통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

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

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Summary

필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 연구원은 토양과 설립 식물에 적용되는 화학 물질의 운명을 평가할 수 있습니다. 이 프로토콜의 목적은 필요한 장비를 설치하고 통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 실험에서 화학적 분석을위한 샘플을 수집하는 방법을 설명하는 것입니다.

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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).

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Abstract

잠재적으로 독성 화학 물질은 정기적으로 폐기물 관리 및 식품 생산에 대한 증가하는 요구를 충족하기 위해 토지에 적용되지만, 이러한 화학 물질의 운명은 종종 잘 이해되지 않습니다. 여기서 우리는 토양과 식물을 설립인가 화학 물질의 이동도를 평가하기위한 통합형 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 방법을 보여준다. 장력 계는 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 개방 열, bareground 또는 식물이 토양으로 구동된다. 상업적으로 사용할 수 있으며, 토양의 물을 침출 수집하는 진공 청소기를 사용 Porewater 샘플러는, 장력 계 내에서 소정의 깊이에 설치됩니다. 실험 플롯에 화학 응용 프로그램 다음 미리 지정된 시간에, porewater를 수집하고, 장력 계는 토양과 식물을 포함, 발굴된다. 모형 매립 토양, 식물, 및 porewater, 아래로 침출 속도, 토양 보존 능력, 관심있는 화학 물질에 대한 식물의 흡수에 화학 물질의 농도를 분석하여 정량화 할 수있다.필드 lysimetry 및 porewater 샘플링이 자연 환경 조건에서 최소한의 토양 교란으로 실시되기 때문에 파생 된 결과가 실제의 시나리오 프로젝트 및 화학 물질 관리에 대한 유용한 정보를 제공합니다. 화학 물질이 점점 세계적 착륙인가됨에 설명한 기술을 적용 화학 물질이 인체 나 환경에 악영향을 초래할 여부를 결정하는 데에 이용 될 수있다.

Introduction

잠재적으로 독성 화학 물질은 정기적으로 농약, 비료, 하수 / 바이오 솔리드, 산업 폐기물 및 도시 폐기물, 2와 같은 소스에서 토지에 적용됩니다. 이러한 화학 물질의 운명 - 영양소를 포함 요소, 유기물 및 관련 대사 산물을 추적 할 수 있습니다 - 자주도 3을 이해하지 않습니다. 화학 물질이 제대로 관리되지 않는 경우, 식물, 지표수, 지하수에서 자신에 대한 전송 및 축적을 통해 인간과 환경의 건강을 위협 할 가능성이있다. 2050 10 억명에 도달 할 수있는 세계 인구로,이 폐기물 관리 및 식품 생산에 대한 증가하는 요구는, 많은 화학 물질의 토지 응용 프로그램은 3,4 증가하고있다. 따라서, 연구는 토지 처리가 필요하거나 우리가 작물의 건강을 향상시키기에 의존하는 것이 화학 물질에서 변환, 이동, 적재 제한 및 전반적인 환경 위험을 정량화가 필요합니다수율.

전략의 개수는 환경에 적용된 화학 물질로부터의 위협을 평가하기 위해 사용되어왔다. 실험실 기반 모델 시스템 연구는 토양에서 화학 물질의 이동도를 제어하는​​ 근본적인 메커니즘에 대한 정보를 제공하기 위해 실시되었다. 실험실에서 화학적 거동을 분석 할 때, "환경"및 입력의 완료 조작이 달성 될 수 있지만, 이러한 경우는 거의 실제 환경 조건 5,6 일치하지. 따라서, 필드 설​​정에 실험실 결과를 추정하는 것은 화학 위협에 대한 부정확 한 예측으로 이어질 수 있습니다. 대조적으로, 광범위한 분야 측정 환경에서 화학적 거동을 정의하는 데 사용되었다. 그러나, 이러한 측정에서 환경 거동에 대한 결론은 종종 인해 적용 화학 물질의 자주 낮은 사용 비율 (예를 들어,g의-1)뿐만 아니라, 전자의 수 문학 및 생지 화학 과정 사이의 복잡한 상호 작용에 복잡화학 물질의 분포를 조절 nvironment.

