Les auteurs remercient le personnel de la station de recherche Sandhills NCDA pour aide à l&#39;installation de lysimètres et l&#39;exhumation. Le financement pour les expériences décrites dans les résultats représentatifs ont été fournis par le Centre de recherche sur le gazon et l&#39;éducation environnementale. Vidéo et production manuscrit a été pris en charge par les départements universitaires d&#39;État de Caroline du Nord de la science du sol et Crop Science.

échantillonnage sur le terrain est effectué dans cette expérience et est sous l&#39;autorisation du ministère de la Caroline du Nord de l&#39;Agriculture et des Services aux consommateurs. 1. Champ Lysimètre installation <ol><li> Choisissez un site expérimental sur lequel le mouvement latéral de produits chimiques appliqués est peu probable (c.. Sites avec peu ou pas de pente). Sélectionnez les sites basés sur le sol et la végétation des propriétés intéressantes. </li><li> Si les parcelles sont de végétation, tirer des bouchons de végétation avant lysimètre installation (figure 1A). </li><li> Conduire les lysimètres à la baisse dans les parcelles souhaitées (avec ou sans végétation) à l&#39;aide d&#39;un pilote de poste inversé, laissant ~ 1-2 cm du lysimètre-dessus de la surface du sol pour contenir le produit chimique appliqué et minimiser le mouvement chimique latérale. Pour cela, l&#39;utilisation roulé et soudé des tôles d&#39;acier de dix-huit calibre 91 cm (profondeur x 15 cm de diamètre) (figure 1B). Utilisez lysimètres de différents matériaux et dimensions pour s&#39;adapter resobjectifs earch. </li><li> Remplacer les bougies de la végétation après l&#39;installation de lysimètre. </li><li> Gérer la végétation en fonction de l&#39;expérience. Si les parcelles sont de rester nu, utiliser des applications ponctuelles de glyphosate pour garder les zones sans végétation. </li><li> Assurez-vous que l&#39;irrigation, la fertilisation et d&#39;autres pratiques de gestion sont identiques dans le sol dénudé et les parcelles de végétation. Prédéterminer irrigation pour atteindre les objectifs de recherche. </li></ol> 2. Interstitielle Sampler installation <ol><li> Installez échantillonneurs de l&#39;eau interstitielle, tels que le PTFE / quartz (50/50%), au milieu de lysimètres pour recueillir l&#39;eau de porosité de percolation. </li><li> Placez une tige en acier inoxydable de 2,5 cm dans le centre de la lysimètre et l&#39;insérer dans le sol avec un maillet à la profondeur d&#39;échantillonnage souhaitée. NOTE: Une vis sans fin peut également être utilisé pour cette étape. </li><li> Préparer une farine de silice et la suspension de l&#39;eau avec 700 ml d&#39;eau d&#39;irrigation à ~ 900 g de farine chimiquement inertes de silice. Mélanger la suspension de thoroughly avant chaque échantillonneur est placé dans le mélange. Appliquer une pression entre -50 à -70 kPa à l&#39;échantillonneur à partir d&#39;une pompe à vide ou ordinateur de poche à piles. </li><li> Retirer l&#39;échantillonneur à partir de la suspension épaisse de farine de silice après 10 min, puis bien mélanger à nouveau la suspension de silice. Verser 60 ml de la suspension à travers un entonnoir relié à un tuyau d&#39;un diamètre de 2,5 cm dans le fond du trou. </li><li> Placer l&#39;échantillonneur dans le trou à la profondeur souhaitée d&#39;échantillonnage avec une matière plastique ou un tuyau en métal. Assurez-vous que les tubes de l&#39;échantillonneur s&#39;étend hors du trou. Utilisez une suspension de non traitée, terre natale et de l&#39;eau pour remblayer le trou restant. </li><li> Prévoyez du temps durant le remblayage pour les sols à régler; utiliser un tuyau de tasser le sol supplémentaire au besoin. </li><li> Remblayer le sol à son niveau initial. Le cas échéant, remplacer la végétation dans la partie supérieure du trou. </li><li> Fixer le tube d&#39;échantillonneur à une ampoule à vide par l&#39;intermédiaire d&#39;une section de l&#39;éthylène propylène fluoré (FEP) tubulure. Avec une pince à tuyau flexible en matière plastique, relier une seconde ligne de rupture de tuyaul&#39;ampoule à vide à une pompe à vide. </li><li> Couvrir tubes et de collecte des bouteilles de plastique noir ou bande si le produit chimique (s) d&#39;intérêt est sujette à la photodégradation (figure 1C). </li><li> Appliquer une pression de vide d&#39;environ -50 à -70 kPa via l&#39;ampoule à vide pour les échantillonneurs de façon répétée sur une période de plusieurs jours avant l&#39;expérimentation pour assurer une installation correcte de l&#39;échantillonneur. </li></ol> 3. Demande chimique à Lysimètres <ol><li> Prévoyez au moins deux semaines pour l&#39;acclimatation avant les applications chimiques sont effectués. </li><li> Prélever des échantillons d&#39;eau interstitielle de fond avant le traitement de lysimètre de quantifier les concentrations de fond de l&#39;industrie chimique (s) d&#39;intérêt. </li><li> Appliquer le produit