著者は、ライシメーターの設置と発掘の支援についてNCDAサンドヒルズ研究ステーションのスタッフを認める。代表的な結果に記載した実験のための資金は、芝草環境研究·教育センターによって提供された。ビデオや原稿制作、土壌科学作物学のノースカロライナ州立大学部門がサポートされていました。

フィールドサンプリングは、この実験で実施し、農業·消費者サービスのノースカロライナ州省の許可の下になっている。 1。フィールドライシメータインストール<ol><li>適用化学物質の横方向の動きがありそうされている実験サイトを選択してください（ つまり、。ほとんど、あるいは全くの傾きを持つサイト）。興味のある土壌や植生の特性に基づいてサイトを選択します。 </li><li>プロットは植生している場合は、インストールします（ 図1A）をライシメーターの前植生プラグを引き抜きます。 </li><li>適用される化学物質が含まれており、横方向の化学的動きを最小限に抑えるために、土壌表面の上にライシメーターの約1〜2センチ残して、反転後のドライバを使用して（植生の有無にかかわらず）希望のプロットに下向きのライシメーターを駆動します。このため、使用は、ロールと18ゲージの鋼板（91 cm奥行きX直径15cm）（ 図1B）を溶接し。解像度に合わせて様々な材料や寸法のライシメーターを使用earch目的。 </li><li>ライシメータインストール後の植生プラグを交換してください。 </li><li>実験に応じて任意の植生を管理します。プロットは、裸のままで植生の空き領域を維持するグリホサートのスポットアプリケーションを使用している場合。 </li><li>灌漑、施肥、およびその他の管理手法がbaregroundや植生プロットに同一であることを確認してください。研究目的を満たすために灌漑を事前。 </li></ol> 2。間隙水サンプラーのインストール<ol><li>間隙水の浸透収集するライシメーターの中央に、例えばPTFE /クォーツ（50/50％）と間隙水サンプラーをインストールします。 </li><li>ライシメーターの中央に2.5cmのステンレス鋼棒を配置し、希望のサンプラー深さに槌で地面に挿入します。 NOTE：オーガもこの工程に使用することができる。 </li><li>灌漑水の700ミリリットル化学的に不活性なシリカ粉を〜900グラムのシリカ粉と水スラリーを準備します。スラリーthorougをミックス各サンプラーは、混合物中に配置されたhly前。ハンドヘルドまたはバッテリ駆動の真空ポンプからサンプラーに-50〜-70 kPaの間の圧力を適用します。 </li><li> 10分後にシリカ粉末スラリーからサンプラーを取り外し、再度十分にシリカスラリーを混合する。穴の底部に直径2.5cm管に接続漏斗でスラリーの60ミリリットルを注ぐ。 </li><li>プラスチックや金属パイプで所望のサンプリング深さで穴にサンプラーを置きます。サンプラーからのチューブが穴から伸びることを確認してください。残りの穴を埋め戻すために未処理、ネイティブの土壌と水のスラリーを使用してください。 </li><li>落ち着くまで土壌埋め戻し時間を許可する;必要に応じて追加された土を突き固めるために、パイプを使用しています。 </li><li>元のレベルに土を埋め戻す。適切な場合には、穴の上部に植生を交換してください。 </li><li>フッ化エチレンプロピレン（FEP）チューブの部分を介して真空ボトルにサンプラーチューブを取り付けます。プラスチックチューブクランプで、うち二チューブラインを接続する真空ポンプ真空ボトル。 </li><li>目的の化学（S）が光分解（ 図1C）の傾向がある場合には黒いビニールやテープとチューブと収集ボトルをカバーしています。 </li><li>適切なサンプラーのインストールを確実にするために、実験前に数日間にわたって繰り返しサンプラーに真空瓶を経由して、約-50〜-70 kPaの真空圧力をかける。 </li></ol>ライシメーターに3。化学アプリケーション<ol><li>化学アプリケーションが行われる前に順化のために、少なくとも2週間かかり。 </li><li>関心対象の薬剤（単数または複数）の背景濃度を定量するライシメータ処理前の背景間隙水のサンプルを収集する。 </li><li>このようなハンドヘルド型のCO 2加圧式ブームスプレーヤー（ 図1D）またはライシメーターを含むプロットの表面に直接粒剤を配布するなど、一般的な方法によって土壌や植生に関心のある化学物質を適用する。複数の化学のアプリケーションが有効のために必要な場合、典型的な使用パターンやラベルの指示ごとに適用します。