Los autores agradecen al personal de la Estación de Investigación Sandhills NCDA ayuda para instalar el lisímetro y exhumación. La financiación de los experimentos descritos en resultados representativos fue proporcionada por el Centro de Investigación de Césped y Educación Ambiental. El video y la producción de manuscritos con el apoyo de los Departamentos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte de la Ciencia del Suelo y Ciencia de los Cultivos.

El muestreo de campo se lleva a cabo en este experimento y se encuentra bajo la autorización del Departamento de Agricultura y Servicios al Consumidor de Carolina del Norte. 1. Instalación Campo Lisímetro <ol><li> Elige un sitio experimental en el que es poco probable que el movimiento lateral de los productos químicos aplicados (es decir. Sitios con poca o ninguna pendiente). Seleccione los sitios basados ​​en las propiedades del suelo y de la vegetación de interés. </li><li> Si están vegetadas parcelas, tire de tapones de vegetación antes de la instalación del lisímetro (Figura 1A). </li><li> Conduzca los lisímetros a la baja en los gráficos deseados (con o sin vegetación) utilizando un controlador de mensaje invertido, dejando ~ 1-2 cm del lisímetro por encima de la superficie del suelo para contener la química aplicada y minimizar el movimiento lateral química. Para ello, el uso de laminados y armados en chapas de acero de calibre dieciocho (91 cm de profundidad x 15 cm de diámetro) (Figura 1B). Utilice lisímetros de diferentes materiales y dimensiones para adaptarse a resobjetivos earch. </li><li> Vuelva a colocar los tapones de vegetación después de la instalación lisímetro. </li><li> Gestione la vegetación según sea apropiado para el experimento. Si parcelas deben permanecer desnudo, utilizar aplicaciones puntuales de glifosato para mantener las áreas libres de vegetación. </li><li> Asegúrese de que el riego, la fertilización y otras prácticas de manejo son idénticos en el bareground y parcelas con vegetación. Predeterminar el riego para satisfacer los objetivos de investigación. </li></ol> 2. Instalación intersticial Sampler <ol><li> Instale samplers intersticiales, tales como PTFE / cuarzo (50/50%), en el medio de lisímetros para recoger agua de los poros de percolación. </li><li> Coloque una barra de acero inoxidable de 2,5 cm en el centro del lisímetro y la inserta en el suelo con un martillo a la profundidad deseada sampler. NOTA: Una barrena también puede ser utilizado para este paso. </li><li> Preparar un polvo de sílice y suspensión acuosa con 700 ml de agua de riego a ~ 900 g de harina de sílice químicamente inerte. Mezcle la lechada thorougHly antes de cada toma de muestras se coloca en la mezcla. Aplique presión entre -50 a -70 kPa para el sampler de una bomba de vacío de mano o de baterías. </li><li> Retirar el muestreador de la harina de suspensión de sílice después de 10 minutos, y mezclar bien la suspensión de sílice de nuevo. Verter 60 ml de la suspensión a través de un embudo conectado a un tubo de diámetro de 2,5 cm en el fondo del agujero. </li><li> Coloque el muestreador en el orificio de la profundidad deseada con un plástico o un tubo de metal. Asegúrese de que la tubería de la toma de muestras se extiende fuera del agujero. Use una pasta de no tratado, el suelo nativo y agua para rellenar el agujero restante. </li><li> Espere el tiempo durante el relleno de tierra para asentarse; utilizar un tubo para apisonar el suelo adicional según sea necesario. </li><li> Rellene el suelo al nivel original. Si es apropiado, reemplazar la vegetación en la parte superior del agujero. </li><li> Conecte el tubo de toma de muestras a un frasco vacío a través de una sección de etileno-propileno fluorado tubo (FEP). Con una abrazadera de tubo de plástico, conecte una segunda línea de la tubería dela botella de vacío a una bomba de vacío. </li><li> Cubre botellas tubos y de recolección con plástico negro o cinta si el producto químico (s) de interés es propenso a la fotodegradación (Figura 1C). </li><li> Aplicar presión de vacío de aproximadamente -50 a -70 kPa a través de la botella de vacío a los muestreadores varias veces en el transcurso de varios días antes de la experimentación para asegurar la instalación apropiada de muestras. </li></ol> 3. Aplicación de Productos Químicos de lisímetros <ol><li> Deje por lo menos dos semanas para la aclimatación antes de realizar aplicaciones químicas. </li><li> Recoger muestras intersticiales fondo antes del tratamiento lisímetro para cuantificar las concentraciones de fondo de la industria química (s) de interés. </li><li> Aplicar el producto químico de interés para el suelo o la vegetación mediante métodos típicos, tales como con un CO 2 a presión-pulverizador