מערכות טיפול צמחי להסרת מזהמים המשויכים לרעלת פני המים בחקלאות ובנוף העירוני
Summary
מאמר זה מסכם את תכונות התכנון ואת האפקטיביות של מערכות הטיפול המטפלות במי גשמים עירוניים ובזרמת השקיה כדי להסיר חומרי הדברה ומזהמים אחרים הקשורים לרעילות מימית.
Abstract
סערה מימית וחקלאות השקייה נגר מכילים תערובת מורכבת של מזהמים, כי הם לעתים קרובות רעילים מים קבלת סמוך. רנוף יכול להיות מטופלים עם מערכות פשוטות שנועדו לקדם ספיגה של מזהמים לצמחייה קרקע ולקדם חדירת. שתי מערכות לדוגמה מתוארות: מערכת טיפול ביו-סוואלית לטיפול בסערה עירונית, ותעלת ניקוז צמחונית לטיפול בחקלאות השקייה בחקלאות. לשניהם תכונות דומות המפחיתות את הטעינה המזהמת בזרם: צמחייה המביאה לקליטת המזהמים למשטחי הקרקע והצמחים וחדירת המים. מערכות אלה עשויות לכלול גם שילוב של פחמן פעיל מגורען כצעד ליטוש להסרת מזהמים שיוריים. יישום של מערכות אלה בחקלאות ו waterheads העירוני דורש ניטור המערכת כדי לאמת יעילות הטיפול. זה כולל ניטור כימי עבור מזהמים ספציפיים האחראים על רעילות.הנייר הנוכחי מדגיש ניטור של חומרי הדברה הנוכחי שכן אלה אחראים על רעילות מים על פני המים חסרי חוליות מימיים.
Introduction
רעילות מים משטח נפוץ בקו פרשת המים בקליפורניה ועשרות שנים של ניטור הראו כי רעילות היא לעתים קרובות עקב חומרי הדברה ומזהמים אחרים 1 . המקורות העיקריים לזיהום מי התהום הם מי גשמים והשקיה ממקורות עירוניים וחקלאיים. כמו waterbodies המפורטים כפי מושפל בשל מזהמים והרעילות מזוהה ממקורות עירוניים וחקלאיים, ווסתים איכות המים שותף עם המדינה מקורות מימון פדרלי ליישם שיטות כדי להפחית את טעינת מזהמים. תשתיות ירוקות מקודמות בקו פרשת המים העירוני בקליפורניה כדי לצמצם את הצפות ולהגביר את ההתאוששות של מי הסערה דרך חדירת ואחסון. בעוד פיתוחים לפיתוח נמוכה (LID) עיצובים להיות מנדט לבנייה חדשה באזורים רבים, כמה מחקרים יש לפקח על היעילות של מערכות אלה מעבר למדידות של מזהמים קונבנציונליים כמו מוצקים מומסים, מתכות, הידרוקרבונים. ניטור אינטנסיבי יותר העריך באחרונה הפחתות בריכוזים כימיים וטעינה כימית האחראים על רעילות מי התהום, ולקבוע באופן ישיר אם bioswales מפחיתים את הרעילות של נגר. זה הוכיח כי bioswales יעילים על הסרת רעילות הקשורים כמה שיעורים מזהמים 2 , אבל מחקר נוסף נדרש כימיקלים מתעוררים של דאגה.
מערכות טיפול צמחי מיושמות גם בקווי מים חקלאיים בקליפורניה, ואלה הוכחו כיעילים בהפחתת חומרי הדברה וזיהומים אחרים בחקלאות 3 , 4 . מערכות אלו מייצגות מרכיבים של חבילת גישות להפחתת עומס הזיהום על פני המים. מכיוון שהם נועדו לצמצם את המזהמים האחראים לרעילות פני השטח, מרכיב מרכזי בתהליך הביצוע הוא ניטור ל- eמטפחים את יעילותם בטווח הארוך. הניטור כולל הן ניתוחים כימיים של כימיקלים של דאגה, כמו גם בדיקות רעילות עם מינים אינדיקטורים רגישים. מאמר זה מתאר פרוטוקולים ותוצאות ניטור עבור החניון העירוני bioswale ו תעלה ניקוז חקלאית חקלאית.
תכונות העיצוב של החניון אופייני bioswale, כגון ניתן להשתמש כדי לטפל סופה נגרם באזור מעורב טיפוסי עירוני קניות אזור החנייה תלויה באזור המטופל. בדוגמה המתוארת כאן, 53,286 מטרים רבועים של אספלט ליצור שטח משטח אטום כי מנקז כדי swale, אשר מורכב של 4,683 מטרים רבועים של גינון. כדי להתאים נגר ממאגר זה השטח, 215 מטרים ארוך שטוח קרקעית, חצי בצורת V ערוץ כולל swale עם שיפוע בצד פחות מ 50% ו מדרון אורך של 1% ( איור 1 ). זה swale מורכב משלוש שכבות, כולל דשא חבורה יליד נטוע 6 אינץ 'של שכבת קרקע עליון, שכבתאדום מעל 2.5 מטרים של subgrade דחוס. מים זורמים זורמים מאזורי חניה לנקודות כניסה מרובות לאורך סוואל. המים חודרים לאזור הצומח, ואז מחלחלים את subgrade ו מנקז לתוך ניקוז מחורר 4 אינץ '. מערכת זו מרוקנת מים דרך מערכת plumbed כדי wetland סמוך כי בסופו של דבר מנקז לתוך נחל מקומי.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטות העבודה המתוארות בפרוטוקול זה נועדו כצעדים סופיים באסטרטגיה כוללת להסרת מזהמים בהשקיה החקלאית וסופות מי גשם. השימוש bioswales ועוד ירוק עירוני תשתיות LID פרקטיקות נועדו כמו חתיכת הסופי של הפאזל כדי להסיר מזהמים נגר לפני שהם מגיעים המים הסמוכים. פרוטוקול זה מדגיש שיט…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מימון העבודה המתוארת כאן באה מחלקת קליפורניה של חומרי הדברה רגולציה מחלקת קליפורניה של משאבי המים.
