Integrado Campo Lysimetry e Porewater Amostragem para Avaliação de Química Mobilidade em Solos e Vegetação Fundada

Produtos químicos potencialmente tóxicos são rotineiramente aplicado no solo a partir de fontes, tais como pesticidas, fertilizantes, esgoto / biossólido, resíduos industriais, resíduos urbanos e ^1,2. O destino destes produtos químicos – o que pode incluir nutrientes, elementos orgânicos, e seus metabólitos associados traçar – muitas vezes não é bem compreendida ^3. Se os produtos químicos não são gerenciados adequadamente, eles têm o potencial de ameaçar a saúde humana e ambiental através da sua transferência para e acúmulo em plantas, águas superficiais e águas subterrâneas. Com uma população global que pode chegar a 10 bilhões de pessoas em 2050, há demandas crescentes sobre a gestão de resíduos de alimentos e produção de ^2, e aplicação no solo de muitos produtos químicos vem aumentando ^3,4. Assim, são necessárias pesquisas que quantifica as transformações, a mobilidade, limites de carga, e os riscos ambientais globais de produtos químicos que exigem disposição da terra ou que dependem para melhorar a saúde das culturase ceder.

Um certo número de estratégias têm sido utilizadas para avaliar as ameaças de substâncias químicas aplicadas no ambiente. , Estudos de sistemas modelo baseado em laboratório foram realizados para fornecer informações sobre os mecanismos fundamentais que controlam a mobilidade de produtos químicos no solo. Ao analisar a evolução química em laboratório, a manipulação completa do "meio ambiente" e as entradas podem ser alcançados, mas estes raramente se adequar às condições ambientais do mundo real ^5,6. Assim, extrapolando os resultados de laboratório para as configurações de campo pode levar a previsões imprecisas sobre ameaças químicas. Em contraste, as medições de campo largo têm sido utilizadas para definir o comportamento químico do ambiente. No entanto, as conclusões sobre o destino ambiental a partir dessas medições são muitas vezes complicado devido às taxas de frequência baixa utilização (por exemplo, alguns g ^-1) de produtos químicos aplicados, bem como as complexas interações entre processos hidrológicos e biogeoquímicos no environment que regulam a distribuição de produtos químicos.

Lysimetry, incluindo campo lysimetry, tem sido historicamente usado por cientistas do solo e das culturas para avaliar sistematicamente a mobilidade descendente de produtos químicos aplicados aos solos e vegetação estabelecida. Um lysimeter é um dispositivo feito de metal ou de plástico, que é colocado em um solo de interesse e é utilizada para determinar o destino dos produtos químicos aplicados em quantidades conhecidas de uma área restrita. De solo e vegetação amostras colhidas lisimetria pode ser usado para avaliar a evolução das distribuições químicos ao longo do tempo. Porque o campo lysimetry é realizada sob condições ambientais naturais, os resultados podem ser utilizados para prever cenários casos reais derivados de aplicações químicas de sistemas de solo. Os primeiros estudos em lisímetros medido transpiração, o fluxo de umidade e / ou movimento de nutrientes. Estudos em lisímetros modernos medir pesticidas e nutrientes dissipação, o movimento de pesticidas, volatilidade e balanço de massa, juntamente com a aforememedições ntioned ^3.

Uma limitação do lysimetry campo tradicional é que a mobilidade química dentro de um perfil do solo é em grande parte definida por medições em fase sólida, enquanto menos atenção é dada às concentrações químicas dissolvidas na água de percolação através dos solos – um componente crítico que pode impactar o potencial de contaminação das águas subterrâneas de produtos químicos aplicados-terra. Embora lixiviados a partir do fundo dos lisimetria é por vezes recolhidos para análise, esta resolução limites de aproximação profundidade de concentrações Porewater e tipicamente requer significativa escavação do solo antes da experimentação. Em vez disso, para obter dados sobre as concentrações químicas da água do solo, samplers Porewater pode ser utilizado em ambientes de campo. Samplers Porewater são instalados em solos para coletar água de discretos, profundidades desejadas e apenas minimamente perturbar o sistema solo. Samplers Porewater ter sido referido por muitos nomes, incluindo lisímetros, cu de sucçãop lisímetros ou samplers solução do solo, convoluting sua distinção com os lisímetros de campo tradicionais descritos acima. Neste artigo, usaremos o termo "amostrador água do subterrâneo" para aliviar a confusão.

Aqui, nós demonstramos uma abordagem experimental que combina lysimetry campo e amostragem água intersticial para avaliar o potencial de lixiviação para baixo de produtos químicos aplicados aos sistemas de solo ou bareground vegetadas. Lysimetry tem sido uma ferramenta poderosa usada desde 1700 ^7, enquanto amostragem água intersticial de cerâmica tem sido usada desde o início da década de 1960 ^8. A integração destas técnicas permite a determinação robustos campo de ambas as distribuições contínuas e de concentração química de fase dissolvida, minimizando a perturbação do solo. Este artigo descreve os fatores a considerar ao projetar um experimento, incluindo a escolha do local, a instalação de dispositivos e coleta de amostras. A aproximação é ilustrada com uma experiência que avaliou o destino de umarsénico pesticida orgânico aplicado a um bareground e um sistema estabelecido relvada. As técnicas descritas podem ser ajustados conforme necessário examinar o destino de uma grande variedade de produtos químicos, proporcionando assim ferramentas inestimáveis ​​para os pesquisadores e formuladores de políticas que procuram entender o destino ambiental e comportamento de substâncias químicas aplicadas em terra.