auge de mano (Figura 1D) o mediante la distribución de la formulación granular directamente sobre la superficie de la trama que contiene el lisímetro. Si varias aplicaciones químicas son necesarias para la eficacia, que se aplican por típica modalidades de uso o instrucciones de la etiqueta. Deja algunos lisímetros sin tratar para servir como control. </li></ol> 4. Intersticial Recolección y Análisis <ol><li> Aplicar aproximadamente -50 a -70 kPa de vacío para las botellas de vacío sampler porewater el día antes o el día del muestreo. El agua que rodea el muestreador se elaborará a través de la toma de muestras en el tubo, que fluye a la botella de vacío donde se recoge hasta la muestra. El volumen de suelo a partir de la cual se recoge agua de los poros y el tiempo de recogida de agua puede depender de factores tales como el tipo de suelo, la textura del suelo, el contenido de humedad del suelo, y la profundidad de muestras. </li><li> Recoger muestras a intervalos de tiempo especificados después de la aplicación química, predeterminadas por el investigador. </li><li> Medir el volumen de agua recogida en un cilindro graduado para cada toma de muestras de agua intersticial. Si es necesaria la filtración, colocar el agua en un SY Luer-Lokringe (tamaño dependerá del volumen de agua) y pasar la muestra a través de un filtro de nylon de 25 mm de 0,2 micras. </li><li> Si se requieren diferentes métodos de conservación de la muestra y se recoge una muestra suficiente, dividir la muestra en envases únicos. </li><li> Utilice un medidor de pH portátil para determinar el pH de las muestras no acidificadas. </li><li> Ajustar el pH mediante la adición de un volumen adecuado del ácido apropiado si es necesario para la conservación de la muestra. NOTA: los ácidos concentrados pueden ser corrosivos u oxidantes y se debe tener cuidado al usarlos. </li><li> Colocar las muestras en hielo en una nevera portátil o poner en un refrigerador hasta su análisis. Utilice los métodos analíticos para la medición química como la espectrometría de plasma de acoplamiento inductivo de masas (ICP-MS), acoplado inductivamente espectrometría de emisión óptica con plasma (ICP-OES), la espectroscopia de absorción atómica (AAS), o la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) para analizar las muestras. </li></ol> 5. Lisímetro Exhumación, suelo / vegetación Collection unaAnálisis nd <ol><li> Exhumar los lisímetros, que contiene el suelo y la vegetación, en los intervalos de tiempo especificados después de la aplicación de productos químicos. Exhume lisímetros no tratados en cada tiempo de muestreo para determinar las concentraciones químicas de fondo en el suelo y la vegetación. </li><li> Exhume lisímetros que utilizan abrazaderas de cañón unidas a un tractor de implementar. Coloque la cuchara a una posición que permite que las pinzas se coloquen sobre el borde expuesto de la lisímetro. </li><li> Levante la implementan causando las pinzas para agarrar el borde expuesto, tirando de la columna de la lisímetro del suelo (Figura 1E). </li><li> Cap exhumado extremos lisímetros con hojas de aislamiento para reducir el diámetro de los lisímetros. Mantenga las tapas en su lugar con bolsas de polietileno con capacidad para galones insertados en los extremos con lisímetros, y las bolsas seguras con cinta adhesiva. </li><li> Transportar los lisímetros a un laboratorio de campo para el suelo y la división de la muestra de la vegetación. Procesar lisímetros no tratados primero para evitar la contaminación amlisímetros ong. </li><li> Utilice una sierra de movimiento alternativo equipada con una cuchilla de corte de metal para cortar el lisímetro longitudinalmente en un lado. Cortar las columnas de la parte inferior (zona de menor concentración prevista) al inicio (zona de mayor concentración esperada) para asegurar la tierra a profundidades más profundas no está contaminada por el suelo a profundidades menores. </li><li> Dividir abrir el lisímetro. Utilice placas divisorias de metal a las secciones de suelo y vegetación discretas separadas. Elija incrementos de profundidad del suelo en función de la longitud de los objetivos lisímetros y de investigación. </li><li> Utilice cucharas o espátulas para excavar el suelo seccionado y la vegetación. Colocar cada muestra en una bolsa para congelador de polietileno debidamente etiquetados. No se debe recoger del suelo directamente en contacto con el lisímetro. </li><li> Siga el protocolo de excavación para cada profundidad de muestreo deseada. Coloque bolsas de muestras en un refrigerador lleno de hielo y transportarlos a un laboratorio. Almacene las muestras en un congelador hasta su análisis. </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>