Materials
| HOBO tipping-bucket digital logger rain gauge | Onset Computer Co., Bourne MA, USA) | Onset RG3 | Rain gauge |
| Mechanical geared pulse flow meter | Seametrics Inc., Kent WA | Seametrics MJ-R | Flow meter for measuring bioswale outlet flow |
| Filtrexx SafteySoxx | Filtrexx Co. – info@filtrexx.com | SafetySoxx | perforated synthetic cloth for granulated activated carbon and compost |
| Granulated activated carbon | Evoqua – Siemens Corp., Oakland CA | AC380 | GAC for agriculture irrigation water treatment |
| Digital flow meters | Seametrics Inc. Kent WA | Ag2000; WMP101 | Flow meters for agriculture irrigation treatment system monitoring |
| Data Loggers | Campbell Scientific Inc., Logan, UT | CR1000 | Data loggers for recording flow data |
| Peristaltic pumps for composite sampling | Omega Engineering Inc. Stamford CT | Omegaflex FPU-122-12VDC | Pumps for composite sampling |
Referencias
- Anderson, B. S., Hunt, J. W., Markewicz, D., Larsen, K. . Toxicity in California Waters, Surface Water Ambient Monitoring Program. , (2011).
- Anderson, B. S., Phillips, B. M., Voorhees, J. P., Siegler, K., Tjeerdema, R. S. Bioswales reduce contaminants associated with toxicity in urban stormwater. Environ Toxicol Chem. 35 (12), 3124-3134 (2016).
- Anderson, B. S., et al. Pesticide and toxicity reduction using an integrated vegetated treatment system. Environ Toxicol Chem. (30), 1036-1043 (2011).
- Phillips, B. M., et al. . Mitigation Strategies for Reducing Aquatic Toxicity from Chlorpyrifos in Cole Crop Irrigation Runoff. , (2014).
- U.S. EPA. . Method 1640: Determination of Trace Elements in Ambient Waters by On-Line Chelation Pre-concentration and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. , (1995).
- U.S. EPA. . Methods for organic chemical analysis of municipal and industrial wastetwater, Method 625- Base/neutrals and acids. , (1984).
- U.S. EPA. . , (1993).
- Johnson, H. M., Domagalski, J. L., Saleh, D. K. Trends in Pesticide Concentrations in Streams of the Western United States. J Am Water Resour Assoc. 47 (2), 265-286 (1993).
- Siegler, K., Phillips, B. M., Anderson, B. S., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. Temporal and spatial trends in sediment contaminants associated with toxicity in California watersheds. Environ Poll. , 1-6 (2015).
- U.S. EPA. . Methods for measuring acute toxicity of effluents and receiving water to freshwater and marine organisms. , (2002).
- Bailey, H. C., et al. Joint acute toxicity of diazinon and chlorpyrifos to Ceriodaphnia dubia. Environ Toxicol Chem. 16, 2304-2308 (1997).
- Supowit, S., Sadaria, A. M., Reyes, E. J., Halden, R. U. Mass balance of fipronil and total toxicity of fipronil-related compounds in process streams during conventional wastewater and wetland treatment. Environ Sci Technol. 50 (3), 1519-1526 (2016).
- Stang, C., Bakanov, N., Schulz, R. Experiments in water-macrophyte systems to uncover the dynamics of pesticide mitigation processes in vegetated surface waters/streams. Environ Sci Pollut Res. , (2015).
- Schulz, R. Field studies on exposure, effects, and risk mitigation of aquatic nonpoint-source insecticide pollution: A review. J Environ Qual. 33 (2), 419-448 (2004).
- Moore, M. T., et al. Transport and fate of atrazine and lambda-cyhalothrin in a vegetated drainage ditch in the Mississippi Delta. Agric Ecosyst Environ. 87, 309-314 (2001).
- Phillips, B. M., et al. The Effects of the Landguard A900 Enzyme on the Macroinvertebrate Community in the Salinas River, California, United States of America. Arch Environ Contam Toxicol. 70 (2), 231-240 (2016).
- Han, W., Fang, J., Liu, X., Tang, J. Techno-economic feasibility evaluation of a combined bioprocess for fermentative hydrogen production from food waste. Bioresource Technology. , 107-112 (2016).
- Solomon, K. R., Giddings, J. M., Maund, S. J. Probabilistic risk assessment of cotton pyrethroids: I. Distributional analysis of laboratory aquatic toxicity data. Environ Toxicol Chem. 20, 652-659 (2001).
- Weston, D. P., Lydy, M. J. Toxicity of the Insecticide Fipronil and Its Degradates to Benthic Macroinvertebrates of Urban Streams. Environ Sci Tech. , (2014).
- Voorhees, J. P., Anderson, B. S., Phillips, B. M., Tjeerdema, R. S. Carbon treatment as a method to remove imidacloprid from agriculture runoff. Bull Environ Contam Toxicol. , (2017).
