Summary
여기 우리는 토양 샘플 크기와 잘못 물 흐름 측정에 포함 되지 않도록 토양 컨테이너의 내부에 따라 소위 벽 흐름을 방지 하기 위해 유압 전도도 측정 장치를 일치 하는 방법론을 제시. 그것의 사용은 폐수 관개 사이트에서 수집 된 샘플을 시연 했다.
Abstract
1960 년대 이후 펜실베니아 주립 대학에서 다른 폐수 출력 연습을 연구 하 고 그 영향 모니터링 합니다. 보다는 스트림, 하 폐수 처리 방전 하 고 스트림 품질에 영향을 미치는, 유출에 숲 적용은 한 그로 인하여 직접 자른된 토지는 대학에 의해 관리. 토양의 유압 전도도에 감소와 관련 된 우려는 폐수 재사용을 고려할 때 발생 합니다. 토양 샘플 크기 실험실 기반 유압 전도도 측정 기구의 크기와 일치 하는이 원고에 설명 된 방법론의 혜택으로 샘플의 상대적으로 빠른 컬렉션의 혜택을 제공 합니다 제어 실험실 경계 조건입니다. 결과 사이트의 depressional 영역에 깊이 깊이에서 물을 전송 하는 토양의 기능에 폐수 재사용의 일부 영향 되었을 수도 있습니다 것이 좋습니다. 에 우울증에 토양의 유압 전도도 감소의 대부분 관련 된 깊이 있는 샘플 수집, 그리고 토양 구조와 텍스처 차이와 관련 된 추론에 의해 나타납니다.
Introduction
출력 스트림으로 자치 제에서 대우 한 폐수의 수십 년 동안 표준 연습 되었습니다. 이러한 폐수는 방류 폐수 유출 결과로 받는 물에서 미생물에 의해 주로 생물 학적 산소 소비에 대 한 가능성을 줄이기 위해 처리 됩니다. 미생물에 의해 산소 소비 해 수생 생물, 물고기를 포함 하 여 유출 방전에 그리고 그로 인하여 물 몸에 있는 산소 수준을 감소 하는 폐수의 유기 물질을 저하 됩니다.
최근 수십 년간 우려 관련 무기 영양소, 일부 금속 및 피해는 폐수 내의 다른 화학 물질을 개발 했습니다. Kolpin 외 의해 연구 때문 1, 이전으로 간주 하는 화학 물질의 범위에 큰 초점을 진화 했다. 미국 지질 학회에 의해 출판,이 연구 폐수 처리 시설에서 배출 인해 미국 전역 개인 배려 제품의 광범위 및 강 및 시내에 다른 화학 물질에 대 한 인지도 제기.
1960 년대 이후 펜실베니아 주립 대학에서 연구원 조사 있고 대체 폐수 출력 연습을 다소 독특한 습 한 지역에서 개발. 보다는 스트림, 하 폐수 처리 방전 고 그로 인하여 직접 영향을 미치는 스트림 품질, 유출은 숲 및 대학에 의해 관리 자른된 토지에 적용 됩니다. "는 생활는 필터", 별명,이 응용 프로그램 지역 캠퍼스 플러스 시정 촌에서 일부에서 생성 된 모든 폐수 방류 현재 사용할 수 있습니다. 이 과잉 영양분 체사피크 베이를 물을 제공 스트림 입력을 위한 가능성을 감소, 지역 차 물 어업, 물고기에 유해 하다 고 다른 화학 제품의 납품을 방지 따뜻한 폐수의 방전에서 보호 수 중 생태계를 직접 접촉에서 폐수에 포함 된.
그러나, 행동 변화의 결과 항상 고이 대체 사용 시설 등 면역이 되지 않습니다. 폐수 방류 수의 응용 프로그램 부정적인 물 토양 표면2, 3,,45 에 침투 수 있도록 하는 토양의 능력을 영향을 여부 및 발생, 큰 결선 질문 발현 그리고 그 화학 물질 부정적인 만드는 화학 물질 (영양소, 항생제 또는 다른 제약 화합물, 퍼스널 케어 제품) 폐수 방류 수에 포함 된 로컬 우물의 가능한 오염 여부 사이트, 또는 항생제 저항의 개발 성장 식물6 화학 물질의 통풍 관을 통해 토양 유기 체7 사이트와 같은 환경 영향
이러한 문제 중 일부는, 결과로이 연구 채도에서 토양의 유압 전도도에 폐수 방류의 관개의 영향을 결정 하. 사용 하는 방법은 선택한 사이트 내부 또는 외부 관개 지역에서에서 토양을 수집 하 고 실험실 설치 토양 샘플 컨테이너 크기를 일치 포함 됩니다. 실험실 기구에 맞게 토양 샘플 컨테이너와 토양 사이의 토양 샘플 컨테이너 아래로 이동 하는 물에서 분리 될 샘플에서 토양 매트릭스를 통해 아래로 이동 하는 물에 대 한 중요 하다. 프로토콜이 발생 되도록 실험실 기구를 구성 하는 방법에 대해 설명 합니다.
