Name: Impactos de irrigação de efluentes na condutividade hidráulica do solo: acoplado a amostragem de campo e laboratório determinação da condutividade hidráulica saturada (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Aprenda a medir a condutividade hidráulica saturada do solo com precisão, evitando o fluxo de parede em amostras de campo. Este método melhora a avaliação da qualidade da água em estudos ambientais.

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Os autores gostaria de agradecer a Pensilvânia estado Universidade escritório de planta física para a concessão de financiamento parcial para apoiar este projeto. Financiamento parcial também foi fornecido pela W-3170 projeto de pesquisa do USDA-Regional. Gostaríamos de expressar nossa gratidão a Ephraim Govere pela ajuda com o trabalho analítico. Nossa profunda gratidão é Charles Walker, cujo projeto de engenharia e habilidades de construção tornaram possível para nós realizar este trabalho.

1. seleção de locais de amostragem de solo
<ol><li>Identificar através de fotografia aérea e local visit(s) locais que receberam irrigação por águas residuais e os que não.</li>
	<li>Selecione vários sites representativos da qual a amostra, prestando atenção às diferenças de paisagem possível (particularmente local de paisagem, como a cimeira, inclinação lateral, inclinação do dedo do pé e depressão) em que a água, solo e plantas podem interagir de forma diferente.</li>
	<li>Identifica porções da paisagem como uma cimeira, inclinação lateral, inclinação do dedo do pé ou depressão. Categorize os sites representativos, baseados em suas características principais. Nota: Neste experimento, sites foram identificados como uma cimeira de sequeiro, irrigada cimeira, depressão de sequeiro ou depressão de regadio.</li>
	<li>Determine o número de locais e o site de cada localização que amostras serão tiradas de cada site representante característico. Nota: Muitas vezes, discussões com um estatístico familiarizado com estatísticas ambientais serão muito úteis neste ponto e evitar preocupações posteriores em relação a análises estatísticas.</li>
	<li>Colocar uma bandeira de marcação em cada localidade de amostra planejada e registrar a localização dos sítios amostra planejada no mapa, usando as coordenadas GPS.</li>
</ol>2. coleta de amostras de solo
<ol><li>Determine o equipamento que será usado para coletar as amostras de solo. Nota: para o raso (por exemplo, menos de 300 mm de profundidade) amostras de solo, um sampler de solo cilíndrico (complementar a Figura 1) do tamanho usado para esta experiência muitas vezes podem ser conduzidas no solo com um martelo de queda, se o solo é macio o suficiente. Para o experimento aqui descrito, utilizou-se uma perfuratriz hidráulica para permitir que as amostras sejam recolhidas das profundezas até 1.200 mm.</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF1.jpg"> Suplementar Figura 1: Equipamento usado para amostragem de broca.
<ol start="2"><li>Transporte do equipamento de broca no local para realizar a amostragem.</li>
	<li>Colocar em capacetes, luvas e óculos de proteção antes de iniciar a perfuratriz.</li>
	<li>Poder-se a perfuratriz e abaixar a cabeça giratória suficientemente para permitir a instalação da barra de Kelly. Nota: A barra de Kelly é a haste de metal que conecta o chefe da unidade da perfuratriz para o sampler.</li>
	<li>Insira a barra de Kelly a cabeça giratória.</li>
	<li>Inserir um tubo de plástico forro/amostra no tubo de amostra de metal com uma cabeça de corte anexada à parte inferior do tubo de amostra de metal. Para o aplicativo descrito aqui, use uma 150 cm de comprimento e 90 milímetros fora forro de plástico de diâmetro (OD) montado em um 200 mm tempo e 100 milímetros OD/90 milímetros dentro do tubo de amostra de metal de diâmetro (ID).</li>
	<li>Fixe o tubo de metal amostra a Kelly bar usando uma cabeça de carro equipada para ambos.</li>
	<li>Opere o equipamento de broca para mover o tubo de amostra aproximadamente 150 mm no solo. Nota: Isto irá fornecer uma amostra de 100 mm no forro plástico e permitem um espaço de 50 mm na parte superior da amostra para reter a água ponded na amostra quando as medições de condutividade hidráulica saturada são obtidas em laboratório. Isso também irá ajudar a evitar a compactação da amostra do solo durante a sua coleção.</li>
	<li>Retire o tubo de metal de amostra do solo usando o sistema hidráulico da perfuratriz.</li>
