排水のイベント中に水の流れ加重と農業用水路から浮遊微粒子をキャプチャ
Summary
粒子形態の栄養素は、農業集落排水処理水の全体的な負荷に大きく貢献できます。本研究では、排水のイベントの期間全体にわたって水の流れ加重とファーム運河排水から浮遊微粒子をキャプチャする手法について説明します。
Abstract
本研究の目的は水の流れ加重をキャプチャに使用するメソッドを記述して、排液中にファーム運河から浮遊微粒子放電イベント。ファーム運河は、トランスポートに影響されやすい、リン (P) などの栄養が濃縮することができます。浮遊微粒子の形でリンは、排水中の全体的な P 負荷に大きく貢献できます。離散排水イベント中に浮遊微粒子をキャプチャする整定時間の水槽実験を行った。ファーム運河放電水が排出されて水の複合サブサンプルを表すために、排水イベントの期間全体にわたって 2 つの 200 L 沈降タンクのシリーズで収集されました。Imhoff セトリング コーン、最終的に中断された微粒子を沈降する使用されます。これはコーンによる沈降タンクからサイフォン水によって達成されます。微粒子は、物理化学的解析、収集されます。
Introduction
運命と浮遊粒子状物質の輸送、農業システム1,2の特に富栄養化におけるその役割のための多くの研究の対象とされています。内部の栄養素のサイクリングなど、多くの環境問題を調査し、覆う水列3にリリースする必要がある水生システム内で粒子状物質に含まれる栄養素の総合的な評価基板の安定性、水の列、および最終的に下流生態系4水品質問題内で光の可用性。(有機物・堆積物) の微粒子の形態で保存されているリン (P) の量は、水の列5の通常よりも大きいです。ケニーらによって行われた調査。6は、湖 Lochloosa、フロリダ州で堆積した堆積が 1900 年の年齢範囲と 2006 年の間あったことを示した。これらの若い堆積物には、水の列に存在していたよりも約 55 倍の P が含まれています。特定のシステム上の微粒子があります潜在的な影響を評価する方法の 1 つは排水イベント時に排出される土砂に格納されているリンの定量のインベントリを実施します。これら排出微粒子の収集と分析によって、下流の肥沃化に敏感な生態系への影響を見積もることができます。
嵐のイベントは通常、時間のごく一部を表してまだ P 負荷放電農業用排水路の大部分を貢献するかもしれない。これフィールドの洪水を防ぐために大量の水は時間の短い期間にわたって排出されるためです。降雨強度と流れが重要な陸路流出7浮遊堆積物の濃度を制御することができます要因を駆動します。設計メソッドを監視フロー加重複合水サンプルをキャプチャする複雑な高強度の雨のイベントに関連付けられたエラーを避けるために役立つでしょう。嵐のようなイベントで高吐出中、濃度の迅速かつ抜本的な変化は増加量の平均の汚染物質濃度の代表できない場合があります。したがって、流れ加重水試料はこれまでより正確に8時間の期間にわたって荷重の総和である放電イベントの濃度を表します。最も一般的なフロー加重サンプルは、自動的に収集される離散またはコンポジット サンプルです。ファームからエクスポートされた浮遊微粒子をキャプチャすることにより放電時排水 P ロード中にイベントの重大度を定量化することをことができます。メソッドは、この研究によりキャプチャで様々 な物理・化学的性質の後で特徴付けられる微粒子を説明します。グラブ サンプリング対連続複合フロー法を用いた排水放電をサンプリングの目新しさは、排水イベントの期間全体にわたってフィールドの条件のより良い表現であることです。グラブ サンプリング時間の「スナップショット」は、完全にことができないのに対し、全体イベント効果を表します。
米国南フロリダのエバーグレーズ農業エリア (EAA) はチャネル化され、農業、商業および住宅の開発のため排水元のエバーグレーズの広大です。ほぼから、南と東南9EAA、11 億 m3の水を毎年排出されます。EAA の土壌は、通常が含まれます Histosols 35% 鉱物コンテンツ10より小さいオーバー 85% 有機重量問題、あります。運河の堆積物は通常 (0.14 g cm-3 0.35 g cm-3)、間低嵩密度を持っている (31-35%) の高い有機物含有量と 726-1,089 mg kg-1 11間に及ぶ合計 P (TP) 値。
このデモでは、EAA 内ファームが選ばれました。EAA 内の水の流れの hydroscape は、ポンプと重力によって異なります。少なくとも 1 つの主要な運河の EAA の各ファーム構成と複数フィールド溝。フィールドは、主要な運河に垂直に実行を溝します。ポンプは通常二つの目的を提供します。彼らは、ファームを灌漑水を提供、また排水オフサイトを放電します。フィールドは、排水する必要がある、主要な運河の水位が下がるし、動水勾配によって駆動される、溝に排水をフィールドから。フィールドにトランジットの土壌断面を通過するフィールドで発生する降雨の表面のほとんどでのみわずかな傾斜のための溝します。 灌漑、中にシステムが逆になります。EAA のタイル排水のネットワークはありません。地下水は、土壌石灰岩岩盤下っ端の拘束層による特定の高さで維持されます。 水は主要な運河; を通じて持ち込まれました。フィールド溝を満たした状態で、フィールドの水テーブルのレベルを高めるために地盤に浸透することを許されます。通常、3 月、4 月、5 月 (乾燥する季節)、中には、非常に小さな排水放電で EAA で農業用水の需要が発生します。対照的に、6 月と 10 月 (雨季) 退院水量が有意に高かったです。運河銀行小段および溝の存在は、ファームに P ロードの潜在的なソース運河12表面流出を最小限にできます。
この視覚の実験で P 分別13、有機物含有量、密度などの物理化学的特性の後で使用することができます排水イベント中に浮遊微粒子の流れ加重をキャプチャの新手法を提案します。 ,14。
Protocol
Representative Results
Discussion
集塵、終了近くに置かれた排水用オートサンプラーはポンプ駅データロガーです。電源は、ソーラー パネルで充電 12 V 電池によって提供されました。オートサンプラーは、出口ポンプが走ったとポンプ停止してオフにそれらをオン、オートサンプラー敷地内のデータロガーによって制御されました。サンプラー吸気ラインの開口部は、ポンプ ステーションから運河の底と上向上 0.5 m を配置?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々 はパブロ バイタルとフィールド サンプリングするジョニー ・ モズレーとヴィヴィアナ ナダル イリーナ Ognevich 実験室分析のヘルプを感謝したいと思います。
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 |
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