Sistemas de tratamiento con vegetación para eliminar los contaminantes asociados con la toxicidad del agua superficial en la agricultura y el escurrimiento urbano
Summary
Este artículo resume los atributos de diseño y la eficacia de los sistemas de tratamiento que tratan el agua de lluvia urbana y la escorrentía de riego agrícola para eliminar los pesticidas y otros contaminantes asociados con la toxicidad acuática.
Abstract
Las aguas pluviales urbanas y las escorrentías de riego agrícola contienen una mezcla compleja de contaminantes que a menudo son tóxicos para las aguas receptoras adyacentes. El escurrimiento puede ser tratado con sistemas simples diseñados para promover la sorción de contaminantes a la vegetación y los suelos y promover la infiltración. Se describen dos sistemas de ejemplo: un sistema de tratamiento de bioswale para el tratamiento de aguas pluviales urbanas y una zanja de drenaje de vegetación para el tratamiento de la escorrentía de riego agrícola. Ambos tienen atributos similares que reducen la carga de contaminantes en la escorrentía: vegetación que resulta en sorción de los contaminantes al suelo y las superficies de las plantas, e infiltración de agua. Estos sistemas también pueden incluir la integración de carbón activado granulado como un paso de pulido para eliminar contaminantes residuales. La implementación de estos sistemas en la agricultura y las cuencas hidrográficas urbanas requiere un monitoreo del sistema para verificar la eficacia del tratamiento. Esto incluye la monitorización química de contaminantes específicos responsables de la toxicidad.En el presente documento se hace hincapié en la vigilancia de los plaguicidas de uso corriente, ya que éstos son responsables de la toxicidad de las aguas superficiales de los invertebrados acuáticos.
Introduction
La toxicidad del agua superficial es frecuente en las cuencas hidrográficas de California y décadas de monitoreo han demostrado que la toxicidad es a menudo debido a pesticidas y otros contaminantes 1 . Las fuentes primarias de contaminación de las aguas superficiales son las aguas pluviales y las escorrentías de riego procedentes de fuentes urbanas y agrícolas. Como los cuerpos de agua se enumeran como degradados debido a contaminantes y la toxicidad se identifica de las fuentes urbanas y agrícolas, los reguladores de la calidad del agua se asocian con fuentes de financiamiento estatales y federales para implementar prácticas para reducir la carga de contaminantes. Se está promoviendo la infraestructura verde en las cuencas urbanas de California para reducir las inundaciones y aumentar la recuperación de las aguas pluviales a través de la infiltración y el almacenamiento. Mientras que los diseños de bajo desarrollo de impacto (LID) están siendo mandados para nuevas construcciones en muchas regiones, pocos estudios han monitoreado la eficacia de estos sistemas más allá de las mediciones de contaminantes convencionales como sólidos disueltos, metales e hidrocarburosBons Recientemente, un monitoreo más intensivo ha evaluado la reducción de las concentraciones químicas y la carga química responsable de la toxicidad de las aguas superficiales, y determinar directamente si las bioswales reducen la toxicidad de las escorrentías. Esto ha demostrado que las bioswales son eficaces para eliminar la toxicidad asociada con algunas clases de contaminantes 2 , pero se requiere investigación adicional para los productos químicos emergentes de interés.
Los sistemas de tratamiento con vegetación también se están implementando en las cuencas hidrográficas de la agricultura de California, y se ha demostrado que son eficaces para reducir los pesticidas y otros contaminantes en el riego de la irrigación agrícola 3 , 4 . Estos sistemas representan componentes de una serie de enfoques para reducir la carga de contaminantes a las aguas superficiales. Debido a que están destinados a mitigar los contaminantes responsables de la toxicidad de las aguas superficiales, un componente clave del proceso deAsegurar su eficacia a largo plazo. El monitoreo incluye tanto análisis químicos de sustancias químicas de preocupación, como pruebas de toxicidad con especies indicadoras sensibles. Este artículo describe protocolos y resultados de monitoreo para una biosfera urbana de estacionamiento y un sistema de zanja de drenaje vegetativo agrícola.
Los atributos de diseño de un bioswale de estacionamiento típico, como los que se pueden usar para tratar el escurrimiento de tormentas en un área de estacionamiento de uso urbano típico de uso mixto, dependen del área que se está tratando. En el ejemplo descrito aquí, 53.286 pies cuadrados de asfalto crean una superficie impermeable que drena a una corriente, que consiste en 4.683 pies cuadrados de paisajismo. Para acomodar la escorrentía de este área de superficie, un canal con forma de semi-V de fondo plano de 215 pies de largo comprende el vado con una pendiente lateral inferior al 50% y una pendiente longitudinal del 1% ( Figura 1 ). Esta varilla comprende tres capas incluyendo la hierba de racimo nativa plantada en 6 pulgadas de tierra vegetal, layeRojo sobre 2,5 pies de suelos compactados. El agua de las tormentas fluye de las áreas de estacionamiento a múltiples puntos de entrada a lo largo del canal. El agua se infiltra en el área de vegetación, luego penetra en la subrasante y drena en un drenaje perforado de 4 pulgadas. Este sistema drena el agua a través de un sistema conectado a un humedal adyacente que eventualmente drena en un arroyo local.
Protocol
Representative Results
Discussion
Las prácticas descritas en este protocolo están destinadas como pasos finales en una estrategia general para eliminar los contaminantes en el riego agrícola y en la escorrentía de aguas pluviales. El uso de bioswales y otras prácticas de LID de infraestructura verde urbana están pensados como una pieza final del rompecabezas para eliminar los contaminantes en la escorrentía antes de que lleguen a las aguas receptoras adyacentes. Este protocolo enfatiza métodos para monitorear bioswales urbanos para determi…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El financiamiento para el trabajo descrito aquí vino del Departamento de Regulación de Plaguicidas de California y del Departamento de Recursos Hídricos de California.
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 |
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