Su kalite değerlendirmesi için laboratuar Microcosms fosfor serbest ölçme
Summary
Doymuş topraklarda ve sedimte fosfor (P) desorpsiyon potansiyelinin doğru ölçülmesi, P modelleme ve taşıma azaltma çabaları için önemlidir. In situ için daha iyi hesap için toprak-su redoks dinamikleri ve uzun süreli doygunluk altında P seferberlik, laboratuvar mikrocosms tekrarlanan örnekleme dayalı basit bir yaklaşım geliştirilmiştir.
Abstract
Fosfor (P), su ortamlarında taşıma riskini azaltmak için dikkatli bir yönetim gerektiren agroecosystems ‘da kritik bir sınırlama besin kaynağıdır. P biyoyararlanım rutin laboratuar önlemleri, oksitleyici koşullar altında kurutulmuş numuneler üzerinde gerçekleştirilen kimyasal ayıklamalar dayanmaktadır. Yararlı iken, bu testler uzun süreli su doygunluğu altında P serbest karakterizasyon ile ilgili sınırlıdır. Oksitlenmiş demir ve diğer metallere bağlı olan labil ortopedik, ortamları azaltarak P seferberlik riskinin yüzey akıntisi ve yeraltı suyuna artırılması için hızla solüsyona desorb edebilir. Uzatılmış doygunluk sırasında P desorpsiyon potansiyelinin ve mobilitesinin daha iyi ölçülmesi için, zaman içinde tekrarlanan porewater örneklemesi ve aşırı suya dayanan bir laboratuvar mikrocosm yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntem, P serbest bırakma potansiyelini fizikokimyasal özelliklerde değişen topraklara ve sedimlere göre ölçmek için yararlıdır ve hidrolojik olarak aktif alanlarda P serbest bırakılması riskini daha iyi karakterize ederek siteye özel P azaltma çabalarını artırabilir. Yöntemin avantajları, situ dinamikleri, basitlik, düşük maliyetli ve esneklikte simüle etme yeteneğini içerir.
Introduction
Fosfor (P) hem bitki hem de su biyokütle verimliliği için kritik bir sınırlama besin kaynağıdır. Yüzey su hidroloji p kader ve taşıma ana sürücüsüdür, aynı zamanda hareket ve sel/ponding olaylar sırasında remobilizasyon potansiyeli etkileyen iken tortu ve P fiziksel taşıma kontrolleri gibi. Çeşitli laboratuar bazlı ekstraksiyon yöntemleri genellikle oksitleyici koşullarda alan ölçeğinde P salınımı tahmin etmek için kullanılır. Farklı mekanizmalar P serbest bırakılması için katkıda bulunurken, demir-fosfatların redüktif çözünme büyük ortopedik-P Cereyanlar su1,2,3yol açabilir iyi kurulan bir reaksiyon mekanizmasıdır 4‘ ü yapın. Sulak alanlarda P biogeochemistry kontrol mekanizmaları bir gözden geçirme, redoks durumu toprak ve sığ yeraltı5p serbest kontrol ana değişken olarak hipotez oldu. Bu nedenle, geleneksel p testleri uzun süreli doygunluk altında p salınımı güvenilir belirleyiciler olmayabilir.
P kaderi ve taşımacılığında su ikamet süresi ve redoks durumunun önemi göz önüne alındığında, situ koşullarında daha iyi simüle etmek üzere tasarlanmış laboratuvar yaklaşımlar, tarımsal ve sulak toprak ekosistemleri için geliştirilmiş P taşımacılık risk endekslerine yol açabilir değişken doygunluk. Ortopedik hemen biyokullanılabilir olduğundan, doygunluk sırasında desorpsiyon oranı ve ölçüde Nonpoint kaynak P kirliliği risk indeksi olarak kullanılabilir. Yöntemimiz, porewater (PW) için P desorpsiyon ve mobilizasyon (FW), değişken kaynak alanı hidroloji (örneğin, sular altında tarımsal alanlar, sulak alanları, drenaj hendekleri ve riparian yakın akış bölgeleri). Yöntem aslen Kuzey New York (ABD) ve son zamanlarda Kuzeybatı Vermont ‘s Lake Champlain Basin 6 kıyıdaş toprakların p desorpsiyon potansiyelini ölçmek için uygulanan deniz üzeri sular altında toprak p serbest potansiyeli karakterize etmek için geliştirilmiştir . Burada, laboratuvar mikrocosm yöntemi için bir protokol sunuyoruz ve P desorpsiyon potansiyelini ölçmek için yeteneğini gösteren son yayınlanan bir çalışmada sonuçları vurgulayın. Ayrıca, p serbest bırakma potansiyeli ile rutin toprak testlerinin güvenilirliği (labil çıkarılabilir P, pH) arasındaki ilişkiyi, siteler arasında serbest tahmin etmek için de gösteriyoruz.
