कृषि और शहरी भागो में सतह जल विषाक्तता के साथ जुड़े कंटेनर को हटाने के लिए वनस्पति उपचार प्रणालियां

Environment

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Summary

इस आलेख में डिजाइन विशेषताओं और उपचार प्रणालियों की प्रभावशीलता का सार है, जो जलीय विषाक्तता से जुड़ी कीटनाशकों और अन्य दूषित पदार्थों को दूर करने के लिए शहरी तूफान और कृषि सिंचाई के प्रवाह का इलाज करते हैं।

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Anderson, B. S., Phillips, B. M., Voorhees, J. P., Cahn, M. Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff. J. Vis. Exp. (123), e55391, doi:10.3791/55391 (2017).

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Abstract

शहरी तूफानी और कृषि सिंचाई के प्रवाह में प्रदूषकों का एक जटिल मिश्रण होता है जो अक्सर आसन्न प्राप्त जल के लिए जहरीले होते हैं। पारगमन और मिट्टी के लिए दूषित पदार्थों के शर्पण को बढ़ावा देने और घुसपैठ को बढ़ावा देने के लिए डिज़ाइन किया जाने वाला सरल सिस्टम का संचालन किया जा सकता है। दो उदाहरण प्रणालियां वर्णित हैं: शहरी तूफानी उपचार के लिए एक बायोस्वाले उपचार प्रणाली और कृषि सिंचाई के प्रवाह का इलाज करने के लिए एक वनस्पतियुक्त जल निकासी। दोनों ही समान गुण हैं जो अपवाह में लगी हुई लवणता को कम करते हैं: वनस्पति जो कि दूषित पदार्थों की मिट्टी और पौधों की सतहों में शर्करन करती है, और पानी की घुसपैठ होती है। इन प्रणालियों में दानेदार सक्रिय कार्बन का एकीकरण अवशिष्ट दूषितों को हटाने के लिए एक चमकदार कदम के रूप में शामिल हो सकता है। कृषि और शहरी वाटरशेड में इन प्रणालियों के कार्यान्वयन से उपचार की प्रभावकारिता को सत्यापित करने के लिए सिस्टम मॉनिटरिंग की आवश्यकता होती है। इसमें विषाक्तता के लिए जिम्मेदार विशिष्ट प्रदूषक के लिए रासायनिक निगरानी शामिल हैवर्तमान पेपर वर्तमान उपयोग कीटनाशकों की निगरानी पर जोर देती है क्योंकि ये जलीय अकशेरुकीय सतह के विषाक्तता के लिए जिम्मेदार हैं।

Introduction

कैलिफोर्निया के वाटरशेड और दशकों की निगरानी में सतह के पानी की विषाक्तता प्रचलित है कि विषाक्तता अक्सर कीटनाशकों और अन्य दूषित पदार्थों के कारण होती है 1 । सतह जल प्रदूषण के प्राथमिक स्रोत शहरी और कृषि स्रोतों से तूफानी जल और सिंचाई के प्रवाह हैं। चूंकि दूषित अवयवों की वजह से जल निकायों को अपमानित के रूप में सूचीबद्ध किया गया है और विषाक्तता को शहरी और कृषि स्रोतों से पहचाना गया है, पानी की गुणवत्ता वाले नियामक राज्य और संघीय वित्त पोषण स्रोतों के साथ मिलकर संदूषक लोडिंग को कम करने के तरीकों को लागू करने के लिए हैं। कैलिफोर्निया के शहरी क्षेत्रों में ग्रीन इंफ्रास्ट्रक्चर को बढ़ावा दिया जा रहा है ताकि बाढ़ को कम किया जा सके और घुसपैठ और भंडारण के माध्यम से तूफान की वसूली में वृद्धि हो सके। जबकि कम प्रभाव विकास (एलआईडी) के डिजाइनों को कई क्षेत्रों में नए निर्माण के लिए अनिवार्य किया जा रहा है, कुछ अध्ययनों ने इन प्रणालियों की प्रभावकारीता को पारंपरिक संदूषक जैसे कि भंग ठोस, धातु, और हाइड्रोकार्डBons। अधिक गहन निगरानी ने हाल ही में सतह के विषाक्तता के लिए जिम्मेदार रासायनिक घनत्व और रासायनिक लोडिंग में कटौती का मूल्यांकन किया है, और सीधे यह निर्धारित करने के लिए कि क्या बायोस्वालेस अपवाह के विषाक्तता को कम करते हैं। यह दिखाया गया है कि बायोसवेल्स कुछ संदूषक वर्ग 2 से जुड़े विषाक्तता को हटाने में प्रभावी हैं, लेकिन चिंता के उभरते रसायनों के लिए अतिरिक्त शोध आवश्यक है।

कैलिफोर्निया के कृषि वाटरशेड में वनस्पति उपचार प्रणालियां भी कार्यान्वित की जा रही हैं, और इन्हें कृषि सिंचाई के अंतराल 3 , 4 में कीटनाशकों और अन्य प्रदूषकों को कम करने में प्रभावी रहे हैं। इन पद्धतियों की सतह के पानी में संदूषक लोड करने के लिए दृष्टिकोण के एक सूट के घटकों का प्रतिनिधित्व होता है। क्योंकि वे सतह जल विषाक्तता के लिए जिम्मेदार अभिकर्मकों को कम करने के उद्देश्य हैं, कार्यान्वयन की प्रक्रिया का एक प्रमुख घटक ईउनकी दीर्घकालिक प्रभावशीलता को नकार दें मॉनिटरिंग में चिंता के रसायनों के दोनों रासायनिक विश्लेषण शामिल हैं, साथ ही संवेदनशील सूचक प्रजातियों के साथ विषाक्तता परीक्षण भी शामिल हैं। यह लेख शहरी पार्किंग स्थल जैववाले और एक कृषि वनस्पति जल निकासी प्रणाली के लिए प्रोटोकॉल और निगरानी के परिणामों का वर्णन करता है।

