Atıksu Sulaması toprak Hidrolik iletkenlik üzerindeki etkileri: alan örnekleme ve laboratuvar doymuş Hidrolik İletkenlik Tayini
Summary
Burada bir toprak örnek boyutu ve sözde duvar akış boyunca toprak konteyner içine su akışı ölçümlerde yanlışlıkla eklenmesini önlemek için bir hidrolik iletkenlik ölçüm cihazı ile eşleşen bir yöntem mevcut. Kullanımı bir atıksu Sulaması sitesinden toplanan örnekleri ile gösterilmiştir.
Abstract
1960’ların başında beri bir alternatif Atıksu deşarj uygulama Pennsylvania State Üniversitesi’nde araştırma ve etkileri izlenir. Yerine boşaltma Atıksu akışı için kabul ve böylece doğrudan akış kalitesi etkileyen, atık için ormanlık uygulanır ve kırpılmış arazi üniversite tarafından yönetilen. Toprak Hidrolik iletkenlik indirimleri ile ilgili endişeleri Atıksu yeniden dikkate alınarak meydana gelir. Toprak örnek boyutu laboratuvar tabanlı Hidrolik iletkenlik ölçüm cihazı, büyüklüğü ile eşleşen bu el yazması açıklanan metodoloji örnekleri nispeten hızlı bir koleksiyon ile faydaları yararları sağlar kontrollü Laboratuvar sınır koşulları. Sonuçları olabilir bu Atıksu yeniden toprağın su site depressional alanlarında daha derin derinliklerde iletebilme özelliği üzerinde bazı etkisi öneririz. Çöküntü içinde toprak Hidrolik iletkenlik düşüşler çoğu için derinlik hangi örnek toplanmıştır ve ile çıkarsama, toprak yapısal ve dokusal farkı ile ilişkili ilgili gibi görünür.
Introduction
Belediyelerden akarsu içine arıtılmış Atıksu deşarj standart bir uygulama onlarca yıl olmuştur. Böyle Atıksu öncelikle biyolojik oksijen tüketimi olasılığını azaltmak amacıyla alıcı sularda, ordudan terhis edilen atık su atık sonucunda mikroorganizmalar tarafından kabul edilir. Oksijen tüketimi mikroorganizmalar tarafından hangi atık taburcu içine ve böylece su vücutta oksijen düzeylerini azaltma atıksu organik malzemeler zarar Sucul organizmalar, balık da dahil olmak üzere alçaltır.
Son yıllarda endişeleri ile ilgili inorganik besinler, bazı metaller ve zarar oluşturan diğer kimyasal Atıksu içinde geliştirdik. Kolpin ve ark. tarafından yayınlanan bir çalışma nedeniyle 1, daha önce kabul kimyasalların bir dizi üzerinde daha büyük bir odak gelişmiştir. ABD Jeoloji Derneği tarafından yayınlanan bu çalışmada, atıksu arıtma tesislerinden deşarj ABD genelinde geniş bir kişisel bakım ürünleri ve diğer kimyasalların nehir ve dere ile ilgili farkındalık kaldırdı.
1960’ların başında beri Penn State Üniversitesi’ndeki araştırmacılar incelenmiş ve geliştirilmiş bir alternatif Atıksu deşarj pratikte biraz benzersiz nemli bir bölge. Yerine boşaltma Atıksu akışı için kabul ve böylece doğrudan etkileyen akış kalitesi, atık ormanlık ve üniversite tarafından yönetilen kırpılmış arazi için uygulanır. “Yaşayan filtre”, takma Bu uygulama alanı şu anda kampüs artı bazı belediye üzerinden oluşturulan tüm atık su atık kabul eder. Bu Chesapeake Körfezi su teslim akarsu girmek aşırı besin için olasılığını azaltır, yerel soğuk su balıkçılık balık için zararlı olduğunu, ve diğer kimyasalların teslimini sıcak atık su deşarj korur doğrudan sucul ekosistemler irtibata geçerek gelen Atıksu içindeki.
