Lysimetry intégré sur le terrain et l'eau interstitielle d'échantillonnage pour l'évaluation de la mobilité chimiques dans les sols et la végétation établie

Produits chimiques potentiellement toxiques sont systématiquement appliqués à la terre à partir de sources telles que les pesticides, les engrais, les eaux usées / biosolides, les déchets industriels et les déchets municipaux ^1,2. Le sort de ces produits chimiques – qui peut inclure des éléments nutritifs, des oligo-éléments, matières organiques, et de leurs métabolites associés – n'est souvent pas bien compris ^3. Si les produits chimiques ne sont pas gérés correctement, ils ont le potentiel de menacer la santé humaine et l'environnement grâce à leur transfert et à l'accumulation dans les plantes, les eaux de surface et des eaux souterraines. Avec une population mondiale qui pourrait atteindre 10 milliards de personnes d'ici à 2050, il ya une demande croissante en matière de gestion et de production de déchets alimentaires ^2, et l'épandage de nombreux produits chimiques a augmenté ^3,4. En conséquence, la recherche est nécessaire, qui quantifie les transformations, la mobilité, les limites de charge, et les risques environnementaux globaux de produits chimiques qui nécessitent la mise en décharge ou que nous en dépendent pour améliorer la santé des cultureset le rendement.

Un certain nombre de stratégies ont été utilisées pour évaluer les menaces de produits chimiques appliqués dans l'environnement. , Des études modèle-système en laboratoire ont été menées pour fournir des informations sur les mécanismes fondamentaux qui régissent la mobilité des produits chimiques dans les sols. En analysant le devenir chimique dans un laboratoire, la manipulation complète de «l'environnement» et les entrées peut être atteint, mais ceux-ci correspond rarement dans le monde réel des conditions environnementales ^5,6. Ainsi, l'extrapolation des résultats de laboratoire aux réglages sur le terrain peut conduire à des prévisions inexactes sur les menaces chimiques. En revanche, les mesures de champs larges ont été utilisés pour définir le comportement chimique dans l'environnement. Cependant, les conclusions sur le devenir environnemental de ces mesures sont souvent compliquées en raison des taux souvent faible utilisation (par exemple, un peu g A ^-1) de produits chimiques appliqués, ainsi que les interactions complexes entre les processus hydrologiques et biogéochimiques dans l'environnement qui régissent la distribution de produits chimiques.

Lysimetry, y compris le terrain lysimetry, a toujours été utilisé par les sols et des cultures scientifiques d'évaluer systématiquement la mobilité descendante de produits chimiques appliqués sur les sols et la végétation établie. Un lysimètre est un dispositif en métal ou en plastique qui est placé dans un sol d'intérêt et est utilisé pour déterminer le sort des produits chimiques utilisés dans des quantités connues d'un espace confiné. Les échantillons de sol et de végétation prélevés lysimètres peuvent être utilisés pour évaluer l'évolution des distributions chimiques au cours du temps. Parce que le champ lysimetry est réalisée dans des conditions naturelles de l'environnement, les résultats peuvent être utilisés pour prédire des scénarios réels cas dérivés des applications chimiques de systèmes de sol. Études lysimétriques début mesurés transpiration, flux d'humidité et / ou le mouvement des éléments nutritifs. Études lysimétriques modernes mesurent pesticides et des nutriments dissipation, le mouvement des pesticides, la volatilité et le bilan de masse, avec la aforememesures ntioned ^3.

Une limitation de lysimetry de champ traditionnel est que la mobilité du produit chimique dans un profil de sol est en grande partie définie par des mesures en phase solide, tandis que moins d'attention est accordée à des concentrations de produits chimiques dissous dans l'eau de percolation à travers les sols – un élément essentiel qui peut influer sur le risque de contamination des eaux souterraines de produits chimiques épandues. Bien que le lixiviat du fond des lysimètres est parfois prélevé pour analyse, cette résolution limites d'approche en profondeur des concentrations dans l'eau interstitielle et nécessite généralement des travaux d'excavation importante avant l'expérimentation. Au lieu de cela, pour obtenir des données sur les concentrations de produits chimiques dans l'eau du sol, échantillonneurs d'eau interstitielle peuvent être utilisés en milieu de terrain. échantillonneurs eau interstitielle sont installés dans les sols pour recueillir l'eau de discrètes, profondeur désirée et que très peu perturber le système du sol. échantillonneurs eau interstitielle ont été appelés par beaucoup de noms, y compris lysimètres, aspiration culysimètres p, ou échantillonneurs la solution du sol, convolution leur distinction avec les lysimètres de terrain traditionnels décrits ci-dessus. Dans cet article, nous allons utiliser le terme «eau interstitielle sampler" pour atténuer la confusion.

Ici, nous démontrons une approche expérimentale qui combine lysimetry sur le terrain et l'eau interstitielle échantillonnage pour évaluer le potentiel de lixiviation vers le bas des produits chimiques appliqués aux systèmes de sol ou dénudées de végétation. Lysimetry a été un outil puissant utilisé depuis les années 1700 ^7, tandis que l'échantillonnage de l'eau interstitielle céramique a été utilisé depuis le début des années 1960 ^8. L'intégration de ces techniques robustes permet de déterminer sur le terrain des deux distributions solides et la concentration chimique en phase de dissolution, tout en minimisant les perturbations du sol. Ce document décrit les facteurs à considérer lors de la conception d'une expérience, y compris le choix du site, l'installation de l'appareil, et la collecte de l'échantillon. L'approche est illustrée par une expérience qui a évalué le sort d'unarsenical pesticide biologique appliqué à un sol dénudé et un système de gazon établi. Les techniques décrites peuvent être ajustées si nécessaire pour examiner le sort d'une grande variété de produits chimiques, fournissant ainsi des outils précieux pour les chercheurs et les décideurs qui cherchent à comprendre le devenir dans l'environnement et le comportement des produits chimiques épandues.