	<li>Retire o tubo de metal amostra da cabeça da unidade. Em seguida, remover o plástico da amostra tubo segurando a amostra de solo do tubo de metal de amostra, usando o cuidado para não perder o solo de dentro do tubo de amostra de plástico e não de compactar o solo ou aperte os lados do tubo plástico amostra.</li>
	<li>Coloque as tampas em cada extremidade do tubo plástico amostra, usando vermelho para o final na parte superior da amostra de solo e preto para o fundo da amostra de solo. Tape as tampas para a manga para evitar a contaminação ou a perda de água da amostra.</li>
	<li>Coloca a amostra de pé na posição vertical para o transporte para o laboratório.</li>
	<li>Continue a amostragem para a profundidade mais profunda interesse, repetindo os passos 2.6 – 2.12.</li>
</ol>3. construir uma cabeça constante, vários coluna, instalação de condutividade hidráulica do solo
Nota: O aparelho de laboratório de condutividade hidráulica é baseado no trabalho de Walker10. Envolve o uso de um permeameter que é construído para separar o fluxo entre a borda externa da amostra e o cilindro contendo o anel do fluxo através da matriz do solo. O ID de qualquer tubo de PVC referido abaixo não é uma estrito tolerância. Alguns podem se encaixam bem, e outros podem exigir algum trabalho (lixamento leve).
<ol><li>Obter um 100-mm, 96 mm ID/114 mm-OD agenda 40 PVC cano longo.</li>
	<li>Obter um tubo de PVC de agenda 40 do longo, 73 mm ID/89 mm-diâmetro externo do 100-mm e para ter uma aresta de corte de 5 milímetros cônico da máquina. Proporcionar isso com um forro de plástico 89mm caber sobre o diâmetro exterior.</li>
	<li>Corte fora da parte inferior a 20 mm do tubo de PVC de agenda 40 referida no passo 3.2 e guarde-as para uso posterior.</li>
	<li>De uma folha de espessura de 6 mm de PVC cinza, corte um 155 x 155 mm2. Máquina da Praça para conter uma abertura circular de 60-70 mm no centro da Praça.</li>
	<li>Corte uma fatia grossa de 6mm 73 milímetros OD/63 mm ID agenda 40 PVC cachimbo de. Nota: Um ralo de chuveiro de 73 mm que caiba um 73 mm ID agenda 40 tubo de PVC pode ser cortado e funciona bem, se um 73 milímetros OD agendar 40 tubo de PVC não é disponível.</li>
	<li>Utilizando cimento de PVC, anexar a fatia grossa 6mm de 73 milímetros OD PVC (da etapa 3.5) 20 mm abaixo do topo do PVC 89mm OD (da etapa 3.2).</li>
	<li>Depois que o cimento de PVC usado na etapa 3.6 secou, centralize os dois cilindros de PVC para a folha de 6 mm e anexá-las para a folha usando cimento de PVC.</li>
	<li>Faça um furo no cilindro exterior PVC, centralizado aproximadamente 15 milímetros acima do quadrado de PVC cinzento, para acomodar um adaptador de 14 mm PVC com uma extremidade farpada.</li>
	<li>Cimento do adaptador no lugar usando cimento de PVC.</li>
	<li>Anexe um tubo de plástico OD/13 mm ID de 19 mm à extremidade farpada do adaptador.</li>
	<li>Cimento a peça de 20 mm do PVC agenda 40 referida no passo 3.4 ao fundo da Praça de PVC cinza, centrado sobre a abertura.</li>
	<li>Cortar um pedaço circular de diâmetro de 80-85 mm do engranzamento de fio de 6 mm x 18 G (um guarda de calha de aço galvanizado funciona bem para isso) para inserir o PVC de OD de 89 mm da parte superior para que repousa na fatia grossa 6mm de 73 milímetros OD PVC.</li>
	<li>Selecione um 19 x 184 x 2.438 placa de3 mm e corte-o ao meio, aparar a cada comprimento de 1.180 mm.</li>
	<li>Corte 6 – 125 mm furos espaçados 70mm separado na placa.</li>
	<li>Coloque um arame sob os furos na placa e anexá-lo (ex., usando uma pistola de grampo).</li>
	<li>Coloque um 140mm (abertura superior) x funil de 19 mm (bico OD) abaixo o engranzamento de fio e anexá-lo à diretoria; colocação de calafetar adesivo na borda do funil para eliminar as lacunas entre o topo do funil e a madeira.</li>
	<li>
Construir uma moldura de madeira de 750 mm alta para segurar a placa com 6 furos (consulte as etapas 3.13 e 3.14) aproximadamente 350 mm acima do fundo do quadro.
	<ol>
<li>Prepare os componentes sobre este quadro para incluir uma base, dois extremos do quadro, duas estabilizadoras, uma base de reforço inferior, uma base estabilizadora, uma placa traseira estabilizadores do centro e uma placa traseira superior.</li>
		<li>Corte uma placa de 19 x 184 x 1.180 mm3 como base.</li>
		<li>Cortadas duas tábuas de 19 x 184 x 750 mm3 cada quadro final.</li>
		<li>Cortadas duas tábuas para criar um 19 x 184 x 600 mm3 estabilizar a perna em cada extremidade.</li>