Ancak, her zaman davranış değişiklikleri sonuçları vardır ve bu alternatif kullanım tesisi gibi bağışıklık değildir. Soru olup olmadığını atık su atık uygulanması toprağın su toprak yüzey2, 3,4,5 sızmaya izin yeteneği olumsuz etkiledi ile ilgili olarak ve büyük akış neden ortaya çıktığı, Yerel wells atık su atık bulunan kimyasallar (besin, antibiyotikler veya ilaç diğer bileşenleri, kişisel bakım ürünleri) ile olası bir bulaşma olup olmadığını ve bu kimyasal maddeler negatif oluştururken çevresel etkileri, toprak organizmalar7 sitesinde site veya antibiyotik direnci gelişimi üzerinde yetiştirilen bitkiler6 kimyasal alımını aracılığıyla gibi.
Bazı bu endişeleri bir sonucu olarak, bu çalışmada toprak Hidrolik iletkenlik, doygunluk üzerinde atık su atık sulama etkilerini belirlemek için yapılır. Kullanılan yaklaşım içinde veya sulanan alanı dışında seçilen sitelerden topraklar toplama ve toprak örnek kapsayıcı boyutu laboratuvar kurulumu ile eşleşen içerir. Laboratuvar Cihaz sığacak şekilde toprak örnek kapsayıcısı için ve aşağı toprak matris örnek üzerinden ayrılması aşağı toprak ve toprak örnek konteyner arasında hamle su taşır su için önemlidir. Bu oluştu emin olmak için Laboratuvar cihazları nasıl inşa protokolünü açıklar.
Toprak örnekleri bir traktör için bağlı bir hidrolik çekirdek örneği kullanılarak toplanır. Toprak çekirdek dalgalı ve yatay olarak seçili alanlardan toplanan ve toprak çekirdek örnekleyici monte bir plastik kol korudu. Bu çekirdek bir zirve yatay konumda veya bir depressional bölgesinde bulunan bir Hagerstown silt kerpiç üzerinden toplanır. Altı temsilcisi zirveleri ve altı depressional siteleri sulanan alan (Toplam 12 sulanan alan örnekleme siteleri) örneklenmiş. Buna ek olarak, üç zirveleri ve üç depressional siteleri bir bitişik, Sigara sulanan alan (altı sulu olmayan siteler toplam) örneklenmiş. En fazla altı çekirdek her sitede yaklaşık 1200 mm, maksimum derinliğe kadar yaklaşık 150 mm uzun olan her çekirdek numunesi (100 mm plastik kol ve 50 mm metal örnekleyici kesme kafanın içinde yer alan bulunan örneği ile toplanan ). Metal örnekleyici kaldırılması sonra toplanan toprak çekirdek içeren plastik kollu akmayan alın duvarları ile donatılmıştır, dik laboratuvar taşınan ve doymuş Hidrolik iletkenlik belirlemek için kullanılan kadar dik saklanır. Aynı anda, toprak belirlenmesi ve toprak çözüm konsantrasyonları kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve sodyum (Na) bir Mehlich 3 çıkarma için deiyonize su ve toprak konsantrasyonları8 tahminleri kullanarak her derinlikte toprak örnekleri toplanır bir 1:2 oranında toprak kütlesi: su ayıklar kitle. Su özleri kimyasal analizler indüktif birleştiğinde plazma atomik emisyon spektroskopisi (ICP-AES) elde edilmiştir ve sodyum adsorpsiyon oranı (SAR) hesaplamak için kullanıldı.
Doymuş Hidrolik iletkenlik tayini için öncelikle bir sürekli baş yöntemi9kullanılarak yapılır. Atık elektriksel iletkenlik (EC) taklit etmek için CA ve Na içeren bir çözüm tuzlar ve atık SAR toprak kalitesi değişkenleri alanında uygulanan Atıksu benzer su maruz şekilde oluşturulur. Bu durumda, EC 1.3 dS/m ve SAR 3, EC ve atık SAR örnek süre önce son yıllarda yansıtan. [Teknik olarak birimler SAR (milliequivalents/litre)½ ve genellikle literatürde tanımlanmamış.]
