Integrierte Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme für die Bewertung von Chemical Mobilität in Böden und Vegetation Gegründet

Potenziell toxische Chemikalien werden routinemäßig angewendet, um aus Quellen wie Pflanzenschutzmittel, Dünger, Abwasser / biosolids, Industrieabfälle und Siedlungsabfälle ^1,2 landen. Das Schicksal dieser Chemikalien – die Nährstoffe zählen kann, Spurenelemente, organische und die damit verbundenen Stoffwechselprodukte – wird oft nicht gut verstanden ^3. Wenn die Chemikalien nicht richtig verwaltet, haben sie das Potenzial, die menschliche Gesundheit und Umwelt durch Übertragung an und wuchs in Pflanzen, Oberflächenwasser und Grundwasser gefährden. Mit einer Weltbevölkerung von 10 Milliarden Menschen bis zum Jahr 2050 erreichen kann, gibt es wachsenden Anforderungen an die Abfallwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion ² und Ausbringen von vielen Chemikalien hat zugenommen ^3,4. Dementsprechend wird die Forschung benötigt, die die Transformationen, Mobilität, Belastungsgrenzen, und die allgemeine Umweltrisiken von Chemikalien, die Land entsorgt werden müssen oder dass wir hängen von den Pflanzengesundheit zu verbessern quantifiziertund zu erhalten.

Eine Anzahl von Strategien wurden verwendet, um Bedrohungen von Chemikalien in der Umwelt angewendet auszuwerten. Labor-basierte Modellsystem Studien wurden durchgeführt, um Informationen über grundlegende Mechanismen, die die Mobilität von Chemikalien in Böden bereitzustellen. Bei der Analyse der Verbleib in einem Labor, kann eine vollständige Manipulation der "Umwelt" und Eingänge erreicht werden, die aber nur selten entsprechen realen Umweltbedingungen ^5,6. So Extrapolation Laborergebnisse auf Feldeinstellungen können zu ungenauen Vorhersagen über chemische Bedrohungen führen. Im Gegensatz dazu breiten Feldmessungen wurden zur chemischen Verhalten in der Umwelt zu definieren. Allerdings sind Rückschlüsse auf Umweltverhalten aus diesen Messungen oft aufgrund der häufig geringen Einsatz Raten (zB ein paar g A ^-1) der angewandten Chemie, sowie die komplexen Wechselwirkungen zwischen hydrologischen und biogeochemischen Prozesse in der E kompliziertnvironment, die chemische Verteilungen regulieren.

Lysimeter, einschließlich Feld Lysimetrie, war historisch von Boden-und Futter Wissenschaftlern verwendet, um die Abwärtsmobilität von Chemikalien, um Böden und Vegetation fest angewendet systematisch zu evaluieren. Ein Lysimeters ist eine Vorrichtung aus Metall oder Kunststoff, die in einer Boden von Interesse platziert und wird verwendet, um das Schicksal von Chemikalien in bekannten Mengen zu einem begrenzten Bereich aufgebracht zu bestimmen. Boden-und Pflanzenproben gesammelt Lysimeter kann verwendet werden, um die Entwicklung von chemischen Verteilungen über die Zeit zu beurteilen. Da Feld Lysimetrie wird unter natürlichen Umweltbedingungen durchgeführt wird, können die Ergebnisse verwendet werden, um Echt-Case-Szenarien von chemischen Anwendungen zu Bodensystemen abgeleitet vorherzusagen. Frühe Lysimeterstudien gemessen Transpiration, Feuchtigkeit Fluss und / oder Nährstoff Bewegung. Die heutigen Lysimeterstudien messen Pestizid-und Nährstoffabfuhr, Pestizid-Bewegung, Volatilität und Massenbilanz, zusammen mit der aforementioned ³ Messungen.

Eine Einschränkung der traditionellen Bereich Lysimetrie ist, dass chemische Mobilität innerhalb einer Bodenprofil ist weitgehend durch Festphasen-Messungen definiert, während weniger Aufmerksamkeit wird auf gelöste chemische Konzentrationen in Wasser sickert durch die Böden bezahlt – eine wichtige Komponente, die das Potenzial des Grundwassers auswirken können vom Land aufgebrachten Chemikalien. Obwohl Sickerwasser aus dem Boden der Lysimeter ist manchmal für die Analyse gesammelt, dieser Ansatz Grenzen Tiefenauflösung von Porenwasserkonzentrationen und erfordert in der Regel erhebliche Bodenaushub vor dem Experiment. Stattdessen, um Daten über chemische Konzentrationen im Bodenwasser zu erhalten, Porenwassersammler kann im Feld Einstellungen genutzt werden. Porenwassersammler sind im Boden installiert, um Wasser aus diskreten, gewünschte Tiefe zu sammeln und nur minimal stören die Boden-System. Porenwassersammler haben viele Namen einschließlich Lysimeter-, Saug-cu bezeichnetp Lysimeter oder Bodenlösung Sampler, Falten ihrer Unterscheidung mit den oben beschriebenen traditionellen Bereich Lysimeter. In diesem Papier werden wir den Begriff "Porenwasser-Sampler" zu verwenden, um Verwirrung zu lindern.

Hier zeigen wir einen experimentellen Ansatz, der Feld-und Porenwasser Lysimetrie Probenahme für die Bewertung der Auslaugung nach unten Potenzial von Chemikalien zu bewachsenen Boden oder bareground Systeme angewendet verbindet. Lysimeter ist ein leistungsfähiges Werkzeug, seit der 1700er ⁷ verwendet, während keramische Porenwasserproben haben seit den frühen 1960er Jahren ⁸ verwendet. Die Integration dieser Techniken ermöglicht eine robuste Feldbestimmung der beiden Festkörper-und gelöste Phase chemischen Konzentrationsverteilungen bei gleichzeitiger Minimierung Bodenstörung. Dieses Papier beschreibt Faktoren, die bei der Gestaltung ein Experiment, einschließlich Standortauswahl, Installation der Geräte und Beispielsammlung. Der Ansatz wird mit einem Experiment, das das Schicksal der ein ausgewertet dargestelltorganische Arsenhaltiges Pestizid zu einem bareground und einem etablierten Rasen System angewendet. Die beschriebenen Techniken können bei Bedarf angepasst werden, um das Schicksal einer Vielzahl von Chemikalien zu untersuchen, um dadurch wertvolle Werkzeuge für Forscher und Politiker, die das Umweltverhalten und das Verhalten der Landbrachten Chemikalien zu verstehen suchen.