Captura de agua cargada de flujo y las partículas en suspensión de canales agrícolas durante los eventos de drenaje
Summary
Nutrientes presentes en forma de partículas pueden contribuir significativamente a las cargas totales en aguas de drenaje agrícola. Este estudio describe un nuevo método para capturar agua cargada de flujo y las partículas en suspensión del drenaje del canal de granja durante toda la duración del evento de drenaje.
Abstract
El propósito de este estudio es describir los métodos utilizados para captar agua cargada de flujo y las partículas en suspensión de canales de la granja durante el drenaje descargan eventos. Granja canales pueden ser enriquecidas por los nutrientes como el fósforo (P) que sean susceptibles de transporte. Fósforo en la forma de las partículas en suspensión puede contribuir considerablemente a la carga P total en agua de drenaje. Se realizó un experimento de tanque de sedimentación para capturar las partículas en suspensión durante los eventos discretos de drenaje. Finca canal descarga agua fue recogida en una serie de dos tanques de sedimentación de 200 L durante toda la duración del evento de drenaje, con el fin de representar una submuestra compuesta de agua siendo descargada. Conos de sedimentación Imhoff en última instancia se utilizan para las partículas en suspensión se sedimentan. Esto se logra por el sifón agua de los tanques de sedimentación a través de los conos. Las partículas entonces se recogen para Análisis fisico-químicos.
Introduction
El destino y transporte de las partículas en suspensión ha sido objeto de numerosos estudios debido a su papel en la eutrofización, particularmente en los sistemas agrícolas1,2. Una evaluación completa de los nutrientes contenidos en partículas dentro de un sistema acuático es necesaria investigar numerosos problemas ambientales tales como, el ciclo interno de nutrientes y liberar al sobrepuesta agua columna3, estabilidad del sustrato, disponibilidad de luz dentro de la columna de agua y eventualmente preocupaciones de calidad de agua a los ecosistemas aguas abajo4. La cantidad de fósforo (P) almacenada en la forma de partículas (materia orgánica o sedimentos) es mayor que en la columna de agua5. Un estudio realizado por Kenney et al. 6 demostró que recientes sedimentos que fueron depositados en el lago Lochloosa, Florida entre el rango de edad de 1900 y el 2006. Estos sedimentos más jóvenes contienen P casi 55 veces más que el que estaba presente en la columna de agua. Un enfoque para caracterizar el impacto potencial que pueden tener las partículas en un sistema en particular es para llevar a cabo un inventario cuantitativo de fósforo almacenado en los sedimentos descargados durante eventos de drenaje. Recopilación y análisis de estas partículas descargadas pueden ayudar a estimar impactos aguas abajo enriquecimiento de nutrientes en ecosistemas sensibles.
Tormentas normalmente representan una pequeña fracción de tiempo, sin embargo, pueden contribuir a la mayoría de P carga descarga de drenaje de la granja. Esto es porque para evitar los campos de las inundaciones, un gran volumen de agua se drena durante cortos períodos de tiempo. Tasas de intensidad y flujo de lluvias están vitales manejar factores que pueden controlar la concentración de sedimentos en la escorrentía terrestre7. Diseño de métodos de monitoreo que recoge muestras de flujo ponderado compuesto agua ayudaría a evitar errores asociados con acontecimientos complejos, alta intensidad de la lluvia. Durante eventos de alta descarga como las tormentas, los cambios rápidos y drásticos en las concentraciones pueden no ser representante de la concentración de contaminantes promedio para el volumen incremental. Por lo tanto, las muestras de agua de flujo ponderado mucho más fielmente representa la concentración de un evento de descarga ya que es una sumatoria de cargas durante un periodo de tiempo de8. Las muestras más comunes de flujo ponderado son recogidas automáticamente muestras discretas o compuestas. Capturando las partículas en suspensión exportadas de granja de drenaje durante la descarga nos permite cuantificar la severidad del evento de carga P. El método había descrito en este estudio ayuda a capturar las partículas que más tarde se caracteriza por varias propiedades físicas y químicas. La novedad de descarga de drenaje usando un método de flujo continuo compuesto versus grab muestreo de muestreo es una mejor representación de las condiciones de campo durante toda la duración del evento de drenaje. Mientras que, muestreo de cuchara es una “instantánea” en el tiempo y no puede totalmente representa el efecto de todo el evento.
El área agrícola de Everglades (EAA) del sur de Florida, Estados Unidos es una gran extensión de los Everglades originales que fue canalizado y drenada para la agricultura, desarrollo comercial y residencial. Casi 1100 millones de m3 de agua se descargan anualmente desde y a través de la AAE hacia el sur y sureste9. Los suelos en la EAA son Histosoles que comúnmente contienen sobre 85% orgánico materia por peso y tienen menos de 35% de contenido mineral10. Sedimentos del canal tienen baja densidad (entre 0,14 g cm-3 a 0,35 g cm-3), contenido alto de materia orgánica (entre 31-35%) y los valores de P Total (TP) entre 726-1,089 mg kg-1 11.
