Die Autoren erkennen die Mitarbeiter an der Sandhills NCDA Forschungsstation für die Unterstützung bei der Installation und Lysimeter Exhumierung. Die Finanzierung in Repräsentative Ergebnisse beschriebenen Experimenten wurde vom Zentrum für Umweltforschung Turfgrass &amp; Bildung zur Verfügung gestellt. Video-und Manuskript-Produktion wurde durch die North Carolina State University Departments für Bodenkunde und Pflanzenbau unterstützt.

Feld-Abtastung wird in diesem Experiment durchgeführt und steht unter der Zulassung des North Carolina Department of Agriculture &amp; Consumer Services. 1. Feld Lysimeter-Installation <ol><li> Wählen Sie eine experimentelle Website, auf der seitlichen Bewegung des aufgebrachten Chemikalien ist unwahrscheinlich (dh. Websites mit wenig oder ohne Steigung). Wählen Sie Websites basierend auf Boden und Vegetation Eigenschaften von Interesse. </li><li> Vor der Installation (Abbildung 1A) Lysimeter Wenn bewachsenen Grundstücke sind, ziehen Vegetation Steckern. </li><li> Fahren Sie die Lysimeter nach unten in die gewünschten Grundstücke (mit oder ohne Vegetation) mit einem inversen Post Fahrer, so ~ 1-2 cm der Lysimeter über der Bodenoberfläche, um die angewandte chemische enthalten und laterale chemische Bewegung zu minimieren. Hierzu gerollt und verschweißt Verwendung achtzehn Gauge Stahlplatten (91 cm tief x 15 cm Durchmesser) (1B). Verwenden Lysimeter aus verschiedenen Materialien und Abmessungen passen resSuche Ziele. </li><li> Ersetzen Vegetation Stecker folgenden Lysimeter-Installation. </li><li> Verwalten die Vegetation als geeignet für das Experiment. Wenn Grundstücke sind nackt zu bleiben, verwenden Sie vor Ort Anwendungen von Glyphosat, die Bereiche frei von Vegetation zu halten. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Bewässerung, Düngung, und alle anderen Management-Praktiken sind identisch in der bareground und bewachsenen Grundstücken. Vorbestimmen Bewässerung Forschungsziele zu erreichen. </li></ol> 2. Porenwasser Sampler Installations <ol><li> Installieren Porenwassersammler, wie PTFE / Quarz-(50/50%), in der Mitte der Lysimeter zu sickert Porenwasser zu sammeln. </li><li> Legen Sie eine 2,5 cm Edelstahl-Stab in der Mitte der Lysimeter und legen Sie sie in den Boden mit einem Holzhammer auf die gewünschte Probentiefe. HINWEIS: Eine Schnecke kann auch für diesen Schritt verwendet werden. </li><li> Bereiten Sie eine Quarzmehl und Wasser-Schlamm mit 700 ml Wasser zur Bewässerung zu ~ 900 g chemisch inerte Quarzmehl. Mischen Sie den Brei thoroughly vor jeder Abtaster in der Mischung gegeben. Üben Sie Druck zwischen -50 bis -70 kPa zum Sampler von einem Handheld-oder Akku-Vakuumpumpe. </li><li> Entfernen Sie die Sampler aus dem Quarzmehl Brei nach 10 min, und mischen die Siliciumdioxidaufschlämmung wieder. Pour 60 ml der Aufschlämmung durch einen Trichter auf eine 2,5 cm Durchmesser Rohr in den Boden des Loches verbunden ist. </li><li> Setzen Sie den Sampler in das Loch an der gewünschten Probentiefe mit einem Kunststoff-oder Metallrohr. Sicherzustellen, dass Schlauch von dem Abtaster erstreckt sich aus dem Loch. Verwenden Sie einen Brei aus unbehandelten, heimischen Boden und Wasser, um das verbleibende Loch zu verfüllen. </li><li> Nehmen Sie sich Zeit beim Hinterfüllen für Boden absetzen; verwenden Sie ein Rohr zu zusätzlichen Boden stampfen, wie gebraucht. </li><li> Backfill Boden auf das ursprüngliche Niveau. Gegebenenfalls ersetzen Vegetation an der Spitze der Bohrung. </li><li> Befestigen Sampler Schlauch mit einer Vakuumflasche über einem Abschnitt von fluorierten Ethylen-Propylen (FEP)-Schlauch. Mit einem Kunststoffrohrklemme, schließen Sie eine zweite Schlauchleitung ausdie Vakuumflasche zu einer Vakuumpumpe. </li><li> Decken Schläuche und Flaschen Sammlung mit schwarzem Kunststoffband oder ob die Chemikalie (n) von Interesse ist anfällig für Photoabbau (Abbildung 1C). </li><li> Bewerben Vakuumdruck von etwa -50 bis -70 kPa über die Vakuumflasche zu den Samplern immer wieder im Laufe von mehreren Tagen vor dem Experiment, um die ordnungsgemäße Installation zu gewährleisten Sampler. </li></ol> 3. Chemical Anwendung auf Lysimeter <ol><li> Mindestens zwei Wochen Akklimatisierung vor der chemischen Anwendungen hergestellt werden. </li><li> Sammeln Hintergrund Porenwasserproben vor Lysimeter-Behandlung, um Hintergrundkonzentrationen der chemischen (e) von Interesse zu quantifizieren. </li><li> Tragen Sie die chemische von