Интегрированный полевой Lysimetry и поровой воде Отбор проб для оценки химической мобильности в почвах и создания растительности

1Department of Soil Science, North Carolina State University, 2Department of Crop Science, North Carolina State University
* These authors contributed equally
Published 7/04/2014
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Environment

You must be subscribed to JoVE to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit," you agree to our policies.

 

Summary

Поле lysimetry и отбор проб вода в поре позволяют исследователям оценить судьбу химических веществ, применяемых в почву и установившейся растительности. Целью этого протокола является продемонстрировать, как установить требуемую приборы и собирать образцы для химического анализа во встроенной lysimetry поля и поровой воде экспериментов выборки.

Cite this Article

Copy Citation

Matteson, A. R., Mahoney, D. J., Gannon, T. W., Polizzotto, M. L. Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation. J. Vis. Exp. (89), e51862, doi:10.3791/51862 (2014).

Please note that all translations are automatically generated through Google Translate.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Потенциально токсичные химикаты регулярно вносятся в почву для удовлетворения растущих потребностей в области обработки отходов и производства продуктов питания, но судьба этих химических веществ часто не очень хорошо понял. Здесь мы показываем, интегрированный поле lysimetry и поровой воде метод выборки для оценки мобильности химических веществ, применяемых в почву и установившейся растительности. Лизиметрах, открытые колонны, сделанные из металла или пластика, что они попали в bareground или растительностью почвах. Поровой воды пробоотборники, которые коммерчески доступны и используют вакуум для сбора просачивающейся воды почвы, установлены в заданных глубинах в пределах лизиметрах. В заранее подготовленных времена следующих химической применении к опытных участках, вода в поре собирается, и лизиметры, содержащий почву и растительность, которые эксгумировали. Анализируя химические концентрации в лизиметра почвы, растительности, и поровой воде, вниз скорости выщелачивания, удержания почвы мощностей и поглощения растениями для химического вещества может быть количественно.Поскольку поле lysimetry и отбор проб вода в поре проводятся в естественных условиях окружающей среды и с минимальным нарушением почвенного, полученные результаты проекта сценарии реального дела и дать ценную информацию для управления химическими веществами. Как химические вещества все чаще применяется на землю по всему миру, описанные методы могут быть использованы для определения представляют неблагоприятные последствия для здоровья человека или для окружающей среды, применяемые химикаты.

Introduction

Потенциально токсичные химикаты регулярно вносятся в почву из таких источников, как пестициды, удобрения, канализации / твердых веществ биологического происхождения, промышленных отходов и бытовых отходов 1,2. Судьба этих химических веществ - которые могут включать питательные вещества, микроэлементы, органические, и связанные с ними метаболитов - часто не очень хорошо понял 3. Если химические вещества не удалось должным образом, у них есть потенциал для создания угрозы для здоровья человека и окружающей среды посредством их передачи и накопления в растениях, поверхностных вод и подземных вод. С мирового населения, которые могут достичь 10 миллиардов человек к 2050 году, есть растущий спрос на утилизации отходов и производства продуктов питания 2, и земля применение многих химических веществ увеличивается 3,4. Соответственно, исследование необходимо, что количественно преобразования, мобильность, лимиты загрузки, и в целом экологических рисков от химических веществ, требующих утилизации земли или, что мы зависим от для укрепления здоровья сельскохозяйственных культури доходность.

Ряд стратегий были использованы для оценки угрозы от химических веществ, применяемых в окружающей среде. Лабораторные основе, модель-система исследования были проведены для предоставления информации о фундаментальных механизмов, контролирующих подвижность химических веществ в почвах. При анализе химического судьбу в лаборатории, в комплекте манипуляции с "окружающей среды" и входов может быть достигнуто, но они редко совпадают реальных условиях окружающей среды 5,6. Таким образом, экстраполируя результаты лаборатории в полевых условиях может привести к неточным предсказаний о химических угроз. В противоположность этому, измерения широкое поле были использованы для определения химическое поведение в окружающей среде. Тем не менее, выводы о последствиях для окружающей среды от этих измерений часто осложняется из-за часто низким ставкам использования (например, некоторые г -1) прикладных химических веществ, а также сложных взаимодействий между гидрологическими и биогеохимических процессов в электроннойnvironment которые регулируют химические распределения.

