Potentiellt giftiga kemikalier rutinmässigt användas på mark från källor som bekämpningsmedel, konstgödsel, avlopp / biomull, industriavfall och kommunalt avfall ^1,2. Ödet för dessa kemikalier – som kan inkludera näringsämnen, spårämnen, organiska ämnen och deras tillhörande metaboliter – ofta inte förstått ^3. Om kemikalier inte hanteras på rätt sätt, de har potential att hota människors hälsa och miljön och överföras till och byggs upp i växter, ytvatten och grundvatten. Med en global befolkning som kan uppgå till 10 miljarder människor år 2050, finns det ökade krav på hantering och matavfall produktion ^2, och på mark av många kemikalier har ökat ^3,4. Följaktligen behövs forskning som kvantifierar transformationer, mobilitet, lastgränser och övergripande miljörisker från kemikalier som kräver omhändertagande mark eller att vi är beroende av för att förbättra grödor hälsaoch avkastning.

Ett antal strategier har använts för att utvärdera hot från kemikalier som används i miljön. Laboratoriebaserade, studier modell-systemet har genomförts för att ge information om grundläggande mekanismer som styr rörligheten av kemikalier i jord. Vid analys av kemisk öde i ett laboratorium, kan fullständig manipulation av "miljö" och ingångar ska uppnås, men dessa sällan matcha verkliga miljöförhållanden ^5,6. Således kan extrapolera lab resultat till lokala inställningar leda till felaktiga förutsägelser om kemiska hot. Däremot har omfattande fältmätningar använts för att definiera kemiska uppträdande i miljön. Men slutsatser om miljöpåverkan från dessa mätningar ofta komplicerade på grund av de ofta låga skötsel (t.ex. några g A ^-1) yrkes kemikalier, samt de komplexa sambanden mellan hydrologiska och biogeokemiska processer i environment som reglerar kemiska distributioner.

Lysimetry, inklusive fält lysimetry, har historiskt använts av jord-och odlings forskare att systematiskt utvärdera den nedåtgående rörlighet för kemikalier som används på mark och etablerad vegetation. En lysimeter är en anordning av metall eller plast som placeras i en jord av intresse och används för att avgöra ödet för kemikalier som används i kända mängder till ett begränsat område. Mark och vegetation prover som tagits från lysimetrar kan användas för att bedöma utvecklingen av kemiska distributioner över tiden. Eftersom fält lysimetry sker under naturliga miljöförhållanden, kan resultaten användas för att förutsäga verkliga tänkbara scenarier som härrör från kemiska tillämpningar till marksystem. Tidiga lysimeterstudier uppmätt transpiration, fuktflöde, och / eller näringsämnen rörelse. Dagens moderna lysimeterstudier mäter bekämpningsmedel och näringsämnen avledning, rörelse bekämpningsmedel, volatilitet, och massbalans, tillsammans med den aforementioned mätningar ^3.

En begränsning av traditionell fält lysimetry är att kemisk rörlighet inom en jordprofil är till stor del definieras av fast fas mätningar, medan mindre uppmärksamhet ägnas åt lösta kemiska koncentrationer i vatten som rinner genom det jordar – en kritisk komponent som kan påverka risken för förorening av grundvattnet från land tillämpad kemikalier. Även lakvatten från botten av lysimetrar ibland samlas in för analys, detta tillvägagångssätt gränser djup upplösning på porvatten koncentrationer och vanligtvis kräver betydande mark utgrävning före experiment. Istället för att få fram data om kemiska koncentrationer i markvatten, porvatten provtagare kan användas i lokala inställningar. Porvatten provtagare installeras i marken för att hämta vatten från diskreta, önskade djup och endast minimalt störa marksystemet. Porvatten provtagare har hänvisats till av många namn, inklusive lysimetrar, sug cup lysimetrar eller mark lösnings provtagare, convoluting deras skillnad med de traditionella fält lysimetrar som beskrivits ovan. I denna uppsats kommer vi att använda termen "porvatten sampler" för att lindra förvirring.

Här visar vi en experimentell metod som kombinerar fält lysimetry och porvatten provtagning för utvärdering av nedåt för läckage av kemikalier som används till bevuxna jord eller bareground system. Lysimetry har varit ett kraftfullt verktyg som används sedan 1700-talet ^7, medan keramiska porvatten stickprov har använts sedan början av 1960-talet ^8. Integrationen av dessa robusta tekniker möjliggör fältbestämning av både fasta-och upplöst fas kemisk koncentrationsfördelning samtidigt minimera markstörning. Detta dokument beskriver faktorer att tänka på när man utformar ett experiment, inklusive val av plats, installationsenhet, och provtagning. Det tillvägagångssätt som illustreras med ett experiment som utvärderade ödet för entillämpad organisk arsenik bekämpningsmedel till en bareground och ett etablerat turfgrass system. De tekniker som beskrivs kan justeras efter behov för att undersöka vad som händer med en mängd olika kemikalier, vilket ger ovärderliga verktyg för forskare och beslutsfattare som försöker förstå i miljön och beteende land tillämpad kemikalier.