Interesse für den Boden oder Vegetation durch die typischen Methoden, wie mit einem Hand CO 2-Druck-Boom Spritze (1D) oder durch die Verteilung der Granulatformulierung direkt auf der Oberfläche des Grundstücks mit der Lysimeter. Wenn mehrere chemischen Anwendungen für Wirksamkeit notwendig sind, gelten sie pro typische Nutzungsmuster oder Etikett. Lassen Sie einige Lysimeter unbehandelt als Kontrolle dienen. </li></ol> 4. Porenwassersammlung und-analyse <ol><li> Bewerben etwa -50 bis -70 kPa Vakuum an die Porenwasser Sampler Vakuum-Flaschen am Tag vor oder am Tag der Probenahme. Wasser rund um den Sampler wird oben durch den Sampler in den Schlauch gezogen werden, mit der Vakuumflasche, wo es gesammelt, bis abgetastet fließt. Die Bodenvolumen, aus dem Porenwasser wird gesammelt und das Wassersammelzeit kann aufgrund von Faktoren wie Bodenart, Bodenbeschaffenheit, Bodenfeuchte und Sampler Tiefe ab. </li><li> Die Proben werden in bestimmten Zeitabständen folgende chemische Anwendung, wie die Forscher vorgegeben. </li><li> Messen des Volumens des aufgefangenen Wassers in einen Meßzylinder für jeden Porenwasser-Probennehmer. Wenn Filtration notwendig ist, legen Sie das Wasser in einem Luer-Lok syringe (Größe auf Wassermenge ab) und übergeben Probe durch ein 25 mm 0,2 um Nylonfilter. </li><li> Wenn verschiedene Probenkonservierungsverfahren sind erforderlich und ausreichend Probe wird gesammelt, teilen Sie die Probe in einzigartige Containern. </li><li> Mit einem Hand pH-Meter, um den pH-Wert der nicht angesäuerten Proben zu bestimmen. </li><li> Der pH-Wert durch Zugabe einer ausreichenden Volumen der entsprechenden Säure, wenn für Probenkonservierung erforderlich. HINWEIS: Konzentrierte Säuren können ätzend sein oder Oxidationsmittel und es sollte, wenn mit ihnen eingenommen werden. </li><li> Proben auf Eis in einem Kühler oder im Kühlschrank bis zur Analyse gebracht. Verwenden Analysemethoden für chemische Messungen, wie induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS), induktiv gekoppelte Plasma-optische Emissionsspektroskopie (ICP-OES), Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) oder Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC), um die Proben analysieren. </li></ol> 5. Lysimeter Exhumierung, Boden / Vegetation Sammlung einnd Analyse <ol><li> Exhumieren die Lysimeter, Boden und Vegetation enthält, in bestimmten Zeitabständen folgenden chemischen Anwendung. Exhumieren unbehandelten Lysimeter zu jedem Probenahmezeit, um Hintergrund chemischen Konzentrationen im Boden und Vegetation zu bestimmen. </li><li> Exhumieren Lysimeter Verwendung Barrel Schellen an einem Traktor befestigt umzusetzen. Senken Sie den Eimer in eine Position, die für die Klammern, um auf der Lysimeter exponierte Kante gelegt werden können. </li><li> Heben Sie das Gerät verursacht die Klammern um die freiliegende Kante fassen und zog den Lysimeter-Säule aus dem Boden (Abb. 1E). </li><li> Cap exhumiert Lysimeter Enden mit Dämmplatten auf den Durchmesser der Lysimeter geschnitten. Halten Kappen an Ort und Stelle mit Gallonen-Größe Polyethylen-Beutel in den Lysimeter Enden eingefügt und sicheren Taschen mit Klebeband. </li><li> Transportieren Sie die Lysimeter mit einem Feldlabor für Boden und Vegetation Probenteilung. Prozess ersten unbehandelten Lysimeter, um eine Kontamination zu verhindern Uhrong Lysimeter. </li><li> Verwenden Sie eine Säbelsäge mit einem Metallschneidmesser, um die Lysimeter der Länge nach auf einer Seite geschnitten ausgestattet. Schneiden Sie die Spalten aus dem Boden (Zone der erwarteten geringeren Konzentration) nach oben (Zone der erwarteten höheren Konzentration), um sicherzustellen, dass der Boden in größeren Tiefen nicht durch Boden in geringeren Tiefen kontaminiert. </li><li> Split öffnen Sie die Lysimeter. Verwenden Metalltrennplatten, separate diskrete Boden und Vegetation Abschnitte. Wählen Bodentiefe Schritten bezogen auf die Länge der Lysimeter-und Forschungsziele. </li><li> Verwenden Löffel oder Spatel, um die geschnittenen Boden und Vegetation auszugraben. Platzieren Sie jede Probe in einem entsprechend gekennzeichneten Polyethylen-Gefrierbeutel. Boden sammeln Sie nicht direkt in Kontakt mit dem Lysimeter. </li><li> Folgen Sie der Grabungsprotokoll für jede gewünschte Probentiefe. Zeigen Probenbeutel in einen Kühler mit Eis gefüllt und transportieren sie zu einem Labor. Lagern Sie die Proben in einem Gefrierschrank bis zur Analyse. </li></ol>