Lysimetry, в том числе поля lysimetry, исторически использовались почв и сельскохозяйственных культур ученых систематически оценивать вниз подвижность химических веществ, применяемых в почву и установившейся растительности. Лизиметрические является устройство, сделанное из металла или пластика, который помещен в почве интереса и используется, чтобы определить судьбу химических веществ, применяемых в известных количествах в ограниченном пространстве. Почвы и растительности образцы, взятые у лизиметрах может быть использован для оценки эволюцию химических распределений с течением времени. Поскольку поле lysimetry осуществляется в естественных условиях окружающей среды, результаты могут быть использованы для прогнозирования сценариев реального тематические полученные из химических приложений к системам почвы. Ранние исследования лизиметрические измеряется испарение, приток влаги, и / или движение питательных веществ. Современные лизиметрические исследования измерения пестицидов и питательных веществ рассеивание, движение пестицидов, изменчивость и баланс массы, наряду с aforementioned измерения 3.

Ограничение традиционной поля lysimetry в том, что химическая мобильность в пределах почвенного профиля во многом определяется измерений твердофазных, в то время меньше внимания уделяется растворенных химических концентрации в воде просачивающихся через почв - критический компонент, которые могут повлиять на потенциал для загрязнения подземных вод от наземного применения химических веществ. Хотя фильтрата из нижней части лизиметрах иногда собирали для анализа, это разрешение по глубине подход ограничивает концентраций поровой воды и, как правило, требует значительных выемку грунта до эксперимента. Вместо этого, чтобы получить данные о химических концентраций в почвенной воде, поровой воды пробоотборники могут быть использованы в полевых условиях. Поровой воде пробоотборники устанавливаются в почвах для сбора воды из дискретных, требуемых глубин и только минимально нарушить систему почвы. Поровой воде пробники были переданы по-разному: лизиметрах, всасывания у.е.р лизиметры или пробники почвенного раствора, свертки их различие с традиционными лизиметрах полевых описанных выше. В этой статье мы будем использовать термин "вода в поре сэмплер", чтобы облегчить путаницу.

Здесь мы демонстрируем экспериментальный подход, который сочетает в поле lysimetry и отбор проб поровой воде для оценки нисходящую выщелачивания потенциала химических веществ, применяемых к растительностью почвы или bareground систем. Lysimetry была мощным инструментом, используемым с 1700-х годов 7, в то время выборки керамическая вода в поре был использован с раннего 1960 8. Интеграция этих надежных методов позволяет определять поля обоих твердых и химическая концентрационных растворенного фаза распределений при минимизации повреждения почвы. Эта статья описывает факторы необходимо учитывать при разработке эксперимент, включая выбор площадки, установки устройств и сбора образцов. Подход проиллюстрирован эксперимента, которые оценивали судьбуОрганический мышьяка пестицидов применяется к bareground и установленной системой Turfgrass. Методики, описанные можно регулировать по мере необходимости изучить судьбу самых разнообразных химических веществ, тем самым обеспечивая неоценимые инструменты для исследователей и политиков, которые стремятся понять в окружающей среде и поведение суше применяется химических веществ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Выборки поле выполняется в этом эксперименте и в соответствии с полномочиями Северной Каролины Департамента сельского хозяйства и бытового обслуживания населения.