Yöntemin gerçekleştirilmesi, yeterli iklim kontrolü, havalandırma, su ve uygun asit atık imha sistemi ile analitik bir laboratuara erişim gerektirir. Yöntem rutin kimyasal reaktifler ve Laboratuar donanımları (lavabolar, davlumbaz, cam, vb) erişim varsayılmaktadır. Rutin laboratuar ihtiyaçlarının ötesinde, bir membran filtrasyon (≤ 0,45 μm) sistemi gereklidir ve P ölçmek için bir UV spektrofotometre. PH ölçer veya çok parametreli su kalitesi prob da tavsiye edilir ancak gerekli değildir. Laboratuar sıcaklığı önemli bir faktördür ve sıcaklık deneysel bir faktör olarak araştırılmadığı sürece sabit tutulmalıdır (20 °C önerilir). Uygun donanıma sahip yeterli bir analitik laboratuvara engellenmemiş erişim, yöntemi düzgün bir şekilde gerçekleştirmek ve anlamlı sonuçlar oluşturmak için bir önkoşuldur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Mikrocosm yaklaşımının ana Teknik avantajı, doymuş toprak veya tortu ile hemen Redoks ve P durumlarında farklılık gösterebilmek için FW tarafından derhal örtüşme olanağı sağlayan ın-site koşullarında simüle etme yeteneğidir. Drenaj hendek gibi değişken kaynak alanı hidroloji ile manzaralar, sular altında cropland, sulak, ve riparian/yakın akış bölgeleri düşük PW periyodik olarak daha düşük Pi konsantrasyonları ile daha oksitlenmiş su ile örtüşen nerede tüm örnekleridir…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Fon, ABD Jeolojik araştırması ile yapılan bir anlaşma sayesinde Vermont su kaynakları ve göl Çalışmaları Merkezi tarafından sunuldu. Sonuçlar ve görüşler bu yazarlar değil, Vermont su kaynakları ve göl Çalışmaları Merkezi veya USGS vardır.
Materials
| 1.25 cm plastic hose barbs | numerous | NA | |
| Chemical reagents for phosphorus determination | numerous | NA | P analysis capability is assumed; refer to cited references for details on method |
| Chordless or electric drill with 1.25 cm bit | numerous | NA | |
| Graduated plastic beakers (1L) | numerous | NA | |
| Laboratory with fume hoods, temperature control, and acid waste disposal system | NA | NA | |
| Nylon mesh filter screen (100um) | numerous | NA | |
| Silicone | numerous | NA | |
| UV Spectrophotometer | numerous | NA |
Riferimenti
- Patrick, W. H., Khalid, R. A. Phosphate release and sorption by soils and sediments: Effect of aerobic and anaerobic conditions. Science. 186 (4158), 53-55 (1974).
- Moore, P. A., Reddy, K. R. Role of Eh and pH on phosphorus geochemistry in sediments of Lake Okeechobee, Florida. Journal of Environmental Quality. 23, 955-964 (1994).
- Young, E. O., Ross, D. S. Phosphate release from seasonally flooded soils: a laboratory microcosm study. Journal of Environmental Quality. 30 (1), 91-101 (2001).
- Henderson, R., et al. Anoxia-induced release of colloid- and nanoparticle-bound phosphorus in grassland soils. Environmental Science & Technology. 46 (21), 11727-11734 (2012).
- Vidon, F., et al. Hot spots and hot moments in riparian zones: potential for improved water quality management. Journal of the American Water Resources Association. 46 (2), 278-298 (2010).
- Young, E. O., Ross, D. S. Phosphorus mobilization in flooded riparian soils from the Lake Champlain Basin, VT, USA. Frontiers in Environmental Science. 6 (120), 1-12 (2018).
- McIntosh, J. L. Bray and Morgan soil extractants modified for testing acid soils from different parent materials. Agronomy Journal. 61 (2), 259-265 (1969).
- Young, E. O., Ross, D. S., Cade-Menun, B. J., Liu, C. Phosphorus speciation in riparian soils: a phosphorus-31 nuclear magnetic resonance and enzyme hydrolysis study. Soil Science Society of America Journal. 77 (5), 1636-1647 (2013).
- McGechan, M. B., Lewis, D. R. Sorption of phosphorus by soil: Part 1. Principles, equations, and models. Biosystems Engineering. 82 (1), 1-24 (2002).
- Cabrera, M. L., Radcliffe, D. E., Cabrera, M. L. Modeling phosphorus in runoff: Basic approaches. Modeling Phosphorus in the Environment. , 65-81 (2007).
- Gbur, E. E., et al. . Analysis of Generalized Linear Mixed Models in the Agricultural and Natural Resources Sciences. , (2012).
- Moore, P. A., Reddy, K. R., Fisher, M. M. Phosphorus flux between sediment and overlying water in Lake Okeechobee, Florida: Spatial and temporal variations. Journal of Environmental Quality. 27 (6), 1428-1439 (1998).
- Young, E. O., Briggs, R. D. Phosphorus concentrations in soil and subsurface water: A field study among cropland and riparian Buffers. Journal of Environmental Quality. 37 (1), 69-78 (2008).
- Hoffmann, C. C., Kjaergaard, C., Uusi-Kämppä, J., Hansen, H. C. B., Kronvang, B. Phosphorus retention in riparian buffers: review of their efficiency. Journal of Environmental Quality. 38 (5), 1942-1955 (2009).
- Bartlett, R. J., Ross, D. S., Tabatabai, M. A., Sparks, D. L. Chemistry of Redox Processes in Soils. Chemical Processes in Soils, SSSA Book Ser. 8. , 461-487 (2005).
- Radcliffe, D. E., Freer, J., Schoumans, O. Diffuse phosphorus models in the United States and Europe: Their usages, scales, and uncertainties. Journal of Environmental Quality. 38 (5), 1956-1967 (2009).
- Bartlett, R. J., James, B. R. Studying dried, stored soil samples—some pitfalls. Soil Science Society of America Journal. 44 (4), 721-724 (1980).
- Turner, B. L., McKelvie, I. D., Haygarth, P. M. Characterization of water extractable soil organic phosphorus by phosphatase hydrolysis. Soil Biology & Biochemistry. 34 (1), 27-35 (2002).
- Turner, B. L., Haygarth, P. M. Phosphorus solubilization in rewetted soils. Nature. 411, 258 (2001).
- Sparks, D. L., Sparks, D. L. Kinetics of reactions in pure and mixed systems. Soil Physical Chemistry. , (1986).