필드 lysimetry 포함 Lysimetry는 역사적으로 체계적으로 토양과 설립 식물에 적용되는 화학 물질의 하향 이동을 평가하기 위해 토양과 작물의 과학자들에 의해 사용되어왔다. 모형 매립은 그 토양에 배치되고, 한정된 지역에 확정 된 금액으로 적용 화학 물질의 운명을 결정하는 데 사용되는 금속 또는 플라스틱으로 만든 장치입니다. 장력 계에서 수집 된 토양과 식물 시료는 시간이 지남에 따라 화학적 분포의 변화를 평가하기 위해 사용될 수있다. 필드 lysimetry는 자연의 환경 조건 하에서 수행되기 때문에, 결과는 토양 시스템에 응용 화학 유래 실제의 시나리오를 예측하는데 사용될 수있다. 조기 모형 매립 연구 증산, 수분 흐름, 및 / 또는 영양 움직임을 측정 하였다. 현대의 모형 매립 연구는 aforeme과 함께, 농약 및 영양 손실, 농약 운동, 변동성, 질량 균형을 측정ntioned 측정 3.

지하수 오염의 가능성에 영향을 미칠 수있는 중요한 구성 요소 - 기존의 필드 lysimetry의 한계는 더 적은주의가 토양을 침출 물에 용해 된 화학 물질의 농도에 지불하는 동안 토양의 프로파일 내 화학 물질의 이동이 크게 고체 위상 측정에 의해 정의된다는 점입니다 토지 적용 화학 물질. 장력 계의 바닥에서 침출수가 때로는 분석을 위해 수집되어 있지만, 일반적으로이 방법의 한계를 깊이 porewater 농도의 해상도 및 이전 실험에 중요한 토양의 발굴이 필요합니다. 대신, 토양 물 화학의 농도에 대한 데이터를 구하는, porewater 샘플러는 필드 설​​정에 이용 될 수있다. Pore​​water 샘플러는 이산, 원하는 깊이에서 물을 수집하기 위해 토양에 설치 만 최소한으로 토양 시스템을 방해하고 있습니다. Pore​​water 샘플러는 장력 계, 흡입 CU 등 많은 이름으로 불리고있다P의 장력 계 또는 토양 용액 샘플러, 상술 전통적인 필드 장력 계 그들의 구별을 컨볼 루션. 이 논문에서, 우리는 혼란을 완화하기 위해 "porewater 샘플러"를 사용합니다.

여기, 우리는 식물이 흙이나 bareground 시스템에 적용되는 화학 물질의 하향 침출 가능성을 평가하기위한 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링을 결합한 실험적인 접근 방식을 보여줍니다. 세라믹 porewater 샘플링은 1960 년대 초 8부터 사용하고있는 동안 Lysimetry는, 1700 년대 7부터 사용하는 강력한 도구이다. 이 강력한 기술을 통합 토양의 교란을 최소화하면서 모두 고체 용해 상 화학 물질의 농도 분포의 필드 측정 할 수 있습니다. 이 문서는 사이트 선택, 장치 설치 및 시료 채취를 포함하여 실험을 설계 할 때 고려해야 할 요소를 설명합니다. 접근 방식의 운명을 평가하는 실험으로 설명된다유기 비소 화합물 농약은 bareground 및 설립 잔디가 시스템에 적용. 설명하는 기술함으로써 연구자와 토지 적용 화학 물질의 환경 거동과 행동을 이해하고자 정책 입안자에 매우 중요한 도구를 제공, 다양한 화학의 운명을 검토 할 필요 조정할 수 있습니다.

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Protocol

이 필드를 샘플링이 실험 수행 및 농업 & 소비자 서비스의 노스 캐롤라이나 부서의 승인하에 있습니다.

