تصفیه آب و فاضلاب

تجزیه بستر در آزمایشگاه. پس از آن ، ما بررسی کردیم که چگونه شیمی اولیه بسترهای گیاهی میزان DOC تولید شده در طی تجزیه آزمایشگاه را کنترل می کند. یک شبیه سازی شش هفته ای با استفاده از نمونه های پوشش گیاهی (Sphagnum ، Calluna ، Juncus ، Molinia) و یک خاک ذغال سنگ نارس که با استفاده از آب اسمز معکوس در یک محفظه کنترل کننده آب و هوا با حوادث بارشی شبیه سازی شده منظم تجزیه شد ، انجام شد. زیر نمونه ها از نظر میزان کربن و نیتروژن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و در پایان آزمایش DOC از نمونه ها استخراج شد. شکل 2. درصد از دست دادن DOC در انکوباسیون هفت روزه با افزودن مواد مغذی و تلقیح استاندارد برای منابع مختلف DOC. میله های خطا در یک خطای استاندارد (5 = n).فاضلاب بهداشتی

مقدار DOC قابل استخراج در شکل 3 نشان داده شده است ، گونه های مهاجم Molinia به طور قابل توجهی بیشتر از منابع معمول peatland DOC تولید می کنند. نسبت کربن به ازت اغلب به عنوان اندازه گیری در دسترس بودن مواد مغذی یا تجزیه گیاهان با استفاده می شود مقادیر زیاد نشانگر در دسترس نبودن مواد مغذی است. تجزیه و تحلیل در مورد ماده اولیه نسبت C: N را در نظم Sphagnum> Calluna> Juncus> Molinia> ذغال سنگ نارس نشان داد فاضلاب صنعتی (به جدول تکمیلی 1 مراجعه کنید). همبستگی بین بستر C: نسبت N و DOC قابل استحصال آب در جای دیگری از ادبیات گزارش شده است 29 و مجدداً یافته شد که به شدت با هم ارتباط دارند (Spearman"s ρ = - 0.884 ، p <0.001). اگرچه نشان داده شده است که محتوای C: N خاک پیش بینی کننده میزان غلظت DOC رودخانه 30 است ، از جمله خاک ذغال سنگ نارس در این مجموعه داده نتایج ضعیفی را به دست داد (Spearman"s ρ = 0.043، p = 0.838). خاک پیت بالاترین? N را داشت که با توجه به اینکه خاک پیت از پوشش گیاهی در حال پوسیدگی بالای آن تشکیل شده است ، نشان دهنده حفظ ترجیحی نیتروژن حاوی ترکیبات پیت در پیت است که در جای دیگر به آن اشاره شده است 31. بنابراین نسبت اندازه گیری میزان حفاظت N به جای شار بالقوه DOC است ، از این رو عدم وجود همبستگی هنگام گنجاندن بستر و خاک در مجموعه داده. در یک آزمایش اضافی ، گل ها و شاخه های کالونا جدا شده و برای C و N غلظت تجزیه و تحلیل شدند. - قبل از استخراج و تجزیه و تحلیل DOC. تجزیه و تحلیل مقدماتی نسبت C: N را برای جریانهای جریان 40/0 ± 41/49 نشان داد در حالی که شاخه ها 34/0 ± 83/65 بود. گلها 19.8? DOC بیشتری در یک میلی گرم در − 1 پایه تولید کردند (t = 3.107 ، p = 0.021) و این DOC از عطر و بوی بیشتری برخوردار بود ، که با مقدار SUVA نشان داده شد (t = 15.824 ، p <0.001). این نتایج نشان می دهد که گل ها فصلی از مواد حساس تر (C: N کم) را فراهم می کنند که احتمالاً به سرعت تجزیه می شوند و پتانسیل بیشتری برای تولید DOC دارند. تولید DOC از ویژگی معطر تری برخوردار است و بنابراین ، از آزمایش