Abwasser Bewässerung Auswirkungen auf Boden hydraulische Leitfähigkeit: Bereich Probenahme und Labor-Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit in Verbindung

Entlastung von gereinigtem Abwasser aus den Gemeinden in Streams ist seit Jahrzehnten gängige Praxis. Solches Abwasser wird in erster Linie zum Zweck der Verringerung des Potenzials für biologische Sauerstoffzehrung durch Mikroorganismen in den Vorfluter, durch das austretende Abwasser Abwasser behandelt. Sauerstoffverbrauch von Mikroorganismen verschlechtert sich organische Stoffe im Abwasser Reduzierung der Sauerstoff in das Gewässer, in die das Abwasser geleitet wird und damit Schaden aquatische Organismen, einschließlich Fisch.

In den letzten Jahrzehnten entwickelten Bedenken im Zusammenhang mit anorganischen Nährstoffen, einige Metalle und andere Chemikalien im Abwasser, die Schaden verursachen. Aufgrund einer Studie Kolpin Et al. ¹, entwickelte sich eine stärkere Konzentration auf eine Reihe von Chemikalien, die bisher nicht in Betracht gezogen. Diese Studie, veröffentlicht von der United States Geological Society, Bewusstsein über die breite Palette von Körperpflege-Produkten und anderen Chemikalien in Flüssen und Bächen in den USA wegen aus Kläranlagen.

Seit den frühen 1960er Jahren haben Forscher an der Penn State University untersucht und entwickelt eine alternative Abwasser Entlastung Praxis etwas einzigartig in einem feuchten Bereich. Anstatt entladen Abwasser in einen Stream behandelt und somit unmittelbar Auswirkungen auf die Streamqualität, das Abwasser gilt für die bewaldeten und beschnittenen Land verwaltet von der Universität. Dieser Anwendungsbereich, den Spitznamen “The Living Filter” nimmt derzeit alle Abwasser Abwasser erzeugt aus dem Campus plus einige aus der Gemeinde. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit für überschüssige Nährstoffe Streams eingeben, die Wasser an der Chesapeake Bay zu liefern, schützt die lokalen Kaltwasser Fischerei vor Einleitung von warmen Abwasser, das ist schädlich für die Fische, und verhindert, dass die Lieferung anderer Chemikalien enthalten im Abwasser von aquatischen Ökosystemen direkt zu kontaktieren.

Allerdings gibt es immer wieder Folgen von Verhaltensänderungen und anderweitige Verwendung ist nicht immun gegen solche. Fragen entstanden in Bezug auf, ob die Anwendung des Abwassers Abwasser des Bodens Fähigkeit, Wasser, Boden Oberfläche^2,3,4,5 zu infiltrieren kann negativ beeinflusst hat und verursacht mehr Abfluss, sei eine mögliche Kontamination der örtlichen Brunnen mit Chemikalien (Nährstoffe, Antibiotika oder andere Arzneimittel zur Behandlung, Körperpflege-Produkte) im Abwasser Abwasser enthalten, und ob diese Chemikalien negativ erstellen Auswirkungen auf die Umwelt, wie z. B. durch die Aufnahme von Chemikalien in Pflanzen⁶ gewachsen auf der Website oder die Entwicklung von Antibiotika-Resistenzen in Organismen⁷ auf dem Gelände des Bodens.

Durch einige dieser Bedenken ist diese Studie durchgeführt, um die Auswirkungen der Bewässerung des Abwasser Abwasser am Boden hydraulische Leitfähigkeit bei Sättigung zu ermitteln. Die Vorgehensweise umfasst Böden aus ausgewählten Standorten innerhalb oder außerhalb der bewässerten Fläche zu sammeln und Abgleich den Boden Stichprobenumfang-Container mit der Laboraufbau. Es ist wichtig für den Boden-Probe-Container in die Laborgeräte passen und für das Wasser, das nach unten der bodenmatrix in der Probe durchläuft getrennt werden aus dem Wasser, die zwischen dem Boden und der Probenbehälter Boden nach unten bewegt. Das Protokoll beschreibt, wie die Laborgeräte aufgebaut ist, um sicherzustellen, dass dies geschah.