토양 샘플 트랙터에 부착 된 유압 코어 샘플러를 사용 하 여 수집 됩니다. 토양 코어 물결 풍경에서 선택된 영역에서 수집 된 고 토양 코어 샘플러에 장착 하는 플라스틱 소매에 유지. 이 코어는 정상 가로 위치에서 또는 depressional 지역에 있는 한 하 거 즈 타운 갯벌 명 개에서 수집 됩니다. 6 대표 회담과 6 depressional 사이트는 관개 지역 (총 12 관개 지역 샘플링 사이트)에서 샘플링 됩니다. 또한, 3 개의 정상 및 3 depressional 사이트는 인접 한, 비 관개 지역 (총 6 개의 비 irrigated 사이트)에서 샘플링 됩니다. 6 코어의 최대 각 코어 샘플 약 150 m m 오래 되 고 (100 m m 플라스틱 소매에 50 m m 금속 샘플러의 커팅 헤드에 포함 된 되 고 포함 되는 샘플의 약 1200 m m의 최대 깊이를 각 사이트에서 수집 됩니다. ). 금속 샘플러에서 제거 후 수집 된 토양 코어를 포함 하는 플라스틱 소매 끝 모자 장착, 실험실에 똑바로 그리고 수송 포화 된 유압 전도도 결정 하는 데 사용 됩니다 때까지 똑바로 저장. 토양의 결정 및 토양 솔루션 농도의 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 나트륨 (Na) Mehlich 3 추출 토양 농도8 와 이온된 수의 견적에 대 한 사용 하 여 각 깊이에 토양 샘플을 수집 하는 동시에, 토양 질량: 물 1:2 비율로 추출 대량. 물 추출의 화학 분석 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분 광 법 (ICP-AES)에서 가져온 고 나트륨 흡착 비율 (SAR)를 계산 하는 데 사용 했다.
포화 된 유압 전도도의 결정은 주로9일정 머리 메서드 사용 하 여 수행 됩니다. Ca과 Na를 포함 하는 솔루션 유출 전기 전도도 (EC)를 모방 하 염 토양 품질 변수 필드에 적용 하는 폐수와 비슷한 물에 노출 될 것입니다 그래서 유출의 SAR 만들어집니다. 이 경우에 EC 1.3 dS/m 이며 특별 행정구는 3, EC 및 유출의 SAR 샘플 기간 이전 최근 몇 년 동안에 반영. [기술적으로, 특별 행정구 단위 (milliequivalents/리터)½ 있으며 문학에서 일반적으로 식별 되지.]
Klute 및 Dirksen9 의 지속적인 머리 방법 수정 워커8 유압 토양의 견적에 포함 되지 않도록 토양 매트릭스 밖에 서 발생 한 열을 통해 흐름을 방지 하기 위해 흐름 구분의 개발은 전도도입니다. 흐름 구분 기호 토양 샘플 크기에 맞게 선택 하 고 가공 폴 리 염화 비닐 (PVC) 튜브를 사용 하 여 만들어집니다. 화면 토양 샘플을 지원 하 고 토양 매트릭스를 통해 샘플의 밑에 밖으로 흘러로 이동 했습니다 물을 수 있습니다. 두 번째 콘센트 함으로써 토양 매트릭스를 통해 이동 하는 물의 양을 견적에 제대로 포함 되지 않도록 소위 "벽 흐름"을 제거 하는 플라스틱 슬리브의 안쪽에 아래로 흐른는 물에서.
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Protocol
1. 토양 샘플링 위치 선택
- 항공 사진을 통해 확인 하 고 사이트 visit(s) 관개 폐수와 하지 않은로 받은 위치.
- 물, 토양에 가능한 프리 차이 (특히 프리 위치, 정상, 측 사면, 발가락 슬로프, 우울증 등)에 가까운 관심을 지불, 샘플을 몇 가지 대표 사이트를 선택 하 고 식물 상호 작용 다르게.
- 한 정상, 측 사면, 발가락 슬로프, 또는 우울증으로 프리의 부분을 식별 합니다. 그들의 주요 특성에 따라 대표 사이트를 분류할 수 있습니다.
참고:이 실험에서 사이트 비 irrigated 정상으로 확인 된, 정상, 비 irrigated 우울증, 관개 또는 우울증 관개. - 위치와 각 위치에서의 샘플 각 독특한 대표 사이트에서 가져온 것 이다 사이트의 수를 결정 합니다.
참고: 종종, 익숙한 환경 통계 통계와 토론 것입니다이 시점에서 매우 도움이 될와 통계 분석에 관한 나중 문제 방지. - 표시 플래그를 각 계획된 샘플 위치에 놓고 GPS 좌표를 사용 하 여 지도에 계획된 샘플 사이트의 위치를 기록 합니다.
2. 토양 샘플 수집
- 토양 샘플을 수집 하는 데 사용 장비를 결정 합니다.
참고: 얕은 대 한 (예를 들어, 깊이 300 m m 미만) 토양 샘플,이 실험을 위해 사용 되는 크기의 원통형 토양 샘플러 (보충 그림 1) 자주 구동 될 수 있다 드롭 해머, 토양에는 토양이 충분히 부드러운 경우. 여기에 설명 된 실험에 대 한 유압 드릴 장비 샘플 깊이에서 수집을 허용 하도록 사용 되었다 최대 1200 m m.
추가 그림 1: 련 샘플링에 사용
- 련 샘플링을 수행 하는 사이트에 전송 합니다.
- 하드 모자, 장갑, 그리고 드릴 장비를 시작 하기 전에 보호 고글에 넣어.
- 파워 드릴 장비와 낮은 회전 하는 머리를 충분히 켈리 바의 설치를 허용 하.
참고: 켈리 바는 샘플러에는 교 련의 드라이브 헤드를 연결 하는 금속 막대입니다. - 회전 하는 머리에 켈리 막대를 삽입 합니다.
- 금속 샘플 튜브의 하단에 부착 된 절단 머리 금속 샘플 튜브에 플라스틱 라이너/샘플 튜브를 삽입 합니다. 설명 하는 응용 프로그램에 대 한 여기, 길이 150 m와 90 mm 직경 (OD) 플라스틱 라이너에 적합 해 200 m m 길고 100 mm OD/90 m m 직경 (ID) 금속 샘플 튜브 내부 외부 사용 합니다.