1. 필드 모형 매립 설치

  1. 적용되는 화학 물질의 측면 이동이 가능성이있는 실험 사이트를 선택 (예. 거의없는 경사 사이트). 그 토양과 식물 특성에 따라 사이트를 선택합니다.
  2. 플롯이 생장하는 경우, 설치 (그림 1A)를 모형 매립하기 전에 식물의 플러그를 빼냅니다.
  3. ~ 적용되는 화학 물질을 포함하고 측면 화학의 움직임을 최소화하기 위해 토양 표면 위의 모형 매립 1-2 센티미터 떠나, 반전 후 드라이버를 사용 (또는 식물 제외) 원하는 플롯에 아래로 장력 계를 운전. 이를 위해 사용 압연와 18 게이지 스틸 시트 (91 cm 깊이 × 15 cm 직경) (그림 1B)를 용접. 고해상도에 맞게 다른 재료와 크기의 장력 계를 사용하여earch 목표.
  4. 모형 매립 설치 한 후 식물의 플러그를 교체합니다.
  5. 실험에 적합한 모든 식물을 관리 할 수​​ 있습니다. 플롯은, 맨손으로 남아있는 식물의 무료 공간을 유지하기 위해 글 리포 세이트의 현장 응용 프로그램을 사용하는 경우.
  6. 관개, 수정, 및 기타 관리 방법은 bareground 및 식생 플롯에서 동일한 지 확인합니다. 연구 목표를 달성하기 위해 관개를 미리 결정.

2. Porewater 샘플러 설치

  1. 스며 porewater를 수집하는 장력 계의 중간에 같은 PTFE / 쿼츠 (51 / 50 %) 등의 porewater 샘플러를 설치합니다.
  2. 모형 매립의 중심에 2.5 cm 스테인리스 막대를 삽입하고 원하는 샘플러 깊이 망치로 땅을 삽입합니다.
    주 : 오거의이 단계에 사용될 수있다.
  3. 관개 물 700 ㎖를 화학적으로 비활성 실리카 가루로 ~ 900g으로 실리카 밀가루와 물 슬러리를 준비합니다. 슬러리 thoroug 혼합각 샘플러는 혼합물에 배치됩니다 HLY 전에. 휴대용 또는 배터리 전원을 사용하는 진공 펌프에서 샘플러 -50 -70 kPa의 사이에 압력을 적용합니다.
  4. 10 분 후, 실리카 분말 슬러리에서 샘플러를 제거하고 철저하게 다시 실리카 슬러리를 혼합한다. 구멍의 바닥으로 2.5 cm 직경 파이프에 연결된 깔때기를 통해 슬러리 60 ㎖에 붓고.
  5. 플라스틱이나 금속 파이프를 사용하여 원하는 샘플링 깊이 구멍에 샘플러를 놓습니다. 샘플러에서 해당 튜브 구멍 밖으로 빠져 나오 확인합니다. 나머지 구멍을 백필 nontreated, 기본 토양과 물 슬러리를 사용합니다.
  6. 정착 토양 메우기 동안 시간을​​ 허용; 필요에 따라 추가 된 흙을 탐포하는 파이프를 사용합니다.
  7. 원래 수준으로 흙을 채워서. 해당되는 경우, 구멍의 상단에 식물을 교체합니다.
  8. 플루오르 에틸렌 프로필렌 (FEP) 튜브의 섹션을 통해 진공 병에 샘플러 튜브를 연결합니다. 플라스틱 튜브 클램프, 중 두 번째 튜브 라인을 연결진공 펌프로 진공 병.
  9. 그 화학 물질 (들) 광분해 (그림 1C)하는 경향이 경우 검은 색 플라스틱 테이프 튜브 및 수집 병을 커버.
  10. 적절한 샘플러 설치를 확인하기 위해 실험을하기 전에 몇 일에 걸쳐 반복적으로 샘플러에 진공 병을 통해 약 -50 -70 kPa의 진공 압력을 적용합니다.

장력 계 3. 화학 응용 프로그램

  1. 화학 응용 프로그램이되기 전에 순응에 대한 최소 2 주에게 허용합니다.
  2. 그 화학 물질 (들)의 배경 농도를 정량 모형 매립 처리하기 전에 배경 porewater 샘플을 수집합니다.
  3. 이러한 휴대용 CO 2 가압 붐 분무기 (도 1D) 또는 모형 매립 함유 플롯의 표면에 직접 과립 제형을 분배하는 등 일반적인 방법에 의해 토양 또는 식물에 관심 화학적 적용. 여러 화학 응용 프로그램의 효율성을 위해 필요한 경우, 사용 패턴이나 라벨 방향 일반적인 기준에 적용 할 수 있습니다. 제어 역할을하는 치료 약간의 장력 계를 남겨주세요.

