Capturando o fluxo ponderado água e partículas em suspensa de canais agrícolas durante eventos de drenagem
Summary
Nutrientes presentes em forma de partículas podem contribuir significativamente para as globais cargas nas águas de drenagem agrícola. Este estudo descreve um romance método para capturar ponderada fluxo de água e partículas em suspensa da fazenda canal de drenagem durante toda a duração do evento a drenagem.
Abstract
O objetivo deste estudo é descrever os métodos utilizados para captação de água de fluxo ponderado e partículas em suspensa dos canais da fazenda durante a drenagem de descarga eventos. Fazenda de canais podem ser enriquecidas por nutrientes como fósforo (P) que são suscetíveis aos transportes. Fósforo na forma de partículas em suspensa pode contribuir significativamente para as globais cargas de P na água de drenagem. Realizou-se um experimento de tanque de decantação para capturar partículas em suspensa durante eventos de drenagem discreta. Fazenda água de descarga de canal foi coletada em uma série de dois tanques de decantação de 200 L durante toda a duração do evento a drenagem, a fim de representar uma sub-amostra composta da água sendo descarregada. Cones de sedimentação de Imhoff, finalmente, são usados para ajustar para fora as partículas em suspensa. Isto é conseguido por sifão a água dos tanques de decantação através dos cones. Então, as partículas são coletadas para análises físico-químicas.
Introduction
O destino e o transporte de partículas em suspensa tem sido objecto de numerosos estudos devido ao seu papel na eutrofização, particularmente em sistemas agrícolas1,2. Uma avaliação abrangente dos nutrientes contidos na matéria particulada dentro de um sistema aquático é necessária investigar inúmeras questões ambientais tais como, a ciclagem interna de nutrientes e liberar a sobrejacente água coluna3, estabilidade de substrato, disponibilidade de luz dentro da coluna de água e eventualmente as preocupações de qualidade de água para os ecossistemas a jusante4. A quantidade de fósforo (P), armazenada sob a forma de partículas (matéria orgânica ou sedimentos) é normalmente maior que o de coluna de água5. Um estudo conduzido por Kenney et al. 6 mostrou que sedimentos recentes que foram depositados no lago Lochloosa, Florida foram entre a faixa etária de 1900 e 2006. Estes sedimentos mais jovens continham P quase 55 vezes mais do que isso, que estava presente na coluna de água. Uma abordagem para caracterizar o impacto potencial que as partículas podem ter sobre um determinado sistema é realizar um inventário quantitativo de fósforo armazenado no sedimento descarregado durante eventos de drenagem. Coleta e análise destas partículas descarregadas podem ajudar a estimar os impactos a jusante enriquecimento de nutrientes em ecossistemas sensíveis.
Eventos de tempestade normalmente representam uma pequena fração de tempo, no entanto, podem contribuir a maioria dos P carga descarga na drenagem de fazenda. Isso ocorre porque a fim de impedir a inundação de campos, um grande volume de água é drenado durante curtos períodos de tempo. Taxas de fluxo e a intensidade de precipitação são vitais fatores que podem controlar a concentração de sedimentos suspensos no segundo turno por terra7de condução. Projetar métodos de monitoramento que capta as amostras de água composto de fluxo ponderado ajudaria a evitar erros associados a eventos de chuva de complexos, de alta intensidade. Durante eventos de descarga de alta como tempestades, as mudanças rápidas e drásticas em concentrações podem não ser representativa da concentração média de poluentes para o volume incremental. Portanto, amostras de água de fluxo ponderado com muito mais precisão representa a concentração de um evento de descarga conforme é um somatório de cargas ao longo de um período de tempo8. As amostras de fluxo ponderado mais comuns são automaticamente coletadas amostras discretas ou compostas. Capturando as partículas em suspensa exportadas da fazenda drenagem durante a descarga nos permite quantificar a severidade do evento na carga P. O método descrito neste estudo ajuda captura as partículas que mais tarde podem ser caracterizadas por várias propriedades físicas e químicas. A novidade da descarga de drenagem usando um método de fluxo contínuo composto versus garra amostragem de amostragem é que é uma melhor representação das condições de campo durante toda a duração do evento a drenagem. Considerando que, a amostragem de garra é um “instantâneo” em tempo e talvez não totalmente representam o efeito de todo o evento.
A área agrícola de Everglades (CEA) no sul da Flórida, Estados Unidos da América é uma grande extensão de Everglades originais que foi canalizado e drenado para o cultivo, desenvolvimento comercial e residencial. Quase 1100 milhões de m3 de água é descarregada anualmente e através da CEA ao sul e sudeste9. Os solos nas CEA são Histosols que geralmente contêm mais 85% orgânico importa em peso e têm menos de 35% de conteúdo mineral10. Canal de sedimentos geralmente têm baixa densidade (entre 0,14 g cm-3 para 0,35 g cm-3), teor de matéria orgânica elevada (entre 31-35%) e valores de P Total (TP), que variam entre 726-1,089 mg kg-1 11.
Para fins desta demonstração, foi selecionada uma fazenda dentro de CEA. O hydroscape de como a água flui dentro CEA depende de bombas e gravidade. Cada exploração agrícola em CEA compreende pelo menos um canal principal e várias valas de campo. O campo das valas execução perpendicular ao canal principal. As bombas normalmente servem um propósito duplo; Eles entregam água de irrigação para a fazenda e também água de drenagem para fora do local de descarga. Quando os campos precisam ser drenados, água no canal principal é abaixada, e para as valas, impulsionadas por um gradiente hidráulico drena a água do campo. Devido a apenas uma leve inclinação na superfície maior parte da precipitação que ocorre sobre os fluxos de campos através do perfil do solo em trânsito para o campo das valas. Durante a irrigação, o sistema é invertido. Não há nenhuma rede de drenagem de telha no CEA. O lençol freático é mantido a uma altura específica devido a uma camada confinando de subalterno de rocha de calcário dos solos. É trazer água através dos canais principais; valas de campo são preenchidas, e água é permitida para infiltrar-se no perfil do solo para elevar os níveis do lençol freático nos campos. Normalmente, as demandas por água de irrigação nas CEA ocorrem durante março, abril e maio (estação seca), com muito pouca descarga de drenagem. Em contraste, o volume de água descarregado entre junho e outubro (estação chuvosa) é significativamente maior. A presença de canal banco bermas e valas permite o escoamento de superfície mínimo como uma fonte potencial de carga P em fazenda canais12.
Esta experiência visual, apresentamos um novo método de capturar fluxo ponderado as partículas em suspensa durante eventos de drenagem que podem ser usados mais tarde para a caracterização físico-químicas tais como densidade, teor de matéria orgânica e fracionamento P13 ,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
A Rotating para água de drenagem, coleta de partículas foram colocados perto da saída da bomba estação dataloggers. Alimentação era fornecida por baterias de 12 V que são carregadas por painéis solares. A Rotating eram controladas pelos dataloggers de no local, que transformou a Rotating quando as bombas de saída correu e lhes desligado quando parou de bombear. As aberturas das linhas de entrada de amostra foram posicionadas 0,5 m acima do fundo do canal e upflow da estação de bomba. As linhas de entrada real…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gostaríamos de agradecer a Pablo Vital e Johnny Mosley para ajuda com amostragem de campo e Viviana Nadal e Irina Ognevich pela ajuda com as análises de laboratório.
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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