- 모두 장착 드라이브 헤드를 사용 하 여 바 켈리를 금속 샘플 튜브를 연결 합니다.
- 토양 샘플 튜브 약 150 m m를 드릴 장비를 작동 합니다.
참고:이 것입니다 플라스틱 라이너에 100 m m 샘플 수 있으며 샘플의 상단에 50 m m 공간을 물 ponded 샘플에 포화 된 유압 전도도 측정 실험실에서 얻을 수 있습니다 때 있습니다. 이 또한 컬렉션 동안 토양 샘플을 압축 하지 않도록 도움이 됩니다. - 유압 드릴 장비 시스템을 사용 하 여 토양에서 금속 샘플 튜브를 제거 합니다.
- 드라이브 헤드에서 금속 샘플 튜브를 제거 합니다. 다음 제거 플라스틱 샘플 튜브 금속 샘플 튜브에서 토양 샘플을 들고, 사용 하지 플라스틱 샘플 튜브 내부에서 토양 손실 하지 하 고 토양 압축 또는 플라스틱 샘플 튜브의 양쪽을 짜 케어.
- 토양 샘플의 하단에 대 한 검정과 토양 샘플의 맨 끝에 빨간색을 사용 하 여 플라스틱 샘플 튜브의 각 끝에 결국 모자를 놓습니다. 오염 또는 샘플에서 물의 손실을 피하기 위해 슬리브 끝 모자 테이프.
- 실험실으로 다시 전송에 대 한 직 립 서 샘플을 놓습니다.
- 계속 관심, 단계 2.6-2.12의 가장 깊은 깊이에 샘플링.
3. 구축 일정 머리, 여러 열, 토양의 유압 전도도 설치
참고: 유압 전도도 실험실 기구에 의해 기반 워커10. 그것은 샘플 및 토양 매트릭스를 통해 흐름에서 반지를 포함 하는 실린더의 외부 가장자리 사이 흐름을 구분 하는 생성 되는 permeameter의 사용을 포함. 아래에 언급 된 PVC 파이프의 ID는 엄격한 공차 아니다. 일부 잘 맞는 수와 다른 몇 가지 작업 (가벼운 사 포)를 요구할 수 있습니다.
- 100 m m 긴, 96 m m ID/114 m m OD 일정 40 PVC 파이프를 얻을.
- 100 m m 길이 73mm ID/89 m m OD 일정 40 PVC 파이프를 5 mm 테이퍼 절삭 날을가지고 기계. 이 제공 하는 외경에 맞게 89 m m 플라스틱 라이너.
- 하단의 일정 40 PVC 파이프의 20 m m 잘라 단계 3.2에서에서 언급 하 고 나중을 위해 그것을 유지.
- 6 m m 두꺼운 회색 PVC, 155 x 155 mm2컷. 기계는 광장의 중심에 60-70 m m의 원형 개통을 포함 하는 광장.
- 73 m m OD/63 m m ID 일정 40 PVC 파이프의 6 m m 두꺼운 조각 잘라.
참고: 73 m m ID 일정 40 PVC 파이프 내에서 맞는 73mm 샤워 드레인 삭감 될 수 있다 고 잘 경우 73 m m OD 일정 40 PVC 파이프는 사용할 수 없습니다. - (3.5 단계)에서 73 m m OD PVC의 6 m m 두께 슬라이스를 첨부 PVC 시멘트를 사용 하 여 20 m m (3.2 단계)에서 89 m m OD PVC의 맨 아래.
- 단계 3.6에서에서 사용 하는 PVC 시멘트는 말린 후 6 m m 시트에 두 개의 PVC 실린더 센터 및 PVC 시멘트를 사용 하 여 시트에 첨부.
- 날카로운된 끝을 가진 14 m m PVC 어댑터에 맞게 회색 PVC 스퀘어 위에 약 15 m m를 중심으로 외부 PVC 실린더에 구멍을 드릴 합니다.
- 시멘트에 PVC 시멘트를 사용 하 여 어댑터.
- 어댑터의 가시 끝에 19 mm OD/13 m m ID 플라스틱 튜브를 연결 합니다.
- 일정 40 PVC의 20 밀리미터 조각 단계 3.4 회색 PVC 스퀘어의 하단에서에서 추천 하는 시멘트는 오프닝에 중심으로.
- 73 m m 6 m m 두꺼운 조각에 달려 있도록 위에서 89 m m OD PVC에 삽입할 6 m m x 18 G 와이어 메쉬 (아연 도금된 강철 개 골 창 감시 이걸 잘 작동)의 80-85 m m 직경 원형 조각을 잘라 OD PVC.
- X 2,438 m m3 보드, 184 x 19을 선택 하 고 1, 180l m m 각 길이 트리밍 반 잘라.
- 6-125 m m 구멍 간격 70 m m 보드에서 떨어져 그만.
- 보드에 구멍에서 와이어 메쉬를 배치 하 고 연결 (예., 주식 총을 사용 하 여).
- 철 망 아래 19 m m (오 르네 OD) 퍼 널 x 140mm (최고 오프닝)을 놓고 보드;에 첨부 깔때기의 정상과 나무 사이 간격을 제거 하는 퍼 널의 가장자리에 접착제 테크닉을 배치.
-
6 구멍 (단계 3.13 3.14 참조)와 보드를 750 m m 높은 나무 프레임 빌드 프레임의 바닥 위에 약 350 m m.