対照とするために未処理のいくつかのライシメーターを残す。 </li></ol> 4。間隙水の収集と分析<ol><li>間隙水サンプラー真空瓶前日またはサンプリングの日に真空を約-50〜-70 kPaのを適用します。サンプラーを周囲の水は、サンプリングされるまで、それが収集され、真​​空ボトルに流れる、チューブにサンプラーを通って描画されます。間隙水が収集された土壌体積および水回収時間は、土壌の種類、土壌の性状、土壌水分含量及びサンプラの深さなどの要因に依存し得る。 </li><li>研究者が所定のように、化学的な適用後の指定された時間間隔でサンプルを収集します。 </li><li>各間隙水サンプラー用のメスシリンダーに集められた水の量を測定します。濾過が必要な場合には、ルアーロックにsyの水を置くringe（大きさは水の量に依存します）と、25ミリメートル0.2ミクロンのナイロンフィルターを通してサンプルを渡します。 </li><li>異なるサンプルの保存方法が必要とされる十分なサンプルが収集される場合、一意の容器に試料を分ける。 </li><li>非酸性化試料のpHを決定するために、ハンドヘルドpHメーターを使用してください。 </li><li>サンプル保存のため必要に応じて適切な酸の十分な量を添加してpHを調整します。 注：濃酸には腐食性であり得るか、またはそれらを使用するときの酸化剤と注意が必要です。 </li><li>氷の上に置いてサンプルクーラーや分析まで冷蔵庫に入れた。このような誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS）、誘導結合プラズマ発光分光分析（ICP-OES）、原子吸光分析（AAS）、または高速液体クロマトグラフィー（HPLC）のような化学的測定のための分析方法を使用しサンプルを分析する。 </li></ol> 5。ライシメーター発掘、土壌/植生コレクションAND分析<ol><li>化学適用後の指定された時間間隔で、土壌や植生を含んだ、ライシメーターを掘り出す。土壌および植物内の背景化学濃度を決定するために、各サンプリング時点で未処理ライシメーターを掘り出す。 </li><li>実装トラクターに装着バレルクランプを利用ライシメーターを掘り出す。ライシメーターの露出縁の上に配置されるクランプが可能に位置にバケツを下ろします。 </li><li>クランプは、土壌（ 図1E）からライシメータ列を引っ張って、露出縁を把握させる実装持ち上げます。 </li><li>キャップは、ライシメーターの直径にカット断熱シートでライシメータ端を発掘。ガロンサイズのポリエチレンライシメータ終了上に挿入バッグ、ダクトテープとの安全な袋で所定の位置にキャップを保持する。 </li><li>土壌·植生サンプル部門のフィールド実験室にライシメーターを輸送する。汚染AMを防ぐために、最初の未処理ライシメーターを処理オングライシメーター。 </li><li>片側に縦にライシメーターをカットする金属切削ブレードを装備した往復を使用してください。より深い深さで土壌が浅い深度の土壌に汚染されないように（予想より高い濃度のゾーン）を下から上へ（予想される低濃度のゾーン）から列をカット。 </li><li>ライシメーターを弾ける。離散土壌や植生のセクションを分離するために金属製の分割板を使用してください。ライシメーターや研究目的の長さに基づいて、土壌の深さの増分を選択してください。 </li><li>切断した土壌や植生を掘削するためにスプーンやヘラを使用してください。適切に標識されたポリエチレンのフリーザーバッグに各サンプルを置きます。ライシメーターと直接接触した土壌を収集することはありません。 </li><li>各所望のサンプル深度掘削のプロトコルに従ってください。氷で満たされたクーラーにサンプルバッグを置き、研究室に輸送。分析まで冷凍庫に保管したサンプル。 </li></ol>

<ol>
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著者らは、開示することは何もありません。

統合されたフィールドlysimetryと間隙水のサンプリング手法を利用すると、研究者が土地を適用多種多様な化学物質の空間的および時間的分布を評価することができます。土壌や植生系における化学物質の運命は、このような下向きの浸出、揮発、加水分解、光分解、微生物の形質転換/分解、植物の摂取、土壌の種類、土壌のpH 16,17などの環境プロセスおよび属性の数によって制御す?...