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C., Georgiadis, M., Jayachandran, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+arsenic+mobility+in+the+soils+of+some+golf+courses+in+South+Florida.">Assessment of arsenic mobility in the soils of some golf courses in South Florida.</a> Science of the Total Environment. 291, 123-134 (2002).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+quality,+pesticide+occurrence,+and+effects+of+irrigation+with+reclaimed+water+at+golf+courses+in+Florida.">Water quality, pesticide occurrence, and effects of irrigation with reclaimed water at golf courses in Florida.</a> Swancar, A. 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B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+field+lysimeter+studies+to+describe+the+environmental+fate+of+pesticides.">A review of field lysimeter studies to describe the environmental fate of pesticides.</a> Weed Technology. 10, 202-209 (1996).</li><li>Bergstr&#246;m, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+lysimeters+to+estimate+leaching+of+pesticides+in+agricultural+soils.">Use of lysimeters to estimate leaching of pesticides in agricultural soils.</a> Environmental Pollution. 67, 325-347 (1990).</li><li>Byron, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lysimeters+promoted+for+pesticide+research.">Lysimeters promoted for pesticide research.</a> Environmental Science and Technology. 31, (1997).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infographic:+Pesticide+Planet.">Infographic: Pesticide Planet.</a> Science. 341, 730-731 (2013).</li><li>Severson, R., Grigal, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+solution+concentrations:+effects+of+extraction+time+using+porous+ceramic+cups+under+constant+tension.">Soil solution concentrations: effects of extraction time using porous ceramic cups under constant tension.</a> Water Resources Bulletin. 12, 1161-1170 (1976).</li><li>Allaire, S. E., Roulier, S., Cessna, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+preferential+flow+in+soils:+A+review+of+different+techniques.">Quantifying preferential flow in soils: A review of different techniques.</a> Journal of Hydrology. 378, 179-204 (2009).</li><li>Weiherm&#252;ller, L., Kasteel, R., Vanderborght, J., P&#252;z, T., Vereecken, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+Water+Extraction+with+a+Suction+Cup.">Soil Water Extraction with a Suction Cup.</a> Valdose Zone Journal. 4, 899-907 (2005).</li><li>Jury, W. A., Fluhler, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advances in Agronomy. 47, 141-201 (1992).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Mit Hilfe einer integrierten Feld Lysimetrie und Porenwasserstichprobenansatz ermöglicht es Forschern, räumliche und zeitliche Verteilung von einer Vielzahl von Land-brachten Chemikalien beurteilen. Das Schicksal von Chemikalien in Böden und bewachsenen Systeme können durch eine Reihe von Umweltprozessen und Attribute, wie unten Auslaugung, Verflüchtigung, Hydrolyse, Photolyse, mikrobielle Umwandlung / Zersetzung, Pflanzenaufnahme, Bodentyp, Boden-pH 16,17 und gesteuert werden. Anders als Gewächshaus od...