Los autores no tienen nada que revelar.

Utilizando un lysimetry campo integrado y enfoque de muestreo intersticial permite a los investigadores para evaluar la distribución espacial y temporal de una amplia variedad de productos químicos aplicados a los suelos. El destino de los productos químicos en los suelos y sistemas de vegetación puede ser controlado por una serie de procesos y atributos ambientales, tales como la lixiviación hacia abajo, la volatilización, hidrólisis, fotólisis, microbianos de transformación / degradación, absorción por la p...

Productos químicos potencialmente tóxicos se aplican rutinariamente a la tierra a partir de fuentes tales como pesticidas, fertilizantes, aguas residuales / biosólidos, residuos industriales y residuos municipales 1,2. El destino de estos productos químicos - que puede incluir nutrientes, oligoelementos, sustancias orgánicas y sus metabolitos asociados - a menudo no se entiende bien 3. Si los productos químicos no se gestionan adecuadamente, tienen el potencial de poner en peligro la salud humana y del medio ambiente a través de su traslado desde y acumulación en las plantas y las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Con una población mundial que puede alcanzar los 10 mil millones de personas para el año 2050, hay una creciente demanda de gestión de residuos y la producción de alimentos 2, y la aplicación al suelo de muchas sustancias químicas ha aumentado 3,4. En consecuencia, se necesita investigación que cuantifica las transformaciones, la movilidad, los límites de carga, y los riesgos medioambientales generales de los productos químicos que requieren la eliminación en tierra o que dependen para mejorar la salud de los cultivosy ceder. Varias estrategias se han empleado para evaluar las amenazas de los productos químicos aplicados en el medio ambiente. Se han llevado a cabo basada en el laboratorio, los estudios sobre sistemas modelo para proporcionar información sobre los mecanismos fundamentales que controlan la movilidad de los productos químicos en suelos. Al analizar el destino químico en un laboratorio, la manipulación completa del &quot;medio ambiente&quot; y las entradas se puede conseguir, pero éstos rara vez coincide con las condiciones ambientales en el mundo real de 5,6. Por lo tanto, la extrapolación de los resultados de laboratorio para la configuración del campo puede conducir a predicciones inexactas sobre amenazas químicas. En contraste, las mediciones de campo amplio se han utilizado para definir el comportamiento químico en el medio ambiente. Sin embargo, las conclusiones sobre el destino ambiental de estas mediciones son a menudo complicados debido a las tasas bajas con frecuencia de uso (por ejemplo, un g pocos A -1) de los productos químicos aplicados, así como las complejas interacciones entre los procesos hidrológicos y biogeoquímicos en el environment que regulan distribuciones químicas. Lysimetry, incluyendo campo lysimetry, históricamente ha sido utilizado por los científicos del suelo y de los cultivos para evaluar sistemáticamente la movilidad descendente de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. Un lisímetro es un dispositivo hecho de metal o de plástico que se coloca en un suelo de interés y se utiliza para determinar el destino de los productos químicos aplicados en cantidades conocidas para un área confinada. Las