1. Поле Лизиметрические Установка

  1. Выберите экспериментальный сайт, на котором боковое движение, применяемых химических веществ вряд (т.е.. Сайты с мало или вообще не склона). Выберите сайтов на основе почв и растительности свойств интерес.
  2. Если участки растительности, потяните пробки растительности до испарителя установки (рис. 1А).
  3. Заверните лизиметрах вниз в желаемых участков (с или без растительности) с использованием перевернутой драйвер сообщению, оставив ~ 1-2 см лизиметра над поверхностью почвы, чтобы содержать применили химическое и минимизации бокового химическую движение. Для этого, использование проката и сварных стальных листов восемнадцать калибра (91 см глубина х 15 см диаметр) (рис. 1b). Используйте лизиметрах различных материалов и размеров, чтобы соответствовать резнить поиск цели.
  4. Замените штекеры растительности после установки испарителя.
  5. Управление какой-либо растительности, которые необходимы для эксперимента. Если участки должны оставаться голой, использовать выборочные применения глифосата держать области бесплатно растительности.
  6. Убедитесь, что орошение, внесение удобрений, а также любые другие методы управления идентичны в bareground и растительностью участков. Предопределяют орошения для удовлетворения целей исследования.

2. Поровой воде пробоотборник Установка

  1. Установите поровой воде пробники, такие как ПТФЭ / кварца (50/50%), в середине лизиметрах собрать перколлирующий поровой воде.
  2. Поместите 2.5 см из нержавеющей стальной стержень в центре лизиметра и вставьте ее в землю с молотка на желаемую глубину отбора проб.
    ПРИМЕЧАНИЕ: шнек может также использоваться для этого шага.
  3. Подготовка муки кремнезема и водной суспензии с 700 мл воды для орошения до ~ 900 г химически инертного кварцевой муки. Смешайте суспензии thorougHLY до каждый образец помещают в смеси. Надавите между -50 до -70 кПа до пробоотборника от карманного компьютера или с батарейным питанием вакуумного насоса.
  4. Извлеките образец с кварцевой муки суспензии через 10 мин, и тщательно перемешать суспензии диоксида кремния снова. Налейте 60 мл суспензии через воронку, подключенного к 2,5 см диаметром трубы в нижней части отверстие.
  5. Поместите образец в отверстие на нужную глубину дискретизации с пластиковой или металлической трубы. Убедитесь, что трубка от сэмплер распространяется из отверстия. Используйте суспензии обработанном, родной земле и воде, чтобы засыпать оставшееся отверстие.
  6. Дайте время во засыпки для почвы для урегулирования; использовать канал, чтобы набить дополнительное почву по мере необходимости.
  7. Засыпьте почву к исходному уровню. При необходимости замены растительности в верхней части отверстие.
  8. Прикрепите сэмплер трубки к вакуумному бутылки через раздел фторированных этилена пропилена (FEP) насосно-компрессорных труб. С зажимом пластиковая трубка, подключить вторую линию труб извакуумный баллон с вакуумным насосом.
  9. Покрытие труб и сбора бутылки с черной пластмассы или лента если химический (ы) интерес подвержен фотодеградации (рис. 1в).
  10. Применить разрежение примерно -50 до -70 кПа через вакуумную бутылку с пробниками неоднократно в течение нескольких дней до экспериментов, чтобы обеспечить правильную установку сэмплер.

3. Химический Применение к лизиметрах

  1. Позвольте по крайней мере двух недель акклиматизации перед химические приложения сделаны.
  2. Сбор фоновых проб поровой воде до лечения лизиметрические количественно фоновых концентраций химических (ы), представляющие интерес.
  3. Применить химикат интереса к почве или растительности на типичных методов, таких, как с ручным СО 2 под давлением стрелы опрыскивателя (рис. 1D) или путем распределения гранулированного состава непосредственно на поверхности сюжета, содержащего лизиметра. Если несколько химические приложения необходимы для эффективности, применять их в типичном сценарии или направления этикеток. Оставьте некоторые лизиметрах лечить, чтобы служить в качестве контроля.