Potenziell toxische Chemikalien werden routinemäßig angewendet, um aus Quellen wie Pflanzenschutzmittel, Dünger, Abwasser / biosolids, Industrieabfälle und Siedlungsabfälle 1,2 landen. Das Schicksal dieser Chemikalien - die Nährstoffe zählen kann, Spurenelemente, organische und die damit verbundenen Stoffwechselprodukte - wird oft nicht gut verstanden 3. Wenn die Chemikalien nicht richtig verwaltet, haben sie das Potenzial, die menschliche Gesundheit und Umwelt durch Übertragung an und wuchs in Pflanzen, Oberflächenwasser und Grundwasser gefährden. Mit einer Weltbevölkerung von 10 Milliarden Menschen bis zum Jahr 2050 erreichen kann, gibt es wachsenden Anforderungen an die Abfallwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion 2 und Ausbringen von vielen Chemikalien hat zugenommen 3,4. Dementsprechend wird die Forschung benötigt, die die Transformationen, Mobilität, Belastungsgrenzen, und die allgemeine Umweltrisiken von Chemikalien, die Land entsorgt werden müssen oder dass wir hängen von den Pflanzengesundheit zu verbessern quantifiziertund zu erhalten. Eine Anzahl von Strategien wurden verwendet, um Bedrohungen von Chemikalien in der Umwelt angewendet auszuwerten. Labor-basierte Modellsystem Studien wurden durchgeführt, um Informationen über grundlegende Mechanismen, die die Mobilität von Chemikalien in Böden bereitzustellen. Bei der Analyse der Verbleib in einem Labor, kann eine vollständige Manipulation der &quot;Umwelt&quot; und Eingänge erreicht werden, die aber nur selten entsprechen realen Umweltbedingungen 5,6. So Extrapolation Laborergebnisse auf Feldeinstellungen können zu ungenauen Vorhersagen über chemische Bedrohungen führen. Im Gegensatz dazu breiten Feldmessungen wurden zur chemischen Verhalten in der Umwelt zu definieren. Allerdings sind Rückschlüsse auf Umweltverhalten aus diesen Messungen oft aufgrund der häufig geringen Einsatz Raten (zB ein paar g A -1) der angewandten Chemie, sowie die komplexen Wechselwirkungen zwischen hydrologischen und biogeochemischen Prozesse in der E kompliziertnvironment, die chemische Verteilungen regulieren. Lysimeter, einschließlich Feld Lysimetrie, war historisch von Boden-und Futter Wissenschaftlern verwendet, um die Abwärtsmobilität von Chemikalien, um Böden und Vegetation fest angewendet systematisch zu evaluieren. Ein Lysimeters ist eine Vorrichtung aus Metall oder Kunststoff, die in einer Boden von Interesse platziert und wird verwendet, um das Schicksal von Chemikalien in bekannten Mengen zu einem begrenzten Bereich aufgebracht zu bestimmen. Boden-und Pflanzenproben gesammelt Lysimeter kann verwendet werden, um die Entwicklung von chemischen Verteilungen über die Zeit zu beurteilen. Da Feld Lysimetrie wird unter natürlichen Umweltbedingungen durchgeführt wird, können die Ergebnisse verwendet werden, um Echt-Case-Szenarien von chemischen Anwendungen zu Bodensystemen abgeleitet vorherzusagen. Frühe Lysimeterstudien gemessen Transpiration, Feuchtigkeit Fluss und / oder Nährstoff Bewegung. Die heutigen Lysimeterstudien messen Pestizid-und Nährstoffabfuhr, Pestizid-Bewegung, Volatilität und Massenbilanz, zusammen mit der aforementioned 3 Messungen. Eine Einschränkung der traditionellen Bereich Lysimetrie ist, dass chemische Mobilität innerhalb einer Bodenprofil ist weitgehend durch Festphasen-Messungen definiert, während weniger Aufmerksamkeit wird auf gelöste chemische Konzentrationen in Wasser sickert durch die Böden bezahlt - eine wichtige Komponente, die das Potenzial des Grundwassers auswirken können vom Land aufgebrachten Chemikalien. Obwohl Sickerwasser aus dem Boden der Lysimeter ist manchmal für die Analyse gesammelt, dieser Ansatz Grenzen Tiefenauflösung von Porenwasserkonzentrationen und erfordert in der Regel erhebliche Bodenaushub vor dem Experiment. Stattdessen, um Daten über chemische Konzentrationen im Bodenwasser zu erhalten, Porenwassersammler kann im Feld Einstellungen genutzt werden. Porenwassersammler sind im Boden installiert, um Wasser aus diskreten, gewünschte Tiefe zu sammeln und nur minimal stören die Boden-System. Porenwassersammler haben viele Namen einschließlich Lysimeter-, Saug-cu bezeichnetp Lysimeter oder Bodenlösung Sampler, Falten ihrer Unterscheidung mit den oben beschriebenen traditionellen Bereich Lysimeter. In diesem Papier werden wir den Begriff &quot;Porenwasser-Sampler&quot; zu verwenden, um Verwirrung zu lindern. Hier zeigen wir einen experimentellen Ansatz, der Feld-und Porenwasser Lysimetrie Probenahme für die Bewertung der Auslaugung nach unten Potenzial von Chemikalien zu bewachsenen Boden oder bareground Systeme angewendet verbindet. Lysimeter ist ein leistungsfähiges Werkzeug, seit der 1700er 7 verwendet, während keramische Porenwasserproben haben seit den frühen 1960er Jahren 8 verwendet. Die Integration dieser Techniken ermöglicht eine robuste Feldbestimmung der beiden Festkörper-und gelöste Phase chemischen Konzentrationsverteilungen bei gleichzeitiger Minimierung Bodenstörung. Dieses Papier beschreibt Faktoren, die bei der Gestaltung ein Experiment, einschließlich Standortauswahl, Installation der Geräte und Beispielsammlung. Der Ansatz wird mit einem Experiment, das das Schicksal der ein ausgewertet dargestelltorganische Arsenhaltiges Pestizid zu einem bareground und einem etablierten Rasen System angewendet. Die beschriebenen Techniken können bei Bedarf angepasst werden, um das Schicksal einer Vielzahl von Chemikalien zu untersuchen, um dadurch wertvolle Werkzeuge für Forscher und Politiker, die das Umweltverhalten und das Verhalten der Landbrachten Chemikalien zu verstehen suchen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1187">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:168px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:656px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:244px;">Prenart Super Quartz Samplers (PFTE/Quartz)</td>
			<td style="width:168px;">Prenart Equipment ApS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Any samplers for&#160; trace metal analysis can be used (e.g. SoilMoisture Equipment Corp.)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Prenart Installation Kit</td>
			<td style="width:168px;">Prenart Equipment ApS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Contains all items necessary to install porewater samplers</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:244px;">2 L collecting bottles</td>
			<td style="width:168px;">Prenart Equipment ApS</td>
			<td></td>
			<td style="width:656px;">Bottles can also be purchased from Fisher Scientific (02-923-2) or other laboratory supply companies, but fittings will need to be adjusted. Bottles can be covered with dark material if light sensitive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Portable vacuum pump</td>
			<td style="width:168px;">Prenart Equipment ApS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Vacuporter from Decagon Devices or other field battery-operated or hand vacuum pump may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">1 oz HDPE Nalgene Bottles</td>
			<td style="width:168px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">03-313-4A</td>
			<td>Sample bottle type will depend on analyte of interest and may be glass</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Concentrated nitric acid</td>
			<td style="width:168px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">A509-P212</td>
			<td>Oxidizing and corrosive-other acids may be needed for preservation and should be used with caution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">25 mm 0.2 &#181;m nylon syringe filters</td>
			<td style="width:168px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">28145-487</td>
			<td>Other filter types and pore sizes may be used, dependent on the analyte of interest and analytical instrumentation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">60 mL Luer-Lok syringes</td>
			<td style="width:168px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">13-689-8</td>
			<td>Other sizes may be used depending on sample volume collected</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Portable pH meter</td>
			<td style="width:168px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">248481-A01</td>
			<td>Other pH meters can be used following calibration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Graduated Cylinder</td>
			<td style="width:168px;">any</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:244px;">Field lysimeters (metal, plastic, etc.)</td>
			<td style="width:168px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Often these are constructed based on the researchers specifications</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Inverted Post Driver Tractor</td>
			<td style="width:168px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Any tractor can be used to install the lysimeters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Handheld Boom Sprayer</td>
			<td style="width:168px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>To apply the rate needed for application&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Polyethylene bags</td>
			<td style="width:168px;">Johnson &#38; Johnson</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Other brands may be used for soil storage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Reciprocating saw</td>
			<td style="width:168px;">Black &#38; Decker&#160;</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Any reciprocating saw can be used with a metal cutting attachment</td>
		</tr>
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integrated field lysimetry and porewater sampling for evaluation of chemical mobility in soils and established vegetation

