水質評価のための実験室用微小宇宙におけるリン放出の測定
Summary
飽和土壌および堆積物におけるリン(P)脱着電位の正確な定量化は、Pモデリングおよび輸送緩和の取り組みにとって重要です。長時間の飽和下での土壌水酸化還元力学とP動員をより良く説明するために、実験室の微小宇宙の繰り返しサンプリングに基づいて簡単なアプローチが開発されました。
Abstract
リン(P)は、水生環境への輸送リスクを低減するために慎重な管理を必要とする農業生態系における重要な制限栄養素です。Pバイオアベイラビリティの日常的な実験室測定は、酸化条件下で乾燥したサンプルに対して行われる化学抽出に基づいている。有用であるが、これらの試験は、長期水飽和下でのP放出の特徴付けに関して制限される。酸化鉄や他の金属に結合した陰気オルソリン酸は、環境を減らす中で溶液に急速に脱着し、表面流出や地下水へのP動員リスクを高めることができます。拡張飽和時のP脱着電性と移動性をより良く定量化するために、時間の経過とともに孔水の繰り返しサンプリングと洪水のオーバーオーバーに基づいて実験室の微小宇宙法が開発されました。この方法は、物理化学的特性が異なる土壌や堆積物からのP放出電位を定量化するのに有用であり、水文学的に活性な領域におけるP放出リスクをより良く特徴付けることによって、サイト固有のP緩和努力を改善することができる。この方法の利点は、その位置のダイナミクス、シンプルさ、低コスト、柔軟性をシミュレートする機能です。
Introduction
リン(P)は、作物と水生バイオマスの生産性の両方に対する重要な制限栄養素です。表面水水文学は、流出や洪水/池のイベント中のリモビリゼーションの可能性に影響を与えながら、堆積物とPの物理的な輸送を制御するように、P運命と輸送の主な推進要因です。様々な実験室ベースの抽出方法は、通常、酸化条件下でフィールドスケールでP放出を推定するために使用されます。異なるメカニズムがP放出に寄与する一方で、鉄リン酸塩の還元溶解は、水1、2、3に大きなオルトリン酸-Pフラックスを導くことができる確立された反応機構である。 4.湿地におけるP生物地球化学を制御するメカニズムのレビューでは、酸化還元状態は土壌および浅い地下水へのP放出を制御する主な変数であると仮定した5。そのため、従来のP検定は、長時間の飽和下でのP放出の信頼できる予測変数ではない場合があります。
Pの運命と輸送における水の滞留時間と酸化物の状態の重要性を考えると、その状況でより良いシミュレートを行えるように設計された実験室アプローチは、農業および湿地生態系のP輸送リスク指数の改善につながる可能性があります。可変飽和。オルトリン酸塩は直ちに生体利用できるため、飽和時の脱着率および程度は、非点源P汚染リスクの指標として用いることができる。私たちの方法は、P脱着を定量化するために設計されました (PW) と上流の洪水 (FW), 可変源域水文学を持つ地域の典型的な条件 (例えば, 洪水農業フィールド, 湿地, 排水溝, リパリ/ニアストリームゾーン)。この方法はもともと、ニューヨーク北部(米国)からの季節的に浸水した土壌におけるP放出電位を特徴付けるために開発され、最近、バーモント州北西部のシャンプレーン盆地6からリパリの土壌のP脱着電位を定量化するために適用された.ここでは、実験室の微小宇宙法のプロトコルを提供し、P脱着電位を定量化する能力を実証した最近発表された研究の結果を強調する。また、P放出電位と、サイト間の放出を予測する日常的な土壌試験(陰気抽出可能なP、pH)の信頼性との関係を示す。
この方法を実行するには、適切な気候制御、換気、水、および適切な酸性廃棄物処理システムを備えた分析ラボへのアクセスが必要です。この方法は、日常的な化学試薬や実験装置(シンク、フード、ガラス製品など)へのアクセスを想定しています。日常的な実験室の必要性を超えて、膜ろ過(≤0.45 μm)システムおよびPを測定するために紫外線分光光度計が要求される。pHメーターまたはマルチパラメータ水質プローブも推奨されますが、必須ではありません。実験室の温度は重要な要因であり、温度自体が実験因子として調査されていない限り、一定に保たれるべきである(20 °Cが推奨される)。適切な機器を備えた適切な分析ラボへのアクセスを妨げずに、メソッドを適切に実行し、有意義な結果を生成するための前提条件です。
Protocol
Representative Results
Discussion
マイクロコスムアプローチの主な技術的利点は、飽和土壌または堆積物が直ちに酸化還元およびP状態で大きく異なる可能性のあるFWによってオーバーレイされる、その中の状態をシミュレートする能力である。排水溝、洪水の作物、湿地、リパリアン/ニアストリームゾーンなどの可変源域水文学を持つ景観は、すべての例であり、減少したPWは、より低いPi濃度でより酸化された水に?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
資金は、米国地質調査所との合意を通じて、バーモント水資源湖研究センターによって利用可能になりました。結論と意見は著者のものであり、バーモント水資源・湖研究センターやUSGSではありません。
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 |
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