潜在的に有毒な化学物質は、日常的な農薬、肥料、下水/バイオソリッド、産業廃棄物および一般廃棄物、1,2などのソースから着陸するために適用される。これらの化学物質の運命-栄養素を含むことができる、要素、有機物、およびそれらに関連する代謝産物をトレースは-しばしばウェル3と理解されていない。化学物質が適切に管理されていない場合、彼らは彼らへの転送や植物、地表水と地下水の蓄積を通じて、人間と環境の健康を脅かす可能性がある。 2050年に100億人に達する可能性が世界の人口と、そこに廃棄物管理と食糧生産の2に対する高まる需要があり、多くの化学物質の土地の適用は3,4増加している。したがって、研究は土地の処分が必要な場合や、我々は作物の健康を向上させるために依存することが化学物質からの変換、移動性、積載制限、および全体的な環境リスクを定量化することが必要であると歩留まり。 多くの戦略が環境に適用化学物質からの脅威を評価するために使用されてきた。実験室ベースのモデル系の研究では、土壌中の化学物質の移動度を制御する基本的なメカニズムに関する情報を提供するために行われている。実験室での化学的運命を分析するとき、「環境」と入力の完全な操作を達成することができるが、これらはほとんどの実世界の環境条件5,6一致しない。このように、フィールドの設定に検査結果を外挿すると、化学的脅威についての不正確な予測につながる可能性があります。対照的に、広い視野測定は、環境内の化学的挙動を定義するために使用されてきた。しかし、これらの測定値から環境運命についての結論は、多くの場合、印加化学物質の頻繁に低い使用率（ 例えば数グラムのA -1）だけでなく、E中の水文学と生物地球化学的プロセス間の複雑な相互作用が複雑で化学の分布を規制nvironment。 フィールドlysimetry含めLysimetryは、歴史的に体系的に土壌や植生確立に適用される化学物質の下方への移動性を評価するために、土壌や作物科学者によって使用されてきた。ライシメータは、関心のある土壌中に配置され、閉じ込められた領域に既知の量で適用される化学物質の運命を決定するために使用される金属製またはプラスチック製のデバイスである。ライシメーターから収集した土壌や植物試料は、経時的に化学物質の分布の変化を評価するために使用することができる。フィールドlysimetry自然環境条件下で行われるため、結果は、土壌·システムにアプリケーション化学由来の実ケースのシナリオを予測するために使用されてもよい。初期の研究ライシメータ蒸散、水分の流れ、および/または栄養素の移動を測定した。現代のライシメーター試験は、aforemeとともに、農薬や栄養素消費、農薬の動き、変動性、およびマスバランスを測定ntionedの測定3。 従来の電界lysimetryの制限は、あまり注目を土壌を介して浸透水に溶解した化学濃度に着目しながら土壌断面内の化学移動度が大きく、固体位相測定値によって定義されることである - 地下水汚染の可能性に影響を与える可能性がある重要なコンポーネント土地応用化学物質から。ライシメーターの底からの浸出水を時々分析のために収集されていますが、一般的に、このアプローチの限界深度間隙水濃度の分解能とは、実験前に重要な土壌の掘削を必要とします。代わりに、土壌中の水の化学的濃度に関するデータを取得するために、間隙水サンプラーは、フィールドの設定に利用することができる。間隙水サンプラーは、ディスクリート、希望の深さから水を集め、最小限しか土壌システムを乱さ土壌にインストールされています。間隙水サンプラー吸引立方、ライシメーターを含む多くの名前で呼ばれているPのライシメーター、あるいは土壌溶液サンプラー、上記の伝統的なフィールドライシメーターとの区別を畳み込む。本論文では、混乱を軽減するために、用語「間隙水サンプラー」を使用します。 ここでは、植生、土壌やbaregroundシステムに適用化学物質の下方への浸出の可能性を評価するためのフィールドlysimetryと間隙水のサンプリングを組み合わせた実験的なアプローチを示しています。セラミック間隙水のサンプリングは1960年代初頭8から使用されているがLysimetryは、1700年代7以降に使用する強力なツールとなっている。土壌の乱れを最小限に抑えながら、これらのロバストな技術の統合は、固体及び溶解相の化学的濃度分布の両方のフィールド判定を可能にする。本論文では、サイト選択、デバイスのインストール、およびサンプル収集を含め、実験を設計する際に考慮すべき要因について説明します。アプローチはの運命を評価した実験で示されている有機ヒ素系農薬はbaregroundと確立された芝草システムに適用。記載されている技術は、それによって、研究者や土地応用化学物質の環境運命と行動を理解しようとする政策立案者に非常に貴重なツールを提供する、多種多様な化学物質の運命を調べるために、必要に応じて調整することができます。