ठेठ पार्किंग स्थल जैववाल्ले के डिजाइन विशेषताओं, जैसे कि मिश्रित उपयोग के शहरी शॉपिंग क्षेत्र में तूफान के तूफान का इलाज करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, इलाज के क्षेत्र पर निर्भर करता है। यहां वर्णित उदाहरण में, डामर के 53,286 वर्ग फुट एक अभेद्य सतह क्षेत्र बनाते हैं जो एक जलाने के लिए नाले होते हैं, जिसमें 4,683 वर्ग फुट भूनिर्माण होते हैं। इस सतह क्षेत्र से अपवाह को समायोजित करने के लिए, एक 215 फीट लंबे फ्लैट-नीचे, अर्द्ध-वी आकार चैनल 50% से कम की तरफ ढलान और 1% ( चित्रा 1 ) के अनुदैर्ध्य ढलान के साथ स्वैले को शामिल करता है। इस घास में तीन परतें शामिल हैं जिसमें मूल गुच्छा घूमती है जिसमें 6 इंच ऊपरी छिद्रों में लगाया जाता हैकॉम्पैक्ट किए गए सबग्रेड के 2.5 फीट से अधिक लाल स्टॉर्मवॉटर पार्किंग के क्षेत्र से बहते हुए कई प्रवेश बिंदुओं के लिए बहती है। पानी वनस्पति क्षेत्र में घुसपैठ करता है, फिर उपगर्भ में फैलता है और 4 इंच की छिद्रित नाली में बहती है। यह प्रणाली एक आसन्न आर्द्र भूमि पर छीन ली गई एक प्रणाली के माध्यम से जल निकासी करती है जो अंततः एक स्थानीय क्रीक में नालियां निकाली जाती है।