Potenziell toxische Chemikalien werden routinemäßig angewendet, um zu landen, um wachsenden Anforderungen an die Abfallwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion gerecht zu werden, aber das Schicksal dieser Chemikalien ist oft nicht gut verstanden. Hier zeigen wir ein integriertes Feld Lysimetrie und Porenwasserprobenahmeverfahren für die Bewertung der Mobilität von Chemikalien in Böden und Vegetation fest aufgebracht. Lysimeter, offene Spalten aus Metall oder Kunststoff, in bareground oder bewachsenen Böden angetrieben. Porenwassersammler, die im Handel erhältlich sind und mit Vakuum zu sammeln sickert Bodenwasser, in vorgegebenen Tiefen innerhalb der Lysimeter installiert. Am verabredeten Zeiten folgende chemische Anwendung auf Versuchsflächen wird Porenwasser gesammelt und Lysimeter, Boden und Vegetation enthalten, werden exhumiert. Durch die Analyse von chemischen Konzentrationen im Lysimeter Boden, Vegetation und Porenwasser, nach unten Auslaugraten, Bodenrückhaltevermögen und Pflanzenaufnahme für die Chemie von Interesse kann quantifiziert werden.Da Feld Lysimetrie und Porenwasser-Probenahme werden unter natürlichen Umweltbedingungen und mit minimalen Bodenstörung durchgeführt, abgeleitet Projektergebnisse real-case-Szenarien und liefern wertvolle Informationen für die chemische Management. Als Chemikalien werden weltweit zunehmend angewendet, um zu landen, können die beschriebenen Techniken verwendet, um zu bestimmen, ob brachten Chemikalien stellen Risiken für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt werden.