chimique d&#39;intérêt pour le sol ou la végétation par des méthodes typiques, comme avec un CO 2 sous pression pulvérisateur à rampe à main (figure 1D) ou en distribuant la formulation granulaire directement sur ​​la surface de la parcelle contenant le lysimètre. Si plusieurs applications chimiques sont nécessaires pour l&#39;efficacité, appliquez-les par type modes d&#39;utilisation ou mode d&#39;emploi. Laissez quelques lysimètres non traitée pour servir de contrôle. </li></ol> 4. Interstitielle Collecte et analyse <ol><li> Appliquer environ -50 à -70 kPa de vide pour les bouteilles thermos eau interstitielle de l&#39;échantillonneur le jour avant ou le jour de l&#39;échantillonnage. Eau entourant l&#39;échantillonneur sera établi par l&#39;échantillonneur dans le tube, qui coule à la bouteille à vide où il est recueilli jusqu&#39;à ce que l&#39;échantillon. Le volume de l&#39;eau interstitielle qui est recueilli et le temps de collecte de l&#39;eau peut dépendre de facteurs tels que le type de sol, la texture du sol, l&#39;humidité du sol et de la profondeur d&#39;échantillonnage des sols. </li><li> Prélever des échantillons à des intervalles de temps spécifiés après l&#39;application chimique, tel que prédéterminé par le chercheur. </li><li> Mesurez le volume d&#39;eau recueilli dans une éprouvette graduée pour chaque échantillonneur de l&#39;eau interstitielle. Si la filtration est nécessaire, placer l&#39;eau dans un sy Luer-Lokringe (taille dépendra de la quantité d&#39;eau) et de passer l&#39;échantillon à travers un filtre en nylon de 25 mm à 0,2 um. </li><li> Si les méthodes de conservation des échantillons sont nécessaires et suffisantes échantillon est recueilli, diviser l&#39;échantillon en conteneurs uniques. </li><li> Utiliser un pH-mètre portatif pour déterminer le pH d&#39;échantillons non acidifiés. </li><li> Ajuster le pH par addition d&#39;un volume suffisant de l&#39;acide approprié, si nécessaire pour la conservation des échantillons. REMARQUE: acides concentrés peuvent être corrosifs ou oxydants et les soins devraient être prises lors de leur utilisation. </li><li> Placer les échantillons sur la glace dans une glacière ou mettre au réfrigérateur jusqu&#39;à l&#39;analyse. Utiliser des méthodes d&#39;analyse pour la mesure chimique comme la spectrométrie de plasma à couplage inductif de masse (ICP-MS) spectroscopie d&#39;émission à plasma-optique à couplage inductif (ICP-OES), la spectroscopie d&#39;absorption atomique (AAS), ou la chromatographie, liquide à haute performance (HPLC) à analyser les échantillons. </li></ol> 5. Lysimètre Exhumation, sol / végétation Collection uneAnalyse nd <ol><li> Exhumer les lysimètres, contenant de la terre et de la végétation, à des intervalles de temps spécifiés après l&#39;application chimique. Exhumer lysimètres non traités à chaque temps d&#39;échantillonnage pour déterminer les concentrations de produits chimiques de base dans le sol et la végétation. </li><li> Exhumer lysimètres utilisant des colliers de baril attachés à un tracteur en œuvre. Abaisser le godet à une position qui permet de les pinces à être placés sur le bord de la lysimètre exposée. </li><li> Soulevez le mettre en œuvre provoquant les pinces pour saisir le bord exposé, tirant la colonne lysimétrique du sol (figure 1E). </li><li> Cap exhumé extrémités lysimétriques avec des feuilles d&#39;isolation réduire le diamètre des lysimètres. Tenez bouchons en place avec des sacs gallon-taille polyéthylène insérés sur les extrémités lysimétriques et sacs sécurisés avec du ruban adhésif. </li><li> Transporter les lysimètres à un laboratoire de terrain pour le sol et la division des échantillons de végétation. Traiter lysimètres non traités abord afin d&#39;éviter la contamination hlysimètres ong. </li><li> Utilisez une scie sauteuse munie d&#39;une lame de coupe en métal pour couper le lysimètre la longueur d&#39;un côté. Couper les colonnes du bas (zone de faible concentration prévue) en haut (zone de plus forte concentration prévue) pour s&#39;assurer que le sol à des profondeurs plus profondes ne sont pas contaminés par le sol à des profondeurs. </li><li> Fendre le lysimètre. Utilisez plaques de séparation de métaux à des sections de sol et de végétation distinctes séparées. Choisissez incréments de profondeur du sol en fonction de la longueur des objectifs lysimétriques et de recherche. </li><li> Utilisez des cuillères ou spatules pour creuser le sol et la végétation coupée. Placez chaque échantillon dans un sac de polyéthylène congélateur étiquetés de manière appropriée. Ne pas ramasser la terre directement en contact avec le lysimètre. </li><li> Suivre le protocole d&#39;excavation pour chaque profondeur souhaitée de l&#39;échantillon. Placez les sacs d&#39;échantillons dans une glacière remplie de glace et les transporter vers un laboratoire. Conserver les échantillons dans un congélateur jusqu&#39;à l&#39;analyse. </li></ol>