Sürekli baş yöntemine yapılan değişiklik klas ve tabii9 akış ayırıcı tarafından Walker8 Hidrolik toprak tahmine dahil toprak matris dışında meydana sütun ile akışı önlemek için gelişmedir iletkenlik. Akış ayırıcı toprak örnek boyutla eşleşmesi için seçilen ve işlenmiş Polivinil klorür (PVC) boru kullanılarak inşa edilmiştir. Bir ekran toprak örneği destekler ve toprak matris örnek alt akışı taşındı su verir. Bir ikinci çıkış böylece sözde duvar”akış” yanlış, toprak matris ile hareket eden su miktarı tahmini eklenmesini ortadan kaldırarak plastik kol içine aşağı aktı su yayar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Veri bir site temsili elde etmek önemli alan bazlı, rahatsız edilmeden toprak örnekleri toplamak ve hidrolik iletkenlik değerlerini elde etmek için yeteneğidir. En iyi alan koşulları göstermek için alanı ortamlarındaki fiziksel devlet temsilcisi kalır toprak örnekleri kullanmak önemlidir. Toprak örnekleri alt örnekleme veya indüklenen sıkıştırma, örneğin işleme sonra rahatsız, doymuş Hidrolik iletkenlik etkileyen yapısal değişiklikler yaşayacaksınız bir alan site toplanır.
<p class=…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Pennsylvania State Üniversitesi Office, fiziksel kısmi finansman sağlamak için bu projeye destek için bitki teşekkür etmek istiyorum. Kısmi finansman Ayrıca USDA-bölgesel araştırma projesi W-3170 tarafından sağlandı. Analitik çalışmaları ile yaptığı yardım Ephraim Govere için bizim Şükran ifade etmek istiyorum. Charles Walker, olan mühendislik tasarım ve inşaat becerileri bize bu işi yapmak için mümkün kılan en derin şükran etmektir.
Materials
| Sampling equipment: | |||
| Soil Sampler Drill Rig | Giddings Machine Co. Inc | #25-TS / Model HDGSRTS | * NOTE: This model is comparable to the model we utilized but which is no longer produced |
| Kelly Bar | Giddings Machine Co. Inc | #KB-208 8 Ft. Kelly Bar | |
| Soil Sample Collection Tube | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-180 4-3/4” X 7-1/4” | |
| Soil Collection Tube Bit | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-190 4-3/4” Standard Relief | |
| Plastic Liner for Soil Sample | Giddings Machine Co. Inc | #ZC-208 3-5/8” x 6” | Enough for the number of samples being collected |
| Black end caps a for bottom of sample liners | Giddings Machine Co. Inc | To retain samples in liners | |
| Red end caps a for top of sample liners | Giddings Machine Co. Inc | To retain samples in liners | |
| Cooler Chest | Store & maintain samples upright in sample liners during transport from field to lab | ||
| Protective gear: | |||
| Hardhats, googles, and gloves | other items as needed for personal protection | ||
| Saw | |||
| Drill and bits | |||
| PVC Cement | |||
| 6 to 8 – 19 mm x 184 mm x 2438 mm boards | |||
| 2 – barbed fittings; 13 mm HB x MGHT | to connect plastic tubing to supply gutter and to drainage gutter | ||
| 6 – barbed fitting | to connect plastic tubing to outer PVC cylinder to allow for water drainage | ||
| 3000 mm long – 19 mm OD / 13 mm ID plastic tubing | |||
| 6 – 85 mm diameter circular mesh pieces | Can be cut from (e.g.) a 600 mm long, 6 mm x 18 gauge wire mesh (e.g. galvanized steel gutter guard) | ||
| Schedule 40 PVC pipe – 96 mm ID / 114 mm OD | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 73 mm ID / 89 mm OD | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 63 mm ID / 73 mm OD, OR 6 – 73 mm plastic shower drains | |||
| Schedule 40 PVC pipe – 25 mm ID | |||
| 6 – 6 mm thick x 155 mm square sheets of PVC | Can purchase 2 – 6 mm x 300 mm (appx) sheets for about $20 each from: https://www.interstateplastics.com/Pvc-Gray-Sheet-PVCGE~~SH.php?vid=20180212222911-7p | ||
| 6 – 140 mm by 19 mm plastic funnels | To direct water flowing from soil sample into collection beaker | ||