4. Porewater 수집 및 분석

  1. porewater 샘플러 진공 병 전날 또는 샘플링의 날을 진공 약 -50 -70 kPa의 적용. 샘플러를 둘러싼 물 샘플까지 수집 된 진공 병에 흐르는 튜브로 샘플러를 통해 그려집니다. porewater를 수집하고 물 수집 시간이 토양 종류, 토양 질감, 토양 수분 함량 및 샘플러 깊이와 같은 요인에 의존 할 수있는 토양의 양.
  2. 연구원에 의해 미리로, 화학 응용 프로그램에 다음과 같은 지정된 시간 간격으로 샘플을 수집합니다.
  3. 각 porewater 샘플러의 눈금 실린더에 수집 물의 부피를 측정한다. 여과가 필요한 경우, 루어 코리아 싸이에 물을 배치ringe (크기는 물의 양에 따라 달라집니다)와 25mm 0.2 μm의 나일론 필터를 통해 샘플을 전달합니다.
  4. 다른 샘플의 보존 방법이 필요하며, 충분한 샘플이 수집되는 경우, 고유 한 용기에 샘플을 나눕니다.
  5. 비 산성 시료의 pH를 확인하기 위해 휴대용 pH 미터를 사용합니다.
  6. 샘플의 보존에 필요한 경우 적절한 산의 충분한 부피를 첨가하여 pH를 조정한다.
    참고 : 농축 산 부식 될 수 있습니다하거나 사용할 때 산화제 및 관리는주의해야한다.
  7. 장소 쿨러에 얼음에 샘플이나 분석 될 때까지 냉장고에 넣어. 예컨대 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS), 유도 결합 플라즈마 광 방출 분광법 (ICP-OES), 원자 흡수 분광법 (AAS) 또는 고속 액체 크로마토 그래피 (HPLC)로 화학적 측정을위한 분석 방법을 사용 샘플을 분석 할 수 있습니다.

5. 모형 매립 출토, 토양 / 식물 컬렉션차 분석

  1. 화학적 응용 다음 지정된 시간 간격으로, 토양과 식물을 포함하는 장력 계를 발굴. 토양과 식물에서 배경 화학 물질의 농도를 결정하기 위해 각각의 샘플링 시간에 nontreated 장력 계를 발굴.
  2. 트랙터 구현에 부착 배럴 클램프를 이용하여 장력 계를 발굴. 모형 매립의 노출 가장자리에 배치되는 클램프를 허용하는 위치에 물통을 낮 춥니 다.
  3. 리프트 클램프 토양 (그림 1E) 밖으로 모형 매립 열을 당겨, 노출 된 가장자리를 잡아 원인이 구현합니다.
  4. 캡은 장력 계의 직경로 잘라 절연 시트와 모형 매립 끝을 발굴. 갤런 크기의 폴리에틸렌 모형 매립 종료에 삽입 된 가방 및 덕트 테이프와 보안 부대와 장소에 캡을 잡습니다.
  5. 토양과 식물 샘플 부문에 대한 필드 실험실에 장력 계를 수송한다. 오염 암을 방지하기 위해 처음 nontreated 장력 계를 처리사연 장력 계.
  6. 한면에 세로로 모형 매립을 잘라 금속 절단 날을 탑재 보았다 왕복을 사용합니다. 깊은 깊이의 토양이 얕은 깊이에서 토양 오염되지 않았는지 (예상보다 높은 농도의 영역)를 맨 아래 (예상 낮은 농도의 영역)에서 열을 잘라.
  7. 모형 매립을 열 분할합니다. 별도의 분리 된 토양과 식물 절에 금속 분할 판을 사용합니다. 모형 매립 및 연구 목표의 길이에 따라 토양 깊이 단위를 선택합니다.
  8. 단면 토양과 식물을 발굴 숟가락이나 주걱을 사용합니다. 적절하게 레이블이 지정된 폴리에틸렌 냉동 백에 각각의 샘플을 놓습니다. 모형 매립과 직접 접촉 토양을 수집하지 않습니다.
  9. 원하는 각 샘플 깊이 발굴 프로토콜을 따르십시오. 얼음으로 가득 쿨러 샘플 가방을 놓고 실험실로 수송한다. 분석 될 때까지 냉장고에 보관 샘플.

