수질 평가를 위한 실험실 소우주에서 인 방출 측정
Summary
포화 토양 및 퇴적물에서 인(P) 탈착 전위를 정확하게 정량화하는 것은 P 모델링 및 운송 완화 노력에 중요합니다. 장기간 포화도 하에서 토양-물 산화 역학 및 P 동원을 더 잘 설명하기 위해 실험실 소우주의 반복 샘플링을 기반으로 간단한 접근법이 개발되었습니다.
Abstract
인 (P)은 수생 환경에 대한 운송 위험을 줄이기 위해 신중한 관리가 필요한 농업 생태계에서 영양소를 제한하는 중요한 영양소입니다. P 생체 이용률의 일상적인 실험실 측정산화 조건 하에서 건조 된 샘플에 수행 하는 화학 추출에 따라. 유용하지만, 이러한 시험은 장기간의 물 포화 하에서 P 방출을 특성화하는 것에 대하여 제한된다. 산화철 및 기타 금속에 결합된 비질 정형외과 인가산염은 환경 저감시 용액에 빠르게 탈지되어 표면 유출 및 지하수에 대한 P 동원 위험을 증가시킬 수 있습니다. 확장된 포화 동안 P 탈착 전위 및 이동성을 더 잘 정량화하기 위해, 시간이 지남에 따라 모공수의 반복 샘플링과 오버레이 홍수를 기반으로 실험실 소우주 방법이 개발되었습니다. 이 방법은 물리화학적 특성이 다양한 토양 및 퇴적물로부터 P 방출 전위를 정량화하는 데 유용하며, 수학적 활성 영역에서 P 방출 위험을 더 잘 특성화하여 현장별 P 완화 노력을 개선할 수 있습니다. 이 방법의 장점으로는 현장에서 역학, 단순성, 저렴한 비용 및 유연성을 시뮬레이션할 수 있는 기능이 있습니다.
Introduction
인 (P)은 작물과 수생 바이오 매스 생산성 모두에 중요한 제한 영양소입니다. 표면 물 수문학은 P 운명과 수송의 주요 드라이버, 그것은 또한 유출 및 홍수 / 연못 이벤트 동안 재화 잠재력에 영향을 미치는 동안 퇴적물과 P의 물리적 수송을 제어하기 때문에. 다양한 실험실 기반 추출 방법은 일반적으로 산화 조건하에서 현장 스케일에서 P 방출을 추정하는 데 사용됩니다. 다른 메커니즘이 P 방출에 기여할 수 있는 동안, 철 인산염의 환원 용해는 물1,2,3에큰 정형 된 반응 장치입니다 4. 습지에서 P 생지구화학을 제어하는 메커니즘의 검토에서, 레독스 상태는 토양 및 얕은 지하수에 P방출을 제어하는 주요 변수로 가설되었다 5. 따라서 기존의 P 테스트는 장기간 포화 도하에서 P 방출의 신뢰할 수 있는 예측 변수가 아닐 수 있습니다.
P 운명 및 운송에 물 거주 시간 및 산화 재도스 상태의 중요성을 감안할 때, 실험실 접근 은 농업 및 습지 생태계에 대한 개선 된 P 전송 위험 지수로 이어질 수 있습니다. 가변 채도. 정형외과는 즉시 생체이용 가능하기 때문에 포화 도면 시 탈착의 속도와 정도는 비점원 P 오염 위험의 지수로 사용될 수 있다. 우리의 방법은 기공 (PW)에 P 탈착을 정량화하고 오버 리홍수 (FW)에 동원하도록 설계되었으며, 가변 소스 영역 수문학 (예 : 침수 된 농업 분야, 습지, 배수 도랑 및 riparian/ 근스트림 영역)을 참조하십시오. 이 방법은 원래 북부 뉴욕 (미국)에서 계절 침수 토양에서 P 방출 잠재력을 특성화하기 위해 개발되었으며, 최근 북서부 버몬트의 호수 챔플레인 분지 6에서 리파리아 토양의 P 탈착 잠재력을 정량화하기 위해 적용되었다 . 여기에서, 우리는 실험실 소우주 방법에 대한 프로토콜을 제공하고 P 탈착 전위를 정량화하는 능력을 보여주는 최근에 출판된 연구 결과의 결과를 강조합니다. 또한 P 방출 잠재력과 일상적인 토양 테스트(비질 추출 가능한 P, pH)의 신뢰성 간의 관계를 입증하여 사이트 간에 방출을 예측합니다.
이 방법을 수행하려면 적절한 온도 조절, 환기, 물 및 적절한 산성 폐기물 처리 시스템을 갖춘 분석 실험실에 액세스해야 합니다. 이 방법은 일상적인 화학 시약 및 실험실 장비 (싱크, 후드, 유리 제품 등)에 대한 액세스를 가정합니다. 일상적인 실험실 요구 를 넘어, 멤브레인 여과 (≤ 0.45 μm) 시스템은 필요하고 P를 측정하는 UV 분광광도계. pH 측정기 또는 다중 매개 변수 수질 프로브도 권장되지만 필수는 아닙니다. 실험실 온도는 중요한 요소이며 온도 자체가 실험 인자로 조사되지 않는 한 일정하게 유지되어야합니다 (20 °C 권장). 적절한 장비를 갖춘 적절한 분석 실험실에 대한 방해받지 않는 접근은 이 방법을 적절하게 수행하고 의미 있는 결과를 생성하기 위한 전제 조건입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
소우주 접근법의 주요 기술적 장점은 포화 토양 이나 퇴적물을 즉시 중복 및 P 상태에서 크게 다를 수 있는 FW에 의해 오버레이되는 체재 조건을 시뮬레이션하는 능력입니다. 배수 도랑, 침수 된 농지, 습지 및 riparian / 근류 영역과 같은 가변 소스 영역 수문학을 가진 풍경은 모두 감소 된 PW가 더 낮은 Pi 농도로 더 많은 산화 수로 인해 주기적으로 오버레이되는 곳의 예입니다. 이러한 레독스 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
기금은 버몬트 수자원 및 호수 연구 센터에 의해 미국 지질 조사와의 계약을 통해 제공되었습니다. 결론과 의견은 버몬트 수자원 및 호수 연구 센터 또는 USGS가 아닌 저자의 의견입니다.
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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