4. Поровой воде Сбор и анализ

  1. Применить примерно от -50 до -70 кПа вакуума к вода в поре сэмплер вакуумных бутылок накануне или в день отбора проб. Вода, окружающая образец будет составлен через пробоотборник в трубку, течет к вакуумному бутылки, где собирается, пока не пробовали. Объем почвы, из которой вода в поре, собирают и времени сбора воды может зависеть от таких факторов, как тип почвы, структуры почвы, влажность почвы и глубины отбора проб.
  2. Сбор образцов через определенные промежутки времени после химической приложения, как заранее определенное исследователем.
  3. Измеряют объем воды, собранной в градуированный цилиндр для каждого поровой воды пробоотборником. Если фильтрация необходимо, поместите воду в си Luer-LokRinge (размер будет зависеть от объема воды) и проходить через образец нейлоновый фильтр 25 мм 0,2 мкм.
  4. Если различные методы консервации образца необходимы и достаточны образец собирают, разделить пробу в уникальных контейнеров.
  5. Используйте ручной измеритель рН для определения рН неподкисленному образцов.
  6. Доводят рН путем добавления достаточного объема соответствующей кислотой, если это необходимо для сохранения выборки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрированные кислоты могут вызвать коррозию или окислители и следует позаботиться при их использовании.
  7. Образцы место на льду в холодильнике или поставить в холодильник до анализа. С помощью аналитических методов химического измерения, такие как индуктивно-связанной плазмой Масс-спектрометрия (ICP-MS), с индуктивно связанной плазмой-оптический эмиссионной спектроскопии (ICP-OES), атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) или высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с анализа проб.

5. Лизиметрические Эксгумация, почвы / Растительность КоллекцияАнализ й

  1. Эксгумировать лизиметрах, содержащий почву и растительность, через определенные промежутки времени следующих химической применения. Exhume необработанные лизиметрах в каждый момент времени выборки для определения фоновых концентраций химических веществ в почве и растительности.
  2. Exhume лизиметрах использующие баррель зажимы, прикрепленные к трактору реализации. Опустите ведро в положение, которое позволяет зажимов, размещаемых на открытой края лизиметра в.
  3. Поднимите реализации вызывая зажимы понять подвергается край, потянув столбец лизиметрические из почвы (рис. 1E).
  4. Крышка эксгумированы лизиметрические концы с изоляционных листов нарезанные по диаметру лизиметрах. Держите крышки в месте с полиэтиленовыми галлон размера сумки, вставленных на концы лизиметрические и безопасных мешки с клейкой лентой.
  5. Транспортировать лизиметрах в полевой лаборатории для почвы и образцов растительности дивизии. Процесс необработанные лизиметрах первым для предотвращения загрязнения утраOng лизиметры.
  6. Используйте сабельная пила, оснащенный металлической режущего лезвия, чтобы сократить лизиметра продольно на одной стороне. Вырезать столбцы снизу (зона предполагаемого низкой концентрации) к началу (зона предполагаемого высокой концентрации) для обеспечения почва на больших глубинах не загрязняется почва на меньших глубинах.
  7. Сплит открыть лизиметра. Используйте металлические разделительные пластины отдельных дискретных почв и растительности разделах. Выберите приращения глубины почвы, основанные на длине целей лизиметрические и исследований.
  8. Используйте ложки или лопатки, чтобы выкопать разделяемую почву и растительность. Место каждого образца в соответствующей маркировкой полиэтилен сумке морозильника. Не собирайте почву в непосредственном контакте с лизиметра.
  9. Следуйте протокол раскопки для каждого нужную глубину образца. Наведите пакетики для образцов в холодильнике со льдом и транспортировать их в лабораторию. Храните образцы в морозильник до анализа.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Этот метод позволяет накопление данных о судьбе химических веществ применительно к bareground и растительностью системы почвенные 5,10. Этот подход был использован для оценки мышьяк (As) вниз выщелачивание, поглощения и транслокации в растения для бермудской (Cynodon dactylon) системы следующие применение органического мышьяка гербицидов мононатрия метил арсената (MSMA) 9. С 1960-х MSMA был использован в не-пахотных земель, Turfgrass и производства хлопка, но есть растущее беспокойство, что применяется Как может вымываться вниз через почв и загрязнять подземные воды 11,12. Агентство охраны окружающей среды США (EPA) в настоящее время рассматривает постепенный отказ от MSMA, в ожидании дополнительной научной отзыв 13,14.