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Protocol

1. शहरी बौद्धिक दक्षता निगरानी

  1. तूफान जल नमूनाकरण
    1. नमूना 4 एल का पूर्व-उपचार झरना जलती हुई पार्किंग को छोड़कर इसे बायोस्वाले इनलेट में प्रवेश करती है, और उसके बाद 4 एल के बाद के उपचार के तूफान में, जैसा कि यह 4 "आउटलेट नाली के माध्यम से बायोस्वाले छोड़ देता है।
    2. स्थानीय मौसम की भविष्यवाणियों का उपयोग करते हुए, शुरूआत में, मध्यम और तूफान के हाइड्रोग्राफ के अंत में नमूनों को इकट्ठा करते हैं। तूफान घटना के दौरान अपवाह परिवर्तनशीलता को चिह्नित करने के लिए नमूने संमिश्र करें।
    3. हाथ से 1.3 एल नमूने लीजिए और उन्हें 4 एल एम्बर बोतल में मिलाएं। कई अंकुश के उद्घाटन में इनलेट के नमूनों को एकत्रित करें जहां बाष्पीभवन में तूफान का पानी बहता है।
    4. आउटलेट ड्रेन से जुड़ा फ्लो मीटर से 1.3 एल आउटलेट नमूने लीजिए (नीचे वर्णित) और उन्हें 4 एल एम्बर बोतल में मिश्रित करें।
    5. जब तक अंतिम हाइड्रोग्राफ नमूना एकत्रित नहीं किया जाता है, तब तक बर्फ पर सम्मिश्र नमूनों को स्टोर करें। तब उन्हें प्रयोगशाला में ले जाएं और एक फ्रिज में रखेंरसायन विज्ञान और विषाक्तता परीक्षण के लिए subsampling के लिए 4 डिग्री सेल्सियस से पहले फ़्रिज। नमूना संग्रह के 48 घंटे के भीतर रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में शिप नमूने।
  2. लोड गणना
    1. तूफान से पहले, बायोस्वाले साइट के निकट एक प्रकाश या दूसरे ध्रुव को जोड़कर एक टिपिंग-बाल्टी डिजिटल लॉगर बारिश गेज स्थापित करें। साइट के लिए तात्कालिक और कुल वर्षा का संकेत देने के लिए बारिश डेटा का उपयोग करें।
    2. बायोस्वाले के आउटलेट नालियों पर एक यांत्रिक गियर पल्स फ्लो मीटर स्थापित करें। बायोस्वाले से निकलते कुल प्रवाह को रिकॉर्ड करें
      नोट: अपवाह मात्रा में कमी को ढक्कन डिजाइनों में संदूषकों की कुल लदान को कम करने के लिए अनुमान लगाया गया है।
    3. बारिश की घटनाओं के दौरान बारिश के दौरान बारिश की गहराई से दर्ज की गई बारिश के दौरान पानी की मात्रा में गिरावट दर्ज करें। पार्किंग स्थल सतह क्षेत्र के आधार पर उपचार प्रणाली में प्रवेश मात्रा निर्धारित करने के लिए इन आंकड़ों का उपयोग करें।
    4. टी द्वारा दर्ज कुल प्रवाह का उपयोग करेंघुसपैठ प्रतिशत की गणना करने के लिए वह आउटलेट फ्लो मीटर तूफानी घुसपैठ को निर्धारित करने के लिए इनलेट और आउटलेट वॉल्यूम के बीच अंतर की गणना करें
    5. संदूषक विश्लेषणात्मक माप के साथ संयोजन के साथ इनलेट और आउटलेट वॉल्यूम का उपयोग करते हुए तूफान के दौरान संदूषक लोडिंग लोड और लोड कमी की गणना करें।
    6. पानी के विषाक्तता के लिए प्रासंगिक रासायनिक विश्लेषणात्मक उपायों का मूल्यांकन करें (जैसा कि नीचे बताया गया है)। कुल रासायनिक समूह लोड गणनाओं और आधार के समान विषाक्त तरीके ( जैसे , कुल पोलिन्यूक्लियर सुगन्धित हाइड्रोकार्बन [पीएएच], कुल पायरेथ्रॉड्स, और कुल फइप्रोनिल और डिग्रेडेट्स) पर सरलता से जोड़ते हैं।
  3. रसायन विज्ञान
    1. निम्नलिखित पैरामीटरों के लिए सभी नमूनों का विश्लेषण करें: कुल निलंबित ठोस (टीएसएस), ट्रेस मेटल (यूएसईएपी विधि 200.8 5 , अनुक्रमिक रूप से जोड़कर प्लाज्मा-जन स्पेक्ट्रोमेट्री [आईसीपी / एमएस]), और पीएएच (यूएसईएपी विधि 625 6 )।
    2. पाठ्यक्रम के लिए नमूने का विश्लेषण करेंएनटी-शहरी कीटनाशकों का उपयोग, 9 पैरेथ्रॉड्स (यूएसईएपी विधि SW846 8270 संशोधित 7 ; बीफिथ्रीन, साइपरमेथ्रिन, फेन्वेलेरेेट / एस्फेनविलेरेट, पेमेमेथ्रिन, टेट्रामैथ्रिन, एल साइहालोथ्रिन, साइफ्लथ्रिन, और एलेथ्रिन), और फाइटरलाइन और इसके तीन प्राथमिक डिग्रेडेट्स (फाइफ़्रोनिल सल्फाइड, फिप्रोनिल सल्फ़ोन, फिप्रोनिल डसफ्लिनिल)।
    3. गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी / एमएस) का प्रयोग करके पैरेथ्रॉड्स का विश्लेषण करें, जो नकारात्मक पहचान के लिए पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध है। चूंकि अधिकांश वर्तमान उपयोग कीटनाशकों को कम सांद्रता में अत्यधिक विषैले होते हैं, इसलिए उनके विश्लेषण को कम रासायनिक रिपोर्टिंग सीमाएं पर्यावरण जोखिम आकलन के लिए प्रासंगिक होने की आवश्यकता होती हैं। पेरेथ्रॉइड के लिए रिपोर्टिंग सीमाएं 0.5 मिलीग्राम / एल से लेकर 1.0 एनजी / एल तक हैं, जिनमें सभी पेरेथ्रॉड्स के लिए स्वीकार्यता (रिपोर्टिंग सीमा = 10 एनजी / एल) है।
