Name: vegetated treatment systems for removing contaminants associated with surface water toxicity in agriculture and urban runoff
Uploaded: 2017-05-15T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 49 s
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ここに記載されている作業の資金は、California Department of Pesticide Regulationとカリフォルニア州水資源局から来ました。

1.アーバン・バイオスウェルの有効性モニタリング<ol><li> ストームウォーターサンプリング <ol><li>サンプルは4Lの前処理雨水が駐車場を出てバイオショール入口に入り、その後4Lの後処理雨水がバイオシャワーを4 &quot;出口排水口から出て行く。 </li><li>地元の天気予報を使用して、嵐の水路図の始め、中央、および終わりにサンプルを収集します。嵐のイベント中に流出変動を特徴付けるために試料を合成する。 </li><li>手で1.3 Lのサンプルを収集し、4 Lの琥珀色の瓶でそれらを合成する。雨水がバイオウォールに流入するいくつかの縁石の開口部で採水口サンプルを採取する。 </li><li>出口ドレイン（後述）に取り付けられた流量計から1.3 Lの出口サンプルを採取し、4 Lの琥珀色の瓶に入れます。 </li><li>最後の水路グラフのサンプルが収集されるまで、合成されたサンプルを氷上に保管してください。その後、それらを実験室に輸送し、refrを保持する4℃でiteratorを添加して化学的および毒性試験のサブサンプリングを行った。試料採取から48時間以内に試料を化学実験室に輸送する。 </li></ol></li><li> 計算のロード <ol><li>暴風雨になる前に、bioswaleサイトに隣接する軽いまたは他の極にそれを取り付けることによって、転倒バケットデジタルロガーレインゲージを設置してください。雨量データを使用して、その敷地の瞬時および総降雨量を示します。 </li><li> bioswaleの出口ドレインに機械式のパルス流量計を取り付けます。 bioswaleを出る総流量を記録する。 注：流出量の減少は、LID設計における汚染物質の全体的な負荷を低減すると推定される。 </li><li>降雨イベント中に雨量計によって記録された雨のインチを使用して外挿することによって、駐車場集水域に降りる水の量をモデル化する。これらのデータを使用して、駐車場の面積に基づいて治療システムに入る量を決定します。 </li><li> tで記録された合計フローを使用する彼は出口流量計を使用して浸透率を計算します。雨水の浸入を判定するために、入口と出口の容積の差を計算します。 </li><li>汚染物質の分析測定値と併せて、吹き出し中の汚染物質の積載量と負荷軽減率を計算します。 </li><li>表面水の毒性に関連する化学分析物を測定する（下記参照）。負荷計算を簡素化し、それらの類似の毒性作用様式（ 例えば 、総多核芳香族炭化水素[PAHs]、総ピレスロイドおよび全フィプロニルおよび分解物）に基づく総化学群。 </li></ol></li><li> 化学 <ol><li>全浮遊固形分（TSS）、微量金属（USEPA法200.8 5 、誘導結合プラズマ質量分析法[ICP / MS]）、およびPAH（USEPA法625 6 ）のすべての試料を分析する。 </li><li>カレのサンプルを分析する（USEPA法SW846 8270改変7 ;ビフェンスリン、シペルメトリン、フェンバレレート/エスフェンバレレート、ペルメトリン、テトラメトリン、L-シハロトリン、シフルトリン、およびアレスリン）、およびフィプロニルおよびその3つの主要な分解物（フィプロニルスルフィド、フィプロニルスルホン、フィプロニル、デスルフィニル）。 </li><li>適切な検出限界を提供するために、負の化学イオン化または他の適切な方法を使用して、ガスクロマトグラフィー - 質量分析（GC / MS）を使用してピレスロイドを分析する。現在使用されているほとんどの農薬は低濃度では毒性が強いので、環境リスク評価には低い化学物質の報告限度が必要です。ピレスロイドの限界を報告する方法は、ペルメトリン（報告限界= 10ng / L）以外のすべてのピレスロイドについて0.5ng / L〜1.0ng / Lである。 </li><li> 1.0ng / Lの報告限界を提供するフィプロニルの分析手順を使用する。