После MSMA приложения bareground и бермудской лизиметрах, большинство Как было удерживается в почвенных твердых фаз и растительности в течение 1 года экспериментов (рис. 2,Табл. 1). В почвах, самый высокий в твердой фазе, что концентрации были найдены в 0-2 см глубиной. Концентрации мышьяка в MSMA-обработанных образцов лизиметрические были приподняты над необработанных проб в 8-15 см глубина приращения, и на больших глубинах, различия в твердой фазе как концентрации между обработанной и необработанной лизиметры были статистически незначимы с использованием 2 хвостами т-тест с неравной дисперсии (р ≥ 0,05). Мышьяк также рассмотрен в растительности, и хотя они менялись с течением времени, Как концентрации в бермудской листвы от обработанных участков всегда были значительно выше, чем от необработанных участков. В целом, до 101% от приложенного Как было восстановлено в почв и растительности твердых фаз из бермудской покрытые лизиметрах, в то время как максимум 66% As было восстановлено в bareground лизиметрические образцов (табл. 1).

Концентрации поровой воде, как в MSMA обработанных участков зависели от глубины св почвенном профиле (рис. 3). В глубине 30 см, растворяют фазы Как концентрации превысили ЕРА 10 мкг / л максимальный предел питьевой воды загрязнений 15, с концентрации сразу увеличивается после применения MSMA и затем впоследствии уменьшается с течением времени. В противоположность этому, вода в поре собраны от 76,2 см в глубину в почвенном профиле имел Как концентрациях, которые были похожи на фоновые уровни и последовательно ниже предела EPA, указывая, что применяется в качестве не мигрируют ниже пределах экспериментальной системы.

Исследование обсуждается здесь подчеркивает многие из вышеупомянутых выборки lysimetry и вода в поре экспериментальных соображений дизайна. Площадь поля не содержал примерно не склон, и ~ 1,5 см лизиметра остался над землей, чтобы помочь предотвратить проблемы загрязнения кросс-сюжетные, а также позволяет для надлежащего управления бермудской. Площадь поля был выбран из-за его низкой органического вещества и высокая песка contenт (88% песка, 7% ила, 5% глины), что представляет собой «худшего случая" выщелачивания сценарий по отношению к текстуре поверхности почвы и удержания потенциала 9. Поровой воде пробники были выбраны таким образом, что они будут соответствовать в пределах лизиметрах, и несколько недель было разрешено для системы уравновешивания до химической применения. Наконец, отбор проб эпизодическая вода в поре было в значительной степени сосредоточена на ранних стадиях экспериментов, когда вниз выщелачивание применяемых химических веществ считался наиболее вероятным.

Рисунок 1
Рисунок 1. Фотографии, изображающие выберите шаги в установке лизиметрах и поровой воде пробников. (А) растительности пробки удаляются до испарителя установки. (B) лизиметрах вбиваются в землю с использованием инвертированного драйвер сообщению. (С) Крытая 2-L вакуумные бутылкииспользуются для сбора воды из поровой воде пробников. (D) Химическая интерес применяется к рандомизированных лизиметрические участков. (Е) лизиметрические ядра почвенные эксгумированы с трактором реализации.

Рисунок 2
.. Рисунок 2 Глубина профили Всего на концентрации в лизиметрические почвы и бермудской растительности с течением времени после применения MSMA глубины Symbol представляют почвы и растительности образцы из следующих шагом Глубина: 0 = надземная листвы; -1 = 0 до 2 см глубина; -3 = 2 до 4 см; -6 = От 4 до 8 см глубина; -11.5 = 8 до 15 см глубиной; -22.5 = 15 до 30 см глубина; и -37,5 = 30 до 45 см Глубина. Усы обозначают стандартное отклонение измерений от повторных проб и лизиметрах. Звездочки представляют образцы, для которых измеряется как Concentrations в MSMA обработанных лизиметрах были значительно выше, чем концентрации от соответствующих необработанных образцов лизиметрические. Рисунок редактировался Маттесон др., 2014 9.; см. ссылку для получения дополнительной информации.

Рисунок 3
Рисунок 3. Поровой воде Как концентрациях от двух глубинах (30 и 76,2 см) в пределах MSMA обработанных, бермудской покрытые лизиметрах.