    4. फ़इप्रॉनिल के लिए एक विश्लेषणात्मक प्रक्रिया का उपयोग करें जो 1.0 एनजी / एल की एक विधि रिपोर्टिंग सीमा प्रदान करता है। ऑर्गोफॉस्फेट कीटनाशकों को मापने की आवश्यकता नहीं हैकैलिफोर्निया 8 , 9 में शहरी क्षेत्रों में उदाहरण के लिए स्थानीय उपयोग के पैटर्न पर डिंग
    5. अणु निष्पादन तरल क्रोमैटोग्राफी का प्रयोग नोनिकोटिनिड कीटनाशकों ( उदाहरण के लिए , इमिडाक्लोप्रइड) को एक तिहरी क्वाड्रोपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर के साथ मिलाएं, जिसमें 50 एनजी / एल की आईमैडैक्लोप्रइड की रिपोर्टिंग सीमा होती है।
  4. विषाक्तता परीक्षण
    1. संशोधित अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (यूएसईएपीए) तीव्र परीक्षण प्रोटोकॉल 10 के तहत, 3 परीक्षण प्रजातियों का उपयोग करते हुए कंपोजित इनलेट और आउटलेट स्प्रॉवरवर्टर नमूने पर विषाक्तता परीक्षण करें। क्लोडोसेरन सेरेडियोफनिया डबिया के साथ परीक्षण 96 घंटे बाद जीवित रहने के उपाय। एएमिपिपोड हालाएला अज़टेका के साथ परीक्षण 10 दिनों के बाद जीवित रहने का उपाय करता है। मिरगी के साथ परीक्षण चिरोनॉमस दिल्लुत्स 10 दिनों के बाद जीवित रहने और विकास का उपाय करता है।
    2. यूए के बाद सीढ़ीदार डी डुबीआई के साथ तीव्र 96 एच परीक्षण का परीक्षण करेंएस। ईपीए मार्गदर्शन
      1. पांच सी में डुबिया नवोदित खोलो इनलेट और आउटलेट तूफान के नमूनों की प्रतिकृतियां। प्रतिलिपि में 20 मिलीलीटर की चमकदार शीशियों का परीक्षण समाधान युक्त 15 एमएल युक्त होता है।
      2. फीड ने खमीर, कैरोफिल, ट्राउट चाउ (= यूसीटी: यूएस ईपीए मार्गदर्शन के बाद ) और सेलेनस्ट्रम शैवाल का एक मिश्रण जो कि तूफान के टेस्ट समाधानों के दैनिक 100% नवीकरण से 2 घंटे पूर्व का मिश्रण है। हर रोज जीवित नवजात शिशुओं की संख्या दर्ज करें
      3. टी-टेस्ट का उपयोग करते हुए मामूली कड़ी मेहनत के पानी में रहने के लिए इनलेट और आउटलेट स्प्रॉवेयर के नमूनों के 96 घंटे के एक्सपोजर के बाद फाइनल सी। दुबिया के अस्तित्व की तुलना करें। यूएस ईपीए द्वारा अनुशंसित सांख्यिकीय प्रक्रियाओं का पालन करें।
    3. अमेरिका के ईपीए मार्गदर्शन के बाद एएमिपिपोड एच। अजेटेका के साथ तीव्र 10 डी जीवित रहने वाले परीक्षणों का आचरण करें।
      1. पांच में से प्रत्येक में प्रतिकृति 10, 9 दिन से 15 दिन पुराना एम्पिपोड्स प्रकट करें। प्रतिलिपि में 200 मिलीलीटर का परीक्षण समाधान युक्त 200 एमएल कांच के बीकर शामिल हैं।
      2. ऊपर बताए अनुसार प्रयोगशाला में अच्छी तरह से पानी में 10 दिनों के जीवित रहने के लिए तूफान के नमूनों में अम्पीपोड्स के अंतिम अस्तित्व की तुलना करें।
    4. पुरानी 10 डी जीवित रहने और मिडज सी के साथ विकास के परीक्षणों का संचालन करें।
      1. बेनकाब 12, 7-डी पुराने जानवरों में से प्रत्येक में चार प्रतिकृतियां। प्रतिलिपि में 200 मिलीलीटर का परीक्षण समाधान युक्त 200 एमएल कांच के बीकर शामिल हैं। लार्वा द्वारा ट्यूब निर्माण के लिए सब्सट्रेट के रूप में प्रत्येक मिड परीक्षण कंटेनर को 5 एमएल रेत के साथ प्रदान करें।
      2. 10 डी के लिए परीक्षण करें, और प्रत्येक बीकर के लिए परीक्षण समाधान के 50% हर रोज़ नवीनीकृत करें ताकि मछली खाना घोल (4 ग्राम / एल) की बढ़ती हुई राशि के साथ इस प्रकार हो: दिन 0 से 3, 0.5 एमएल / दिन; दिन 4 से 6, 1.0 एमएल / दिन; दिन 7 से 10, 1.5 एमएल / दिन।
      3. अंतिम अस्तित्व की तुलना करें औरऊपर बताए अनुसार प्रयोगशाला में अच्छी तरह से पानी के तूफान के नमूनों में 10-डी के अस्तित्व में वृद्धि। परीक्षण जीवों के शुरुआती वजन की तुलना में जीवित जीवों की वृद्धि को 10 घ पर राख-मुक्त सूखे वजन के रूप में मापें।
    5. सभी विषाक्तता परीक्षणों के लिए, उपयुक्त मीटर और इलेक्ट्रोड का उपयोग करके ऑक्सीजन, पीएच, और चालकता को भंग कर दें। एक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके संयुक्त राष्ट्र के आयनित अमोनिया को मापें।
      1. दीक्षा और परीक्षणों की समाप्ति पर पानी की कठोरता और क्षारीयता को मापें 10
      2. एक निरंतर रिकॉर्डिंग थर्मामीटर के साथ जल तापमान रिकॉर्ड करें।

