Gli impatti di irrigazione delle acque reflue su conducibilità idraulica del suolo: accoppiata campo campionamento e determinazione in laboratorio della conducibilità idraulica satura

Scarico di acque reflue trattate dai comuni in flussi è stata una pratica standard per decenni. Tali acque reflue vengono trattate principalmente allo scopo di ridurre il potenziale di consumo di ossigeno biologico da microrganismi nelle acque del ricevente, come conseguenza dell’effluente di scarico delle acque reflue. Consumo di ossigeno da microrganismi degrada materiali organici nelle acque reflue riducendo i livelli di ossigeno nel corpo idrico in cui l’effluente viene scaricata e quindi danno gli organismi acquatici, compresi i pesci.

Negli ultimi decenni le preoccupazioni hanno sviluppato correlate ai nutrienti inorganici, alcuni metalli e altre sostanze chimiche all’interno delle acque reflue che creare danni. A causa di uno studio pubblicato da Kolpin et al. ¹, si è evoluto una maggiore focalizzazione su una gamma di prodotti chimici non precedentemente considerati. Questo studio, pubblicato da the United States Geological Society, ha sensibilizzato per quanto riguarda la vasta gamma di prodotti di cura personale e altre sostanze chimiche nei fiumi e nei torrenti attraverso gli Stati Uniti dovuto scaricare da impianti di trattamento delle acque reflue.

Dal 1960, ricercatori presso la Penn State University hanno studiato e sviluppato una pratica alternativa delle acque reflue di scarico alquanto singolare in una regione umida. Piuttosto che scarico trattato delle acque reflue in un flusso, e quindi direttamente impattante la qualità dello stream, l’effluente viene applicato per le foreste e la terra ritagliata gestito dall’Università. Questo campo di applicazione, soprannominato “The Living filtro”, attualmente accetta tutti gli effluenti di acque reflue generato dal campus ed alcuni dal comune. Questo riduce la probabilità di sostanze nutritive in eccesso di entrare flussi che trasportano acqua della baia di Chesapeake, protegge la pesca locale con acqua fredda dagli scarichi di acque reflue caldo che è dannoso per i pesci e impedisce la consegna di altri prodotti chimici contenute nelle acque reflue da contattando direttamente gli ecosistemi acquatici.

Tuttavia, ci sono sempre le conseguenze dei cambiamenti di comportamento, e questa struttura di uso alternativo non è immune da tale. Questioni sono state sollevate per quanto riguarda se l’applicazione dell’effluente delle acque reflue ha influenzato negativamente la capacità del suolo per permettere all’acqua di infiltrarsi il suolo superficiale^2,3,4,5 e ha causato una maggiore deflusso, Se c’è una possibile contaminazione dei pozzi locali con prodotti chimici (sostanze nutrienti, gli antibiotici o altri composti farmaceutici, prodotti di cura personale) contenuti nell’effluente delle acque reflue, e se quelle sostanze chimiche stanno creando negativi impatti ambientali, ad esempio attraverso l’assorbimento di sostanze chimiche in piante⁶ cresciuta sul sito, o lo sviluppo di resistenza agli antibiotico in organismi⁷ presso il sito di suolo.

A seguito di alcune di queste preoccupazioni, questo studio è condotto per determinare l’impatto dell’irrigazione dell’effluente di acque reflue su conducibilità idraulica del suolo a saturazione. L’approccio utilizzato prevede la raccolta di suoli da siti selezionati sia all’interno che all’esterno della superficie irrigata e la dimensione di contenitore del campione di terreno con la configurazione del laboratorio di corrispondenza. È importante per il contenitore del campione di terreno per adattarsi l’apparecchio da laboratorio e per l’acqua che si muove verso il basso attraverso la matrice suolo nel campione da separare dall’acqua che si muove verso il basso fra il terreno e il contenitore del campione di suolo. Il protocollo descrive come l’apparecchiatura di laboratorio è costruito per garantire che ciò si è verificato.

Campioni di terreno vengono acquisiti utilizzando un campionatore di carotiere idraulico collegato a un trattore. Carote di terreno vengono raccolti da aree selezionate nel paesaggio ondulato e conservato in una custodia di plastica inserita il campionatore di nucleo del suolo. Questi nuclei vengono raccolti da un terriccio di limo Hagerstown, situato in una posizione di vertice paesaggio o in una zona depressional. Sei vertici rappresentativi e sei siti depressional sono provati dalla superficie irrigata (un totale di 12 siti di campionamento di superficie irrigata). Inoltre, tre vertici e tre siti depressional vengono campionati da un’area adiacente, non irrigate (un totale di sei siti irrigua). Un massimo di sei core è raccolti in ogni sito per una profondità massima di circa 1.200 mm, con ciascun campione di nucleo essendo lunga circa 150 mm (100 mm del campione essendo contenuto nel manicotto di plastica e 50 mm essendo contenuta nella testa di taglio del metallo campionatore ). Dopo la rimozione il campionatore del metallo, le buste di plastica con i torsoli di suolo raccolti sono dotati di tappi, trasportato in posizione verticale per il laboratorio e conservati in posizione verticale fino a quando non vengono utilizzati per determinare la conducibilità idraulica satura. Contemporaneamente, vengono raccolti campioni di terreno ad ogni profondità per la determinazione del suolo e le concentrazioni di soluzione del suolo di calcio (Ca), magnesio (Mg) e sodio (Na) utilizzando un’estrazione Mehlich 3 per le stime del terreno concentrazioni⁸ e acqua deionizzata gli estratti presenti in un rapporto di 1:2 di terreno massa: acqua massa. Le analisi chimiche degli estratti dell’acqua sono state ottenute da Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) e sono state utilizzate per calcolare il rapporto di adsorbimento del sodio (SAR).

La determinazione della conducibilità idraulica satura avviene principalmente mediante un costante metodo testa⁹. Una soluzione contenente Ca e Na sali per imitare degli effluenti conducibilità elettrica (EC) e SAR dell’effluente viene creato in modo che il terreno sarà esposto all’acqua variabili di qualità simile a acque reflue applicata in campo. In questo caso, la CE è 1,3 dS/m e il SAR è 3, riflettendo la CE ed il SAR dell’effluente negli ultimi anni prima del periodo di campione. [Tecnicamente, le unità per il SAR sono (milliequivalenti/litro)^½ e non sono di solito identificate nella letteratura].

La modifica del metodo di testa costante di Klute e Dirksen⁹ è lo sviluppo di un separatore di flusso da Walker⁸ per impedire il flusso attraverso la colonna che si è verificato di fuori della matrice suolo venga inclusa nella stima del suolo idraulico conducibilità. Il separatore di flusso è costruito utilizzando tubi di cloruro di polivinile (PVC) selezionati e lavorati per abbinare la dimensione del campione di suolo. Uno schermo supporta il campione di terreno e permette all’acqua che è spostato attraverso la matrice suolo di fluire fuori la parte inferiore del campione. Una seconda presa emette l’acqua che ha fluito giù all’interno del manicotto in plastica, eliminando il cosiddetto “muro flusso” in modo non corretto venga inclusa nella stima della quantità di acqua che si muove attraverso la matrice suolo.