- 기지, 두 프레임 끝, 2 개의 고정 다리, 낮은 강화 기지, 안정화 기반, 센터 안정화 다시 보드, 그리고 최고 다시 보드를 포함 하는이 프레임의 구성 요소를 준비 합니다.
- 기본으로 1, 180l m m3 x 184 x 19 보드를 잘라.
- 프레임 끝으로 750 m m3 각 x 184 x 19에 두 개의 보드를 잘라.
- 19 x 184 x 600 m m3 안정화를 만들려고 잘라 두 보드는 각 끝에 다리.
- 184 x 125 m m 구멍 (단계 3.14 참조)에 교 련된 보드 바로 아래 낮은 강화 기지 역할을 1, 180l m m3 x 19 보드를 잘라.
- 19 x 184 x 1,219 m m 보드를 잘라 앞 또는 두의 후면에 연결 된 안정으로3 다리를 안정화.
- 다시 보드를 안정화를 중심으로 184 x 1,219 m m3 x 19 보드를 잘라.
- 다시 가기는 시 궁 창에 첨부 됩니다 추가 안정성을 추가 하려면 보드로 184 x 1,219 m m3 x 19 보드를 잘라.
참고: 상위 다시 보드와 연결 된 시 궁 창에 있어야 높이 시 궁 창 하단의 동일한 고도에서 약 샘플 장소에 있을 때 토양 샘플 소매에 토양의 상단 될 것입니다.
보충 그림 2: 앞면 포화 된 유압 전도도 기구의 모습. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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공급 및 배수 골을 준비 합니다.
참고: 각 플라스틱 시 궁 창 약 120 m m 건너와 길이가 1219 mm 이며 끝 캡을 장착.- 각 구멍에 13 m m HB x MGHT 나일론 가시 끝 어댑터에 맞게 공급 빈민 굴의 한 쪽 끝에 배수 빈민 굴의 한쪽 뚜껑에 구멍을 드릴 합니다.
- 공급 컨테이너에 다시 배수 수 있도록 25 m m ID PVC 파이프에 맞게 공급 시 궁 창의 다른 끝 모자에 구멍을 드릴 합니다.
- 공급 컨테이너에 다시 물 배수 수 있도록 필요에 따라 각된 PVC 연결을 시멘트.
- 40 m m 절단 공급 안에 맞게 높은 시 궁 창 마 시 궁 창 PVC 연결 콘센트에서 대략 10 cm.
- 그 마는 약 20 m m 깊은, 하단 및 상단에 노치의 폭 50 m m에 폭 30 m m의 상단에 사다리꼴 노치를 잘라.
참고:이 공급 여백에서 일정 한 머리를 유지 하기 위해 행동할 것 이다. - 그래서 나무 프레임의 낮은 강화 기지에 달려 배수 시 궁 창을 아래에 퍼 널을 놓습니다.
- 공급 시 궁 창 비닐 여백 옷걸이 사용 하 여 상위 다시 보드에 연결 합니다.
보충 그림 3: 물 공급 시 궁 창의 보기 끝. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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물 소스를 준비 합니다.
- 공급 시 궁 창에 배수 시 궁 창 나일론 가시 끝 어댑터에 플라스틱 튜브를 연결 합니다.
- 장소 공급 컨테이너 역할을 설정 하는 전도성 장치에 인접 한 층에는 대형 욕조.
참고: 욕조 측정의 적어도 24 h에 대 한 충분 한 물을 보유 하는 선정 되어야 한다. - 작은 잠수정 펌프를 통으로 놓고 공급 빈민 굴의 입구 끝에 플라스틱 튜브를 통해 연결 합니다.
- (3.9에서 언급) 콘센트 흐름의 가시 끝 어댑터에 작은 플라스틱 튜브를 연결 하 고 배수 시 궁 창으로 튜브의 연결 되지 않은 끝을 배치.
- 물으로 공급 콘테이너를 채우십시오.
- 펌프에 연결 하 고 전원 여백 채우기 위해 그것을 실행. 물 공급 시 궁 창으로 펌핑 되 고 속도가 거의 전체 공급 빈민 굴 범람 없이 유지 하는 적절 한 확인 합니다.
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"연습 토양 샘플" 준비 필요한 수정 확인 하.
- 플라스틱 슬리브의 위쪽과 토양의 위쪽 사이의 간격을 약 50 m m를 떠나 샘플링 플라스틱 소매에 "연습" 토양 샘플을 놓습니다.
- 예제와 투박한의 더블 레이어와 슬리브의 아래쪽 끝을 커버. 충분히 크기 고무 밴드와 함께 샘플링 소매에는 투박한 만요.
- 투박한 끝 물에는 소매의 높이의 약 1/3 가득 물 욕조에 연습 토양 샘플 및 소매를 놓습니다.
- 몇 시간 후, 샘플의 높이의 약 2/3를 욕조에 물을 올립니다. 허용한 후에 하룻밤 설정 샘플, 욕조 바로 아래 토양 샘플 (안 소매의 맨 위)의 상단에 작성.
- 89 m m OD PVC 튜브 위에 토양 샘플 놓고 조심 스럽게 화면에 토양의 하단을 허용 하도록 토양 몇 밀리미터 언론 PVC 튜브의 날카로운된 가장자리를 수 있도록 튜브에 누릅니다.
참고:는 투박한이 있도록 느슨하게 고무 밴드를가지고 해야 합니다. 또한, note 샘플 소매에 토양의 상단 약 공급 시 궁 창 바닥 수준 이어야 하 고 샘플 소매의 정상 공급 시 궁 창 위로 약 수준 이어야 한다. -
토양 샘플의 정상에 물을 제공 합니다.
- 펌프를 켜고 작성 공급 시 궁 창.