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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>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Utilisant un lysimetry de domaine intégré et l&#39;eau interstitielle méthode d&#39;échantillonnage permet aux chercheurs d&#39;évaluer les distributions spatiales et temporelles d&#39;une grande variété de produits chimiques épandues. Le devenir des produits chimiques dans les sols et les systèmes de végétation peut être commandée par un certain nombre de processus et les attributs environnementaux, tels que le lessivage vers le bas, la volatilisation, hydrolyse, la photolyse, microbienne transformation / ...

Produits chimiques potentiellement toxiques sont systématiquement appliqués à la terre à partir de sources telles que les pesticides, les engrais, les eaux usées / biosolides, les déchets industriels et les déchets municipaux 1,2. Le sort de ces produits chimiques - qui peut inclure des éléments nutritifs, des oligo-éléments, matières organiques, et de leurs métabolites associés - n&#39;est souvent pas bien compris 3. Si les produits chimiques ne sont pas gérés correctement, ils ont le potentiel de menacer la santé humaine et l&#39;environnement grâce à leur transfert et à l&#39;accumulation dans les plantes, les eaux de surface et des eaux souterraines. Avec une population mondiale qui pourrait atteindre 10 milliards de personnes d&#39;ici à 2050, il ya une demande croissante en matière de gestion et de production de déchets alimentaires 2, et l&#39;épandage de nombreux produits chimiques a augmenté 3,4. En conséquence, la recherche est nécessaire, qui quantifie les transformations, la mobilité, les limites de charge, et les risques environnementaux globaux de produits chimiques qui nécessitent la mise en décharge ou que nous en dépendent pour améliorer la santé des cultureset le rendement. Un certain nombre de stratégies ont été utilisées pour évaluer les menaces de produits chimiques appliqués dans l&#39;environnement. , Des études modèle-système en laboratoire ont été menées pour fournir des informations sur les mécanismes fondamentaux qui régissent la mobilité des produits chimiques dans les sols. En analysant le devenir chimique dans un laboratoire, la manipulation complète de «l&#39;environnement» et les entrées peut être atteint, mais ceux-ci correspond rarement dans le monde réel des conditions environnementales 5,6. Ainsi, l&#39;extrapolation des résultats de laboratoire aux réglages sur le terrain peut conduire à des prévisions inexactes sur les menaces chimiques. En revanche, les mesures de champs larges ont été utilisés pour définir le comportement chimique dans l&#39;environnement. Cependant, les conclusions sur le devenir environnemental de ces mesures sont souvent compliquées en raison des taux souvent faible utilisation (par exemple, un peu g A -1) de produits chimiques appliqués, ainsi que les interactions complexes entre les processus hydrologiques et biogéochimiques dans l&#39;environnement qui régissent la distribution de produits chimiques. Lysimetry, y compris le terrain lysimetry, a toujours été utilisé par les sols et des cultures scientifiques d&#39;évaluer systématiquement la mobilité descendante de produits chimiques appliqués sur les sols et la végétation établie. Un lysimètre est un dispositif en métal ou en plastique qui est placé dans un sol d&#39;intérêt et est utilisé pour déterminer le sort des produits chimiques utilisés dans des quantités