Diese Methode ermöglicht die Anhäufung von Daten über das Schicksal von Chemikalien angewandt, um bareground und bewachsenen Bodensystemen 5,10. Dieser Ansatz wurde verwendet, um Arsen (As) nach unten Auslaugung, Absorption und Translokation in Anlagen zur Bermuda bewerten (Cynodon dactylon)-Systeme nach Anwendung von organischen Arsen Herbizid Mononatrium-Methyl-Arsenat (MSMA) 9. Seit den 1960er Jahren hat MSMA in Nicht-Kulturflächen, Rasen, und die Baumwollproduktion verwendet worden...

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Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme Forschern erlauben, die das Schicksal von Chemikalien, um Böden und Vegetation fest angewendet zu beurteilen. Das Ziel dieses Protokolls ist es, zu zeigen, wie erforderliche Instrumentierung installieren und sammeln Proben für die chemische Analyse im integrierten Feld Lysimetrie und Porenwasser-Probenahme Experimenten.

Integrierte Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme für die Bewertung von Chemical Mobilität in Böden und Vegetation Gegründet

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

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Research

JoVE Journal

Environment

14.1K Aufrufe.  North Carolina State University.  Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme Forschern erlauben, die das Schicksal von Chemikalien, um Böden und Vegetation fest angewendet zu beurteilen. Das Ziel dieses Protokolls ist es, zu zeigen, wie erforderliche Instrumentierung installieren und sammeln Proben für die chemische Analyse im integrierten Feld Lysimetrie und Porenwasser-Probenahme Experimenten. 

Serie: Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Bewertung des integrierten Biogas-und Hydrothermale Karbonisierung für die Bioenergieproduktion

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Forschung

Umwelt

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% fine dust formation within the EU15. But NH3 emissions also mean a considerable loss of nutrients. Many studies on NH3 emission from organic and mineral fertilizer application have been performed in recent decades. Nevertheless, research related to NH3 emissions after application fertilizers is still limited in particular with respect to relationships to emissions, fertilizer type, site conditions and crop growth. Due to the variable response of crops to treatments, effects can only be validated in experimental designs including field replication for statistical testing. The dominating ammonia loss methods yielding quantitative emissions require large field areas, expensive equipment or current supply, which restricts their application in replicated field trials. This protocol describes a new methodology for the measurement of NH3 emissions on many plots linking a simple semi-quantitative measuring method used in all plots, with a quantitative method by simultaneous measurements using both methods on selected plots. As a semi-quantitative measurement method passive samplers are used. The second method is a dynamic chamber method (Dynamic Tube Method) to obtain a transfer quotient, which converts the semi-quantitative losses of the passive sampler to quantitative losses (kg nitrogen ha-1). The principle underlying this approach is that passive samplers placed in a homogeneous experimental field have the same NH3 absorption behavior under identical environmental conditions. Therefore, a transfer co-efficient obtained from single passive samplers can be used to scale the values of all passive samplers used in the same field trial. The method proved valid under a wide range of experimental conditions and is recommended to be used under conditions with bare soil or small canopies (&#60;0.3 m). Results obtained from experiments with taller plants should be treated more carefully.

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Ammonia emissions are a major threat to the environment by eutrophication, soil acidification and fine particle formation and stem mainly from agricultural sources. This method allows ammonia loss measurements in replicated field trials enabling statistical analysis of emissions and of relationships between crop development and emissions.

Kalibrierte Passive Sampling - Multi-Plot Feldmessungen von NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissionen mit einer Kombination von Dynamic Tube-Methode und Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a considerable subjective judgment from the operator that carries out the test is involved during its performance, which may affect the final result significantly. Different alternative methods have been put forward, but they cannot compete with the standard rolling test in speed, simplicity and cost.
In an earlier study by the authors, a simple method with a simple device to determine the PL was presented (the &#34;thread bending test&#34; or simply &#34;bending test&#34;); this method allowed the PL to be obtained with minimal operator interference. In the present paper a version of the original bending test is shown. The experimental basis is the same as the original bending test: soil threads which are 3 mm in diameter and 52 mm long are bent until they start to crack, so that both the bending produced and its related moisture content are determined. However, this new version enables the calculation of PL from an equation, so it is not necessary to plot any curve or straight line to obtain this parameter and, in fact, the PL can be achieved with only one experimental point (but two experimental points are recommended).
The PL results obtained with this new version are very similar to those obtained through the original bending test and the standard rolling test by a highly experienced operator. Only in particular cases of high plasticity cohesive soils, there is a greater difference in the result. Despite this, the bending test works very well for all types of soil, both cohesive and very low plasticity soils, where the latter are the most difficult to test via the standard thread rolling method.