		<li>Uma placa de corte 19 x 184 x 1.180 mm3 para servir como uma base de reforço inferior diretamente abaixo da placa com os 125 mm furos nele (ver passo 3.14).</li>
		<li>Cortar uma placa de 19 x 184 x 1.219 mm3 como uma estabilizador base anexada para a frente ou de trás dos dois estabilizando as pernas.</li>
		<li>Corte uma placa de 19 x 184 x 1.219 mm3 como um centro de estabilização placa traseira.</li>
		<li>Corte uma placa de 19 x 184 x 1.219 mm3 como um top volta da placa para adicionar estabilidade adicional, no qual será anexada uma sarjeta. Nota: A placa traseira superior e sarjeta anexada devem ser a uma altura tal que o fundo da calha é aproximadamente na mesma altura como o topo do solo em manga de amostra do solo será quando a amostra está no local.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF2.jpg"> Suplementar Figura 2: vista do aparelho de condutividade hidráulica saturada de dianteira. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="18"><li>
Prepare as calhas de alimentação e drenagem. Nota: Cada calha de plástico é de aproximadamente 120 mm horizontal e 1219 mm de comprimento e é equipada com tampões de extremidade.<ol>
<li>Faça furos na tampa de uma extremidade da calha de drenagem e em uma extremidade da calha fornecimento para acomodar um adaptador de extremidade farpada 13 mm HB x MGHT nylon em cada buraco.</li>
		<li>Faça furos na tampa da extremidade da calha de alimentação para acomodar um tubo de PVC de ID de 25 mm para permitir a drenagem de volta para o recipiente de alimentação.</li>
		<li>Cimento as conexões de PVC angulares conforme necessário para permitir a drenagem da água volta para o recipiente de alimentação.</li>
		<li>Cortar um 40 milímetros tampa de extremidade elevada da calha para caber dentro do fornecimento da calha aproximadamente 10 cm do PVC-conectado a tomada.</li>
		<li>Corte um entalhe trapezoidal na parte superior do que tampa de extremidade, que é de aproximadamente 20 mm de profundidade, 30 mm de largura na base e 50 mm de largura na parte superior do entalhe. Nota: Isto irá agir para manter a cabeça na sarjeta fornecimento constante.</li>
		<li>Coloca a calha de drenagem por baixo as ampolas então repousando sobre a base de reforço inferior da moldura de madeira.</li>
		<li>Anexe a calha de alimentação para a placa traseira superior usando cabides de sarjeta de vinil.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Supplemental Figure 3" src="/files/ftp_upload/57181/57181SF3.jpg"> Suplementar Figura 3: terminar a exibição da fonte de água da calha. <a href="/files/ftp_upload/57181/57181SF3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="19"><li>
Prepare a fonte de água.
	<ol>
<li>Conecte o tubo plástico para os adaptadores de nylon farpado final da calha de alimentação e a calha de drenagem.</li>
		<li>Coloque uma banheira grande no chão perto do dispositivo de condutividade, criado para servir como o recipiente de alimentação. Nota: A banheira deve ser selecionada para manter a água suficiente para pelo menos 24 h de medições.</li>
		<li>Coloque uma bomba submergível pequena dentro da banheira e conecte-o com tubo plástico ao final da entrada da calha de alimentação.</li>
		<li>Conecte o tubo de plástico pequeno para os adaptadores de extremidade farpada da tomada de fluxo da parede (referida em 3,9) e coloque a extremidade sem ligação da tubulação para o esgoto de drenagem.</li>
		<li>Encha o recipiente de alimentação com água.</li>
		<li>Ligue a bomba e executá-lo para preencher a calha de alimentação. Garantir a taxa de água a ser bombeada para a calha de alimentação é adequada para manter a calha de alimentação quase completa sem transbordar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparar uma amostra de solo"prática" para identificar quaisquer modificações necessárias.
	<ol>
<li>Coloca uma amostra de solo de "prática" dentro de uma manga de plástico amostragem, deixando cerca de 50 mm de espaço entre o topo do solo e a parte superior da manga de plástico.</li>
		<li>Cobrir a extremidade inferior da amostra e manga com uma dupla camada de gaze. Segure a gaze sobre a manga de amostragem com um tamanho suficientemente elástico.</li>
		<li>Coloca a amostra de solo de prática e manga em uma cuba de água cheia até cerca de 1/3 da altura da manga, com o fim de gaze estar na água.</li>
