Захват потока взвешенный воды и взвешенных частиц из сельскохозяйственных каналов во время дренажа событий
Summary
Питательные вещества, присутствующие в форме твердых частиц может существенно способствовать общей нагрузки в сельскохозяйственных дренажных вод. Это исследование описывает новый метод для захвата потока взвешенный воды и взвешенных частиц от фермы канал дренажа над всей продолжительности события дренажа.
Abstract
Целью данного исследования является описать методы, используемые для захвата потока взвешенный воды и взвешенных частиц от фермы каналов во время дренажа выполнения события. Каналов можно обогатить за счет питательных веществ, таких как фосфора (P), которые восприимчивы к транспорту. Фосфор в виде взвешенных частиц может существенно способствовать общей нагрузки P в дренажных вод. Отстойные танк эксперимент был проведен для захвата взвешенных частиц во время событий дискретных дренажа. Фермы канал сброса воды была собрана в серии двух 200л отстойные топливные цистерны за весь период времени дренаж события, с тем чтобы представлять композитный подвыборки воды сбрасываются. В конечном счете Имхофф усадки конусов используются для осесть взвешенных частиц. Это достигается путем сосущие воды от усадки танков через конусы. Частиц, затем собираются для физико химических анализов.
Introduction
Судьба и транспорта взвешенных частиц был предметом многочисленных исследований из-за его роль в эвтрофикации, особенно в сельскохозяйственных системах1,2. Всеобъемлющая оценка питательных веществ, содержащихся в твердых частиц в рамках водной системы необходима для расследования многочисленных экологических проблем например, Внутренний круговорот питательных веществ и выпустить вышележащих воды столбец3, стабильность субстрата, легкая доступность в толще воды и в конечном итоге проблемы качества воды вниз по течению экосистем4. Количество фосфора (P) хранятся в форме твердых частиц (органического вещества или отложениях) обычно больше, чем в столбец воды5. Исследование, проведенное Кенни и др. 6 показал, что между возрастной диапазон 1900 года и 2006 недавних отложений, которые были сданы на хранение в озеро Lochloosa, Флорида. Эти молодые отложений содержали почти 55 раз больше P чем, который присутствовал в толщу воды. Один из подходов к охарактеризовать потенциальные воздействия твердых частиц на определенной системы является проведение количественных кадастровых фосфора, хранящихся в отложениях, сбрасываются во время дренажа событий. Сбор и анализ этих разряженные частиц может помочь оценить течению обогащение питательными веществами воздействий на чувствительные экосистемы.
Шторм события обычно представляют лишь незначительную часть времени, но может способствовать большинство P разряда нагрузки в ферме дренажа. Это потому, что для того, чтобы предотвратить затопление полей, большой объем воды уходит более коротких периодов времени. Количество осадков интенсивность и скорость потока являются жизненно важными вождения факторы, которые могут контролировать концентрацию взвешенных отложений в сухопутных стока7. Проектирование, методы мониторинга, которая захватывает пробы потока взвешенный композитный воды поможет избежать ошибок, связанных с событиями комплекс, высокая интенсивность дождя. Во время высокого разряда событий как штормы быстрые и радикальные изменения в концентрациях не может быть представитель средний загрязнителей концентрации для дополнительных тома. Таким образом проб воды потока взвешенный гораздо более точно представляет концентрацию разряда события, как это суммирование нагрузки в течение времени8. Наиболее распространенными потока взвешенный образцы, автоматически собранные дискретный или композитных образцов. Захватив экспортируемых взвешенных частиц от фермы дренажа во время разряда позволяет нам количественную оценку серьезности события на P загрузки. Этот метод описан в это исследование помогает захвата частиц, которые позже могут быть охарактеризованы для различных физических и химических свойств. Новизна выборки дренажа разряда, с помощью метода непрерывного потока композитный против захвата выборки, что это лучшее представление о полевых условиях над всей продолжительности события дренажа. В то время как захват выборки является «снимок» во времени и могут не полностью представляют собой эффект всего мероприятия.
