Acquisizione ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dai canali agricoli durante eventi di drenaggio

Il destino ed il trasporto di particelle in sospensione è stata oggetto di numerosi studi a causa del suo ruolo nell’eutrofizzazione, specialmente in sistemi agricoli^1,2. Una valutazione completa dei nutrienti contenuti nel particolato all’interno di un sistema acquatico è necessaria indagare su numerose questioni ambientali quali, l’interno cicli dei nutrienti e rilasciare al sovrastante acqua colonna³, stabilità del substrato, disponibilità di luce all’interno della colonna d’acqua e alla fine problemi relativi alla qualità dell’acqua a ecosistemi a valle⁴. La quantità di fosforo (P) memorizzata nel modulo del particolato (materia organica o sedimenti) è in genere maggiore in acqua colonna⁵. Uno studio condotto da Kenney et al. ⁶ ha mostrato che sedimenti recenti che sono stati depositati nel lago Lochloosa, in Florida, sono stati tra la fascia di età del 1900 e 2006. Questi sedimenti più giovani contenevano P quasi 55 volte più di quello che era presente nella colonna d’acqua. Un approccio per caratterizzare il potenziale impatto che particelle possono avere su un particolare sistema è di creare un inventario quantitativo di fosforo memorizzato nel sedimento scaricata durante gli eventi di drenaggio. Raccolta e l’analisi di queste particelle scariche può aiutare a stimare arricchimento in nutrienti a valle gli impatti sugli ecosistemi sensibili.

Eventi di tempesta in genere rappresentano una piccola frazione di tempo, ma possono contribuire la maggior parte dei P carico scarico nel drenaggio di fattoria. Infatti, al fine di impedire l’allagamento di campi, un grande volume di acqua viene drenato in brevi periodi di tempo. Tassi di intensità e flusso di pioggia sono di vitale importanza fattori in grado di controllare la concentrazione di sedimenti sospesi nel deflusso overland⁷di guida. Progettazione di metodi di monitoraggio che cattura campioni ponderati per il flusso d’acqua composito contribuirebbe a evitare errori associati a fenomeni complessi, ad alta intensità. Durante gli eventi di scarico elevate come le tempeste, i rapidi e drastici cambiamenti nelle concentrazioni potrebbero non essere rappresentante della concentrazione media della sostanza inquinante per il volume incrementale. Pertanto, campioni di acqua di flusso-weighted rappresenta molto più accuratamente la concentrazione di un evento di rilascio come è una sommatoria di carichi per un periodo di tempo⁸. I campioni di flusso-weighted più comuni sono automaticamente raccolti campioni discreti o compositi. Catturando le particelle in sospensione esportate dalla fattoria drenaggio durante lo scarico permette di quantificare la gravità dell’evento il carico P. Il metodo descritto in questo studio aiuta a catturare le particelle che possono successivamente essere caratterizzate per diverse proprietà fisiche e chimiche. La novità di scarico di drenaggio utilizzando un metodo di flusso continuo composito fronte grab campionamento di campionamento è che è una migliore rappresentazione delle condizioni di campo sopra l’intera durata dell’evento di drenaggio. Considerando che, afferrare il campionamento è una “istantanea” nel tempo e potrebbe non essere completamente rappresentare l’effetto di tutta la manifestazione.

La zona agricola di Everglades (EAA) nel sud della Florida, Stati Uniti d’America è una grande distesa delle Everglades originale che era channelized e drenato per l’agricoltura, lo sviluppo commerciale e residenziale. Quasi 1100 milioni di m³ di acqua viene scaricata ogni anno da e attraverso l’EAA a sud e Sud-Est⁹. Terreni nei CEA sono Histosol che comunemente contengono oltre 85% organico materia di peso e hanno meno di 35% minerale contenuto¹⁰. Sedimenti di Canal in genere hanno densità all’ingrosso bassa (tra 0,14 g cm^-3 a 0,35 g cm^-3), contenuto di sostanza organica ad alta (tra 31-35%) e valori di P totale (TP) fra 726-1,089 mg kg^{-1 11}.

Ai fini di questa dimostrazione, una fattoria all’interno di CEA è stata selezionata. Il hydroscape di come l’acqua scorre all’interno di CEA è dipende da pompe e gravità. Ogni farm nei CEA comprende almeno un canale principale e più campo fossati. Il campo fosse gestito perpendicolare al canale principale. Le pompe in genere servono un duplice scopo; Essi consegnare irrigazione acqua alla fattoria e anche di scarico dell’acqua di drenaggio esterno. Quando i campi hanno bisogno di essere svuotato, acqua nel canale principale viene abbassato e scarichi di acque dal campo nelle fosse, guidate da un gradiente idraulico. A causa di solo una leggera pendenza nella superficie maggior parte delle precipitazioni che si verifica sui flussi campi attraverso il profilo del terreno in transito al campo fossati.  Durante l’irrigazione, il sistema è invertita. Non c’è nessuna rete di mattonelle di drenaggio nei CEA. La tavola di acqua è mantenuta ad un’altezza specifica a causa di uno strato di confinamento di subalterno di roccia calcare i terreni.  Acqua viene portato attraverso i principali canali; campo fossati sono pieni, e acqua è permesso di infiltrarsi nel profilo del terreno di innalzare i livelli di falda nei campi. In genere, richieste per l’acqua di irrigazione nei CEA si verificano nel mese di marzo, aprile e maggio (stagione secca), con molto poco scarico di drenaggio. Al contrario, il volume di acqua che è scaricata tra giugno e ottobre (stagione delle piogge) è significativamente più alto. La presenza di canale banca berme e fossati consente minimo deflusso superficiale come una potenziale fonte di carico P in fattoria canali¹².

In questo esperimento visivo, vi presentiamo un metodo novello di acquisizione ponderati per il flusso di particelle in sospensione durante gli eventi di drenaggio che possono essere utilizzati successivamente per la caratterizzazione chimico-fisica come densità apparente, contenuto di sostanza organica e frazionamento P^{13 ,14}.