2. एकीकृत सब्जीकृत कृषि ड्रेनेज डच प्रभावकारिता निगरानी

  1. एकीकृत खाई निर्माण
    नोट: वर्तमान उदाहरण में उपयोग किए जाने वाले कृषि जल निकासी की खाई 152 मीटर लंबी है और इसमें अर्द्ध-वी-आकार का क्रॉस-सेक्शन चौड़ाई 5 मीटर ऊपर और 1 मीटर गहराई में है। खाई वनस्पति n का एक संयोजन हैखासतौर पर लाल फेश्यू ( फेस्टुका रूबरा ) के साथ बीजगणित घास प्रजातियां। इस उदाहरण में, एकीकृत वनस्पति खाई परीक्षणों में दानेदार सक्रिय कार्बन (जीएसी) और खाद फिल्टर उपचार शामिल थे जो वनस्पति खाई के साथ एकीकृत थे।
    1. दो खाद फिल्टर और छह कार्बन फिल्टर का निर्माण और वनस्पतियुक्त खाई ( चित्रा 2 ) के तीन अलग-अलग वर्गों में उन्हें स्थापित करें। कार्बन या कंपोस्ट से भरा 2 मी। लंबा 20 सेमी व्यास आस्तीन का प्रयोग करें।
    2. 30 एल के दानेदार सक्रिय कार्बन के साथ छह आस्तीन भरें और 152 मीटर वनस्पतियुक्त खाई के अंत में, 146 मीटर बिंदु पर खाई में इन जगहों को भरें। अपस्ट्रीम किनारे पर वायर स्टेक के साथ जीईसी से भरा आस्तीन खाई के तल पर एंकर करें
    3. प्रत्येक जीएसी आस्तीन के डाउनस्ट्रीम किनारे पर 2.5 मीटर लंबा 6 "विस्तृत खंड रखें। पाइन बोर्डों को दो पक्षों और चैनल के निचले हिस्से में खोदकर पानी को कम करने और कार्बन आस्तीन को कम करने के लिए। समर्थककार्बन के साथ जल संपर्क समय को अधिकतम करने के लिए ऊर्ध्वाधर समर्थन देखें।
    4. आंशिक रूप से विघटित यार्ड कचरे में से किसी भी स्वच्छ स्रोत से लगभग 15 किलोग्राम प्रत्येक कम्पोस्ट आस्तीन को भरें, जैसे स्थानीय लैंडफिल। 152 मीटर वनस्पतियुक्त खाई ( चित्रा 2 ) की लंबाई के साथ 64 मीटर और 123 मीटर पर वनस्पति चैनल में दो 2 मीटर लंबे कंपोस्ट आस्तीन की स्थिति।
  2. अपवाह सिमुलेशन और नमूनाकरण
    नोट: यह प्रोटोकॉल एकीकृत वनस्पति उपचार प्रणाली का उपयोग करके उपचार प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए सिम्युलेटेड कृषि अपवाह परीक्षणों और संबद्ध निगरानी के संचालन के तरीकों का वर्णन करता है। वर्तमान उदाहरण में, एकीकृत वनस्पति-कंपोस्ट-कार्बन प्रणाली का मूल्यांकन दो प्रवाह दरों पर किया गया था जो कि सालिनास घाटी, 3.2 एल / एस और 6.3 एल / एस में वाणिज्यिक खेतों से विशिष्ट ऑफ-फील्ड डिस्चार्ज का प्रतिनिधित्व करता था। ऑर्गोफॉस्फेट कीटनाशक क्लोरोप्रिफॉस का उपयोग इन परीक्षणों में एक मॉडल कीटनाशक के रूप में किया गया था क्योंकि इसमें एक सामान्य सोल्यूबीLity, और इसलिए कीट प्रबंधन में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली प्रतिनिधि कीटनाशकों की विलेयता की मध्य श्रेणी का प्रतिनिधित्व करता है। क्लोरोप्रिफॉस केंद्रीय कैलिफोर्निया में चल रहे नियामक कार्यों का भी विषय है, क्योंकि इसके कृषि जल क्षेत्र पर इसके प्रभाव हैं। लक्ष्य क्लोरोप्रिफोज डोस लगभग 2,600 एनजी / एल था फ्लो दरें और लक्ष्य क्लोरोप्रिफोस सांद्रता पहले से स्थानीय सिंचाई के अपवाह 3 , 11 में मापा गया श्रेणी के भीतर थी। वनस्पतियुक्त खाई के संक्रमण के जल के नल के लिए हाइड्रोलिक निवास समय पर नज़र रखी गई थी। इन पद्धतियों में निवास समय पानी के प्रवाह की दर के साथ भिन्न होता है, पिछली सिंचाई और वर्षा के कारण मिट्टी संतृप्ति की डिग्री, वायर्स और अवसादन घाटियों जैसे प्रवाह को बाधित करने के लिए संरचनाओं की मौजूदगी और वनस्पति द्वारा कवर सतह क्षेत्र की मात्रा। पिछले अध्ययनों में छोटे पैमाने पर खाई प्रणालियों के लिए कई घंटों का निवास समय प्रदर्शित किया गया हैसालिनास घाटी 3 , 4 दृश्य टिप्पणियों ने संकेत दिया कि जीएसी फिल्टर के लिए निवास समय एक या दो मिनट था।
    1. निलंबित तलछट के साथ मिश्रित भूजल का उपयोग करके सिम्युलेटेड कृषि अपवाह पैदा करें। मॉडल कीटनाशक के साथ परीक्षण के लिए, क्लोरपाइरिफोस, प्रत्येक 3.2 एल / एस परीक्षण के लिए 10 मिलीग्राम / एल का ताजा स्टॉक समाधान तैयार करते हैं जो डिस्टिल्ड वॉटर के ज्ञात मात्रा में प्रमाणित स्टॉक समाधान जोड़कर होता है। प्रत्येक 6.3 एल / एस परीक्षण के लिए 20 मिलीग्राम / एल का एक नया क्लोरोप्रिफो शेयर समाधान तैयार करें।
      1. वनस्पति उपचार खाई प्रवेश में प्रवेश करने से पहले अपवाह जल को स्टॉक समाधान का लगातार मात्रा प्रदान करने के लिए एक पैमाइश पंप का उपयोग करें। सिम्युलेटेड सिंचाई पानी के प्रवाह के लिए 50 मिलीलीटर / मिनट पर स्टॉक समाधान देने के लिए पैमाइश पंप का उपयोग करें।
    2. डिजिटल मीटर के साथ इनलेट प्रवाह की दर को मॉनिटर करें और इन डाटा का इस्तेमाल खाई में प्रवेश के लिए लागू अपवाह जल के कुल मात्रा को मापने के लिए करें।
    3. वें स्थान पर एक वीर का निर्माणखाई के ई आउटलेट और यह एक आउटलेट पाइप के साथ एक डिजिटल फ्लो मीटर से जुड़ा है। खाई से बाहर निकलने वाले अपवाह की मात्रा रिकॉर्ड करने के लिए इस मीटर का उपयोग करें।
    4. 5 मिनट के अंतराल पर प्रवाह रिकॉर्ड करने के लिए डिजिटल मीटर से जुड़े डेटा लॉगर का उपयोग करें। 5 मिनट के अंतराल पर स्टेनलेस स्टील के कंटेनर में अपवाह के मिश्रित सबसाम्ले एकत्र करने के लिए खाई के प्रवेश के नीचे इनलेट और विभिन्न स्टेशनों पर स्थित विभिन्न स्टेशनों ( उदाहरण के लिए , 23 मीटर, 45 मीटर और 68 मीटर) में इस्ट्रक्टिक पंप को सक्रिय करने के लिए डेटा लॉगर को प्रोग्राम करें।
  3. रसायन विज्ञान
    1. प्रत्येक अपवाह परीक्षण के अंत में परीक्षणों से अपवाह जल के समग्र नमूनों को अंबर कांच की बोतलों में बदलना और बाद में विषाक्तता और रासायनिक विश्लेषण के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर बर्फ पर नमूनों को बनाए रखना।
    2. कुल निलंबित ठोस (टीएसएस) के लिए समग्र नमूनों का विश्लेषण करें, और जीसी-एमएस या एंजाइम से जुड़े इम्युनोसॉरबेंट एल्स (एलीसा) का उपयोग कर क्लोरोप्रिफो।
    3. तुलना करें "इनलेट" समग्र नमूने (पूर्व उपचार) & #34; टीएसएस और कीटनाशक भार को कम करने के लिए एकीकृत खाई प्रणाली की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए समग्र नमूने (बाद के उपचार)
  4. विषाक्तता परीक्षण
    1. निर्धारित करें कि जल स्तंभ विषाक्तता बीओएसवाले मॉनिटरिंग के लिए ऊपर वर्णित है, 96 घ सीरियोडिनाइनिया ड्यूबिया विषाक्तता परीक्षण 10 का प्रयोग करते हुए प्रत्येक परीक्षण के प्रवेश (पूर्व उपचार) और आउटलेट (पोस्ट-उपचार) से सम्मिश्र नमूनों में था। सी। दुबिया क्लोरोप्रिफॉस (मध्यकालीन घातक एकाग्रता (एलसी 50) = 53 एनजी / एल 12 ) के लिए संवेदनशीलता के कारण कृषि अपवाह विषाक्तता के लिए उपयुक्त निगरानी प्रजाति है।

