo a quatro graus Celsius para análises químicas e de toxicidade posteriores, conforme descrito no protocolo textual. Devido a limitações de tempo, enfatizamos um canal vegetado integrado para o tratamento de pesticidas e escoamento agrícola. Os princípios de projeto e monitoramento aplicados a este sistema também se aplicam ao tratamento de águas pluviais urbanas utilizando biosumidouros, conforme discutido no manuscrito.Prepare amostras compostas de água de valas vegetadas de entrada e saída para a realização de testes de toxicidade utilizando três espécies-teste, seguindo protocolos modificados de testes agudos e crônicos da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. Antes de montar as exposições, meça o oxigênio dissolvido, o pH e a condutividade de uma subamostra de cada amostra, utilizando medidores e eletrodos apropriados. Além disso, meça a amônia não ionizada utilizando um espectrofotômetro.Em seguida, realize testes agudos de sobrevivência de 96 horas, com o cladócero Ce.dubia. Exponha cinco neonatos de Ce.dubia em cada uma das cinco réplicas das amostras de águas pluviais de entrada e saída. As réplicas consistem em frascos de cintilação de 20 mililitros contendo 15 mililitros de solução-teste.Renove o teste com Ce.dubia diariamente, alimentando os neonatos com uma mistura de levedura, Cerophyll, ração para truta e algas Selenastrum duas horas antes da renovação. Em seguida, transfira os organismos para uma amostra fresca. Registre diariamente o número total de neonatos sobreviventes.Além disso, realize testes de sobrevivência agudos de 10 dias com o anfípodo H.azteca. Exponha 10 anfípodos com idade entre sete e 14 dias a cada uma das cinco réplicas. As réplicas consistem em béqueres de vidro de 300 mililitros, contendo 100 mililitros de solução-teste.Conte diariamente o número de anfípodos sobreviventes e renove 50% da solução de teste a cada 48 horas. Alimente cada béquer a cada 48 horas com 1,5 mililitros de YCT após a renovação. Para realizar testes crônicos de sobrevivência e crescimento de 10 dias com o inseto C.dilutus, exponha 12 animais com sete dias de idade em cada uma das quatro réplicas.As réplicas consistem em béqueres de vidro de 300 mililitros, contendo 200 mililitros de solução-teste e cinco mililitros de areia, como substrato para a construção de tubos pelas larvas. Renove 50% da solução-teste a cada 48 horas. Alimente cada béquer diariamente com uma quantidade crescente de suspensão de ração para peixes, começando com quatro gramas por litro de suspensão de ração para peixes.Após contagem da sobrevivência final de C.dilutus, meça o crescimento dos organismos sobreviventes como peso seco livre de cinzas. Compare a sobrevivência final de Ce.dubia após 96 horas de exposição a amostras de vala vegetada de entrada e saída com sua sobrevivência em água controle moderadamente dura, utilizando um teste t. Utilize os mesmos procedimentos para comparar a sobrevivência final de H.azteca e a sobrevivência final e crescimento de C.Dilutus.Resultados representativos do tratamento com vegetação do escoamento de irrigação agrícola mostraram que este sistema é eficaz na redução de pesticidas e toxicidade. A carga média de clorpirifós foi reduzida em 98% a uma vazão de 3,2 e em 94% a uma vazão de 6,3 litros por segundo. A toxicidade foi eliminada em dois dos três ensaios na vazão mais baixa e em um dos três ensaios na vazão mais alta.Reduções na toxicidade e em pesticidas e outros contaminantes também foram observadas no tratamento de águas pluviais por bioswales. Os pesticidas piretroides foram grandemente reduzidos nas águas pluviais, e a toxicidade associada ao anfípodo H.azteca também foi reduzida. Por outro lado, a concentração de fipronil sulfona não foi reduzida pelo tratamento com bioswale, assim como a toxicidade para o inseto Chironomus dilutus (C.Dilutus).Os reguladores da qualidade da água e pesquisadores utilizam testes de toxicidade aquática para avaliar a capacidade das águas superficiais em sustentar a vida aquática. Dados gerados por décadas de monitoramento na Califórnia mostraram que a maioria da toxicidade para invertebrados é causada por pesticidas. Os órgãos reguladores ambientais na Califórnia estão implementando políticas para reduzir o aporte de pesticidas provenientes de águas pluviais e escoamento agrícola.Esses incluem a promoção de sistemas de tratamento projetados para reduzir o aporte de pesticidas atualmente utilizados provenientes dessas fontes. A demonstração visual dos protocolos de testes de toxicidade deve reforçar a ideia de que o monitoramento da eficácia desses sistemas de tratamento precisa utilizar espécies-teste e protocolos sensíveis aos pesticidas atualmente utilizados. Demonstramos que sistemas vegetados são uma solução economicamente viável para o tratamento de pesticidas em águas de escorrência agrícola.A adição de carvão ativado granulado a esses sistemas demonstrou remover pesticidas residuais não eliminados pela vegetação. O monitoramento da eficácia desses sistemas por meio de análises químicas direcionadas e protocolos apropriados de testes de toxicidade garantirá que essas práticas estejam protegendo os ecossistemas aquáticos.

vegetated-treatment-systems-for-removing-contaminants-associated-with

Research

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Este artigo descreve a concepção, construção e funcionamento de uma instalação de 1.000 m 2 contendo 24 parcelas individuais de 33,6 m 2 de campo equipado para medir o volume total de escoamento com o tempo e coleta de sub-amostras de escoamento em intervalos selecionados para a quantificação dos constituintes químicos na água da enxurrada de relvados domésticos simulado.