- 배수 관의 끝 배수 시 궁 창에 배치 되 고 밀접 하 게 드레인 또는 낮은 고도에서 컨테이너에 배치 되는 플라스틱 배관 연결 배수 시 궁 창에서 콘센트를 확인 합니다.
- 6 mm 튜브를 사용 하 여 공급 시 궁 창에서 토양의 상단에는 싸이 펀을 만듭니다.
- 퍼 널에서 배수 하는 토양 코어에서 물 샘플을 수집 합니다.
참고: 샘플 정밀 연구 기준에 따라 실험에 필요한 위해 충분 한 물의 얻을 하는 데 필요한 시간의 길이 대 한 수집 한다. - 누수 나 예기치 못한 문제를 확인 합니다.
- 적절 한 양의 물 물으로 약 절반 100 mL 비 커를 작성 하는 데 필요한 시간에 따라 수집 하는 데 필요한 시간 (또는 다른 볼륨 연구 팀에 의해 결정)의 대략적인 길이 결정 합니다.
- 작은 드라이버 또는 배수 관을 통해 배수 시 궁 창에이 통로 의해 만들어진 초과 유량 흐름 않는 것인지 플라스틱 토양 샘플 컨테이너의 내부를 따라 다른 유사한 구현 삽입 하 여 한 시뮬레이션 "벽 흐름"을 만듭니다.
- 이 연습 실행에서 발견 되는 문제에 따라 설치를 수정 합니다.
4. 취득 토양의 유압 전도도 값
- 투박한 고무 밴드와 장소에서 개최 된 샘플의 하단 끝을 취재 하 여 필드 사이트에서 수집 된 토양 샘플을 젖은 지침 따라 실행 연습 단계 3.20에서에서 제공 됩니다.
- 펌프를 시작 하 고 허용을 채우기 위해 공급 시 궁 창. 누수를 확인 합니다.
- 일을 실행 하는 연습에 대 한 유압 전도도 장치에 샘플을 놓습니다. 수 처리 하는 동안 샘플을 압축 하지 않도록 주의 하십시오.
- 플라스틱 소매에 포함 하는 토양의 표면에 공급 시 궁 창에서 이동 하는 물 사이 펀 관을 설정 합니다.
- 처음에, 얼마나 오래 걸릴 샘플을 자주 샘플을 채취 하는 방법의 아이디어를 얻기 위해 모든 10-20 분, 깔때기에서 물을 수집 하기 시작 합니다. 시간을 기록 하 고 각 토양 샘플에 대 한 각 샘플 시간에 대 중/볼륨을 물.
- 같은 양의 물 포함 하는 순차적 샘플 찾습니다. 3-5 샘플 물의 동일한 금액을 포함, 후 샘플 가능성이 정상 상태를 도달 했다.
참고: 정상 상태에 도달 되도록 수 있습니다 예정 1 시간 떨어져 몇 가지 추가 샘플을 채취 하는 것이 좋습니다. - Darcy의 법률을 사용 하 여 계산 하는 포화 된 유압 전도도;
어디
케이토 = 포화 된 유압 전도도 (L/T)
V = 정상 상태 (L3) 코어를 통해 흐르는 물의 볼륨
L = 샘플 길이 (L)
A 는 물이 흐르는 통해 코어 (L2)의 샘플 횡단면 지역 =. 이 설정에 대 한
T = 시간 (T)
(H2- H1) = 유압 머리 차이 (L); 이 설정에 대 한 토양 샘플의 물 토양 표면에 ponded의 위쪽 사이의 거리입니다.
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Representative Results
폐수 방류 생활 필터 사이트에서의 응용 프로그램 물 전송 하는 토양의 기능에 영향 하고있다 여부의 질문을 조사, 토양의 포화 된 유압 전도도 측정 하는 실험을 실시 우리. 우리 사이트의 비 irrigated 분야에서 그 사이트의 관개 지역에서 토양의 유압 전도도 비교. 폐수 유출 토양의 유압 전도도에 미치는 영향 우려, 질문은 물 (예) 토양에 나트륨의 축적에서 결과 전송 하는 토양의 능력에 있는 감소의 덜 습 한 지역에서 몇 가지 보고서 되었습니다 또는 표면 생물 학적 지 각의 개발. 유압 전도도 측정을 위해 수집 된 샘플의 각, 유압 전도도 샘플의 미터 내에서 인접 한 위치에서 샘플 토양 솔루션에 Ca, Mg, 및 나의 주요 양이온의 측정에 대 한 수집 되었습니다. 토양 솔루션에 Ca, Mg, 및 나의 값 샘플링 시 토양 수 분 함량에 따라 다시 계산 값과 토양의 추출 물을 1:2 토양 질량: 물 대량 비율 이온된에서 견적 되었다. 이러한 토양 솔루션 농도 의해 정의 된 대로 토양 솔루션의 나트륨 흡착 비율 계산 하 사용 되었다:
Na, Ca, Mg에 대 한 값이 milliequivalents (meq)에 주어 집니다 / 리터. (나, meq/l의 수에 대 한 분할 23, ca, mg/l = meq/l = mg/l 20, Mg에 대 한 분할 meq/l = mg/l을 12로 나눕니다.)
그것은 K토 비 irrigated 분야에서 존재 하는 깊이의 강한 관계 유압 전도도 깊이 (그림 1), depressional 지역에서 감소를 관찰 했다.