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Representative Results

शहरी बायोस्वाले प्रभावकारिता

18.5 एच तूफ़ान के दौरान, बारिश गेज द्वारा 1.52 "बारिश दर्ज की गई थी, और इसके परिणामस्वरूप पार्किंग से बाईसवाले में बहते हुए 50,4 9 0 गैलन पानी का परिणाम था.इस कुल मात्रा में, 5,248 गैलन आउटलेट फ्लो मीटर , जिसके परिणामस्वरूप 9 0% बवंडर के पानी में घुसपैठ की गई जो कि बायोस्वाले में प्रवाहित हो गई थी। जैववाले ने सभी रसायनों पर नजर रखी। कुल निलंबित ठोस 72% ( तालिका 1 ) कम हो गए थे। पीएएच की सांद्रता बहुत कम थी, लेकिन PAHs की सभी सांद्रता को 100% कम कर दिया गया था। सभी धातुएं आउटलेट के नमूनों में कम हो गई थी। जिंक और तांबा क्रमशः 97% और 92% ( तालिका 1 ) कम हो गए थे। इनरे नमूनों में कई पायरेथोड कीटनाशकों का पता लगाया गया था इन सभी को आउटलेट के नमूनों में कम किया गया था। कुल पायरेथ्रोइड ध्यानओएनएस 99% कम हो गया पिरेथ्रॉइड बिफैथ्रिन, साइपरमेथ्रिन, लैम्ब्डा-साइललोथ्रिन और ट्रांसथ्रिन के विषाक्त सांद्रता इनलेट के नमूनों में पाए गए, और आउटलेट नमूने ( तालिका 1 ) में एच। अजटेका के लिए मध्यकालीन घातक सांद्रता (एलसी 50) के नीचे सांद्रता में कमी आई। उदाहरण के लिए, बिफ़ेथ्रीन को इनलेट नमूने में एक विषैले एकाग्रता में पाया गया था और आउटलेट नमूना में 93% की कमी आई थी।

Phenylpyrazole कीटनाशक fipronil का उपचार असंगत था। फ़ेप्रेनिल का पैरेंट कंपाउंड इनलेट नमूने में पाया गया था और आउटलेट नमूने में 100% कम कर दिया गया था। इनलेट नमूने में फायर्रॉनिल डिग्रेडेट्स, फिप्रोनिल डसल्फिनील और फ़िप्रोनिल सल्फ़ोन का पता चला था। डस्टफाईनिल डिग्रेडेट आउटलेट नमूने में 100% कम हो गया था, लेकिन सल्फ़ोन डिग्रेडेट 45% की वृद्धि हुई। एफिप्रानिल के चर उपचार के संभावित कारणों में इसकी मध्यम विलेयता शामिल है नेनोकोटिनिड कीटनाशकआईडीटैक्लोप्रिड को इनलेट नमूने में नहीं मिला।

प्रजातियों द्वारा विभिन्न प्रकार के तूफान के विषाक्तता का परीक्षण किया गया। इनलेट नमूने में से कोई भी डीफनिड्स ( तालिका 1 ) के लिए विषाक्त नहीं था। सभी इनलेट के नमूने एच। एजेटेका के लिए विषाक्त थे और बायोस्वाले द्वारा विषाक्तता कम हो गई थी। अम्पीइपॉड अस्तित्व इनलेट नमूने में 66% था, और आउटलेट में 98% तक सुधार हुआ। सी। ड्रिलुतस के अस्तित्व को विषाक्तता इनलेट और आउटलेट नमूने में मनाया गया था। सी। में महत्वपूर्ण कटौती इनलेट नमूने में वजन देखा गया था, और आउटलेट नमूना ( तालिका 1 ) में वृद्धि में 49% की वृद्धि हुई है।

एकीकृत कृषि सब्जीयुक्त ड्रेनेज डच प्रभावकारिता

क्लोरोप्रिफॉस के इलाज के लिए एकीकृत वनस्पतियुक्त खाई प्रणाली की प्रभावकारी प्रवाह की दर के आधार पर भिन्न है, लेकिन टीएसएस और क्लोरोप्रिफो में बालीदारसिंचाई के पानी दोनों प्रवाह दर पर काफी कम थे तीन परीक्षणों में औसत टीएसएस में कमी 3.2 एलएएस और 6.3 एलएडी में क्रमशः 79.7% और 82.3% थी। क्लोरोप्रिफोज़ को कम प्रवाह-दर परीक्षणों में से दो में लगभग 750 एनजी / एल से कम पता लगाने (<50 एनजी / एल) से कम किया गया था और तीसरे मुक़ाबले में 78 एनजी / एल की अनुमानित एकाग्रता (रिपोर्टिंग सीमा के नीचे) में कमी आई थी। उच्च प्रवाह दर पर सभी तीन परीक्षणों में क्लोरोप्रिफो 707 एनजी / एल से 100 एनजी / एल से कम के औसत से घटा दिया गया था। जब घुसपैठ के साथ मिलाया जाता है, तो औसत लोड में कमी क्रमश: कम और उच्च प्रवाह दर के लिए 98% और 94% होती है ( तालिका 2 )।

सी। डुबीआ को पूरा मृत्यु दर सभी इनलेट नमूनों (पूर्व उपचार) में मनाई गई थी। 3.2 एल / एस आउटलेट नमूनों में से दो और 6.3 एल / एस आउटलेट नमूने में से एक विषाक्त नहीं था ( तालिका 2 ), आउटलेट के नमूने से संबंधित तीन सबसे कम क्लोरोप्रिफॉस कॉन्ट्रैक्ट राशन।

आकृति 1
चित्रा 1 चित्रा 1: एक पार्किंग स्थल की छवि को बायोस्वाले। इनबेट (अनुपचारित) तूफान के नमूनों को कई अंकुश के उद्घाटन से लेकर बायोस्वाले तक एकत्रित किए गए थे। आउटलेट (उपचारित) तूफान के नमूने एक जल निकासी पाइप से एकत्र किए गए थे जो छवि के शीर्ष पर स्थित एक अतिप्रवाह भंगुर (दिखाया नहीं गया) के अंदर स्थित है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

चित्र 2
चित्रा 2: एकीकृत वनस्पतियुक्त खाई प्रणाली का योजनाबद्ध आरेख (152 मीटर लंबाई, पैमाने पर नहीं)। पूरी खाई लाल फेश्यू घास के साथ वनस्पति थी खाद और जीएसी प्रतिष्ठानों को दिखाया गया था जैसा कि दिखाया गया है।Ftp_upload / 55391 / 55391fig2large.jpg "target =" _ blank "> कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