		<li>Depois de várias horas, elevar a água na banheira para aproximadamente 2/3 da altura da amostra. Depois de permitir que a amostra definir durante a noite, encha a banheira para apenas abaixo do topo da amostra de solo (não a parte superior da manga).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Colocar a amostra de solo em cima do tubo de PVC OD de 89 mm e pressione-o gentilmente no tubo, permitindo que a borda afiada do tubo PVC para pressionar no solo alguns milímetros para permitir que a parte inferior do solo para descansar na tela. Nota: O pano precisará ter o elástico afrouxado para permitir isto. Além disso, observe que o topo do solo em manga de amostra deve ser aproximadamente o nível com a parte inferior da calha de alimentação e parte superior da manga de amostra deve ser aproximadamente o nível com a parte superior da calha de alimentação.</li>
	<li>
Fornece água para o topo da amostra de solo.
	<ol>
<li>Ligue a bomba e encher a calha de alimentação.</li>
		<li>Certifique-se a extremidade do tubo de drenagem é colocada na sarjeta a drenagem e a tomada da sarjeta drenagem está conectada firmemente para o tubo plástico que é colocado em um dreno ou recipiente em uma menor elevação.</li>
		<li>Usando o tubo de 6 mm, crie um sifão da sarjeta fornecimento à parte superior do solo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Colete amostras de água do núcleo do solo que drena do funil. Nota: As amostras devem ser colhidas durante o período de tempo necessário para obter água suficiente para ter a precisão necessária para o experimento, com base em critérios de pesquisa.</li>
	<li>Verifique se há vazamentos ou problemas imprevistos.</li>
	<li>Determine o comprimento aproximado do tempo necessário para coletar uma quantidade adequada de água com base no tempo necessário para encher aproximadamente metade num copo de 100 mL com água (ou outro volume determinado pela equipe de pesquisa).</li>
	<li>Crie um simulado "fluxo de parede" através da inserção de uma pequena chave de fenda ou outro instrumento semelhante ao longo do interior do contêiner de amostra de solo de plástico para confirmar que o excesso fluxo criado por essa passagem flui para a valeta de drenagem através do tubo de drenagem.</li>
	<li>Modifica a configuração baseada em quaisquer problemas encontrados em executar esta prática.</li>
</ol>4. obtenção de condutividade hidráulica do solo valores
<ol><li>Molhar as amostras de solo que foram coletados a partir do site de campo cobrindo as extremidades inferior das amostras com gaze prendido no lugar com uma faixa de borracha, seguindo as instruções fornecidas na etapa 3.20 para a prática de executar.</li>
	<li>Ligue a bomba e permitir que a calha de alimentação preencher. Verificar se há vazamentos.</li>
	<li>Coloca as amostras para o dispositivo de condutividade hidráulica como feito para a prática de executar. Tenha cuidado para não compactar as amostras durante o manuseio.</li>
	<li>Configure os tubos sifão para mover a água da sarjeta fornecimento para a superfície do solo contido na manga de plástico.</li>
	<li>Inicialmente, começa a recolher a água do funil de cada 10 – 20 min, para obter uma ideia de quanto tempo a tirar amostras e como frequentes para tirar amostras. Tempos de registro e massas/volumes de água em cada amostra para cada amostra de solo.</li>
	<li>Procure amostras sequenciais conter quantidades iguais de água. Depois de 3 – 5 amostras contêm a mesma quantidade de água, a amostra provavelmente atingiu um estado estável. Nota: Para garantir que foi atingido o estado estacionário, pode ser desejável levar algumas amostras adicionais programadas 1 h separados.</li>
	<li>Usar a lei de Darcy para calcular a condutividade hidráulica saturada; <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq1.jpg"> Onde K-sat = condutividade hidráulica saturada (L/T) V = volume de estado estacionário de água que flui através do núcleo (L.3) L = comprimento da amostra (L) A = área de seção transversal da amostra do núcleo (L2) através de que a água está fluindo. Para esta configuração, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57181/57181eq2.jpg"> T = tempo (T) (H2- H1) = diferença de cabeça hidráulica (L); para esta configuração, é a distância entre o topo da água ponded na superfície do solo e a parte inferior da amostra de solo.</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>
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<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>
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<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>