The traditional standardized test for determining the plastic limit in soils is performed by hand, and the result varies depending on the operator. An alternative method based on bending measurements is presented in this study. This allows the plastic limit to be obtained with a clear and objective criterion.

Ein Biegetest zur Bestimmung der Atterberg Ausrollgrenze in Böden

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about the overall structure of terrestrial microbial communities. PLFA profiling has been extensively used in a range of ecosystems as a biological index of overall soil quality, and as a quantitative indicator of soil response to land management and other environmental stressors.
The standard method presented here outlines four key steps: 1. lipid extraction from soil samples with a single-phase chloroform mixture, 2. fractionation using solid phase extraction columns to isolate phospholipids from other extracted lipids, 3. methanolysis of phospholipids to produce fatty acid methyl esters (FAMEs), and 4. FAME analysis by capillary gas chromatography using a flame ionization detector (GC-FID). Two standards are used, including 1,2-dinonadecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (PC(19:0/19:0)) to assess the overall recovery of the extraction method, and methyl decanoate (MeC10:0) as an internal standard (ISTD) for the GC analysis.

Phospholipid fatty acids provide information about the structure of soil microbial communities. We present methods for extraction from soil samples with a single-phase chloroform mixture, fractionation of extracted lipids using solid phase extraction columns, and methanolysis to produce fatty acid methyl esters, which are analyzed by capillary gas chromatography.

Extraktion und Analyse von Microbial Phospholipidfettsäuren in Böden

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

Modification and Application of a Leaf Blower-vac for Field Sampling of Arthropods

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the modification and application of a leaf blower-vac for suction sampling of arthropod populations in rice. When used in combination with an enclosure, application of this sampling device provides absolute estimates of the populations of arthropods as numbers per standardized sampling area. The sampling efficiency depends critically on the sampling duration. In a mature rice crop, a two-minute sampling in an enclosure of 0.13 m2 yields more than 90% of the arthropod population. The device also allows sampling of arthropods dwelling on the water surface or the soil in rice paddies, but it is not suitable for sampling fast flying insects, such as predatory Odonata or larger hymenopterous parasitoids. The modified blower-vac is simple to construct, and cheaper and easier to handle than traditional suction sampling devices, such as D-vac. The low cost makes the modified blower-vac also accessible to researchers in developing countries.

Assessment of arthropod abundance in crops is critical for investigating population dynamics and species interactions. Here we describe the modification and application of a leaf blower-vac for suction sampling of arthropods in rice.

Modifizierung und Anwendung eines Laubbläser-vac für Feld Probenahme von Arthropoden

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental changes. Repeated sampling to monitor these changes in forest soils is a relatively new practice that is not well documented in the literature and has only recently been broadly embraced by the scientific community. The objective of this protocol is therefore to synthesize the latest information on methods of soil resampling in a format that can be used to design and implement a soil monitoring program. Successful monitoring of forest soils requires that a study unit be defined within an area of forested land that can be characterized with replicate sampling locations. A resampling interval of 5 years is recommended, but if monitoring is done to evaluate a specific environmental driver, the rate of change expected in that driver should be taken into consideration. Here, we show that the sampling of the profile can be done by horizon where boundaries can be clearly identified and horizons are sufficiently thick to remove soil without contamination from horizons above or below. Otherwise, sampling can be done by depth interval. Archiving of sample for future reanalysis is a key step in avoiding analytical bias and providing the opportunity for additional analyses as new questions arise.

Repeated soil sampling has recently been shown to be an effective way to monitor forest soil change over years and decades. To support its use, a protocol is presented that synthesizes the latest information on soil resampling methods to aid in the design and implementation of successful soil monitoring programs.

Methoden der Boden Resampling zur Überwachung von Veränderungen in der chemischen Konzentrationen von Waldböden

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

Abwasser Bewässerung Auswirkungen auf Boden hydraulische Leitfähigkeit: Bereich Probenahme und Labor-Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit in Verbindung

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the associated accuracy is unknown. Here, we present a detailed protocol for efficient and clustered soil sampling in a research plot and, relying on a pilot sampling using this design, for demonstrating soil spatial heterogeneity and informing reasonable sample sizes and associated accuracy for future study. The protocol mainly comprises four steps: sampling design, field collection, soil analysis, and geostatistical analysis. The step-by-step procedure is modified according to former publications. Two examples will be presented to demonstrate contrasting spatial distributions of soil organic carbon (SOC) and soil microbial biomass carbon (MBC) under different management practices. In addition, we present a strategy to determine the sample size requirement (SSR) given a certain level of accuracy based on the plot-level coefficient of variation (CV). The field sampling protocol and the quantitative determination of the sample size will assist researchers in seeking feasible sampling strategies to meet research needs and resources' availability.