विषाक्तता इकाइयों प्रवेश आउटलेट
एच। अजेटेका % अस्तित्व 66 98
सी। दुबिया % अस्तित्व 100 100
सी। ड्रिलुतस % अस्तित्व 81 71
ड्राई वेट (मिलीग्राम) 0.39 0.77
रसायन विज्ञान
टीएसएस मिलीग्राम / एल 136 38
Bifenthrin एनजी / एल 5.6 0.4
Cyfluthrin एनजी / एल 1.2 एन डी
cypermethrin एनजी / एल 3.1 एन डी
(ते) Fenvalerate एनजी / एल 0.7 एन डी
Fenpropathrin एनजी / एल 3.6 एन डी
एल Cyhalothrin एनजी / एल 1.3 एन डी
पर्मेथ्रिन एनजी / एल 15 एन डी
Fipronil एनजी / एल 0.8 एन डी
फ़िप्रोनिल डेसिफाईनिल एनजी / एल 0.6 एन डी
फ़िप्रोनिल सल्फाइड एनजी / एल एन डी एन डी
फ़िप्रोनिल सल्फ़ोन एनजी / एल 0.6 1.1
imidacloprid एनजी / एल एन डी एन डी
कैडमियम माइक्रोग्राम / एल 0.52 0.07
तांबा माइक्रोग्राम / एल 78 5.9
लीड माइक्रोग्राम / एल 1 1 1
निकल माइक्रोग्राम / एल 32 2.8
जस्ता माइक्रोग्राम / एल 590 15
कुल PAHs माइक्रोग्राम / एल 0.47 एन डी

तालिका 1: एक तूफान के दौरान बायोस्वाले इनलेट और आउटलेट की विषाक्तता और रसायन विज्ञान की निगरानी की गई। टीएसएस = कुल निलंबित ठोस; एन डी = पता नहीं

3.2 लीटर / सेकेंड 6.3 लिटर / सेकेंड
1 2 3 </ Td> 1 2 3
क्लोरोप्रिफॉस (एनजी / एल)
प्रवेश 638 738 879 282 973 966
आउटलेट एन डी एन डी 78 52 82 58
प्रतिशत परिवर्तन -100 -100 -91 -82 -92 -94
टीएसएस (मिलीग्राम / एल)
प्रवेश 422 588 448 238 218 258
आउटलेट 46 66 176 40 52 31
प्रतिप्रतिशत परिवर्तन -89 -89 -61 -83 -76 -88
विषाक्तता (% अस्तित्व)
प्रवेश 0 0 0 0 0 0
आउटलेट 96 * 100 * 0 100 * 0 4
नियंत्रण 96 100 100 96 100 100
औसत। क्लोरोप्रिफो कमी 97% 89%
औसत। रनऑफ़ घुसपैठ 52% 43%
औसत। क्लोरोप्रिफॉस लोड कटौती 98% </ Td> 94%

तालिका 2: दो प्रवाह दर (3.2 एल / एस और 6.3 एल / एस) पर एकीकृत खंदक उपचार की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करने वाले क्लोरीप्रिफोस सांद्रता, कुल निलंबित ठोस सांद्रता, और समग्र नमूने में प्रतिशत अस्तित्व। तारांकन विषाक्तता में महत्वपूर्ण कमी का संकेत करता है

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Discussion

इस प्रोटोकॉल में वर्णित प्रथाओं को कृषि सिंचाई और तूफानी जल प्रवाह में प्रदूषक को हटाने के लिए एक समग्र रणनीति के अंतिम चरण के रूप में करना है। बायोसवेल्स और अन्य शहरी हरी अवसंरचनाओं का उपयोग ढक्कन प्रथाओं को आसन्न प्राप्त जल पहुंचने से पहले अपवाहों में प्रदूषकों को हटाने के लिए पहेली का अंतिम भाग के रूप में करना है। यह प्रोटोकॉल शहरी संदूषकों से जुड़ी विषाक्तता को दूर करने के लिए शहरी बायोस्वालेस की निगरानी करने के तरीकों पर जोर देती है, वर्तमान उपयोग कीटनाशकों पर जोर देते हुए।

निगरानी अध्ययन को डिजाइन करने में महत्वपूर्ण कदमों में तेंदुए जल विज्ञान, उचित पहचान सीमाओं के साथ उचित विश्लेषण सूची, और विषाक्तता संकेतकों का उपयोग करने और सतह के विषाक्तता के कारण जाने वाले शहरी दूषित पदार्थों के लिए उपयुक्त अंत बिंदुओं पर कब्जा करने के लिए मॉडलिंग दृष्टिकोण और नमूनाकरण डिजाइन शामिल हैं।

उदाहरण के लिए, phenylpyrazole कीटनाशक fiproni के degradates को हटानेमैं असंगत था, संभवतः इसकी मध्यम विलेयता 2 , 13 के कारण । वर्तमान बायोस्वाले डिजाइनों के संशोधनों के लिए विशिष्ट संदूषक को संबोधित करने की आवश्यकता हो सकती है जो कि पूरी तरह से बायोस्वालेस और अन्य ढोने वाले प्रथाओं द्वारा नहीं हटाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, अत्यधिक घुलनशील नीनोकोटिनिड कीटनाशकों का उपयोग बढ़ रहा है, और ये पौधों के पौधों के स्रोतों को आसानी से नहीं निकालते हैं। अधिक घुलनशील कीटनाशकों के उपचार के लिए अतिरिक्त कदमों की आवश्यकता हो सकती है, जैसे GAC 4 का इस्तेमाल करते हुए फ़िल्टरिंग

