Water Flow-gewogen en zwevende deeltjes uit agrarische grachten vastleggen tijdens Drainage gebeurtenissen

De lot en vervoer van zwevende deeltjes het onderwerp geweest van talrijke studies vanwege haar rol in eutrofiëring, met name in landbouwsystemen^1,2. Een uitgebreide evaluatie van voedingsstoffen opgenomen in zwevende deeltjes binnen een aquatisch systeem is nodig om onderzoeken van talrijke milieukwesties, zoals de interne fietsen van voedingsstoffen en vrijgeven aan de bovenliggende water kolom³, de stabiliteit van de ondergrond, lichte beschikbaarheid binnen de waterkolom, en uiteindelijk de water kwaliteit zorgen naar stroomafwaartse ecosystemen⁴. De hoeveelheid fosfor (P) opgeslagen in de zwevende vorm (organisch materiaal of sedimenten) is meestal groter dan in het water kolom⁵. Een studie uitgevoerd door Kenney et al. ⁶ toonde dat recente sedimenten die in Lake Lochloosa, Florida afgezet tussen de leeftijd van 1900 en 2006 werden. Deze jongere sedimenten bevatte bijna 55 keer meer P dan dat die aanwezig in de waterkolom was. Een benadering te karakteriseren van de mogelijke gevolgen die deeltjes op een bepaald systeem hebben kunnen is om het voeren van een kwantitatieve inventaris van fosfor opgeslagen in sediment tijdens evenementen van de riolering wordt geloosd. Verzameling en analyse van deze ontladen deeltjes kunnen helpen schatten downstream nutriënten verrijking effecten op gevoelige ecosystemen.

Storm gebeurtenissen meestal vertegenwoordigen een kleine fractie van de tijd, maar de meerderheid van P belasting kwijting in boerderij drainage kunnen bijdragen. Dit is omdat om te verhinderen dat velden overstromingen, een grote hoeveelheid water wordt afgevoerd gedurende een korte periode van tijd. Neerslag intensiteit en stroom tarieven zijn van vitaal belang drijvende factoren die de concentratie van sedimenten in overland afvoer⁷kunnen beheren. Ontwerpen controlemethoden die stroom-gewogen samengestelde watermonsters vangt zou helpen voorkomen van fouten die zijn gekoppeld aan complexe, hoge intensiteit regen gebeurtenissen. Tijdens hoge kwijting gebeurtenissen zoals stormen, de snelle en drastische veranderingen in concentraties mogelijk niet representatief voor de concentratie van de gemiddelde verontreinigingen voor de incrementele volume. Stroom-gewogen watermonsters vertegenwoordigt dus veel nauwkeuriger de concentratie van een geen kwijting evenement, aangezien er een sommatie van lasten over een periode van tijd⁸. De meest voorkomende stroom-gewogen steekproeven zijn automatisch verzamelde discrete of samengestelde monsters. Door het vastleggen van de geëxporteerde zwevende deeltjes van boerderij drainage tijdens de geen kwijting laat ons toe om het kwantificeren van de ernst van de gebeurtenis bij het laden van de P. De methode beschreven in deze studie helpt vangt de deeltjes die later kunnen worden gekarakteriseerd voor verschillende fysische en chemische eigenschappen. De nieuwigheid van bemonstering drainage kwijting volgens een continu samengestelde waardemethode versus grab bemonstering is dat er een betere vertegenwoordiging van veldomstandigheden gedurende de gehele looptijd van de drainage-gebeurtenis. Overwegende dat, met het pak bemonstering is een “momentopname” in de tijd en kan niet volledig vertegenwoordigen het effect van het gehele evenement.

De Everglades landbouw gebied (EAA) in Zuid-Florida, USA is een grote uitgestrektheid van de oorspronkelijke Everglades die was kbpskanalen en afgevoerd voor landbouw, commerciële en residentiële ontwikkeling. Bijna wordt 1.100 miljoen m³ water geloosd jaarlijks vanuit en via de EAA in het zuiden en zuidoosten⁹. Bodems in de EAA zijn Histosols die typebibliotheken bevatten meer dan 85% organische stof gewichtspercenten en hebben minder dan 35% minerale inhoud¹⁰. Kanaal sedimenten hebben meestal lage bulkdichtheid (tussen 0,14 g cm^-3 aan 0,35 g cm^-3), gehalte aan hoge organisch materiaal (tussen 31-35%) en totale P (TP) waarden variërend tussen 726-1,089 mg kg^{-1 11}.

Met het oog op deze demonstratie vormt en werd een boerderij binnen de EAA geselecteerd. De hydroscape van hoe water binnen de EAA stroomt hangt af van pompen en zwaartekracht. Elke boerderij in de EAA omvat op ten minste één van de belangrijkste kanaal, en meerdere veld sloten. Het veld sloten uitvoeren loodrecht naar de belangrijkste kanaal. De pompen doorgaans dienen een tweeledig doel; ze leveren irrigatie water naar de boerderij, en ook kwijting drainwater off-site. Wanneer de velden worden afgetapt moeten, water in het belangrijkste kanaal wordt verlaagd, en water uit het veld uitmondt in de sloten, gedreven door een hydraulische verloop. Als gevolg van slechts een lichte helling in de meeste van de oppervlakte van de regenval die op de velden stroomt door het bodemprofiel in doorvoer op het gebied voorkomt sloten.  Tijdens de irrigatie, wordt het systeem omgekeerd. Er is geen netwerk van Tegel afwatering in de EAA. De grondwaterspiegel wordt onderhouden op een bepaalde hoogte te wijten aan een beperken laag van kalksteen bedrock ondergeschikte de bodems.  Water wordt gebracht door de belangrijkste grachten; veld sloten zijn gevuld, en water is toegestaan te sijpelen in het bodemprofiel te verhogen van de watertafel niveaus in de velden. Meestal optreden vraag naar irrigatiewater in de EAA tijdens maart, April en mei (droge seizoen), met zeer weinig drainage kwijting. De hoeveelheid water wordt geloosd tussen juni en oktober (regentijd) is daarentegen aanzienlijk hoger. De aanwezigheid van kanaal bank berms en sloten maakt minimale oppervlakte afvoer als een potentiële bron van P laden in boerderij^{12 reien}.

In dit visuele experiment presenteren wij een nieuwe methode voor het vastleggen van zwevende deeltjes stroom-gewogen tijdens drainage gebeurtenissen die later kunnen worden gebruikt voor fysisch-chemische karakterisering zoals bulkdichtheid, gehalte aan organisch materiaal en P fractionering^{13 ,14}.