Эверглейдс сельскохозяйственного района (ЭССХ) в Южной Флориде, США является большой простор первоначального Эверглейдс, которые канализированную и осушенных для сельскохозяйственных, коммерческих и жилых развития. Почти 1100 млн м3 воды ежегодно сбрасывается от и через ЭССХ на юге и Юго-9. Почвы в ЭССХ являются гистопочв, обычно содержат более 85% органических вопрос по весу и имеют меньше 35% минерального содержания10. Канал осадков, как правило, имеют низкую насыпную плотность (между 0,14 g cm-3 в 0,35 г см-3), содержание высокого органического вещества (между 31-35%) и общая P (ТП) значения в диапазоне от 726-1,089 мг кг-1 – 11.
Для целей этой демонстрации был выбран ферме в ЭССХ. Hydroscape как вода течет в ЭССХ зависит от насосов и гравитации. Каждая ферма в ЭССХ включает на по крайней мере один основной канал и несколько полей. Поле канавы выполнения перпендикулярно в главный канал. Насосы обычно служат двойной цели; они доставить оросительной воды на ферму, а также выполнять дренажных вод за пределы участка. Когда поля должны быть осушены, воды в основной канал опускается, и вода из поля стекает в канавы, движимый гидравлический градиент. Благодаря только небольшой уклон в поверхности большая часть осадков, что происходит на поля потоков через почвенного профиля в пути к полю рвы. Во время полива системы меняется на противоположную. Сети не существует плитка дренажа в ЭССХ. В таблице воды поддерживается на определенную высоту благодаря ограничивая слоем известняка основой подчиненным почвы. Вода доставляется через основные каналы; рвы поля заполнены, и воды может просочиться в профиль почвы для повышения уровня грунтовых вод в полях. Как правило требования воды для орошения в ЭССХ возникают в течение марта, апреля и мая (сухой сезон), с очень мало сброса дренажа. Напротив объем воды сбрасываются с июня по октябрь (сезон дождей), значительно выше. Наличие канала банка насыпи и траншеи позволяет для минимальной поверхностного стока как потенциальный источник P нагрузки в ферме каналов12.
В этом эксперименте визуального мы представляем новый метод захвата потока взвешенный взвешенных частиц во время дренажа событий, которые могут затем использоваться для физико химических характеристик как насыпная плотность, содержание органического вещества и фракционирование P13 ,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Автосампл для дренажных вод, сбора твердых частиц были размещены вблизи выходе насоса Логеры станции. Власть была представлена 12 V аккумуляторов, которые взимаются солнечных панелей. Автосампл контролируется на местах Логеры, который включен когда выхода насосы побежал и выключен при …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотим поблагодарить Pablo жизненной и Джонни Мосли за помощью в области выборки и Вивиана Надаль и Ирина Огневич за помощь с лабораторных анализов.