강한 부정 하지만 케이토 와 비 irrigated 우울증 (그림 2)에 대 한 토양 솔루션의 SAR 사이의 강한 긍정적인 관계는 케이토 와 SAR, 20 cm, 아래 토양 샘플에 대 한의 관계를 고려할 때 관개 우울증에 대 한 케이토 와 SAR 사이의 관계. 하 비 관개 지역에 SAR 값 크게 관개 지역에 그 아래 고 없는 그것은 예상 되지 않음 토양의 유압 전도도 영향 될 것 이라고 범위에 주목 한다. 관개 지역에 특별 행정구 값 훨씬 높은 되었고 비록 그들이 유압 전도도에 있는 감소를 만들 것으로 예상 하는 범위에서 그것 K토 사이의 SAR (그림 2) 강한 부정적인 관계는 관찰 .
비 irrigated 우울증 (그림 3)에 대 한 깊이 의해 특별 행정구의 분포를 살펴보면, 토양 솔루션 특별 행정구와 토양 깊이 사이 약간 관계가 있었다. 따라서, 그것은 가능성이 깊이 감소 K토 값 사이의 관계 변화 깊이와 변화 하는 경향이 (구조, 질감), 토양 특성에 의해 지배 된다. 반면, 그림 4 는 토양 깊이 관개 depressional 지역에 대 한 토양 솔루션 특별 행정구 사이 강한 관계를 보여 줍니다. 관개 지역에 대 한 케이토 와 특별 행정구의 강한 관계 때문에 모두 강한 상관 관계를 토양 깊이 토양 솔루션 특별 행정구 사이 깊이 증가 함께 K토 감소에 어느 정도 높습니다. 그러나 그것은,, K토 증가 SAR 때문에 저하 될 수 있습니다 나타나지 않습니다.
그림 1: 포화 된 유압 전도도 관개와 관개 비 우울증에 대 한 토양 깊이 사이의 관계.
그림 2: 포화 된 유압 전도도 관개와 관개 비 우울증에 대 한 토양 솔루션의 나트륨 흡착 비율 (SAR) 사이의 관계.
그림 3: 비 irrigated 불경기에 있는 사이트에 대 한 깊이 샘플링 하 여 토양 솔루션에서 평균 SAR의 값입니다.
그림 4: 관개 불경기에 있는 사이트에 대 한 깊이 의해 토양 솔루션 특별 행정구의 값입니다.
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Discussion
필드 기반, 평온한 토양 샘플을 수집 하 고 그들의 유압 전도도 값을 얻을 수 있는 능력 사이트의 데이터를 얻기에 중요 하다. 필드 조건, 최고의 대표 하기 위하여 그것은 그들의 환경 분야에서의 실제 국가 대표에 남아 있는 토양 샘플을 사용 하는 것이 중요. 토양 샘플 서브 하거나 예 유도 압축을 처리 하 여 다음 방해는, 포화 된 유압 전도도 영향을 줄 구조 변화를 경험할 것입니다 필드 사이트에서 수집.
그것은 또한 제어 된 실험실 설정에서 토양의 유압 전도도 측정 하는 수단을가지고 하는 것이 중요입니다. 그러나, 샘플 컨테이너의 내부를 따라 흐름에 대 한 계정에 실패 포화 된 유압 전도도 대 한 실험실 메서드를 사용 하 여 결과, 그리고 방법론으로 인해 높은 가변성의 가난한 재생산 귀 착될 것 이다 (소위 "벽 흐름") 보다는 자연으로 인해 변화입니다.
조끼와 흰색12작품을 기반으로 디스크 Permeameter Perroux11, 1982 년에 개발, 이후 많은 노력을 더 만족 스럽게 필드 기반 토양의 유압 전도도 측정13소비 되어 있다. 필드 기반 측정 하는 데 매우 바람직한, "방해" 토양 샘플 (예를 들어 건조 및 샘플 열에 repacked 접지) 자연 토양 조건을 반영 하지 않습니다.
그러나, 토양 유압 conductivities를 필드 기반 방법 단점 또한 있다. 필드 기반 방법으로 만든 한 가정 토양에 물 섭취 량의 속도 측정 하는 데 사용 하는 장비를 기본 토양 유니폼13입니다. 그러나 대부분의 토양 균일 하지 않습니다 그들의 conductivities에 다른 토양 자료의 레이어 구성 됩니다.
또 다른 단점은 광범위 한 샘플링 캠페인 1-4 h (또는 이상)에서 필요할 수 있습니다 사실은 샘플 사이트 준비 시간 외에 당 측정 시간. 이 사이트14 에서 이전 작품 Ankeny 외13의 메서드를 사용 하 여 완료 하는 데 몇 주 필요 합니다. 결과 샘플의 많은 수의 컬렉션 등 상당한 기간 필요 합니다 필드 조건 (예를 들어, 식물 성장, 물 콘텐츠, 등) 변경 됩니다, 그리고 샘플링 또한 필드를 방해할 수 있습니다 작업 (예를 들어,이 경우에, 폐수 관개 애플리케이션과 수확). 환경 조건 (예를 들어, 강우량)에 차이가 토양 화학 속성에 변경 될 수 있습니다. 이 실험의 경우 토양의 Ca, Mg, Na 농도 Ca, Mg, 및 나의 강 우 침투 및 하향 물 운동 토양을 통해 서 거르는 때문에 변경.
에 관련 된 육체 노동 및 시간 때 식물14, 덮여 시간 필드 기반 포화 된 유압 전도도 값을 얻을 수 있는 능력을 수집 하는 데 필요한 사이트를 준비 하는 데 필요한 다양 한 토양 깊이 필드 위치 대표 값 샘플 깊이 당 당 반나절까지 요구할 수 있습니다. 필요한 공장 생산 현장 작업, 관개를 포함 하 여 샘플 컬렉션에 대 한 시간의 길이 제한할 수 있습니다.