Os autores não têm nada para divulgar.

A capacidade de coletar amostras de solo imperturbado, baseada em campo e obter seus valores de condutividade hidráulica é importante na obtenção de dados representativos de um site. Para melhor representar as condições de campo, é importante o uso de amostras de solo que permanecem em um representante do estado físico do seu ambiente no campo. Amostras de solo coletadas de um site de campo, que em seguida são perturbados por subamostragem ou manipulando compactação induzida, por exemplo, irá experimentar mudanças estrut...

Descarga de águas residuais tratadas de municípios em fluxos tem sido uma prática comum há décadas. Essas águas residuais é tratada principalmente com a finalidade de reduzir o potencial de consumo de oxigênio biológica por microorganismos nas águas receptoras, como resultado de efluentes de águas residuais descarregadas. Consumo de oxigênio por microrganismos degrada materiais orgânicos em águas residuais reduzindo os níveis de oxigênio no corpo da água em que o efluente é descarregado e, assim, prejudicar os organismos aquáticos, incluindo peixes.
Em décadas recentes preocupações desenvolveram relacionados com nutrientes inorgânicos, alguns metais e outros produtos químicos dentro de águas residuais que criar o mal. Devido a um estudo publicado por Kolpin et al 1, um foco maior em uma gama de produtos químicos não previamente considerado evoluiu. Este estudo, publicado pela Sociedade Geológica de Estados Unidos, elevado conscientização a respeito da ampla gama de produtos de cuidados pessoais e outros produtos químicos em rios e córregos através dos E.U. devido à descarga de instalações de tratamento de águas residuais.
Desde o início dos anos 1960, pesquisadores da Penn State University tem investigado e desenvolveu uma prática única de descarga alternativo de águas residuais em uma região húmida. Ao invés de descarregamento Tratado de águas residuais para um fluxo e impactante assim diretamente a qualidade do fluxo, o efluente é aplicada para as florestas e a terra recortada, gerido pela Universidade. Esta área de aplicação, apelidada de "The Living filtro", atualmente aceita todos os efluentes de águas residuais gerados a partir do campus mais alguns do município. Isto reduz a probabilidade de excesso de nutrientes entrar fluxos que entregam água da Baía de Chesapeake, protege a local da pesca de água fria de descargas de águas residuais quentes que é prejudicial aos peixes e impede a entrega de outros produtos químicos contidos nas águas residuais de contatar diretamente os ecossistemas aquáticos.
No entanto, há sempre consequências de alterações de comportamento, e esta facilidade de uso alternativo não é imune a tal. Perguntas surgiram sobre se a aplicação dos efluentes de águas residuais impactou negativamente a capacidade do solo para permitir que a água se infiltrar o solo superfície2,3,4,5 e causou maior escoamento superficial, se há uma possível contaminação dos poços locais com produtos químicos (nutrientes, antibióticos ou outros compostos farmacêuticos, produtos de cuidados pessoais) contidos nos efluentes de águas residuais, e se os produtos químicos estão criando negativos impactos ambientais, tais como através da captação de produtos químicos em plantas6 crescido no site, ou o desenvolvimento de resistência antibiótica em organismos7 no site do solo.
Como resultado de algumas destas preocupações, este estudo é realizado para determinar os impactos da irrigação de efluentes de águas residuais na condutividade hidráulica do solo na saturação. A abordagem utilizada envolve a coleta de solos de sites selecionados dentro ou fora da área irrigada e o tamanho de recipiente de amostra de solo com a configuração do laboratório de correspondência. É importante para o recipiente de amostras de solo caber dentro do aparelho de laboratório e para a água que se move para baixo através da matriz da amostra de solo a ser separados da água que se move para baixo entre o solo e o recipiente de amostras de solo. O protocolo descreve como os aparelhos de laboratório é construído para garantir que isso ocorreu.
São coletadas amostras de solo usando um amostrador hidráulico do núcleo ligado a um trator. Amostras de solo são coletadas de áreas selecionadas na paisagem ondulante e mantido em uma luva plástica cabida em amostras de núcleo do solo. Estes núcleos são coletados de um barro de silte Hagerstown, localizado em uma posição de paisagem cimeira ou em uma área de depressional. Seis cúpulas representativas e seis sites depressional são amostrados da área irrigada (um total de 12 locais de amostragem da área irrigada). Além disso, três cimeiras e três sites depressional são amostrados de uma área adjacente, sequeiro (um total de seis sites de sequeiro). Um máximo de seis núcleos é coletado em cada local para uma profundidade máxima de cerca de 1.200 mm, com cada amostra de núcleo, sendo cerca de 150 mm (100 mm da amostra sendo constante da luva de plástico e 50 mm, sendo constantes a cabeça de corte de amostras do metal ). Após a retirada de amostras do metal, as mangas de plástico contendo as amostras de solo coletadas são equipadas com tampas, transportados na vertical para o laboratório e armazenado na vertical, até que eles são usados para determinar a condutividade hidráulica saturada. Simultaneamente, amostras de solo são coletadas em cada profundidade para a determinação do solo e concentrações de solução de cálcio (Ca), magnésio (Mg) e sódio (Na) usando uma extração de Mehlich 3 para estimativas de água desionizada e concentrações de solo8 extrai-se a uma proporção de 1:2 de massa de solo: água em massa. As análises químicas dos extratos de água foram obtidas indutivamente acoplado Plasma emissão espectroscopia atômica (ICP-AES) e foram usadas para calcular a relação de adsorção de sódio (SAR).
A determinação da condutividade hidráulica saturada é efectuada principalmente usando um método de cabeça constante,9. Sais de uma solução contendo Ca e at para imitar a efluente condutividade elétrica (CE) e SAR do efluente é criado então o solo estará exposto à água variáveis de qualidade semelhantes à aplicada no campo de águas residuais. Neste caso, o CE é 1,3 dS/m e o SAR é 3, refletindo o CE e SAR do efluente nos últimos anos antes do período de amostra. [Tecnicamente, as unidades de SAR são (miliequivalentes/litro)½ e geralmente não são identificadas na literatura].
A modificação do método de cabeça constante de Klute e Dirksen9 é o desenvolvimento de um separador de fluxo por Walker8 para evitar o fluxo através da coluna que ocorreu fora da matriz de solo sejam incluídos na estimativa do solo hidráulico condutividade. O separador de fluxo é construído usando tubos de policloreto de vinila (PVC) selecionado e usinadas para coincidir com o tamanho da amostra de solo. Uma tela suporta a amostra de solo e permite que a água que foi movido pela matrix solo a fluir para fora a parte inferior da amostra. Uma segunda tomada emite a água que fluiu para baixo dentro da manga de plástico, eliminando assim chamados "fluxo de parede" incorretamente sejam incluídos na estimativa da quantidade de água que se move através da matriz do solo.