muestras de suelo y vegetación recogidos de lisímetros se pueden utilizar para evaluar la evolución de la distribución de químicos con el tiempo. Debido campo lysimetry se lleva a cabo en condiciones ambientales naturales, los resultados pueden ser usados ​​para predecir escenarios de caso real derivados de aplicaciones químicas a los sistemas de suelo. Los primeros estudios con lisímetros midieron la transpiración, el flujo de la humedad, y / o el movimiento de nutrientes. Estudios con lisímetros de hoy en día miden de pesticidas y nutrientes de disipación, el movimiento de pesticidas, la volatilidad, y el balance de masas, junto con el aforememediciones ntioned 3. Una limitación de lysimetry campo tradicional es que la movilidad química dentro de un perfil de suelo se define en gran medida por las mediciones de fase sólida, mientras que se presta menos atención a las concentraciones de químicos disueltos en el agua se filtre a través de los suelos - un componente crítico que puede afectar a la posibilidad de contaminación de las aguas subterráneas de los productos químicos de la tierra-aplicado. Aunque los lixiviados de la parte inferior de los lisímetros a veces se recogen para análisis, esta resolución de profundidad límites de aproximación de las concentraciones intersticiales y típicamente requiere significativa excavación del suelo antes de la experimentación. En lugar de ello, para obtener datos sobre las concentraciones químicas en el agua del suelo, muestreadores intersticiales se pueden utilizar en la configuración del campo. Samplers intersticiales están instalados en los suelos para recoger agua de discretos, profundidades deseadas y sólo mínimamente perturbar el sistema suelo. Samplers intersticiales se han denominado por muchos nombres incluyendo lisímetros de succión, culisímetros p, o muestreadores de la solución del suelo, la convolución de su distinción con los lisímetros de campo tradicionales descritos anteriormente. En este artículo, vamos a utilizar el término &quot;sampler intersticial&quot; para aliviar la confusión. Este sentido, demuestran un enfoque experimental que combina lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial para evaluar el potencial de lixiviación a la baja de los productos químicos aplicados a los sistemas de suelo o bareground vegetación. Lysimetry ha sido una herramienta poderosa utilizada desde la década de 1700 7, durante el muestreo del agua intersticial de cerámica se ha utilizado desde la década de 1960 8. La integración de estas técnicas robustas permite la determinación de campo de ambas distribuciones sólidos y concentración química en fase disuelta y reducir al mínimo la perturbación del suelo. Este artículo describe los factores a considerar en el diseño de un experimento, incluyendo la selección del sitio, la instalación del dispositivo, y la recogida de muestras. El enfoque se ilustra con un experimento que evaluó el destino de unplaguicida arsenical orgánico aplicada a un bareground y un sistema de césped establecido. Las técnicas descritas se pueden ajustar según sea necesario para examinar el destino de una amplia variedad de productos químicos, proporcionando así herramientas muy valiosas para los investigadores y los responsables políticos que tratan de entender el destino y el comportamiento medioambiental de los productos químicos aplicados a los suelos.