또한, 많은 사이트에서 포화 된 유압 전도도의 필드 측정을 수행 하는 데 필요한 시간을 사용할 수 있는 경우에 필드의 사이트에 걸쳐와 여러 깊이에서 샘플을 얻기 위해 시간의 길이 반드시 귀 착될 것 이다 많은 샘플 수집 되 고 조건 다른 환경, 하루에 (또는 더 자주) 날부터 그 변경으로.
유압 토양 샘플러와 필드에서 수집 된 샘플 훨씬 짧은 시간에 변화를 시간이 지남에 필드 사이트에서 자리를 차지할 수 있습니다 줄일 수집할 수 있습니다. 그러나, 이러한 샘플에서 토양의 유압 전도도 얻을 실험실 절차 소위 "흐름 벽"10에 따라 되 고 뚜렷한 단점이 있다. 샘플은 일반적으로 토양의 유압 전도도 예측 하는 데 사용 되는 상수 머리 장치에 배치 될 때 벽 흐름은 샘플 컨테이너의 내부에 따라 물의 흐름이 이다. 이러한 흐름, 토양을 통해 물 운동의 속도의 측정에 포함 된 경우 유압 전도도의 잘못 높은 예상에서 발생 합니다. 이 원고는 토양의 유압 전도도, 그리고 실험실 장비의 크기를 토양 샘플 크기와 일치 하는 샘플 수집 방법의 예상에서 벽 흐름을 제거 하도록 설정 하는 실험실의 사용을 설명 합니다.
중요 한 단계는 압축 되지 토양 샘플을 수집 하는. 토양 수 분 상태 샘플러의 삽입을 따라서 토양의 호환성 저항에 영향을 미칠 것입니다, 하지만 추천은 수집 된 샘플의 길이에 삽입 된 샘플 라이너 보다 다소 짧은 이어야 한다 금속 샘플 튜브입니다.
수송 연구소 분야에서 샘플 그들에 게 방해를 최소화 하는 방식으로 이루어져야 합니다. 그들을 똑바로 유지 하 고 그들은 밀접 하 게 각 다른 지 포장 하지는 확인 처리 소요를 줄일.
프로토콜의 가장 중요 한 단계 벽 흐름 토양 매트릭스10수집 물에 포함 되지 않습니다 있도록 필드에서 수집 된 샘플 크기에 맞게 실험실 장치를 구축 하는 것입니다. 여기에 소개 하는 실험실 기구 설명 샘플 컨테이너의 특정 크기에 대 한 비록 실험실 기구에서 샘플 홀더 마찬가지로 크기에 일치 하는 경우 다른 크기의 컨테이너를 사용할 수 있습니다.
프로토 타입 조립 되 면 의도적으로 벽 흐름에 결과를 생성 하는 테스트 샘플 기구의 건설 토양 매트릭스 흐름에서 벽 흐름을 분리 정말 않습니다 확인 활용 되어야 합니다. 또 다른 중요 한 관측은 최종 디자인 플라스틱 토양 컨테이너 계기가 없이 토양 샘플 위에 물의 일정 한 머리의 설립을 허용 여부. 토양 컨테이너의 상단 공급 시 궁 창에 물 수준 이상 이어야 합니다. 이것은 중요 한입니다. 만약 물 overtops 플라스틱 토양 컨테이너, 다음 크기 했다 가능성이 올바르게 측정. 이 토양 샘플을 방해 하지 않도록 주의 되 고 플라스틱 토양 컨테이너의 상단에 고무 링을 피팅 하 여 극복할 수 있습니다.
필요한 샘플 컬렉션 시간 두는 기준 실험의 정밀도로 토양을 통해 물 운동의 속도 설정에 따라 종속 것입니다. 예를 들어 샘플 10-20 분 12 h 동안 매 시간 때까지 수집 상대적으로 일정 한 양의 물 토양 코어를 통해 이동 하 고 샘플링 컨테이너로 때마다 샘플 수행 해야 합니다. 다른 경우에, 샘플 수 있습니다만 수 8-10 분의 3 또는 4 h 동안 일정 양의 물 주어진된 샘플 기간 동안 토양을 통해 서 이동 하기 전에 해야 합니다. 일정 양의 물 샘플 시간의 같은 기간 동안 "정상 상태" 상태를 도달 했다 나타내는 것입니다.
토양 코어 천천히 적어도 24 시간 동안, 아래에서 샘플을 포화 투박한 각 코어의 하단에 배치 하 고 다음 물 욕조에 코어를 배치 하 여 포화 된 유압 전도도 분석을 위해 준비 되었다.
Presaturation, 후 코어 욕조에서 제거 하 고 토양, 토양 자체를 통해 흐름에서를 포함 하는 플라스틱 소매의 측면을 따라 어떤 흐름을 분리 하도록 설계 된 흐름 구분 기호에 각 코어의 하단 설정. 한 번에 6 토양 코어는 시 궁 창 시스템10 싸이 펀 관을 통해 일정 한 머리에서 토양 샘플의 상단에 물 배달을 위해 위 어를 포함 하는 벤치를 포함 하는이 장치에 배치 했다. 물 잠수정 펌프를 사용 하 여 저수지에서 시 궁 창 시스템을 펌핑 되었다.
