통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물
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.
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 설정에 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, 몇 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 설정에 이용 될 수있다. Porewater 샘플러는 이산, 원하는 깊이에서 물을 수집하기 위해 토양에 설치 만 최소한으로 토양 시스템을 방해하고 있습니다. Porewater 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.
Protocol
Representative Results
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…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
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 of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 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 |
Referenzen
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