<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>
	</tbody>
</table>

integrated field lysimetry and porewater sampling for evaluation of chemical mobility in soils and established vegetation

Productos químicos potencialmente tóxicos se aplican rutinariamente a la tierra para satisfacer las crecientes demandas sobre la gestión de residuos y la producción de alimentos, pero el destino de estos productos químicos a menudo no se comprenden bien. Aquí se demuestra un método integrado de muestreo lysimetry campo y agua intersticial para evaluar la movilidad de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. Los lisímetros, columnas abiertas de metal o de plástico, se conducen en bareground o suelos con vegetación. Muestreadores intersticiales, que están disponibles comercialmente y utilizan el vacío para recoger el agua de infiltración del suelo, están instalados a profundidades predeterminadas dentro de los lisímetros. En momentos predeterminados después de la aplicación química de las parcelas experimentales, se recoge agua de los poros, y lisímetros, que contiene el suelo y la vegetación, se exhumó. Mediante el análisis de las concentraciones de químicos en el suelo lisímetro, vegetación y agua intersticial, las tasas de lixiviación de la baja, la capacidad de retención del suelo y la absorción de la planta para el producto químico de interés puede ser cuantificado.Debido lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial se llevan a cabo en condiciones ambientales naturales y con una mínima alteración del suelo, los resultados derivados proyectan escenarios de casos reales y proporcionan información valiosa para la gestión de productos químicos. Como los productos químicos se aplican cada vez más a la tierra en todo el mundo, las técnicas descritas pueden utilizarse para determinar si los productos químicos aplicados acarrean efectos adversos para la salud humana o el medio ambiente.

Este método permite la acumulación de datos sobre el destino de los productos químicos aplicados a bareground y sistemas de suelo con vegetación 5,10. Este enfoque se utilizó para evaluar el arsénico (As) de lixiviación a la baja, la absorción y translocación en las plantas de pasto bermuda (Cynodon dactylon) sistemas después de la aplicación del herbicida arsenical arseniato monosódico metil orgánica (MSMA) 9. Desde la década de 1960, MSMA se ha utilizado en las tierras de c...

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

Lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial permiten a los investigadores evaluar el destino de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. El objetivo de este protocolo es demostrar cómo instalar la instrumentación necesaria y tomar muestras para el análisis químico durante lysimetry campo integrado y experimentos de muestreo intersticiales.

Lysimetry Integrado de campo y toma de muestras de agua intersticial para la Evaluación de la Movilidad de Química en Suelos y Vegetación Establecido

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

integrated-field-lysimetry-porewater-sampling-for-evaluation-chemical

Research

JoVE Journal

Environment

14.1K vistas.  North Carolina State University.  Lysimetry campo y toma de muestras de agua intersticial permiten a los investigadores evaluar el destino de los productos químicos aplicados a los suelos y la vegetación establecida. El objetivo de este protocolo es demostrar cómo instalar la instrumentación necesaria y tomar muestras para el análisis químico durante lysimetry campo integrado y experimentos de muestreo intersticiales. 

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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.

Evaluación de la gestión integrada de Digestión Anaerobia y carbonización hidrotermal para la producción de bioenergía

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

Investigación

Medio ambiente

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.

Calibrada de muestreo pasivo - Mediciones de campo multi-trama de NH<sub&gt; 3</sub&gt; Las emisiones con una combinación del método Dynamic Tube y muestreadores pasivos

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.

Un ensayo de flexión para determinar el límite de Atterberg plástico en Suelos

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.

Extracción y análisis de ácidos grasos de fosfolípidos microbiana en suelos

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.

Modificación y aplicación de un soplador de hojas-vac de campo Muestreo de artrópodos

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.

Los métodos de remuestreo del suelo para controlar los cambios en las concentraciones químicas de los suelos forestales

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.

Impactos de riego de aguas residuales en la conductividad hidráulica del suelo: unida los muestreo de campo y laboratorio determinación de la conductividad hidráulica saturada

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.

Parcela de muestreo de suelos en una investigación heterogéneo

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.

Un nuevo portátil In Vitro exposición Cassette para el muestreo de aerosoles

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.

Tamaño combinado y fraccionamiento de densidad de los suelos para las investigaciones de interacciones de abonos minerales

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