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Representative Results

화학 물질의 운명에 대한 자료의 축적이 5,10를 bareground 및 식생, 토양 시스템에 적용이 방법은 수 있습니다. 이 방법은 버뮤다 그래스를위한 식물에 비소 (As) 아래로 침출, 흡수,과 위치를 평가하는 데 사용 된 유기 비소 제초제 모노 나트륨 메틸 비산 (MSMA)의 응용 프로그램을 다음 (Cynodon의 dactylon) 시스템 9. 1960 년대 이후, MSMA 비 농경지, 잔디가, 면화 생산에 사용되었지만으로는 토양을 통해 아래로 용출 지하수 (11, 12)을 오염시킬 수있는 적용 성장 우려가있다. 미국 환경 보호국 (EPA)는 현재 추가로 과학적인 검토 13, 14를 보류, MSMA을 단계적으로 고려하고있다.

bareground하는 MSMA 응용 프로그램 및 버뮤다 그래스의 장력 계에 따라, 같이의 대부분은 1 년의 실험 (그림 2, 전반에 걸쳐 토양 고체상과 식물 내에서 유지되었다표 1). 토양 내 농도로 가장 고상은 0~2센티미터 깊이에서 발견되었다. MSMA 처리 모형 매립 시료에서 비소 농도는 8-15cm 깊이의 증가에 nontreated 샘플 이상 상승하고 있었다 사이의 농도로 고체 단계에서 깊은 수심의 차이에서 처리하고 nontreated 장력 계는 2 꼬리 t-검정을 사용하여 통계적으로 무의미했다 동일하지 않은 분산과 (P ≥ 0.05). 그들은 시간이 지남에 따라 변화하지만, 치료 플롯에서 버뮤다 그래스 단풍의 농도가 항상 nontreated 플롯에서보다 유의하게 높았다으로 비소는, 식물에 흡수하고 있었다. 전반적으로, 최대 101 %로 66 %의 최대는 샘플 (표 1) 모형 매립 bareground에서 회복 된 반면, 버뮤다 그래스 덮인 장력 계에서 토양과 식물 고체 단계에서 회수 된 바와 같이 적용됩니다.

MSMA 처리 플롯 Porewater으로 농도와 깊이에 의존했고토양 프로파일 (그림 3). 30cm 깊이에서 농도로 용해 단계는 농도가 즉시 시간이 지남에 따라 감소 이후 다음 MSMA 응용 프로그램 다음 증가와 함께, EPA의 10 ㎍ / L의 최대 식수 오염 물질 제한 (15)를 초과했습니다. 반면, 토양 프로필에 76.2 cm 깊이에서 수집 porewater는 실험 시스템의 경계 아래에 이주하지 않은으로 적용되었음을 나타내는 배경 수준과 비슷하고 일관성 EPA 한계 이하이었다 농도로했다.

여기서 설명하는 연구는 상기 lysimetry 및 porewater 샘플링 실험 설계 고려 사항을 많이 강조합니다. 시야 영역은 대략 제공된 경사면을 포함하지 않으며, 또한 적절한 버뮤다 그래스 관리를 허용하는 동시에 모형 매립 ~ 1.5 cm가 교차 플롯 오염 문제를 방지하기 위해 지상 방치 하였다. 필드 지역은 낮기 때문에 유기 물질과 높은 모래 conten에 선정되었다토성에 대하여 및 보존 가능성 9으로 시나리오를 침출 "최악의 경우"를 나타내는 t (88 % 모래, 7 % 미사, 5 %의 점토). 그들은 장력 계에 맞게 할 수 있도록 Porewater 샘플러를 선택하고, 몇 주 전에 화학 응용 프로그램에 시스템 평형에 허용되었다. 마지막으로, 에피소드 porewater 샘플링은 크게 적용 화학 물질의 아래로 침출이 가장 가능성이 고려 된 실험의 초기 단계에 집중했다.

그림 1
그림 1. 장력 계 및 porewater 샘플러의 설치에 선택의 단계를 묘사하는 사진. (A) 식물 플러그는 설치를 모형 매립하기 전에 제거됩니다. (B) 장력 계는 반전 된 후 드라이버를 사용하여 지상으로 구동된다. (C) 커버 2-L 진공 병porewater 샘플러에서 물을 수집하는 데 사용됩니다. 그 (D) 화학 무작위 모형 매립 플롯에 적용된다. (E) 모형 매립 토양 코어는 트랙터 구현으로 발굴하고 있습니다.