Bodenproben werden gesammelt mit einem hydraulischen Core Sampler an einen Traktor angehängt. Boden-Kerne werden aus ausgewählten Gebieten in die hügelige Landschaft gesammelt und aufbewahrt in einer Kunststoffhülle ausgestattet in den Boden Core Sampler. Diese Kerne werden aus einer Hagerstown Silt Lehm, befindet sich in der Lage sein Gipfel Landschaft oder in einer depressional Gegend gesammelt. Sechs Vertreter Gipfeln und sechs depressional Seiten sind der bewässerten Fläche (insgesamt 12 bewässerten Fläche Meßstellen) entnommen. Darüber hinaus sind drei Gipfel und drei depressional Seiten aus einem benachbarten, nicht bewässerte Gebiet (insgesamt sechs nicht bewässerte Standorte) abgetastet. Maximal sechs Kernen ist an jedem Standort zu einer maximalen Tiefe von ca. 1.200 mm, mit jeder Bohrkern wird ca. 150 mm lang (100 mm von der Probe in der Plastikhülle und 50 mm in den Schneidkopf des Metal Sampler enthalten enthalten gesammelt. ). Nach der Entnahme aus dem Metal Sampler die Kunststoffhülsen, enthält die gesammelten Boden-Kerne sind mit Endkappen versehen, aufrecht ins Labor transportiert und aufrecht gelagert, bis sie zur Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit verwendet werden. Gleichzeitig werden Bodenproben in jeder Tiefe für die Bestimmung des Bodens und Boden lösungskonzentrationen von Calcium (Ca), Magnesium (Mg) und Natrium (Na) mit einer Mehlich 3 Extraktion für Schätzungen des Bodens Konzentrationen⁸ und deionisiertes Wasser gesammelt. Auszüge im Verhältnis 1:2 Masse: Bodenwasser Masse. Die chemischen Analysen der Wasser-Extrakte wurden induktiv gekoppelten Plasma Atomic Emission-Spektroskopie (ICP-AES) entnommen und wurden verwendet, um das Natrium Adsorption Verhältnis (SAR) zu berechnen.

Die Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit ist in erster Linie mit einem konstant-Kopf Methode⁹durchgeführt. Eine Lösung mit Ca und Na Salze um Abwasser elektrische Leitfähigkeit (EC) zu imitieren und SAR des Abwassers wird erstellt, sodass der Boden ausgesetzt werden wird Qualität Variablen ähnlich dem Abwasser im Bereich angewendet. In diesem Fall ist die EG 1,3 dS/m und der SAR-Wert beträgt 3, EG / SAR des Abwassers in den letzten Jahren vor der Probe reflektiert. [Technisch die Einheiten für SAR (Milliequivalents/Liter)^½ sind und sind in der Regel nicht in der Literatur gekennzeichnet.]

Die Änderung der konstant-Kopf Methode Klute und Dirksen⁹ ist die Entwicklung eines Separators fließen durch Walker⁸ Durchfluss durch die Spalte zu verhindern, die außerhalb der bodenmatrix aufgetreten aus in die Schätzung der hydraulischen Boden aufgenommen wird Leitfähigkeit. Der Fluss-Separator basiert auf Polyvinylchlorid (PVC) Schläuche ausgewählt und bearbeitet den Boden Stichprobenumfang entsprechen. Ein Bildschirm der Bodenprobe unterstützt und ermöglicht das Wasser, das durch die bodenmatrix fließen heraus die Unterseite der Probe ist umgezogen. Eine zweite Steckdose strahlt das Wasser, das an der Innenseite der Kunststoffhülse, wodurch sogenannte “wall Flow” von nicht falsch aufgenommen in der Schätzung der Menge an Wasser, das durch die bodenmatrix bewegt geflossen ist.