<table><tbody><tr><td>Equipamento de amostragem:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soil Sampler Drill Rig</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#25-TS / Modelo HDGSRTS</td><td>* NOTA: Este modelo é comparável ao modelo que utilizamos, mas que não é mais produzido</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>Tubo de Coleta de Amostras de Solo</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-180 4-3/4" X 7-1/4"</td><td></td></tr><tr><td>Bit de tubo de coleta de solo</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-190 4-3 / 4 " Revestimento de Plástico de Relevo</td><td></td>Padrão</tr><tr><td>para Amostra</td><td>de Solo Giddings Machine Co. Inc</td><td>#ZC-208 3-5/8" x 6"</td><td>Suficiente para o número de amostras que estão sendo coletadas</td></tr><tr><td>Tampas pretas a para a parte inferior dos revestimentos de amostra</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Para reter amostras em revestimentos</td></tr><tr><td>Tampas vermelhas a para a parte superior dos revestimentos de amostra</td><td>Giddings Machine Co. Inc</td><td></td><td>Para reter amostras em revestimentos</td></tr><tr><td>Cooler Chest</td><td></td><td></td><td>Armazene e mantenha as amostras na posição vertical em revestimentos de amostra durante o transporte do campo para o laboratório</td></tr><tr><td>Equipamento de proteção: </td>Capacetes de segurança, óculos e luvas outros itens conforme necessário para proteção pessoal Broca de serra e brocas PVC Cimento 6 a 8, placas <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td>de 19 mm x 184 mm x 2.438 mm</tr> <tr><td></td><td></td>2 - encaixes farpados; 13 mm HB x MGHT <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></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>para conectar a tubulação de plástico para fornecer calha e para a calha de drenagem</td></tr><tr><td>6 - encaixe</td><td></td><td></td> farpado <td>para conectar a tubulação de plástico ao cilindro de PVC externo para permitir a drenagem de água</td></tr><tr><td>3.000 mm de comprimento, 19 mm OD / 13 mm ID tubulação</td><td></td><td></td><td></td>de plástico</tr><tr><td>6 - 85 mm de diâmetro peças</td><td></td><td></td> <td>de malha circularPode ser cortado de (e.g.) uma malha de arame de 600 mm de comprimento, 6 mm x 18 gauge (e.g. protetor de calha de aço galvanizado)</td></tr><tr><td>Tubo de PVC Schedule 40 - 96 mm ID / 114 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schedule 40 Tubo de PVC - 73 mm ID / 89 mm OD</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schedule 40 Tubo de PVC - 63 mm ID / 73 mm OD, OU drenos de chuveiro de plástico de 6 - 73 mm</td> Tubo de PVC Schedule 40 - 25 mm ID 6, folhas quadradas <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>de 6 mm de espessura x 155 mm de PVC</td><td></td><td></td><td>Pode comprar 2 folhas de 6 mm x 300 mm (aprox.) por cerca de US $ 20 cada a partir de: https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p</td></tr><tr><td></td> funis de plástico de 6 mm por 19 mm <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Para direcionar a água que flui da amostra de solo para o copo de coleta</td></tr><tr><td>Adesivo calafetar</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 - comprimento de 150 mm x 1.200 mm de pano</td><td></td><td></td> de malha de arame <td>4 A malha funciona bem</td></tr><tr><td>2 - 120 mm x 1.219 mm calha de plástico com tampas de</td><td></td><td></td><td></td>extremidade</tr><tr><td>4 - cabides</td><td></td><td></td><td></td>de calha</tr><tr><td>1 - tampa</td><td></td><td></td> <td>adicional da calhaPara ser cortado conforme descrito nos procedimentos para criar uma cabeça constante na calha de abastecimento</td></tr><tr><td>1 - grande cuba</td><td></td><td></td> de plástico <td>Appx 65 L em volume, por exemplo, para servir como fonte de água para o procedimento de condutividade hidráulica</td></tr><tr><td>1 - grande banheira</td><td></td><td></td> de plástico <td>Para servir para molhar amostras de solo</td></tr><tr><td>1 - Bomba</td><td></td><td></td> submersível<td>e.g. Beckett M400 AUL ou M400 AS</td></tr><tr><td>Tubos</td><td></td><td></td> de plástico <td>Tubos de drenagem de vários tamanhos, tubo de abastecimento de água e dreno da calha de drenagem</td></tr><tr><td>Recipiente de pano de queijo</td><td></td><td></td><td>Para colocar no fundo da amostra de solo ajuda a reter o solo no recipiente de amostra de plástico durante a condutividade hidráulica e umedecimento</td></tr><tr><td>Bandas</td><td></td><td></td> <td>de borrachaGrande o suficiente para caber firmemente em torno de forros de amostra de plástico</td></tr><tr><td>Escala que mede pelo menos 0,1 g</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Béquer ou outro recipiente para coletar água de cada amostra</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de sódio</td><td></td><td></td><td>Para criar uma qualidade de água semelhante à que é normalmente aplicada ao solo</td></tr><tr><td>Cloreto de cálcio</td><td></td><td></td><td>Para criar uma qualidade de água semelhante à que é normalmente aplicada ao solo</td></tr></tbody></table>