그림 2
.. MSMA 응용 프로그램 다음 시간에 모형 매립 토양과 버뮤다 그래스 식물의 농도와 같이 그림 2 깊이 프로파일은 기호의 깊이는 다음과 깊이 단위에서 토양과 식물 샘플을 나타냅니다 : 0 = 지상 단풍; -1 = 0 cm 깊이 2; -3 = 2-4센티미터; -6 = 4 cm 깊이 8; -11.5 = 8 ~ 15 cm 깊이에; -22.5 = 15 ~ 30 cm 깊이에; 와 -37.5 = 30-45cm 깊이. 오차 막대는 복제 샘플 및 장력 계에서 측정의 표준 편차를 나타낸다. 별표는 conce으로 측정하는 샘플을 나타냅니다MSMA 처리 장력 계의 ntrations는 각각의 nontreated 모형 매립 샘플의 농도보다 유의하게 높았다. 매트 슨 등의 수정도 2014 년 9.; 자세한 내용에 대한 참조를 참조하십시오.

그림 3
그림 3. Porewater MSMA 처리, 버뮤다 그래스 덮인 장력 계 내에서 두 깊이 (30, 76.2 cm)의 농도로.

일 후 MSMA 치료 식생 또는 베어 토양의 복구로 (%) 식물에서 복구로 (%) 전체 복구로 (%)
36 식생 83 10 93
36 벌거 벗은 62 - 62
64 식생 47 3 (50)
64 벌거 벗은 (60) - (60)
119 식생 83 9 92
119 벌거 벗은 66 - 66
364 식생 98 4 101
364 벌거 벗은 55 - 55

nontreated 샘플에서, 모든으로의 양으로 나눈 값으로 표 1. 계산 된 총 MSMA 응용 프로그램에 다음과 같은 모형 매립 토양과 버뮤다 그래스 식물의 회복으로. 복구 값은 MSMA 처리 플롯을 뺀 총 모형 매립 샘플에서와 같이 전체를 나타냅니다MSMA 응용 프로그램을 통해 시스템에 dded. 테이블 매트 슨 등에서 수정, 2014 9.; 자세한 내용에 대한 참조를 참조하십시오.

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Discussion

통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 방법을 활용하여 연구자 토지 적용 화학 물질의 다양한 공간과 시간적 분포를 평가할 수 있습니다. 토양과 식생 시스템에서 화학 물질의 운명은 아래로 침출, 휘발, 가수 분해, 광분해, 미생물 변환 / 분해, 식물의 흡수, 토양의 종류, 토양의 pH를 16, 17 등의 환경 프로세스와 속성들에 의해 제어 될 수있다. 온실 또는 실험실 기반의 실험과는 달리, 여기에 설명 된 필드 기반의 접근 방식의 결과는 연구의 시스템에 미치는 영향을 최소화를 얻을 수 있습니다 때문에 다른 시스템으로 추정 할 수있다 또는 설정 18. 적용된 화학적의 양을 알면, 모형 매립 영역은, 화학 물질의 잠재적 휘발, 용해시키고, 고체상에서 측정 량 및 토양의 부피 밀도는 화학적 질량 균형 및 로딩의 결정을 허용 지하수에 화학 침출 잠재적 환경 위협을 예측하기위한 유용한 정보 - 그 시스템의 한계 추정.

여기에 설명 된 프로토콜은 통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링을 이용한 실험을 수행하는 방법을 보여줍니다. 이 방법의 많은 부분은 특정 목표를 달성하기 위해 연구자에 의해 구성 될 수있다. 예를 들어, 실험을 준비 할 때 모형 매립 크기 및 종류가 고려되어야하며, 선택은 화학 물질, 토양, 관심 (17)의 식물 특성을 반영해야한다. 장력 계의 배치는 실험적 면적에 걸쳐 환경 조건 및 기울기에 변화를 최소화하기 위해 고려되어야한다. (풀 베기, 기름지게, 수확 등) 관리 관행 모형 매립의 크기뿐만 아니라 결정하지만, 설치 깊이와 실용성에 영향을 미칠 수 있으며, 실제 세계를 모방하기 위해 고려되어야한다 (17, 19)을 실천.