Con el propósito de esta demostración, fue seleccionada una granja dentro de la EAA. El hydroscape de cómo el agua fluye dentro de la EAA depende de bombas y la gravedad. Cada finca en el EAA consta en al menos un canal principal y varias zanjas de campo. El campo de zanjas ejecución perpendicular al canal principal. Las bombas suelen servir un propósito doble; suministrar agua de riego a la finca y también descarga de agua fuera del sitio. Cuando los campos necesitan ser drenados, se baja el agua en el canal principal, y vaciar el agua del campo en las zanjas, conducidas por un gradiente hidráulico. Por sólo una ligera pendiente en la mayor parte superficial de la precipitación que se produce en el campo atraviesa el perfil del suelo durante el transporte al campo de zanjas. Durante el riego, el sistema se invierte. No existe red de drenaje del azulejo en la EAA. La tabla de agua se mantiene a una altura específica debido a una capa confinante de subordinado de roca caliza a los suelos. Agua es traída a través de los canales principales; se llenan las zanjas del campo y agua puede filtrarse el perfil del suelo para elevar los niveles de agua en los campos. Por lo general, las demandas de agua de riego en la EAA ocurren durante marzo, abril y mayo (época seca), con muy poca descarga de drenaje. En contraste, el volumen de agua están dados de alta entre junio y octubre (estación lluviosa) es significativamente mayor. La presencia de canal Banco bermas y cunetas permite un mínimo escurrimiento superficial como una fuente potencial de la carga P en granja canales12.
En este experimento visual, presentamos un novedoso método de capturar las partículas en suspensión cargada de flujo durante eventos de drenaje que posteriormente pueden ser utilizados para la caracterización físico-química como densidad aparente, contenido de materia orgánica y fraccionamiento de P13 ,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los muestreadores automáticos de agua colección partículas fueron colocados cerca de la salida de la bomba datalogger de la estación. La energía fue suministrada por baterías de 12 V que se cargan con paneles solares. Los muestreadores automáticos fueron controlados por los registradores de datos in situ, que enciende los muestreadores automáticos cuando corrieran las bombas de salida y vuelta apagado cuando dejó de bombear. Las aberturas de las líneas de toma de muestras se colocaron 0,5 m por encima de la par…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Queremos agradecer a Pablo Vital y Johnny Mosley para ayuda con muestreo de campo y Viviana Nadal y Irina Ognevich ayuda con análisis de laboratorio.
Materials
| Datalogger | Campbell Scientific | model CR1000 | |
| Auto-sampler | ISCO | model 3700 | |
| Pressure transducer | KPSI | model 700 | |
| Tipping bucket rain guage | Texas Electronics | model TR-525 | |
| Potassium Chloride | Fisher | 7447-40-7 | |
| Sodium Hydroxide | Fisher | 1310-73-2 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher | 7647-01-0 | |
| Sulfuric Acid | Fisher | 7664-93-9 | |
| Potassium Persulfate | Fisher | 7727-21-1 | |
| Ammonium Molybdate Tetrahydrate | Fisher | 12054-85-2 | |
| L-Ascorbic Acid | Fisher | 50-81-7 | |
| 100 mg/L Anhydrous Phosphate Standard | ERA | 061 | |
| Antimony Potassium Tartrate Trihydrate | Fisher | 28300-74-5 | |
| Durapore Membrane Filters | Millipore | HVLP04700 | |
| Whatman #41 Filter Paper | Whatman | 1441-150 | |
| Fixed Speed Reciprocal Shaker E6010 | Eberbach Corporation | E6010.00 | |
| Disposable Culture Tubes | Fisher | 14-961-29 | |
| Allegra 25R Centrifuge | Becker Coulter | U.S. 605168-AC | |
| Parafilm | Bemis Company Inc PM 999 | 13-374-12 | |
| Oak Ridge Centrifuge Tubes | Nalgene | 3119-0050 | |
| Fisherbrand 20mL HDPE Scintillation Vials with Urea Cap | Fisher | 03-337-23C | |
| Fisherbrand Natural Polypropylene Jars with White Polypropylene Unlined Cap | Fisher | 02-912-024A | |
| 0.45 membrane filters | Cole-Parmer | Item # UX-15945-25 | |
| 100 ml digestion tubes | Fisher | TC1000-0735 | |
| Glass funnels | Fisher | 03-865 | |
| Spectronic 20 Genesys | Thermo-Fisher | 4001-000 | |
| QuikChem | Latchat | 8500 |
Referencias
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