有機リン系農薬は、測定する必要はない例えば、カリフォルニア州の都市部での地方の使用パターンに頼っている8,9 。 </li><li>イミダクロプリドの報告限度が50ng / Lであるトリプル四重極質量分析計に結合された超高速液体クロマトグラフィーを用いてネオニコチノイド系農薬（ 例えば 、イミダクロプリド）を測定する。 </li></ol></li><li> 毒性試験 <ol><li>米国環境保護庁（USEPA）の急性試験プロトコール10の改訂に伴い、3種類の試験種を用いて合成された入口および出口雨水試料の毒性試験を実施する10 。クラドセランCeriodaphnia dubiaによる試験は、96時間後の生存を測定する。両虫ヒアルラ・アゼテカ（Hyalella azteca）を用いた試験は、10日後の生存率を測定する。 ミズゴケChironomus dilutusを用いた試験は、10日後の生存と成長を測定する。 </li><li> Uに続いてクラドセランC.duubiaを用いて急性96時間生存試験を行う。S.EPAガイダンス。 <ol><li>入口と出口の雨水試料の5つの複製のそれぞれに5つのC.dubia新生児を暴露する。複製物は、15mLの試験溶液を含む20mLのシンチレーションバイアルからなる。 </li><li>雨水試験溶液の毎日の100％更新の2時間前に、酵母、葉緑体、トラウトチャウ（= YCT;米国EPAガイダンスに従い ）およびセレナストラム藻類の混合物を新生児に供給する。毎日生存している新生児の総数を記録する。 </li><li> t検定を用いて適度に硬い対照水中で生存するために、入口および出口雨水試料への96時間曝露後の最終的なC.ジュビア生存を比較する。米国EPAが推奨する統計的手順に従う。 </li></ol></li><li>米国EPAガイダンスに従って、amphipod H. aztecaによる急性10日生存試験を行う。 <ol><li> 5回の反復のそれぞれにおいて、10日目、9日目〜15日目の両虫を曝露する。複製物は、200mLの試験溶液を含む300mLガラスビーカーからなる。 </li><li&gt; Amphipodテストを10日間実施し、生き残った両生類の数を毎日カウントし、48時間ごとに試験溶液の50％を更新する。更新後、各ビーカーに48時間ごとに1.5mLのYCTを供給します。 </li><li>上記のように、雨水試料中の両生類の最終生存と実験室の井戸水での10日間生存とを比較する。 </li></ol></li><li>米国EPAのガイダンスに従い、慢性的な10日の生存および成長試験をmidge C. dilutusで行う。 <ol><li> 4回の反復のそれぞれにおいて12匹の7匹の古い動物を暴露する。複製物は、200mLの試験溶液を含む300mLガラスビーカーからなる。幼虫によるチューブ構築のための基質として5mLの砂を各ミッドレンジ試験容器に供給する。 </li><li> 10日間の試験を実施し、魚肉スラリー（4g / L）の摂取量を増やして毎日各ビーカーについて48時間毎に試験溶液の50％を次のように更新する：0~3日目、0.5mL /日。 4~6日目、1.0mL /日; 7〜10日目、1.5mL /日。 </li><li>最終的な生存率と上記のように雨水サンプルを実験室の井戸水中で10日間生存するまで増殖させる。被験生物の初期重量と比較して10日目に無灰乾燥重量として生存動物の成長を測定する。 </li></ol></li><li>すべての毒性試験では、溶存酸素、pH、および導電率を、適切な計器および電極を使用して測定する。分光光度計を用いて非イオン化アンモニアを測定する。 <ol><li>試験の開始と終了時に水硬度とアルカリ度を測定する。 10 </li><li>連続記録温度計で水温を記録する。 </li></ol></li></ol></li></ol> 2.総合植生排水溝効能モニタリング<ol><li> 統合された溝構造 注：現在の例で使用されている農業排水溝は152mの長さであり、頂部および深さ1mの半V字形断面幅が5mである。溝の植生はnの組み合わせです主に赤いフェスク（ Festuca rubra ）が播種されている。この例では、統合された栄養繁殖試験は、粒状活性炭（GAC）と植生溝と一体化した堆肥フィルタ処理で構成されています。 <ol><li> 2つのコンポストフィルターと6つのカーボンフィルターを建設し、植生溝の3つの異なるセクションに設置します（ 図2 ）。炭素または堆肥のいずれかを充填した直径20cmの2m長の袖を使用する。 </li><li> 6つの袖に30Lの粒状化活性炭を充填し、これらを152m植生溝の端の近くの146m地点に配置する。 