<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

潜在的に有害な化学物質は、日常的に廃棄物管理と食糧生産に対する高まる需要を満たすために、土地に適用されますが、これらの化学物質の運命は、多くの場合、十分に理解されていない。ここでは、土壌や植生確立に適用される化学物質の移動性を評価するための統合されたフィールドlysimetryと間隙水のサンプリング方法を示しています。ライシメーターは、金属やプラスチック製のオープンカラムは、baregroundや植生土壌に打ち込まれている。市販されており、土壌水分を浸透収集するために真空を使用して間隙水サンプラーは、ライシメーター内の所定の深さに設置されている。試験区への化学適用後の事前に決められたタイミングで、間隙水を採取して、ライシメーターは、土壌や植生を含む、発掘されている。ライシメータ土壌、植物、および間隙水、下向きの浸出率、土壌保持能力、および関心のある化学物質に対する植物取り込みの化学物質濃度を分析することによって定量化することができる。フィールドlysimetryと間隙水のサンプリングは、自然環境条件の下で、最小限の土壌撹乱を用いて行われているため、得られた結果は、実際のケースのシナリオを予測し、化学物質管理のための貴重な情報を提供する。化学物質は、ますます世界的に着陸するために適用されるように、記載された技術を適用化学物質がヒトの健康または環境に悪影響を及ぼすかどうかを決定するために利用されてもよい。

化学物質の運命に関するデータの蓄積が5,10を baregroundや植生、土壌システムに適用するためのこの方法は可能です。このアプローチは、砒素（As）を下方浸出、吸収、および有機ヒ素除草剤モノメチル砒酸（MSMA）9を塗布した後バミューダグラス （Cynodon dactylon）システムのための植物への移行を評価するために使用した。 1960年代から、MSMA、非農耕地、芝草、及...

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

フィールドlysimetryと間隙水のサンプリングは、研究者が土壌や植生確立に適用される化学物質の運命を評価することを可能にする。このプロトコルの目的は、必要な計測機器を設置し、統合されたフィールドlysimetryと間隙水のサンプリング実験中に化学分析のためのサンプルを収集する方法を示すことです。

統合フィールドLysimetryと間隙水土壌中の化学物質の移動性の評価のためのサンプリングと設立植生

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 ビュー.  North Carolina State University. フィールドlysimetryと間隙水のサンプリングは、研究者が土壌や植生確立に適用される化学物質の運命を評価することを可能にする。このプロトコルの目的は、必要な計測機器を設置し、統合されたフィールドlysimetryと間隙水のサンプリング実験中に化学分析のためのサンプルを収集する方法を示すことです。 

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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.

バイオエネルギー生産のための統合された嫌気性消化と水熱炭化の評価

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

環境学

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.

キャリブレーションされたパッシブサンプリング - NHのマルチプロット場計測<sub&gt; 3</sub&gt;ダイナミックチューブ法の組み合わせによる排出量およびパッシブサンプラー

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.

土壌にAtterberg塑性限界を決定するための曲げ試験

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.

土壌中の微生物のリン脂質脂肪酸の抽出と分析

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.

節足動物のフィールドサンプリングのためのリーフブロワー-VACの変更と応用

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.

森林土壌の化学濃度の変化を監視するための土壌リサンプリングの方法

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.

土壌透水排水灌漑への影響: 結合フィールド サンプリングと飽和透水係数の実験室測定

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.

異機種混在の研究土壌サンプリングをプロットします。

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.

新しいポータブル体外露出カセット エアロゾル サンプリング

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.

合計サイズおよび有機・無機相互作用の調査のための土壌密度分別

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