| Adhesive caulk | |||
| 1 – length of 150 mm x 1200 mm wire mesh cloth | 4 Mesh works well | ||
| 2 – 120 mm x 1219 mm plastic gutter with end caps | |||
| 4 – gutter hangers | |||
| 1 – additional gutter end cap | To be cut as described in procedures to create a constant head in the supply gutter | ||
| 1 – large plastic tub | Appx 65 L in volume, for example, to serve as water source for the hydraulic conductivity procedure | ||
| 1 – large plastic tub | To serve for wetting up soil samples | ||
| 1 – Submersible pump | e.g. Beckett M400 AUL or M400 AS | ||
| Plastic tubing | Various sized drainage tubes, water supply tube, and drain from drainage gutter | ||
| Container of Cheese Cloth | To place at bottom of soil sample help retain soil in plastic sample container during hydraulic conductivity and wetting up | ||
| Rubber bands | Large enough to fit around plastic sample liners tightly | ||
| Scale which measures to at least 0.1 gram | |||
| Beaker or other container to collect water from each sample | |||
| Sodium Chloride | For creating a water quality similar to that which is typically applied to the soil | ||
| Calcium Chloride | For creating a water quality similar to that which is typically applied to the soil |
References
- Kolpin, D. W., et al. Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminants in U.S. streams, 1999-2000: a national reconnaissance. Environmental Science & Technology. 36 (6), 1202-1211 (2002).
- Duan, R., Sheppard, C. D., Fedler, C. B. Short-term effects of wastewater land application on soil chemical properties. Water, Air, & Soil Pollution. 211 (1-4), 165-176 (2010).
- Frenkel, H., Goertzen, J. O., Rhoades, J. D. Effects of clay type and content exchangeable sodium percentage, and electrolyte concentration on clay dispersion and soil hydraulic conductivity. Soil Science Society of America Journal. 42 (1), 32-39 (1978).
- Goncalves, R. A. B., et al. Hydraulic conductivity of a soil irrigated with treated sewage effluent. Geoderma. 139 (1-2), 241-248 (2007).
- Halliwell, D. J., Barlow, K. M., Nash, D. M. A review of the effects of wastewater sodium on soil physical properties and their implications for irrigation systems. Australian Journal of Soil Research. 39 (6), 1259-1267 (2001).
- Franklin, A. M., Williams, C. F., Andrews, D. M., Woodward, E. E., Watson, J. E. Uptake of Three Antibiotics and an Antiepileptic Drug by Wheat Crops Spray Irrigated with Wastewater Treatment Plant Effluent. Journal of Environmental Quality. 45 (2), 546-554 (2016).
- Franklin, A. M., et al. Antibiotics in agroecosystems: introduction to the special section. Journal of Environmental Quality. 45 (2), 377-393 (2016).
- Wolf, A. M., Beegle, D. B., Sims, J. T., Wolf, A. Recommended soil tests for macronutrients. Recommended Soil Testing Procedures for the Northeastern United States. , 39-47 (2011).
- Klute, A., Dirksen, C., Klute, A. Hydraulic conductivity and diffusivity: laboratory methods. Methods of Soil Analysis: Part 1-Physical and Mineralogical Methods. , 687-743 (1986).
- Walker, C. . Enhanced techniques for determining changes to soils receiving wastewater irrigation for over forty years. , (2006).
- Perroux, K. M., White, I. Designs for disc permeameters. Soil Science Society of America Journal. 52 (5), 1205-1215 (1988).
- Clothier, B. E., White, I. Measurement of sorptivity and soil water diffusivity in the field. Soil Science Society of America Journal. 45 (2), 241-245 (1981).
- Ankeny, M. D., Ahmed, M., Kaspar, T. C., Horton, R. Simple field method for determining unsaturated hydraulic conductivity. Soil Science Society of America Journal. 55 (2), 467-470 (1991).
- Larson, Z. M. . Long-term treated wastewater irrigation effects on hydraulic conductivity and soil quality at Penn State’s Living Filter. , (2010).