Дней после MSMA Лечение Растительностью или Голый Как Восстановленные в почве (%) Как Восстановленные в растительности (%) Всего Как Восстановленные (%)
36 Растительностью 83 10 93
36 Голый 62 - 62
64 Растительностью 47 3 50
64 Голый 60 - 60
119 Растительностью 83 9 92
119 Голый 66 - 66
364 Растительностью 98 4 101
364 Голый 55 - 55

Таблица 1. Расчетное общее Как возмещения в лизиметрические почвы и бермудской растительности после применения MSMA. Значения Восстановление представляют общей Как и в образцах лизиметрические из MSMA обработанных участков минус общей Как и в необработанных образцах, все делится на количество Какdded к системе через приложения MSMA. Таблица редактировался Маттесон др., 2014 9.; см. ссылку для получения дополнительной информации.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Используя интегрированный полевой lysimetry и поровой воде выборки подход позволяет исследователям оценить пространственные и временные распределения широкого спектра наземных применяется химических веществ. Судьба химических веществ в почвах и растительностью систем можно контролировать путем ряда экологических процессов и атрибутов, таких как вниз выщелачивания, выпариванием, гидролиз, фотолиз микробной трансформации / деградации, поглощения растениями, тип почвы, и рН почвы 16,17. В отличие от теплице или лабораторных основе экспериментов, результаты полевого подхода описанного здесь, получены с минимальным ущербом для системы обучения и, следовательно, могут быть экстраполированы на другие системы или настройки 18. Зная количество химического прикладной, площадь лизиметра, потенциал испарение химических, количество измеряется в растворенном и твердой фаз, а объемная плотность почвы позволяет определять химический баланс массы и загрузка предельные оценки для системы интересов - ценная информация для прогнозирования потенциальных экологических угроз, таких как химического выщелачивания в подземных вод.

Протокол, описанный здесь иллюстрирует один из способов провести эксперимент, использующий комплексный lysimetry поля и отбор проб поровой воде. Многие части этого метода могут быть адаптированы исследователями для решения своих конкретных задач. Например, размер Лизиметрические и тип следует учитывать при подготовке эксперимента, и выбор должен отражать химические, почву, и свойств растений, представляющих интерес 17. Размещение лизиметрах также должны быть рассмотрены, чтобы минимизировать изменчивость в условиях окружающей среды и наклона по всей экспериментальной области. Методы управления (косилки, подкормка, сбор урожая и т.д.) определить не только размер лизиметра, но может повлиять на глубину установки и практичность, и их следует рассматривать, чтобы имитировать реального мира практикует 17,19.

e_content "> Многие виды поровой воде пробники имеются в продаже, и они представляют собой относительно недорогой способ сбора воды почвы с разной глубины. Размер сэмплер, глубина, пробники в лизиметре и частота отбора проб следует учитывать при проектировании экспериментов. Если вода в поре сэмплер выбрали не является достаточно большим, всасывающий применяется могут собирать только с непосредственной близости, а не охватывает всю зону испарителя 20. Предлагаемое решение заключается в использовании поровой воде пластины, которые охватывали бы большую площадь поверхности 21, хотя для этого может потребоваться обширная и нежелательно раскопки почвы для размещения установки сэмплер, а также может ограничить поток воды ниже глубины пробоотборника. Другая проблема с отбором проб поровой воде является то, что, в зависимости от типа почвы, монтаж сэмплер и вакуумного применения может привести вода в поре преференциально течь к сэмплер или вдоль лизиметрические стены, а не естественно через систему, потенциально изменяя CHemical распределения 17,22. Наконец, чтобы правильно оценить вниз химического выщелачивания, адекватной выборки временной вода в поре нужен для того, химический интерес не выщелачивания мимо сэмплер порой не захвачен выборки рутинной 23.