GACで満たされたスリーブを上端のワイヤステークで溝の底に固定します。 </li><li>各GACスリーブの下流端に2.5 mの長さのパインボードの幅6 mの部分を置き、水路の2つの側面と底に松のボードを掘って、水をバイパスし、カーボンスリーブをアンダーカットしないようにします。プロ炭素との水接触時間を最大にするための垂直方向の支持を提供する。 </li><li>コンポストスリーブには、部分的に分解された庭廃棄物約15kgを地元の埋立地などの清潔な供給源から捨てる。 2 mの長さのコンポストスリーブを64 mの植生流路と152 m植生溝の長さに沿った123 mに配置する（ 図2 ）。 </li></ol></li><li> 流出シミュレーションとサンプリング 注：このプロトコルは、統合された栄養治療システムを使用して治療有効性を評価するための擬似農業流出試験および関連モニタリングを行う方法を記述する。現在の例では、統合された植生 - 堆肥 - 炭素システムは、Salinas Valley、3.2L / sおよび6.3L / sの商業農場からの典型的な野外放電を代表する2つの流速で評価された。有機リン系農薬クロルピリホスは、適度な溶解度を有するため、これらの試験でモデル農薬として使用された従って有害生物管理に一般的に用いられる代表的な農薬の溶解度の中間範囲を表す。クロルピリホスは、農業流域への影響のために、中部カリフォルニアで進行中の規制措置の対象でもあります。目標のクロルピリホス用量は約2,600ng / Lであった。流速および目標クロルピリホス濃度は、局所灌水流出量で以前に測定された範囲内にあった3,11。植生溝を通過する水の脈動の水力滞留時間は、ここで与えられた例では監視されなかった。これらのシステムにおける滞留時間は、水の流入速度、以前の灌漑および雨による土壌の飽和度、堰および沈降池などの流れを妨げる構造物の存在および植生によって覆われる表面積の量によって変化する。これまでの研究では、小規模溝システムの場合、数時間の滞留時間がサリナスバレー3、4 。目視観察により、GACフィルターの滞留時間は1〜2分であることが示された。 <ol><li>浮遊した土砂を混合した地下水を使用して模擬農業流出を作り出す。モデルの農薬であるクロルピリホスでの試験では、3.2L / sの試験ごとに、既知の容量の蒸留水に認定保存溶液を加えることにより、10mg / Lの新鮮なストック溶液を調製する。 6.3 L / s試験ごとに20 mg / Lの新鮮なクロルピリホス原液を調製する。 <ol><li>計量ポンプを使用して、植生処理場に入る前に流出水に一定量の原液を供給します。計量ポンプを使用して、50 mL /分のストック溶液をシミュレートされた灌水水の流れに送ります。 </li></ol></li><li>デジタル流量計で流入流量を監視し、これらのデータを使用して、流入口に流出する流出水の総量を定量化します。 </li><li> thで堰を作る溝の出口とデジタル流量計に接続された出口パイプでこれを垂直にします。この計器を使用して、溝を出る流出量を記録します。 </li><li>デジタルメーターに接続されたデータロガーを使用して、5分間隔でフローを記録します。流入口に設置された蠕動ポンプを作動させて溝の入口より下の様々なステーション（ 例えば 23m、45m、68m）に配置し、5分間隔でステンレススチール容器への流出の複合サブサンプルを収集する。 </li></ol></li><li> 化学 <ol><li>各流出試験の終了時に試験からの流出水のコンポジットサンプルをアンバーガラスボトルに移し、4℃で氷上でサンプルを維持して後の毒性および化学分析に備える。 </li><li> GC-MSまたは酵素結合イムノソルベントアッセイ（ELISA）を使用して、全浮遊固形分（TSS）およびクロルピリホスについて複合サンプルを分析する。 </li><li> 「注入口」の複合サンプル（前処理）を＆＃TSSおよび農薬の負荷を低減するための一体化された溝システムの有効性を評価するための「コンセント」複合サンプル（後処理）。 </li></ol></li><li> 毒性試験 <ol><li>バイオウォールモニタリングについて上述したように、96時間Ceriodaphnia dubia毒性試験10を用いて、各試験の入口（前処理）および出口（後処理）からの複合試料中の水柱毒性を決定した。 C. dubiaは、クロルピリホス（致死量中央値（LC50）= 53 ng / L 12 ）に対する感受性のために農業流出毒性の適切なモニタリング種である。 </li></ol></li></ol>