Materials
| Datalogger | Campbell Scientific | model CR1000 | |
| Auto-sampler | ISCO | model 3700 | |
| Pressure transducer | KPSI | model 700 | |
| Tipping bucket rain guage | Texas Electronics | model TR-525 | |
| Potassium Chloride | Fisher | 7447-40-7 | |
| Sodium Hydroxide | Fisher | 1310-73-2 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher | 7647-01-0 | |
| Sulfuric Acid | Fisher | 7664-93-9 | |
| Potassium Persulfate | Fisher | 7727-21-1 | |
| Ammonium Molybdate Tetrahydrate | Fisher | 12054-85-2 | |
| L-Ascorbic Acid | Fisher | 50-81-7 | |
| 100 mg/L Anhydrous Phosphate Standard | ERA | 061 | |
| Antimony Potassium Tartrate Trihydrate | Fisher | 28300-74-5 | |
| Durapore Membrane Filters | Millipore | HVLP04700 | |
| Whatman #41 Filter Paper | Whatman | 1441-150 | |
| Fixed Speed Reciprocal Shaker E6010 | Eberbach Corporation | E6010.00 | |
| Disposable Culture Tubes | Fisher | 14-961-29 | |
| Allegra 25R Centrifuge | Becker Coulter | U.S. 605168-AC | |
| Parafilm | Bemis Company Inc PM 999 | 13-374-12 | |
| Oak Ridge Centrifuge Tubes | Nalgene | 3119-0050 | |
| Fisherbrand 20mL HDPE Scintillation Vials with Urea Cap | Fisher | 03-337-23C | |
| Fisherbrand Natural Polypropylene Jars with White Polypropylene Unlined Cap | Fisher | 02-912-024A | |
| 0.45 membrane filters | Cole-Parmer | Item # UX-15945-25 | |
| 100 ml digestion tubes | Fisher | TC1000-0735 | |
| Glass funnels | Fisher | 03-865 | |
| Spectronic 20 Genesys | Thermo-Fisher | 4001-000 | |
| QuikChem | Latchat | 8500 |
References
- Sims, J. T., et al. Phosphorus loss in agricultural drainage: historical perspective and current research. J. Environ. Qual. 27, 277-293 (1997).
- Van Esbroeck, C. J., et al. Surface and subsurface phosphorus export from agricultural fields during peak flow events over the non-growing season in regions with cool, temperate climates. J. Soil Water Conserv. 72, 65-76 (2017).
- Bhadha, J. H., et al. Phosphorus mass balance and internal load in an impacted subtropical isolated wetland. Water Air Soil Pollut. 218, 619-632 (2011).
- Eyre, B. D., McConchie, D. The implications of sedimentological studies for environmental pollution assessment and management: Examples from fluvial system in north Queensland and western Australia. Sediment. Geol. 85, 235-252 (1993).
- Bhadha, J. H., et al. Soil phosphorus release and storage capacity from an impacted subtropical wetland. Soil Sci. Soc. Amer. J. , 74 (2010).
- Kenney, W. F., et al. Whole-basin, mass-balance approach for identifying critical phosphorus-loading thresholds in shallow lakes. Journal of Paleolim. 51, 515-528 (2014).
- Freebairn, D. N., Wockner, G. H. A study of soil erosion on vertisols of the Eastern Darling Downs, Queensland. Effects of surface conditions on soil movement within contour bay catchments. Aust. J.Soil Res. 24, 135-158 (1986).
- Erickson, A. J., et al. . Optimizing stormwater treatment practices: a handbook of assessment and maintenance. , (2013).
- Abtew, W., Obeysekera, J. Drainage Generation and Water Use in the Everglades Agricultural Area Basin. J. Amer. Water Res. Asso. 32, 1147-1158 (1996).
- Daroub, S. H., et al. Best management practices and long-term water quality trends in the Everglades Agricultural Area. Cri. Rev. Environ. Sci. Technol. 41, 608-632 (2011).
- Bhadha, J. H., et al. Influence of suspended particulates on phosphorus loading exported from farm drainage during a storm event in the Everglades Agricultural Area. J. Soil Sed. 17, 240-252 (2017).
- Diaz, O. A., et al. Sediment inventory and phosphorus fractions for water conservation area canals in the Everglades. Soil Sci. Soc. Amer. J. 70, 863-871 (2006).
- Reddy, K. R., et al. Forms of soil phosphorus in selected hydrologic units of Florida Everglades. Soil Sci. Soc. Amer. J. 62, 1134-1147 (1998).
- Hedley, M. J., Stewart, J. W. Method to measure microbial phosphate in soils. Soil Biol. Biochem. 14, 377-385 (1982).
- O’Dell, J. W. . Method 365.1, Revision 2.0: Determination of Phosphorus by Semi-Automated Colorimetry. , (1993).
- Bhadha, J. H., et al. Effect of aquatic vegetation on phosphorus loads in the Everglades Agricultural Area. J. Aqu. Pla. Man. 53, 44-53 (2015).