Одной из основных целей поля lysimetry заключается в количественном нисходящую выщелачивания потенциал прикладной химии. Однако этот подход намеренно ограничивает воздействие природного недр боковой поток от химического транспорта. Чтобы преодолеть это ограничение, ученые следственные химическую судьбу и поведение могут использовать почвы зондов для сбора грунта ядер, которая имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению поля lysimetry. После того, как сфера интересов рассматривается, карманным или навесной датчик удаляет ядер от участков, которые меньше по размеру, чем типичные лизиметрах, требуя меньше места для экспериментов и позволяет ускорить выборки. Однако, следствием использованием зонда является то, что он может нажатьрастительности, почвы, или корни вниз, потенциально загрязняющие глубокие глубины, уплотнения грунта, и изменяя объемные плотности. Методы почвенно-зонд также обеспечивают меньшую защиту от загрязнения кросс-участка в связи с стока и боковой недр потока.

Одно предостережение из lysimetry и поровой воде взятия проб является то, что 100% восстановление приложенного химических редко 17. Есть неизвестные при заполнении этот тип исследований в области по сравнению с парниковых или лабораторных условиях, где больше контроля достигается относительно погоды, свойств почвы и рост растений; следовательно, результаты могут варьироваться в зависимости от экспериментальных исследований 3. Исследования с использованием как полевые и лабораторные подходы могут обеспечить наиболее полный Исследование процессов, влияющих на судьбу химических веществ в окружающей среде. Тем не менее, поле lysimetry и отбор проб вода в поре обеспечивают мощные, хорошо зарекомендовавшие себя методы для оценки потенциальных экологических проблемssociated с химическими веществами. В будущем, больше исследований, вероятно, будет производиться с помощью этих методов для того, чтобы лучше понять судьбу химических веществ в условиях поддержание адекватного снабжения продовольствием, обеспечения надлежащей утилизации отходов и держа высокие стандарты защиты окружающей среды.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Acknowledgements