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著者らは、競合する金銭的利益がないと宣言している。

このプロトコルで説明されているプラ​​クティスは、農業灌漑および雨水流出における汚染物質を除去するための全体的な戦略の最終ステップとして意図されています。バイオショールズやその他の都市緑化インフラストラクチャーの使用は、隣接する水域に達する前に流出した汚染物質を除去するための最終的なパズルとして意図されています。このプロトコルは、現在の農薬使用に重?...

カリフォルニアの流域では地表水の毒性が一般的であり、何十年にもわたって監視されていることから、毒性はしばしば農薬やその他の汚染物質によるものである1 。地表水の汚染の主な原因は、都市や農業資源からの雨水や灌漑流出である。水質規制当局は、汚染物質によって水質が劣化しているとリストされており、毒性が都市や農業の原因から特定されているため、水質規制当局は州および連邦政府の資金源と協力して汚染物質の負荷を軽減する。カリフォルニア州の都市流域では、洪水を減らし、浸透や貯留による雨水の回収率を高めるために、緑のインフラが促進されています。低インパクト開発（LID）設計は多くの地域で新規建設が義務づけられていますが、溶存固形物、金属、ハイドロカーなどの従来の汚染物質の測定を超えるこれらのシステムの有効性を監視している研究はほとんどありませんボーンズ。より集中的なモニタリングは、近年、化学物質濃度の低下、および表面水の毒性の原因となる化学的負荷を評価し、バイオウォールが流出の毒性を減少させるかどうかを直接決定する。これは、生物兵器がいくつかの汚染クラス2に関連する毒性を除去するのに有効であることを示しているが、新たな懸念化学物質のためにはさらなる研究が必要である。 植生処理システムは、カリフォルニア州の農業流域でも実施されており、これらは農業灌漑流出量3,4の農薬やその他の汚染物質の削減に有効であることが示されている。これらのシステムは、表層水への汚染物質負荷を低減する一連のアプローチのコンポーネントを表しています。彼らは表面水の毒性の原因となる汚染物質を軽減することを意図しているため、実施プロセスの重要な要素は、長期的な有効性を確認する。モニタリングには、懸念化学物質の化学分析と、敏感な指標種による毒性試験の両方が含まれます。この記事では、都市駐車場のbioswaleと農業植生排水溝システムのプロトコルとモニタリング結果について説明します。 典型的な混用都市型ショッピングモールの駐車場での暴風雨を処理するために使用されるような、典型的な駐車場のバイオスウェールの設計属性は、処理される面積に依存する。ここに記載されている例では、53,286平方フィートのアスファルトは不透水性の表面積を作り出し、それは4,683平方フィートの造園からなるスウェーデンに流出します。この表面積からの流出に対処するために、215フィートの長さの平底、半V字形の流路は、50％未満の側部傾斜および1％の縦方向の傾斜部を有するスウォールを含む（ 図1 ）。このスウェーデンは、6インチの表土に植えられたネイティブバンチグラス、コンパクトな地下の2.5フィート以上の赤色。ストームウォーターは、駐車場からスウェーデンに沿って複数の入り口に流れます。水は植生地に浸透し、地下に浸透して排水口から4インチの穿孔ドレンになります。このシステムは、最終的に地方の小川に流出する隣接する湿地に配管されたシステムを通して水を排水します。

<table><tbody><tr><td>HOBO tipping-bucket digital logger rain gauge&amp;nbsp;</td><td>Onset Computer Co., Bourne MA, USA)</td><td>Onset RG3</td><td>Rain gauge</td></tr><tr><td>Mechanical geared pulse flow meter&amp;nbsp;</td><td>Seametrics Inc., Kent WA</td><td>Seametrics MJ-R</td><td>Flow meter for measuring bioswale outlet flow</td></tr><tr><td>Filtrexx SafteySoxx</td><td>Filtrexx Co. - info@filtrexx.com</td><td>SafetySoxx</td><td>perforated synthetic cloth for granulated activated carbon and compost</td></tr><tr><td>Granulated activated carbon&amp;nbsp;</td><td>Evoqua - Siemens Corp., Oakland CA</td><td>AC380</td><td>GAC for agriculture irrigation water treatment</td></tr><tr><td>Digital flow meters&amp;nbsp;</td><td>Seametrics Inc. Kent WA</td><td>Ag2000; WMP101</td><td>Flow meters for agriculture irrigation treatment system monitoring</td></tr><tr><td>Data Loggers</td><td>Campbell Scientific Inc., Logan, UT</td><td>CR1000</td><td>Data loggers for recording flow data</td></tr><tr><td>Peristaltic pumps for composite sampling</td><td>Omega Engineering Inc. Stamford CT</td><td>Omegaflex FPU-122-12VDC&amp;nbsp;</td><td>Pumps for composite sampling</td></tr></tbody></table>

vegetated treatment systems for removing contaminants associated with surface water toxicity in agriculture and urban runoff

都市雨水および農業灌漑流出には、隣接する水域にしばしば有毒である複雑な混入物が含まれています。流出は、植生や土壌への汚染物質の吸着を促進し、浸潤を促進するように設計されたシンプルなシステムで処理することができます。都市雨水処理のためのバイオスケール処理システムと、農業灌漑流出を処理するための植生排水溝の2つのシステム例が記載されている。どちらも土壌や植物の表面への汚染物質の収着をもた​​らす植生、水の浸入など、流出中の汚染物質負荷を低減する類似の属性を有する。これらのシステムはまた、残留汚染物質を除去するための研磨ステップとして粒状活性炭を組み込むことを含むことができる。農業および都市流域におけるこれらのシステムの実施には、処理の有効性を検証するためのシステムモニタリングが必要です。これには、毒性の原因となる特定の汚染物質の化学的モニタリングが含まれます。現行の論文は、水生無脊椎動物に対する地表水の毒性の原因となるため、現行の農薬のモニタリングを重視している。

都市ビオスウェルの有効性雨量18.5時間の間に、雨量計によって雨が1.52インチ記録され、駐車場からバイオスウェールに流れ込む水が50,490ガロンとなりました。この総量のうち、出口流量計によって5,248ガロンが記録されましたその結果、バイオスウェールに流入した雨水の総浸透率は90％に達し、モニタリングされたすべて...

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Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

この記事では、都市の雨水や農業灌漑排水を処理して水生生物毒性に関連する農薬やその他の汚染物質を除去する処理システムの設計属性と有効性を要約します。

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

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10.5K ビュー.  University of California, Davis. この記事では、都市の雨水や農業灌漑排水を処理して水生生物毒性に関連する農薬やその他の汚染物質を除去する処理システムの設計属性と有効性を要約します。 

ビデオ: Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use due to increased demand for landscape irrigation. Improper irrigation practices and large rainfall events can result in runoff from urban landscapes which has potential to carry nutrients and sediments into local streams and lakes where they may contribute to eutrophication. A 1,000 m2 facility was constructed which consists of 24 individual 33.6 m2 field plots, each equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated urban landscapes. Runoff volumes from the first and second trials had coefficient of variability (CV) values of 38.2 and 28.7%, respectively. CV values for runoff pH, EC, and Na concentration for both trials were all under 10%. Concentrations of DOC, TDN, DON, PO4-P, K+, Mg2+, and Ca2+ had CV values less than 50% in both trials. Overall, the results of testing performed after sod installation at the facility indicated good uniformity between plots for runoff volumes and chemical constituents. The large plot size is sufficient to include much of the natural variability and therefore provides better simulation of urban landscape ecosystems.

This paper describes the design, construction, and function of a 1,000 m2 facility containing 24 individual 33.6 m2 field plots equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated home lawns.

アーバン流出研究施設の設計と建設

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

環境学

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

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

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 ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ammonia removal, nitrogen removal and algal growth are compared over an 8-week period in paired sets of small (100 L) and large (1,000 L) reactors designed for algal remediation of landfill wastewater. Contents of the small and large scale reactors were mixed before the beginning of each weekly testing interval to maintain equivalent initial conditions across the two scales. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted to better equalize conditions occurring at both scales. During the short 8-week representative time period, starting ammonia and total nitrogen concentrations ranged from 3.1-14 mg NH3-N/L, and 8.1-20.1 mg N/L, respectively. The performance of the treatment system was evaluated based on its ability to remove ammonia and total nitrogen and to produce algal biomass. Mean &#177; standard deviation of ammonia removal, total nitrogen removal and biomass growth rates were 0.95&#177;0.3 mg NH3-N/L/day, 0.89&#177;0.3 mg N/L/day, and 0.02&#177;0.03 g biomass/L/day, respectively. All vessels showed a positive relationship between the initial ammonia concentration and ammonia removal rate (R2=0.76). Comparison of process efficiencies and production values measured in reactors of different scale may be useful in determining if lab-scale experimental data is appropriate for prediction of commercial-scale production values.

An experimental methodology is presented to compare the performance of small (100 L) and large (1,000 L) scale reactors designed for algae remediation of landfill wastewater. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted based on application.

排水の藻類の修復のための光合成反応器システムにおけるスケールの比較

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in water resources is a prerequisite for understanding the drivers of the pollutant loads and for making informed water resource management decisions. The commonly used &#34;grab sampling&#34; method provides the concentrations of pollutants at the time of sampling (i.e., a snapshot concentration) and may under- or overpredict the pollutant concentrations and loads. Continuous monitoring of nutrients and sediment has recently received more attention due to advances in computing, sensing technology, and storage devices. This protocol demonstrates the use of sensors, sondes, and instrumentation to continuously monitor in situ nitrate, ammonium, turbidity, pH, conductivity, temperature, and dissolved oxygen (DO) and to calculate the loads from two streams (ditches) in two agricultural watersheds. With the proper calibration, maintenance, and operation of sensors and sondes, good water quality data can be obtained by overcoming challenging conditions such as fouling and debris buildup. The method can also be used in watersheds of various sizes and characterized by agricultural, forested, and/or urban land.

With the advancement of technology and the rise in end-user expectations, the need and use of higher temporal resolution data for pollutant load estimation has increased. This protocol describes a method for continuous in situ water quality monitoring to obtain higher temporal resolution data for informed water resource management decisions.

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

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. ...

豚排泄物バイオガスからのバイオメタン取得のための微細藻類培養

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

著者スポットライト:バイオメタン生産を強化するための微細藻類バイオテクノロジーのスケーリング 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past studies have evaluated the performance of the reactor for the removal of COD1 and nitrogen species2-4 by heterotrophic and chemoautotrophic bacteria, respectively. The HDBR design eliminates the requirement for external flocculation/sedimentation processes while still yielding effluent containing low suspended solids. In this study, the HDBR is applied as a photobioreactor (PBR) in order to characterize the nitrogen removal characteristics of an algae-based photosynthetic microbial community. As previously reported for this HDBR design, a stable biomass zone was established with a clear delineation between the biologically active portion of the reactor and the recycling reactor fluid, which resulted in a low suspended solid effluent. The algal community in the HDBR was observed to remove 18.4% of total nitrogen species in the influent. Varying NH4+ and NO3- concentrations in the feed did not have an effect on NH4+ removal (n=44, p=0.993 and n=44, p=0.610 respectively) while NH4+ feed concentration was found to be negatively related with NO3- removal (n=44, p=0.000) and NO3- feed concentration was found to be positively correlated with NO3- removal (n=44, p=0.000). Consistent removal of NH4+, combined with the accumulation of oxidized nitrogen species at high NH4+ fluxes indicates the presence of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria within the microbial community.

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Here, the HDBR is successfully applied in a photobioreactor (PBR) configuration for the study of nitrogen metabolism by a mixed high density algal community.

多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

生物工学

Mesocosm-Scale Constructed Wetland Design for Wastewater Treatment

Oil sands process-affected water (OSPW), a by-product of bitumen extraction through surface mining in Alberta, Canada, contains various constituents of concern, including naphthenic acid fraction compounds (NAFCs). These organic compounds are particularly worrisome due to their toxicity and persistence in the environment. Constructed wetland treatment systems (CWTS) use plants and their associated microbes to attenuate contaminants in wastewater. Field-scale CWTS have been presented as a potential large-scale treatment option for OSPW, specifically for degrading NAFCs. To optimize the use of CWTS for large-scale treatment of NAFCs in OSPW, it is essential to deepen our understanding of various design parameters and explore ways to enhance efficacy.
Mesocosm-scale experiments serve as a valuable intermediary, bridging the gap between complex field trials and controlled laboratory settings. Mesocosms provide a controlled, replicable environment to study the effects of various parameters such as substrate, plant species, temperature, and retention time while incorporating ecological complexities in their design. Published and previous work has shown that this method is successful in evaluating the impacts of different parameters on the efficacy of CWTS to attenuate NAFCs in OSPW. This protocol outlines the design and setup of a surface flow wetland mesocosm, along with the experimental approach for treating NAFCs in OSPW. This method can be adapted to treat other wastewaters across diverse geographical locations.

Constructed wetland treatment systems have been used for decades to treat wastewater, but their application to treat oil sands process-affected waters is relatively new. To explore this potential, a surface flow mesocosm design and experimental methods are outlined. This approach aims to enhance our understanding of key design parameters and improve treatment efficacy.

排水処理のためのメソコスムスケール人工湿地設計

Oil sands process-affected water (OSPW), a by-product of bitumen extraction through surface mining in Alberta, Canada, contains various constituents of ...

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

要約

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アーバン流出研究施設の設計と建設

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

排水の藻類の修復のための光合成反応器システムにおけるスケールの比較

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

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

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター

排水処理のためのメソコスムスケール人工湿地設計

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

要約

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アーバン流出研究施設の設計と建設

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

排水の藻類の修復のための光合成反応器システムにおけるスケールの比較

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

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

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

多様な微生物群集の高密度栽培のための新しいバイオリアクター

排水処理のためのメソコスムスケール人工湿地設計

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