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

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

Desde o início dos anos 1960, uma prática de descarga de águas residuais alternativo na The Pennsylvania State University foi pesquisada e seus impactos monitorados. Ao invés de descarregamento tratados de águas residuais para um fluxo e desse modo diretamente impactar a qualidade do fluxo, o efluente é aplicado para florestas e terra recortada gerenciado pela Universidade. Preocupações relacionadas com reduções na condutividade hidráulica do solo ocorrem quando considerando a reutilização de águas residuais. A metodologia descrita neste manuscrito, correspondência de tamanho de amostra de solo com o tamanho do aparato de medição de condutividade hidráulica de base laboratorial, oferece os benefícios de uma coleção relativamente rápida de amostras com os benefícios da controlada condições de contorno do laboratório. Os resultados sugerem que pode ter havido algum impacto de reutilização de águas residuais na capacidade do solo para transmitir água em profundidades mais profundas nas áreas do site depressional. A maioria das reduções da condutividade hidráulica do solo nas depressões parece estar relacionada com a profundidade da qual a amostra foi coletada e por inferência, associados com as diferenças estruturais e texturais de solo.

Para investigar a questão de se a aplicação de efluentes de águas residuais no local do filtro vivendo tem impactado a capacidade do solo de transmitir água, realizamos experimentos para medir a condutividade hidráulica saturada dos solos. Comparamos a condutividade hidráulica de solos de áreas irrigadas do site com aqueles em áreas de sequeiro do site. O impacto dos efluentes de águas residuais sobre a condutividade hidráulica do solo é uma questão de preocupação, como tem havido alguns ...