connues d&#39;un espace confiné. Les échantillons de sol et de végétation prélevés lysimètres peuvent être utilisés pour évaluer l&#39;évolution des distributions chimiques au cours du temps. Parce que le champ lysimetry est réalisée dans des conditions naturelles de l&#39;environnement, les résultats peuvent être utilisés pour prédire des scénarios réels cas dérivés des applications chimiques de systèmes de sol. Études lysimétriques début mesurés transpiration, flux d&#39;humidité et / ou le mouvement des éléments nutritifs. Études lysimétriques modernes mesurent pesticides et des nutriments dissipation, le mouvement des pesticides, la volatilité et le bilan de masse, avec la aforememesures ntioned 3. Une limitation de lysimetry de champ traditionnel est que la mobilité du produit chimique dans un profil de sol est en grande partie définie par des mesures en phase solide, tandis que moins d&#39;attention est accordée à des concentrations de produits chimiques dissous dans l&#39;eau de percolation à travers les sols - un élément essentiel qui peut influer sur le risque de contamination des eaux souterraines de produits chimiques épandues. Bien que le lixiviat du fond des lysimètres est parfois prélevé pour analyse, cette résolution limites d&#39;approche en profondeur des concentrations dans l&#39;eau interstitielle et nécessite généralement des travaux d&#39;excavation importante avant l&#39;expérimentation. Au lieu de cela, pour obtenir des données sur les concentrations de produits chimiques dans l&#39;eau du sol, échantillonneurs d&#39;eau interstitielle peuvent être utilisés en milieu de terrain. échantillonneurs eau interstitielle sont installés dans les sols pour recueillir l&#39;eau de discrètes, profondeur désirée et que très peu perturber le système du sol. échantillonneurs eau interstitielle ont été appelés par beaucoup de noms, y compris lysimètres, aspiration culysimètres p, ou échantillonneurs la solution du sol, convolution leur distinction avec les lysimètres de terrain traditionnels décrits ci-dessus. Dans cet article, nous allons utiliser le terme «eau interstitielle sampler&quot; pour atténuer la confusion. Ici, nous démontrons une approche expérimentale qui combine lysimetry sur le terrain et l&#39;eau interstitielle échantillonnage pour évaluer le potentiel de lixiviation vers le bas des produits chimiques appliqués aux systèmes de sol ou dénudées de végétation. Lysimetry a été un outil puissant utilisé depuis les années 1700 7, tandis que l&#39;échantillonnage de l&#39;eau interstitielle céramique a été utilisé depuis le début des années 1960 8. L&#39;intégration de ces techniques robustes permet de déterminer sur le terrain des deux distributions solides et la concentration chimique en phase de dissolution, tout en minimisant les perturbations du sol. Ce document décrit les facteurs à considérer lors de la conception d&#39;une expérience, y compris le choix du site, l&#39;installation de l&#39;appareil, et la collecte de l&#39;échantillon. L&#39;approche est illustrée par une expérience qui a évalué le sort d&#39;unarsenical pesticide biologique appliqué à un sol dénudé et un système de gazon établi. Les techniques décrites peuvent être ajustées si nécessaire pour examiner le sort d&#39;une grande variété de produits chimiques, fournissant ainsi des outils précieux pour les chercheurs et les décideurs qui cherchent à comprendre le devenir dans l&#39;environnement et le comportement des produits chimiques épandues.