Projeto e Construção de um Mecanismo de Pesquisa escoamento urbano

Lysimetry campo e amostragem água intersticial permitem aos pesquisadores avaliar o destino dos produtos químicos aplicados aos solos e vegetação estabelecida. O objetivo deste protocolo é para demonstrar como instalar a instrumentação necessária e coletar amostras para análise química durante lysimetry campo integrado e experimentos de amostragem Porewater.

Integrado Campo Lysimetry e Porewater Amostragem para Avaliação de Química Mobilidade em Solos e Vegetação Fundada

A redução de sulfato microbiano é um processo de grande importância na biotecnologia ambiental. O sucesso dos reatores sulfidogênicos depende, entre outros fatores, da composição microbiana do lodo. Aqui, apresentamos um protocolo para desenvolver lodo sulfidogênico a partir de sedimentos de fontes hidrotermais em um reator UASB para fins de decloração redutiva.

Desenvolvimento de sulfidogenico Sludge de sedimentos marinhos e Redução Trichloroethylene em um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo

Aqui apresentamos uma metodologia que corresponde a um tamanho de amostra de solo e um dispositivo de medição de condutividade hidráulica para impedir o fluxo de chamadas de parede ao longo dentro do contêiner de solo sendo erroneamente incluídos nas medições de fluxo de água. Seu uso é demonstrado com amostras coletadas de um site de irrigação de efluentes.

Impactos de irrigação de efluentes na condutividade hidráulica do solo: acoplado a amostragem de campo e laboratório determinação da condutividade hidráulica saturada

A poluição do ar impacta a qualidade de vida de todos os organismos. Aqui, descrevemos o uso da biotecnologia de microalgas para o tratamento de biogás (remoção simultânea de dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio) e a produção de biometano através de lagoas de algas semi-industriais abertas de alta taxa e subsequente análise da eficiência do tratamento, pH, oxigênio dissolvido e crescimento de microalgas.

Purificação de Biogás através do Uso de um Sistema Microalga-Bacteriano em Lagoas Semi-Industriais de Algas de Alta Taxa

Typha latifolia, que se propaga principalmente assexuadamente através de rizomas, apresenta desafios de coleta devido ao seu extenso sistema radicular. Este artigo apresenta um método para o cultivo de T. latifolia a partir de sementes, facilitando o cultivo em laboratório e oferecendo o potencial para o crescimento de plantas estéreis e bioaumento microbiano precoce.

Método otimizado para cultivo e bioaumento microbiano de Typha latifolia (taboa)

Os sistemas de tratamento de zonas úmidas construídos têm sido usados há décadas para tratar águas residuais, mas sua aplicação para tratar águas afetadas pelo processo de areias betuminosas é relativamente nova. Para explorar esse potencial, um projeto de mesocosmo de fluxo superficial e métodos experimentais são delineados. Essa abordagem visa melhorar nossa compreensão dos principais parâmetros de design e melhorar a eficácia do tratamento.

Projeto de pântano construído em escala mesocosmática para tratamento de águas residuais

Este estudo apresenta a metodologia para a geração de seis tipos diferentes de descargas de plasma dentro de um Reator de Plasma de Vórtice Hiperbólico para a degradação de micropoluentes na água, incluindo produtos farmacêuticos e substâncias per e polifluoroalquil (PFAS).

Implementação de um Reator de Plasma de Vórtice Hiperbólico para a Remoção de Micropoluentes na Água

Um simulador de chuva foi usado para aplicar uma taxa consistente da precipitação uniforme para caixas de solos compactados em um estudo sobre o destino eo transporte de uréia, um contaminante ambiental nonpoint. Em condições de solo e pluviosidade uniformes, antecedente umidade do solo exercida forte controle sobre a perda de uréia no escoamento superficial.

Um protocolo para Realização Chuvas Simulação para o Estudo de Escoamento do Solo

Um ensaio de todo Bioreporter celular com Burkholderia sartisoli RP037-MCHE foi desenvolvido para detectar frações de um contaminante orgânico (ou seja, fluoreno) disponível para a degradação bacteriana após o transporte ativo por micélio ponte poros cheios de ar em um sistema modelo insaturada água.

Uma Abordagem Bioreporter celular todo avalie Transportes e biodisponibilidade de contaminantes orgânicos em água insaturadas Sistemas

Aprenda a avaliar sistemas vegetados de tratamento para remoção de pesticidas em escorrências urbanas e agrícolas. Este método combina análise química com testes de toxicidade em invertebrados de água doce para proteger a qualidade da água superficial.

Vegetated Sistemas de Tratamento para Remoção de Contaminantes Associados à Toxicidade de Águas Superfícies na Agricultura e Escorrências Urbanas (Vídeo) | JoVE Journal

Vegetated Sistemas de Tratamento para Remoção de Contaminantes Associados à Toxicidade de Águas Superfícies na Agricultura e Escorrências Urbanas

Explorar mais vídeos