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

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

Esse método pode ajudar a responder a questões-chave em áreas ambientais, como se uma determinada atividade terrestre resultará em maior contaminação das águas superficiais ou subterrâneas. A principal vantagem dessa técnica é que ela nos impede de superestimar a taxa de movimento da água através do solo como resultado do que chamamos de fluxo da parede. Depois de demonstrar o trabalho de campo na plataforma de perfuração, Melissa Miller, uma estudante de pós-graduação em nosso laboratório, demonstrará as atividades do laboratório.Para coletar amostras de solo, primeiro coloque capacete, luvas e óculos de proteção antes de iniciar a perfuratriz. Ligue a plataforma de perfuração e abaixe a cabeça rotativa o suficiente para permitir a instalação da barra Kelly. A barra Kelly é a haste de metal que conecta a cabeça de acionamento da plataforma de perfuração ao amostrador.Insira a barra Kelly na cabeça rotativa. Insira um tubo de amostra de revestimento de plástico no tubo de amostra de metal com a cabeça de corte presa à parte inferior do tubo de amostra de metal. Para a aplicação descrita aqui, use um revestimento de plástico de 150 milímetros de comprimento com um diâmetro externo de 90 milímetros encaixado em um tubo de amostra de metal de 200 milímetros de comprimento com um diâmetro externo de 100 milímetros e um diâmetro interno de 90 milímetros.Conecte o metal sample tubo à barra Kelly usando um cabeçote de acionamento encaixado em ambos. Opere a plataforma de perfuração para mover o sample tubo aproximadamente 150 milímetros no solo. Remova o tubo de amostra de metal do solo usando o sistema hidráulico da plataforma de perfuração.Agora remova o metal sample tubo do cabeçote de acionamento. Remova o plástico sample tubo contendo o solo sample tubo do metal sample tubo. Tome cuidado para não perder sujeira de dentro do tubo de amostra de plástico e não compactar o solo ou apertar as laterais do tubo de amostra de plástico.Coloque as tampas de cada lado do tubo de amostra de plástico usando vermelho para a extremidade da parte superior da amostra de solo e preto para a parte inferior da amostra de solo. Cole as tampas na luva para evitar contaminação ou perda de água da amostra. Por fim, coloque a amostra em pé para ser transportada de volta ao laboratório.Construa o aparelho de condutividade hidráulica saturada conforme detalhado no protocolo de texto. Para preparar a fonte de água, primeiro conecte a tubulação de plástico aos adaptadores de extremidade com farpas de náilon na calha de alimentação e na calha de drenagem. Coloque uma cuba grande no chão adjacente ao dispositivo de condutividade configurado para servir como recipiente de abastecimento.Em seguida, conecte o tubo de plástico grande à entrada de uma pequena bomba submersível e coloque a bomba no fundo da banheira. Em seguida, conecte o pequeno tubo de plástico aos adaptadores de extremidade farpada e coloque a extremidade não conectada do tubo na calha de drenagem. Agora encha o recipiente de abastecimento com água.Conecte a bomba e ligue-a para encher a calha de alimentação. Certifique-se de que a taxa de água bombeada para a calha de abastecimento seja adequada para manter a calha de abastecimento quase cheia sem transbordar. Prepare uma amostra de solo prática para identificar quaisquer modificações necessárias, colocando uma amostra de solo em uma manga de amostragem de plástico, deixando cerca de 50 mililitros de espaço entre a parte superior do solo e a parte superior da manga de plástico.Cubra a extremidade inferior da amostra e cubra com uma camada dupla de pano de queijo. Segurar o pano de queijo na manga de recolha com um elástico de dimensões suficientes. Portanto, também é importante garantir que as amostras sejam pré-umedecidas por baixo e não por cima, pois o umedecimento por cima resultará em aprisionamento de ar nos poros do solo e os resultados não serão representativos.Coloque a amostra de solo de prática e a manga em uma banheira com água cheia até cerca de um terço da altura da manga com o pano de queijo e na água. Várias horas depois, eleve a água na banheira a aproximadamente dois terços da altura da amostra. Depois de permitir que a amostra endureça durante a noite, encha a banheira logo abaixo do topo da amostra de solo.Agora coloque a amostra de solo em cima do tubo de PVC de 89 milímetros de diâmetro externo. Pressione-o suavemente no tubo, permitindo que a borda afiada do tubo de PVC pressione o solo alguns milímetros para permitir que o fundo do solo descanse na tela. É importante que a borda afiada pressione o solo alguns milímetros, mas que não seja pressionada com tanta força a ponto de compactar a amostra de solo.Forneça água para o topo da amostra de solo. Ligue a bomba e encha a calha de abastecimento. Certifique-se de que a extremidade do tubo de drenagem seja colocada na calha de drenagem e que a saída da calha de drenagem esteja firmemente conectada ao tubo de plástico que é colocado em um ralo ou recipiente em uma elevação mais baixa.Usando tubos de seis milímetros, crie um sifão da calha de abastecimento até o topo do solo. Portanto, é importante que a profundidade da água acima do solo no tubo de amostra não ultrapasse o tubo. Se isso acontecer, será necessária uma extensão para ser adicionada à parte superior ou inferior.Agora colete amostras de água do núcleo do solo que drena do funil. Verifique se há vazamentos ou problemas imprevistos. Determine o tempo aproximado necessário para coletar uma quantidade adequada de água com base no tempo necessário para encher aproximadamente meio copo de 100 mililitros com água.Crie um fluxo de parede simulado inserindo uma pequena chave de fenda ao longo do interior do recipiente de amostra de solo de plástico para confirmar que o excesso de fluxo criado por esta passagem flui para a calha de drenagem através do tubo de drenagem. Prossiga para obter os valores de condutividade hidráulica do solo conforme detalhado no protocolo de texto. São mostrados resultados representativos das diminuições na condutividade hidráulica observadas com o aumento da profundidade do solo em áreas irritadas e não irrigadas.Esperava-se que as áreas irrigadas refletissem uma condutividade um pouco maior perto da superfície em comparação com as áreas não irrigadas. Isso se deve ao aumento observado na densidade de plantas e raízes de plantas em áreas irrigadas, criando espaços porosos maiores para a água se mover através de canais radiculares deteriorados no solo. Embora não tenham sido observadas diferenças entre as condutividades hidráulicas do solo em áreas irrigadas e não irrigadas, houve claramente diferenças nas razões de absorção de sódio entre essas áreas.É claro que o SAR foi um fator muito importante que impactou as condutividades hidráulicas. Esta figura demonstra que existe uma forte relação entre a profundidade do solo e a SAR da solução do solo para áreas depressivas irrigadas. Isso provavelmente se deve a uma forte correlação entre a profundidade do solo e a SAR da solução do solo e, até certo ponto, a uma diminuição no Ksat com o aumento da profundidade.Uma vez que o aparelho é construído para conter amostras típicas, essa técnica pode ser realizada por qualquer período de tempo necessário para atingir condições estáveis de fluxo de água sem a necessidade de estar presente o tempo todo. Ao realizar este procedimento, é importante lembrar de combinar a qualidade da água com as condições às quais o solo está exposto no ambiente natural. Por exemplo, a água da chuva tem uma composição química muito diferente das águas residuais.Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como evitar que o chamado fluxo de parede crie estimativas não representativas e artificialmente altas da rapidez com que a água se move pelo solo. Não se esqueça de que trabalhar com equipamentos pesados no campo pode ser extremamente perigoso. Precauções como sempre ter uma segunda pessoa acompanhando você, bem como usar equipamentos de proteção individual, são sempre um procedimento padrão.

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Ambiente

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Coleta de amostras de núcleo de solo para análise de propriedades de retenção de água

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Impactos de irrigação de efluentes na condutividade hidráulica do solo: acoplado a amostragem de campo e laboratório determinação da condutividade hidráulica saturada (Vídeo) | JoVE Journal

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

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