The traditional soil-sampling procedure determines the number of soil samples arbitrarily. Here, we provide a simple yet efficient clustered soil-sampling design to demonstrate soil spatial heterogeneity and quantitatively determine the number of soil samples required and the associated sampling accuracy.

Plot-Probenahme Böden in einer heterogenen Forschung

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the ...

A New Portable In Vitro Exposure Cassette for Aerosol Sampling

This protocol introduces a new in vitro exposure system, capable of being worn, including its characterization and performance. Air-liquid interface (ALI) in vitro exposure systems are often large and bulky, making transport to the field and operation at the source of emission or within the breathing zone difficult. Through miniaturization of these systems, the lab can be brought to the field, expediting processing time and providing a more appropriate exposure method that does not alter the aerosol prior to contacting the cells. The Portable In vitro Exposure Cassette (PIVEC) adapts a 37 mm filter cassette to allow for in vitro toxicity testing outside of a traditional laboratory setting. The PIVEC was characterized using three sizes of copper nanoparticles to determine deposition efficiency based on gravimetric and particle number concentration analysis. Initial cytotoxicity experiments were performed with exposed lung cells to determine the ability of the system to deposit particles while maintaining cell viability. The PIVEC provides a similar or increased deposition efficiency when comparing to available perpendicular flow in vitro exposure devices. Despite the lower sample throughput, the small size gives some advantages to the current in vitro ALI exposure systems. These include the ability to be worn for personal monitoring, mobility from the laboratory to the source of emission, and the option to set-up multiple systems for spatial resolution while maintaining a lower user cost. The PIVEC is a system capable of collecting aerosols in the field and within the breathing zone onto an air-interfaced, in vitro model.

A New Portable In Vitro Exposure Cassette for Aerosol Sampling

Here, we present a protocol to perform portable cellular aerosol exposures and measure cellular response. The method uses cells, grown at the air-liquid interface, mimicking in vivo physiology. Cellular response to copper nanoparticle aerosols was observed as oxidative stress through reactive oxygen species generation and cytotoxicity as lactate dehydrogenase release.

Eine neue Portable In-vitro- Exposition Kassette für Aerosol-Sampling

This protocol introduces a new in vitro exposure system, capable of being worn, including its characterization and performance. Air-liquid interface (ALI) ...

Combined Size and Density Fractionation of Soils for Investigations of Organo-Mineral Interactions

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF relies on sequential density separation and sedimentation steps to isolate (1) the free light fraction (uncomplexed organic matter), (2) the occluded light fraction (uncomplexed organic matter trapped in soil aggregates) and (3) a variable number of heavy fractions (soil minerals and their associated organic matter) differing in composition. Provided that the parameters of the CSDF (dispersion energy, density cut-offs, sedimentation time) are properly selected, the method yields heavy fractions of relatively homogeneous mineral composition. Each of these fractions is expected to have a different complexing ability towards organic matter, rendering this a useful method to isolate and study the nature of organo-mineral interactions. Combining density and particle size separation brings an improved resolution compared to simple size or density fractionation methods, allowing the separation of heavy components according to both mineralogy and size (related to surface area) criteria. As is the case for all physical fractionation methods, it may be considered as less disruptive or aggressive than chemically-based extraction methods. However, CSDF is a time-consuming method and furthermore, the quantity of material obtained in some fractions can be limiting for subsequent analysis. Following CSDF, the fractions may be analyzed for mineralogical composition, soil organic carbon concentration and organic matter chemistry. The method provides quantitative information about organic carbon distribution within a soil sample and brings light to the sorptive capacity of the different, naturally-occurring mineral phases, thus providing mechanistic information about the preferential nature of organo-mineral interactions in soils (i.e., which minerals, what type of organic matter).

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method to physically separate soil into fractions differing in texture (particle size) and mineralogy (density). The purpose is to isolate fractions with different reactivities towards soil organic matter (SOM), in order to better understand organo-mineral interactions and SOM dynamics.

Kombinierte Größe und Dichte Fraktionierung von Böden für Untersuchungen von Organo-mineralische Interaktionen

Combined size and density fractionation (CSDF) is a method used to physically separate soil into fractions differing in particle size and mineralogy. CSDF ...