<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

Produits chimiques potentiellement toxiques sont systématiquement appliqués à la terre pour répondre aux demandes croissantes en matière de gestion des déchets et la production alimentaire, mais le sort de ces produits chimiques ne sont souvent pas bien compris. Ici, nous démontrons une méthode d&#39;échantillonnage intégrée de lysimetry sur le terrain et l&#39;eau interstitielle pour évaluer la mobilité des substances chimiques appliquées sur les sols et la végétation établie. Lysimètres, colonnes ouvertes en métal ou en plastique, sont entraînés dans dénudé ou les sols de végétation. échantillonneurs eau interstitielle, qui sont disponibles dans le commerce et utilisent vide pour recueillir les eaux de percolation du sol, sont installées à des profondeurs prédéterminées dans les lysimètres. À certains moments préétablis suivantes application de produits chimiques à des parcelles expérimentales, l&#39;eau interstitielle est recueilli, et lysimètres, contenant de la terre et de la végétation, sont exhumés. En analysant les concentrations de produits chimiques dans le sol de lysimètre, la végétation et l&#39;eau interstitielle, les taux de lixiviation à la baisse, les capacités de rétention du sol, et l&#39;utilisation des plantes pour la molécule d&#39;intérêt peut être quantifié.Parce que lysimetry sur le terrain et l&#39;eau interstitielle échantillonnage sont menés dans des conditions naturelles de l&#39;environnement et à la perturbation minimale du sol, les résultats issus de projets immobiliers scénarios et fournissent des renseignements précieux pour la gestion des produits chimiques. Comme les substances chimiques sont de plus en plus appliquées à la terre à travers le monde, les techniques décrites peuvent être utilisées pour déterminer si les produits chimiques appliqués posent des effets néfastes pour la santé humaine ou l&#39;environnement.

Cette méthode permet l&#39;accumulation de données sur le devenir des produits chimiques appliquée à dénudées et systèmes de sol végétation 5,10. Cette approche a été utilisée pour évaluer l&#39;arsenic (As) de lixiviation à la baisse, l&#39;absorption et la translocation dans les végétaux destinés à chiendent (Cynodon dactylon) systèmes après l&#39;application de l&#39;herbicide de l&#39;arsenic arséniate monosodique de méthyle organique (MSMA) 9. Depuis les années ...

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

lysimetry sur le terrain et l&#39;eau interstitielle échantillonnage permettent aux chercheurs d&#39;évaluer le devenir des produits chimiques appliqués sur les sols et la végétation établie. L&#39;objectif de ce protocole est de démontrer comment installer l&#39;instrumentation nécessaire et recueillir des échantillons pour l&#39;analyse chimique pendant lysimetry de domaine intégré et expériences d&#39;échantillonnage de l&#39;eau interstitielle.

Lysimetry intégré sur le terrain et l&#39;eau interstitielle d&#39;échantillonnage pour l&#39;évaluation de la mobilité chimiques dans les sols et la végétation établie

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 vues.  North Carolina State University.  lysimetry sur le terrain et l'eau interstitielle échantillonnage permettent aux chercheurs d'évaluer le devenir des produits chimiques appliqués sur les sols et la végétation établie. L'objectif de ce protocole est de démontrer comment installer l'instrumentation nécessaire et recueillir des échantillons pour l'analyse chimique pendant lysimetry de domaine intégré et expériences d'échantillonnage de l'eau interstitielle. 

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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.

Évaluation de la digestion anaérobie intégré et hydrothermale carbonisation pour production de bioénergie

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

Recherche

Environnement

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.

Calibré échantillonnage passif - Multi-terrain Mesures sur le terrain de NH<sub&gt; 3</sub&gt; Les émissions avec une combinaison de la méthode de Dynamic Tube et échantillonneurs passifs

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 essai de flexion pour la détermination de la limite plastique Atterberg dans les sols

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.

Extraction et analyse des acides gras des phospholipides microbiens dans les sols

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.

Modification et application d&#39;une feuille Souffleur-vac pour échantillonnage sur le terrain des arthropodes

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.

Méthodes de rééchantillonnage du sol pour surveiller les changements dans les concentrations chimiques des sols forestiers

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.

Impacts d’Irrigation des eaux usées sur la conductivité hydraulique du sol : échantillonnage sur le terrain et laboratoire de détermination de la conductivité hydraulique saturée couplées

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.

Échantillonnage des sols dans une recherche hétérogène tracer

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.

Une nouveau Portable In Vitro exposition Cassette pour l’échantillonnage des aérosols

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.

Taille combinée et le fractionnement de la densité des sols pour les études des Interactions Organo-minéraux

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