कृषि सिंचाई के प्रवाह से जुड़े कीटनाशकों और अन्य दूषित पदार्थों को दूर करने के लिए वनस्पति उपचार प्रणालियां जैव वेल्स के समान डिज़ाइन घटकों को मिलाती हैं। समन्वित वनस्पति जल निकासी खाइयों में अवसादन वाले अवयवों को शामिल किया गया है जो मोटे निलंबित कणों को व्यवस्थित करने की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसके बाद शर्बत कीटनाशकों के लिए वनस्पति वर्गों का पालन किया गया है। अध्ययनों से पता चला है कि इन उपचारों से प्रोमो द्वारा कृषि संबंधी प्रदूषण को हटा दिया गया हैटिंग घुसपैठ, और श्वसन के माध्यम से कीटनाशकों को निकालने के लिए कणों और पौधों की सतह 15 , 16

अध्ययनों से यह भी पता चला है कि हटाने की क्षमताएं लक्ष्य संदूषक के आधार पर भिन्न हैं, और यह कि अधिक घुलनशील कीटनाशक 3 को निकालने के लिए अधिक कठिन हैं। चूंकि लक्ष्य पानी प्राप्त करने से पहले कीटनाशकों को गैर-विषैले सांद्रता को कम करना है, इसलिए "पॉलिशिंग" कदमों के रूप में सेवा करने के लिए अतिरिक्त उपचार की आवश्यकता है। इनमें 3 , 4 , 17 , और हाल ही में, उपचार एंजाइमों का उपयोग, जीएसी का उपयोग शामिल है।

जीएसी को शामिल करने वाली प्रणालियों की संभावना 4 अधिक प्रभावी होगी, और हाल के प्रयोगों ने यह दर्शाया है कि जीओए द्वारा क्षेत्रीय प्रवाह दरों और सांद्रता (वाउरियस) में पूरी तरह से नॉनिकोटोटिनोइड इमिडाक्लोप्रिड को हटा दिया गया थाऔर अन्य। प्रेस 21 में )। एकीकृत वनस्पति उपचार प्रणालियों में जीएसी को शामिल करने में रुचि रखने वाले उत्पादकों के लिए व्यावहारिक विचार, उपयोग में आसानी, जीएसी जीवन प्रत्याशा, और खरीद और निपटान की लागत। उदाहरण के लिए, जीएसी के लिए वर्तमान खरीद और निपटान की लागत लगभग तीन डॉलर प्रति पाउंड है। इन पर चल रहे अनुसंधान के विषय हैं यहां प्रस्तुत उदाहरण में, इस क्षेत्र में जीएसी की प्रभावशीलता वनस्पति प्रणालियों के अंत में जीएसी से भरी हुई उपचार की आस्तीन को शामिल करके बढ़ा दी जा सकती है, अवसादन और वनस्पतियुक्त खाई वाले वर्गों ने निलंबित कणों और contaminants के अधिकांश हटा दिया है 4 शहरी प्रवाह के लिए कृषि और बायोस्वालेस के लिए एकीकृत वनस्पति उपचार प्रणालियों के सभी घटकों की स्थापना और रखरखाव के लिए लागत संबंधी विचारों को अधिक विस्तृत तकनीकी-आर्थिक व्यवहार्यता अध्ययन की आवश्यकता होगी 18

विषाक्तता निगरानी विपक्षiderations

कीटनाशक के उपयोग के रूप में पुराने वर्गों के विनियमन के साथ विकसित होते हैं जैसे कि शहरी उपयोग के लिए ऑर्गोफोसाफेट्स और नए वर्गों का उपयोग, जैसे कि पिरेथ्रॉड्स, फेनिलपीराजोल ( उदाहरण के लिए , फइप्रॉनिल) और नोनिकोटीनोइड्स ( उदाहरण के लिए , इमिडाकलोप्रइड), यह परीक्षण प्रजातियों के संवेदनशील का उपयोग करना महत्वपूर्ण होगा सबसे अधिक इस्तेमाल कीटनाशकों के लिए इस पेपर में वर्णित शहरी बायोस्वाले उदाहरण में इस्तेमाल की जाने वाली दो प्रजातियां वर्तमान-उपयोग कीटनाशकों के लिए सबसे संवेदनशील प्रजातियों में से हैं। Amphipod एच। अजटेका pyrethroid कीटनाशकों के लिए बहुत संवेदनशील है 19 और कुछ organophosphates, और सी। Dilutus fipronil और उसके degradates के लिए सबसे संवेदनशील प्रजातियों में से एक है, और neonicotinoids 20 के लिए

कीटनाशकों के इन वर्गों के इलाज के लिए वनस्पति प्रणालियों के चर परित्यमान को देखते हुए, उपचार के बाद के उपचार के लिए उपयुक्त विषाक्तता परीक्षणों को शामिल करना महत्वपूर्ण हैशहरी और कृषि अपशिष्ट जल के ग्राम यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे जल प्राप्त करने की रक्षा कर रहे हैं।

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Disclosures

लेखकों ने घोषणा की कि उनके पास कोई प्रतिस्पर्धात्मक वित्तीय हित नहीं है

Acknowledgments

यहां वर्णित कार्य के लिए वित्तपोषण कैलिफोर्निया डिपार्टमेंट ऑफ पेस्टीसाइड रेगुलेशन और कैलिफोर्निया डिपार्टमेंट ऑफ वॉटर रिसर्च से आया है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
HOBO tipping-bucket digital logger rain gauge  Onset Computer Co., Bourne MA, USA) Onset RG3 Rain gauge
Mechanical geared pulse flow meter  Seametrics Inc., Kent WA Seametrics MJ-R Flow meter for measuring bioswale outlet flow
Filtrexx SafteySoxx Filtrexx Co. - info@filtrexx.com SafetySoxx perforated synthetic cloth for granulated activated carbon and compost
Granulated activated carbon  Evoqua - Siemens Corp., Oakland CA AC380 GAC for agriculture irrigation water treatment
Digital flow meters  Seametrics Inc. Kent WA Ag2000; WMP101 Flow meters for agriculture irrigation treatment system monitoring
Data Loggers Campbell Scientific Inc., Logan, UT CR1000 Data loggers for recording flow data
Peristaltic pumps for composite sampling Omega Engineering Inc. Stamford CT Omegaflex FPU-122-12VDC  Pumps for composite sampling

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References

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