Авторы признают, что персонал в научно-исследовательской станции NCDA Sandhills для помощи по установке испарителя и эксгумации. Финансирование экспериментов, описанных в Представитель Результаты была предоставлена ​​Центром Turfgrass экологических исследований и образования. Видео и рукопись производства была поддержана Университета штата Северная Каролина кафедр почвоведения и Crop Science.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Prenart Super Quartz Samplers (PFTE/Quartz) Prenart Equipment ApS N/A Any samplers for  trace metal analysis can be used (e.g. SoilMoisture Equipment Corp.)
Prenart installation kit Prenart Equipment ApS N/A Contains all items necessary to install porewater samplers
2 L collecting bottles Prenart Equipment ApS Bottles can also be purchased from Fisher Scientific (02-923-2) or other laboratory supply companies, but fittings will need to be adjusted. Bottles can be covered with dark material if light sensitive
Portable vacuum pump Prenart Equipment ApS N/A Vacuporter from Decagon Devices or other field battery-operated or hand vacuum pump may be used
1 oz HDPE Nalgene bottles Fisher Scientific 03-313-4A Sample bottle type will depend on analyte of interest and may be glass
Concentrated nitric acid Fisher Scientific A509-P212 Oxidizing and corrosive-other acids may be needed for preservation and should be used with caution
25 mm 0.2 µm nylon syringe filters VWR 28145-487 Other filter types and pore sizes may be used, dependent on the analyte of interest and analytical instrumentation
60 ml Luer-Lok syringes Fisher Scientific 13-689-8 Other sizes may be used depending on sample volume collected
Portable pH meter VWR 248481-A01 Other pH meters can be used following calibration
Graduated cylinder any N/A
Field lysimeters (metal, plastic, etc.) N/A N/A Often these are constructed based on the researchers specifications
Inverted post driver tractor N/A N/A Any tractor can be used to install the lysimeters
Handheld boom sprayer N/A N/A To apply the rate needed for application 
Polyethylene bags Johnson & Johnson N/A Other brands may be used for soil storage
Reciprocating saw Black & Decker  N/A Any reciprocating saw can be used with a metal cutting attachment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wuana, R. A., Okieimen, F. E. Heavy Metals in Contaminated Soils: A Review of Sources, Chemistry, Risks and Best Available Strategies for Remediation. ISRN Ecology. 1-20 (2011).
  2. Donaldson, D., Kiely, T., Wu, L. 1-38 U.S. Environmental Protection Agency. Washington, DC. (2011).
  3. Bergström, L., Bergström, J. Environmental fate of chemicals in soil. Ambio. 27, 16-23 (1998).
  4. Sutton, M. A., et al. Our Nutrient World. The challenge to produce more food & energy with less pollution. Key Messages for Rio +20. Centre for Ecology & Hydrology. (2012).
  5. Du, W., et al. Fate and Ecological Effects of Decabromodiphenyl Ether in a Field Lysimeter. Environmental Science and Technology. 47, 9167-9174 (2013).
  6. Fuhr, F., Burauel, P., Mittelstaedt, W., Putz, T., Wanner, U. Environmental fate and effects of pesticides. American Chemical Society. 1-29 (2003).
  7. Hire, D. L. Remarques sur l'eau de la pluie, et sur l'origine des fontaines; avec quelues particularites sur la construction des cisternes. Memoires de l' Academie Royale. 56-69 (1703).
  8. Wagner, G. H. Use of porous ceramic cups to sample soil water within the profile. Soil Science. 94, 379-386 (1962).
  9. Matteson, A. R., et al. Arsenic Retention in Foliage and Soil Following Monosodium Methyl Arsenate (MSMA) Application to Turfgrass. Journal of Environmental Quality. 43, 379-388 (2014).
  10. Sakaliene, O., Papiernik, S. K., Koskinen, W. C., Kavoliunaite, I., Brazenaitei, J. Using Lysimeters to Evaluate the Relative Mobility and Plant Uptake of Four Herbicides in a Rye Production System. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 57, 1975-1981 (2009).
  11. Cai, Y., Cabrera, J. C., Georgiadis, M., Jayachandran, K. Assessment of arsenic mobility in the soils of some golf courses in South Florida. Science of the Total Environment. 291, 123-134 (2002).
  12. Water quality, pesticide occurrence, and effects of irrigation with reclaimed water at golf courses in Florida. Swancar, A. (ed USGS) Tallahassee. (1996).
  13. Organic arsenical herbicides (MSMA, DSMA, CAMA, and Cacodylic Acid), reregistration eligibility decision; notice of availability. Environmental Protection Agency, Federal Register Environmental Documents. Washington D.C. 1-70 (2006).
  14. EPA (not Araujo as stated before) Organic Arsenicals; Amendments to Terminate Uses: Amendment to Existing Stocks Provision. Environmental Protection Agency) 18590-18591 Federal Registrar. 78, Washington, DC. (2013).
  15. Drinking Water Regulations; Arsenic and Clarifications to Compliance and New Source Contaminants Monitoring Final Rule. Environmental Protection Agency. 66, Washington D.C. (2001).
  16. Winton, K., Weber, J. B. A review of field lysimeter studies to describe the environmental fate of pesticides. Weed Technology. 10, 202-209 (1996).
  17. Bergström, L. Use of lysimeters to estimate leaching of pesticides in agricultural soils. Environmental Pollution. 67, 325-347 (1990).
  18. Byron, J. Lysimeters promoted for pesticide research. Environmental Science and Technology. 31, (1997).
  19. Infographic: Pesticide Planet. Science. 341, 730-731 (2013).
  20. Severson, R., Grigal, D. Soil solution concentrations: effects of extraction time using porous ceramic cups under constant tension. Water Resources Bulletin. 12, 1161-1170 (1976).
  21. Allaire, S. E., Roulier, S., Cessna, A. J. Quantifying preferential flow in soils: A review of different techniques. Journal of Hydrology. 378, 179-204 (2009).
  22. Weihermüller, L., Kasteel, R., Vanderborght, J., Püz, T., Vereecken, H. Soil Water Extraction with a Suction Cup. Valdose Zone Journal. 4, 899-907 (2005).
  23. Jury, W. A., Fluhler, H. Advances in Agronomy. 47, Academic Press, Inc. London. 141-201 (1992).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats