Name: vegetated treatment systems for removing contaminants associated with surface water toxicity in agriculture and urban runoff
Uploaded: 2017-05-15T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff at JoVE.com

Finansiering for arbeidet som er beskrevet her, kom fra California Department of Pesticide Regulation og California Department of Water Resources.

1. Urban Bioswale Effektivitetsovervåking <ol><li> Storm Vannprøvetaking <ol><li> Prøve 4 L av forbehandling av stormvann som forlater parkeringsplassen når den kommer inn i biosvaleinnløpet, og deretter 4 l av stormvann etter behandling ettersom den forlater bioswale gjennom 4-tommers avløpsrør. </li><li> Bruk lokale værmeldinger, samle prøver ved begynnelsen, midten og slutten av stormens hydrografi. Sammensatte prøvene for å karakterisere avvik variabilitet under stormhendelsen. </li><li...

<ol>
	<li>Anderson, B. S., Hunt, J. W., Markewicz, D., Larsen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Toxicity in California Waters, Surface Water Ambient Monitoring Program. , (2011).</li><li>Anderson, B. S., Phillips, B. M., Voorhees, J. P., Siegler, K., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioswales+reduce+contaminants+associated+with+toxicity+in+urban+stormwater.">Bioswales reduce contaminants associated with toxicity in urban stormwater.</a> Environ Toxicol Chem. 35 (12), 3124-3134 (2016).</li><li>Anderson, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pesticide+and+toxicity+reduction+using+an+integrated+vegetated+treatment+system.">Pesticide and toxicity reduction using an integrated vegetated treatment system.</a> Environ Toxicol Chem. (30), 1036-1043 (2011).</li><li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mitigation Strategies for Reducing Aquatic Toxicity from Chlorpyrifos in Cole Crop Irrigation Runoff. , (2014).</li><li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Method 1640: Determination of Trace Elements in Ambient Waters by On-Line Chelation Pre-concentration and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. , (1995).</li><li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for organic chemical analysis of municipal and industrial wastetwater, Method 625- Base/neutrals and acids. , (1984).</li><li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (1993).</li><li>Johnson, H. M., Domagalski, J. L., Saleh, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+in+Pesticide+Concentrations+in+Streams+of+the+Western+United+States.">Trends in Pesticide Concentrations in Streams of the Western United States.</a> J Am Water Resour Assoc. 47 (2), 265-286 (1993).</li><li>Siegler, K., Phillips, B. M., Anderson, B. S., Voorhees, J. P., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+and+spatial+trends+in+sediment+contaminants+associated+with+toxicity+in+California+watersheds.">Temporal and spatial trends in sediment contaminants associated with toxicity in California watersheds.</a> Environ Poll. , 1-6 (2015).</li><li>U.S. EPA. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for measuring acute toxicity of effluents and receiving water to freshwater and marine organisms. , (2002).</li><li>Bailey, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+acute+toxicity+of+diazinon+and+chlorpyrifos+to+Ceriodaphnia+dubia.">Joint acute toxicity of diazinon and chlorpyrifos to Ceriodaphnia dubia.</a> Environ Toxicol Chem. 16, 2304-2308 (1997).</li><li>Supowit, S., Sadaria, A. M., Reyes, E. J., Halden, R. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+balance+of+fipronil+and+total+toxicity+of+fipronil-related+compounds+in+process+streams+during+conventional+wastewater+and+wetland+treatment.">Mass balance of fipronil and total toxicity of fipronil-related compounds in process streams during conventional wastewater and wetland treatment.</a> Environ Sci Technol. 50 (3), 1519-1526 (2016).</li><li>Stang, C., Bakanov, N., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+in+water-macrophyte+systems+to+uncover+the+dynamics+of+pesticide+mitigation+processes+in+vegetated+surface+waters/streams.">Experiments in water-macrophyte systems to uncover the dynamics of pesticide mitigation processes in vegetated surface waters/streams.</a> Environ Sci Pollut Res. , (2015).</li><li>Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+studies+on+exposure,+effects,+and+risk+mitigation+of+aquatic+nonpoint-source+insecticide+pollution:+A+review.">Field studies on exposure, effects, and risk mitigation of aquatic nonpoint-source insecticide pollution: A review.</a> J Environ Qual. 33 (2), 419-448 (2004).</li><li>Moore, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+fate+of+atrazine+and+lambda-cyhalothrin+in+a+vegetated+drainage+ditch+in+the+Mississippi+Delta.">Transport and fate of atrazine and lambda-cyhalothrin in a vegetated drainage ditch in the Mississippi Delta.</a> Agric Ecosyst Environ. 87, 309-314 (2001).</li><li>Phillips, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effects+of+the+Landguard+A900+Enzyme+on+the+Macroinvertebrate+Community+in+the+Salinas+River,+California,+United+States+of+America.">The Effects of the Landguard A900 Enzyme on the Macroinvertebrate Community in the Salinas River, California, United States of America.</a> Arch Environ Contam Toxicol. 70 (2), 231-240 (2016).</li><li>Han, W., Fang, J., Liu, X., Tang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techno-economic+feasibility+evaluation+of+a+combined+bioprocess+for+fermentative+hydrogen+production+from+food+waste.">Techno-economic feasibility evaluation of a combined bioprocess for fermentative hydrogen production from food waste.</a> Bioresource Technology. , 107-112 (2016).</li><li>Solomon, K. R., Giddings, J. M., Maund, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probabilistic+risk+assessment+of+cotton+pyrethroids:+I.+Distributional+analysis+of+laboratory+aquatic+toxicity+data.">Probabilistic risk assessment of cotton pyrethroids: I. Distributional analysis of laboratory aquatic toxicity data.</a> Environ Toxicol Chem. 20, 652-659 (2001).</li><li>Weston, D. P., Lydy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+the+Insecticide+Fipronil+and+Its+Degradates+to+Benthic+Macroinvertebrates+of+Urban+Streams.">Toxicity of the Insecticide Fipronil and Its Degradates to Benthic Macroinvertebrates of Urban Streams.</a> Environ Sci Tech. , (2014).</li><li>Voorhees, J. P., Anderson, B. S., Phillips, B. M., Tjeerdema, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+treatment+as+a+method+to+remove+imidacloprid+from+agriculture+runoff.">Carbon treatment as a method to remove imidacloprid from agriculture runoff.</a> Bull Environ Contam Toxicol. , (2017).</li></ol>

Praksisene beskrevet i denne protokollen er ment som endelige trinn i en overordnet strategi for fjerning av forurensninger i landbruksvann og avløp. Bruk av bioswales og andre urbane grønne infrastrukturer LID-praksis er ment som et siste stykke av puslespillet for å fjerne forurensninger i avrenning før de når tilstøtende mottaksvann. Denne protokollen legger vekt på metoder for å overvåke bybiosvale for å bestemme effektiviteten til behandling for å fjerne toksisitet forbundet med urbane forurensninger, me...

Overfladetoksisitet er utbredt i California-vannområder, og flere tiår med overvåkning har vist at toksisitet ofte skyldes pesticider og andre forurensninger 1 . De primære kildene til overflatevannforurensning er stormvann og vanning avløp fra urbane og landbrukskilder. Som vannløp er oppført som nedbrytt på grunn av forurensninger, og toksisiteten er identifisert fra urbane og landbruksbaserte kilder, samtykker vannkvalitetsregulatorer med statlige og føderale finansieringskilder for å implementere praksis for å redusere forurensning. Grønn infrastruktur blir fremmet i California urbane vannområder for å redusere flom og øke utvinningen av stormvann gjennom infiltrering og lagring. Mens lavimpulssutvikling (LID) -design blir mandatt for nybygging i mange regioner, har få studier overvåket effekten av disse systemene utover målinger av konvensjonelle forurensninger som oppløste faste stoffer, metaller og hydrokarbonerbons. Mer intensiv overvåking har nylig vurdert reduksjoner i kjemiske konsentrasjoner og kjemisk belastning som er ansvarlig for toksisitet ved overflatevann, og for å avgjøre om bioswales reduserer toksisiteten av avrenning. Dette har vist at bioswales er effektive for å fjerne toksisitet assosiert med noen forurensningsklasser 2 , men ytterligere forskning er nødvendig for nye kjemikalier av interesse. Vegetasjonsbehandlingssystemer blir også implementert i landbruksvannskredsløpet i California, og disse har vist seg å være effektive for å redusere plantevernmidler og andre forurensninger i landbruksvannet avløp 3 , 4 . Disse systemene representerer komponenter i en rekke tilnærminger for å redusere forurensning av laster til overflatevann. Fordi de er ment å redusere forurensninger som er ansvarlige for overflatevannstoksisitet, overvåker en nøkkelkomponent i gjennomføringsprosessen eNsure deres langsiktige effektivitet. Overvåking inkluderer både kjemiske analyser av kjemikalier av interesse, samt toksisitetstesting med følsomme indikatorarter. Denne artikkelen beskriver protokoller og overvåkingsresultater for en urban parkeringsplass bioswale og et jordbruksgrønt dreneringsgrøftsystem. Utformingsegenskapene til en typisk parkeringsplass bioswale, som kan brukes til å behandle stormavstrømning i en typisk parkeringsplass for blandet bruk, er avhengig av området som behandles. I eksemplet som beskrives her, oppretter 53.286 kvadratfot asfalt et ugjennomtrengelig overflateareal som drenerer til en svale, som består av 4 683 kvadratmeter landskapsforming. For å imøtekomme avrenning fra dette overflaten, omfatter en 215 fot lang bunn-, halv-V-formekanal svalen med en sideskråning mindre enn 50% og en langsgående helling på 1% ( figur 1 ). Denne svalen består av tre lag, inkludert innfødt gjeng gress plantet i 6 tommer av jordjord, layeRød over 2,5 fot komprimert undergrade. Stormvann strømmer fra parkeringsplasser til flere inngangspunkter langs svalen. Vannet infiltrerer det vegeterte området, og gjennomsyrer deretter undergraden og avløper i en 4-tommers perforert drenering. Dette systemet drenerer vann gjennom et system som plumbes til et tilstøtende våtmark som til slutt drenerer til en lokal bekk.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="679">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">HOBO tipping-bucket digital logger rain gauge&#160;</td>
			<td style="width:177px;">Onset Computer Co., Bourne MA, USA)</td>
			<td style="width:119px;">Onset RG3</td>
			<td style="width:167px;">Rain gauge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mechanical geared pulse flow meter&#160;</td>
			<td style="width:177px;">Seametrics Inc., Kent WA</td>
			<td>Seametrics MJ-R</td>
			<td>Flow meter for measuring bioswale outlet flow</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Filtrexx SafteySoxx</td>
			<td style="width:177px;">Filtrexx Co. - info@filtrexx.com</td>
			<td style="width:119px;">SafetySoxx</td>
			<td>perforated synthetic cloth for granulated activated carbon and compost</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Granulated activated carbon&#160;</td>
			<td style="width:177px;">Evoqua - Siemens Corp., Oakland CA</td>
			<td style="width:119px;">AC380</td>
			<td>GAC for agriculture irrigation water treatment</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Digital flow meters&#160;</td>
			<td style="width:177px;">Seametrics Inc. Kent WA</td>
			<td style="width:119px;">Ag2000; WMP101</td>
			<td>Flow meters for agriculture irrigation treatment system monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Data Loggers</td>
			<td>Campbell Scientific Inc., Logan, UT</td>
			<td style="width:119px;">CR1000</td>
			<td>Data loggers for recording flow data</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Peristaltic pumps for composite sampling</td>
			<td style="width:177px;">Omega Engineering Inc. Stamford CT</td>
			<td>Omegaflex FPU-122-12VDC&#160;</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

Urban stormvann og landbruk vanning avløp inneholder en kompleks blanding av forurensninger som ofte er giftige for tilstøtende mottaksvann. Avløp kan behandles med enkle systemer designet for å fremme sorption av forurensninger til vegetasjon og jord og fremme infiltrasjon. To eksempelsystemer er beskrevet: et biosvaltbehandlingssystem for stormvannbehandling i byområder, og et vegetasjonssystem for drenering for behandling av avfallsbehandling av landbruket. Begge har liknende egenskaper som reduserer forurensning i avrenning: vegetasjon som resulterer i sorpsjon av forurensningene til jord- og planteflater og vanninfiltrasjon. Disse systemene kan også inkludere integrering av granulert aktivert karbon som et poleringstrinn for å fjerne resterende forurensninger. Implementering av disse systemene i landbruk og urbane vannområder krever systemovervåking for å verifisere behandlingseffektivitet. Dette inkluderer kjemisk overvåking for spesifikke forurensninger som er ansvarlige for toksisitet.Det nåværende papiret legger vekt på overvåkning av dagens brukskonsentrasjoner, siden disse er ansvarlige for overflatevannstoksisitet for vannlevende hvirvelløse dyr.

Urban Bioswale Effektivitet Under 18,5 h av stormen ble det registrert 1,52 &quot;regn av regnmåleren, og dette resulterte i at 50.490 gallons vann strømmet fra parkeringsplassene til biosvalen. Av dette totale volum ble det registrert 5 248 gallon av utløpsmåleren , Noe som resulterte i en total infiltrering av 90% av stormvannet som strømmet inn i biosvalen. Biosvalen reduserte alle kontrollerte kjemikalier. Totalt suspend...

Watch this Scientific Journal Video about Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff at JoVE.com

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

Denne artikkelen oppsummerer designattributtene og effektiviteten til behandlingssystemer som behandler urbane vannsvann og jordbrukskonsentrasjonsavløp for å fjerne plantevernmidler og andre forurensninger forbundet med akvatisk toksisitet.

Vegetasjonsbehandlingssystemer for fjerning av forurensninger assosiert med overflatevannstoksisitet i jordbruk og urban avgang

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

Research

JoVE Journal

Environment

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

Design og bygging av en Urban Avrenning 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 ...

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

En protokoll for dirigering Nedbør Simulering å studere Soil Avrenning

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

A Whole Cell Bioreporter tilnærming til Vurdere Transport og biotilgjengelighet av miljøgifter i vann Umettet Systems

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

Utarbeidelse og testing av Impedans baserte fluidic biochips med RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluering av drikkevann Prøver for Toxicity

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

A Duplex Digital PCR Assay for Simultaneous Quantification of the Enterococcus spp. and the Human Fecal-associated HF183 Marker in Waters

A Duplex Digital PCR Assay for Simultaneous Quantification of the Enterococcus spp. and the Human Fecal-associated HF183 Marker in Waters

En Duplex Digital PCR-analyse for Samtidig Kvantifisering av<em&gt; Enterococcus spp.</em&gt; Og Human Fecal-forbundet HF183 Marker i Waters

This manuscript describes a duplex digital PCR assay (EntHF183 dPCR) for simultaneous quantification of Enterococcus spp. and the human fecal-associated ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Protokoll for Microplastics Prøvetaking på havoverflaten og Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

Økotoksikologisk metode med marine bakterier<em&gt; Vibrio anguillarum</em&gt; Å vurdere den akutte toksisiteten av miljøforurensninger

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food ...

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Kontinuerlig Instream overvåking av næringsstoffer og sedimenter i landbruket nedslagsfelt

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

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Anlegget infeksjon testen: Spray og såret-mediert Inoculation med anlegget patogen Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Byggingen av en rimelig Mobile inkubator for feltet og laboratoriebruk

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...