흐름 구분은 기본적으로 길이 100 m m와 100 m m 직경 PVC 튜브 홀더 플라스틱 슬리브 토양 샘플을 들고 앉아 역할. 두 번째 PVC 튜브 (약 75 m m 직경에서 및 길이가 75 mm) 토양 샘플이 PVC 튜브의 예리한 가장자리를 연결 하 고 외부 PVC 튜브, 내부 외부 작은 PVC 튜브 피팅 토양 샘플을 들고 플라스틱 소매와 맞는 날카롭게입니다. 화면 작은 PVC 튜브에 토양 샘플을 지원 하 고 토양을 통해 서 샘플의 밑에 밖으로 흘러로 이동 했습니다 물을 수 있습니다. 두 번째 콘센트 함으로써 토양 매트릭스를 통해 이동 하는 물의 양을 견적에 제대로 포함 되지 않도록 소위 "우회 흐름"을 제거 하는 플라스틱 슬리브의 안쪽에 아래로 흐른는 물에서.
낮은 포화 된 유압 전도도 높은 점토 콘텐츠 등 토양, 기술을 하나의 중요 한 제한이 발생 합니다. 매우 낮은 포화 된 유압 전도도 토양은 일반적으로 그들의 전도도와 결정 해야 "떨어지는 머리" 접근7 대신에 여기에 사용 되는 상수 머리 접근. 여기에 설명 된 장치 크게 떨어지는 머리 접근 활용할 수 있도록 수정 해야 합니다.
디자인은 전통적인 실험실 방법9보다 포화 토양의 유압 전도도10 의 더 일관 된 결과 제공 하도록 발견 되었습니다. 디자인의 사용 잘못 벽 흐름을 포함 하 여 시간의 기간 동안 토양을 통해 서 흐르는 물의 볼륨의 예상에 따른 포화 토양의 유압 전도도의 잘못 높은 견적 녹음의 주파수를 줄일 하는 데 도움이 됩니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자는 펜실베니아 주립 대학 사무실의 물리적 공장 일부 자금을 제공 하기 위한이 프로젝트를 지원 하기 위해 감사 하 고 싶습니다. 일부 자금 또한 USDA 지역 연구 프로젝트 W-3170에 의해 제공 되었다. 우리는 에브라임 Govere 분석 작업과 그의 도움에 대 한 우리의 감사를 표현 하 고 싶습니다. 우리의 가장 깊은 감사 찰스 워커, 누구의 엔지니어링 설계 및 건설 기술 우리가이 작업을 수행 가능 하 게 하는 것입니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sampling equipment: | |||
| Soil Sampler Drill Rig | Giddings Machine Co. Inc | #25-TS / Model HDGSRTS | * NOTE: This model is comparable to the model we utilized but which is no longer produced |
| Kelly Bar | Giddings Machine Co. Inc | #KB-208 8 Ft. Kelly Bar | |
| Soil Sample Collection Tube | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-180 4-3/4” X 7-1/4” | |
| Soil Collection Tube Bit | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-190 4-3/4” Standard Relief | |
| Plastic Liner for Soil Sample | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-208 3-5/8” x 6” | Enough for the number of samples being collected |
| Black end caps a for bottom of sample liners | Giddings Machine Co. Inc | To retain samples in liners | |
| Red end caps a for top of sample liners | Giddings Machine Co. Inc | To retain samples in liners | |
| Cooler Chest | Store & maintain samples upright in sample liners during transport from field to lab | ||
| Protective gear: | |||
| Hardhats, googles, and gloves | other items as needed for personal protection | ||
| Saw | |||
| Drill and bits | |||
| PVC Cement | |||
| 6 to 8, 19 mm x 184 mm x 2,438 mm boards | |||
| 2 – barbed fittings; 13 mm HB x MGHT | to connect plastic tubing to supply gutter and to drainage gutter | ||
| 6 – barbed fitting | to connect plastic tubing to outer PVC cylinder to allow for water drainage | ||
| 3,000 mm long, 19 mm OD / 13 mm ID plastic tubing | |||
| 6 – 85 mm diameter circular mesh pieces | Can be cut from (e.g.) a 600 mm long, 6 mm x 18 gauge wire mesh (e.g. galvanized steel gutter guard) | ||
| Schedule 40 PVC pipe – 96 mm ID / 114 mm OD | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 73 mm ID / 89 mm OD | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 63 mm ID / 73 mm OD, OR 6 - 73 mm plastic shower drains | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 25 mm ID | |||
| 6, 6 mm thick x 155 mm square sheets of PVC | Can purchase 2 – 6 mm x 300 mm (appx) sheets for about $20 each from: https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p | ||
| 6 – 140 mm by 19 mm plastic funnels | To direct water flowing from soil sample into collection beaker | ||
| Adhesive caulk | |||
| 1 – length of 150 mm x 1,200 mm wire mesh cloth | 4 Mesh works well | ||
| 2 – 120 mm x 1,219 mm plastic gutter with end caps | |||
| 4 – gutter hangers | |||
| 1 - additional gutter end cap | To be cut as described in procedures to create a constant head in the supply gutter | ||
| 1 – large plastic tub | Appx 65 L in volume, for example, to serve as water source for the hydraulic conductivity procedure | ||
| 1 – large plastic tub | To serve for wetting up soil samples | ||
| 1 – Submersible pump | e.g. Beckett M400 AUL or M400 AS | ||
| Plastic tubing | Various sized drainage tubes, water supply tube, and drain from drainage gutter | ||
| Container of Cheese Cloth | To place at bottom of soil sample help retain soil in plastic sample container during hydraulic conductivity and wetting up | ||
| Rubber bands | Large enough to fit around plastic sample liners tightly | ||
| Scale which measures to at least 0.1 g | |||
| Beaker or other container to collect water from each sample | |||
| Sodium Chloride | For creating a water quality similar to that which is typically applied to the soil | ||
| Calcium Chloride | For creating a water quality similar to that which is typically applied to the soil |
References
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