e_content는 "> porewater 샘플러 많은 종류의 상업적으로 입수 가능하고, 서로 다른 깊이에서의 토양의 물을 수집하기 위해 비교적 저렴​​한 방법을 나타낸다. 실험을 설계 할 때 샘플러의 크기, 깊이, 모형 매립 당 샘플러 및 샘플링 주파수가 고려되어야한다. 선택 porewater 샘플러가 충분하지 않은 경우, 적용 흡입은 바로 근처에서 수집하고 전체 모형 매립 영역 (20)을 포함하지 않을 수 있습니다. 제안 된 솔루션이 더 큰 표면 영역 (21)을 포함 할 porewater 판을 사용하는 것입니다,이 광범위한 필요할 수 있지만, 바람직하지 않은 토양 굴착 샘플러 설치를 수용하고 또한 샘플러의 깊이 아래의 물 흐름을 제한 할 수 있습니다. porewater 샘플링 또 다른 관심사는 토양 유형, 샘플러 설치 및 진공 애플리케이션에 따라 porewater 우선적 샘플러으로 또는 함께 흐름을 일으킬 수 있다는 것입니다 모형 매립 벽보다는 자연스럽게 시스템을 통해, 잠재적으로 채널을 변경emical 분포 17,22. 마지막으로, 제대로 아래로 화학 침출을 평가하기 위해, 적절한 시간 porewater의 샘플링 시간에 일상적인 샘플링 (23)에 의해 캡처되지 그 화학 물질은 샘플러 과거 용출하지 않도록하기 위해 필요합니다.

필드 lysimetry의 주요 목적 중 하나는 화학 물질의 적용 하방 침출 전위를 정량화하는 것이다. 그러나,이 방법은 의도적으로 자연 지반의 영향은 화학 물질 수송에 흐름 옆쪽 제한합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 화학 변화와 행동을 조사하는 과학자들은 필드 lysimetry에 모두 장점과 단점이있는 토양 코어를 수집하기 위해 토양 프로브를 사용할 수 있습니다. 관심 영역이 처리되면, 핸드 헬드 (hand-held) 또는 트랙터에 장착 된 프로브가 실험을 위해 적은 공간을 필요로하고 빠른 샘플링을 허용, 일반적인 장력 계보다 크기가 작은 플롯에서 코어를 제거합니다. 그러나, 프로브를 사용한 결과는 넘을 수도있다식물, 토양, 또는 뿌리를 아래로, 잠재적으로 더 깊은 깊이의 오염 토양을 압축, 대량 밀도를 변경. 토양 조사 기법 인해 유출 및 측면 표면 하의 흐름에 교차 플롯 오염을 덜 보호 기능을 제공합니다.

필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 한 가지주의가 적용되는 화학의 100 % 복구는 거의 17 점이다. 더 많은 제어가 날씨, 토양 특성 및 식물 성장에 대한 달성 온실 또는 실험실 환경에 비해 현장에서 이런 유형의 연구를 완료 할 때 미지수가있다; 결과적으로, 결과는 실험 실험 3에 걸쳐 다를 수 있습니다. 모두 필드와 실험 방법을 이용하여 연구 환경에서 화학 물질의 운명에 영향을 미치는 과정의 가장 포괄적 인 검사를 제공 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링은 잠재적 인 환경 문제를 평가하기위한 강력하고 잘 확립 된 기술을 제공화학 물질과 관련 지을. 앞으로, 더 많은 연구가 가능성보다, 적절한 음식 공급을 유지하는 폐기물의 적절한 처리를 보장하고, 환경 보호의 고수준을지지의 얼굴에 화학 물질의 거동을 이해하기 위해 이러한 기술을 사용하여 수행 될 것이다.

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Disclosures

저자가 공개하는 게 없다.

Acknowledgements

저자는 모형 매립 설치 및 발굴에 대한 지원 NCDA에 Sandhills 연구 역에서 직원을 인정합니다. 대표 결과에 기술 된 실험을위한 자금 조달은 잔디가 환경 연구 및 교육을위한 센터에 의해 제공되었다. 비디오 및 원고 생산은 토양 과학 작물 과학의 노스 캐롤라이나 주립 대학의 부서에 의해 지원되었다.

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

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References

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