BDOC ، احتمالاً در آبهای سطحی پایدارتر خواهد بود. مقادیر بستر C: N و ارتباط با تولید DOC نشان می دهد گیاهان عروقی توانایی بیشتری برای استفاده از نیتروژن دارند ، و در نتیجه در دسترس بودن مواد مغذی بالاتر برای تجزیه کننده ها و مقدار بالاتر مربوط به تولید DOC است. تجزیه بستر در مزرعه. مقیاس گذاری یافته های آزمایشگاهی شار DOC به مقیاس حوضه آبریز اغلب پیچیده است و راننده غالب می تواند هنگام حرکت از آزمایشگاه به میدان 32 تغییر کند. تجربه ای با استفاده از "کیسه های زباله" ، کیسه های مش که می تواند در مزرعه دفن شود تا شرایط پوسیدگی واقعی را تجربه کند ، تا حدی انجام شد تا این شکاف را از آزمایشگاه به زمینه دیگر برطرف کند. مجموعه ای از سایت های نزدیک Postbridge در پارک ملی Dartmoor ، انگلستان (50 درجه 6 ′ شمالی ؛ 3 درجه 90 ′ غربی) انتخاب شدند و با نظارت بر دما و جدول آب ابزاری شدند (به روش های جزئیات سایت و داده های آب و هوا مراجعه کنید). پس از ده ماه تجزیه بین دسامبر و سپتامبر بازیابی می شود. سپس اینها برای از دست دادن جرم توزین شدند ، DOC استخراج شد و سپس داده های حاصل در یک مدل ANCOVA با استفاده از میانگین دما و عمق به سطح آب به عنوان متغیرها تجزیه و تحلیل شد. فقط از دست دادن جرم نمونه ها مورد بحث قرار خواهد گرفت زیرا فقط تأثیرات بسیار کمی بر کیفیت DOC مشاهده شده است (به جدول تکمیلی 2 مراجعه کنید). از دست دادن جرم در طی تجزیه به ترتیب کالونا بود (33.6 ± 2.9?) ، جونکوس (24.5 ± 1.2?) ) ، مولینیا (1.3 ± 21.3?) سپس Sphagnum (0.3 1.2 1.2). به غیر از مقایسه Juncus-Molinia ، که از نظر آماری مشابه بودند ، در تمام انواع پوشش های گیاهی به طور قابل توجهی از دست دادن جرم در سطح P = 0.01 متفاوت بود. از دست دادن جرم بسیار ناچیز Sphagnum نشان می دهد که اگرچه تولید کم DOC در آزمایش تجزیه آزمایشگاه بر اساس میلی گرم در گرم مشاهده شده است ، یک استخر بزرگ کربن می تواند در طی سالیان متمادی ایجاد شود ، به طور بالقوه به معنای شار کلی بالای یک گرم در متر مکعب است. 2 سال − 1 پایه. در مقابل ، گیاهان عروقی تولید DOC بالا بر حسب میلی گرم در گرم در تجزیه آزمایشگاه را نشان دادند ، اما با این حال از دست دادن جرم بسیار سریع در مزرعه نشان داد ، ازن ژنراتور که نشان می دهد استخر کربن بستر کلی در یک سیستم تحت سلطه گیاهان عروقی فقط چند سال تشکیل خواهد شد " ارزش بستر این می تواند پیامدهای مهمی برای شار DOC از حوضه های آبریز که گونه های مرتع در حال تجاوز به مناطق Sphagnumpeatlands33 هستند به عنوان سطح بالاتر باشد.aks در شار ممکن است از زیست توده گیاهان عروقی مشاهده شود زیرا به سرعت تحلیل می رود ، اما با توجه به اینکه اندازه استخر کربن کاهش می یابد ، شار DOC ممکن است به طور کلی کاهش یابد. شکل 3. تولید DOC از منابع مختلف peatland (حروف نشان دهنده زیر مجموعه های آماری است). میله های خطا در یک خطای استاندارد (5 = n).فصلی بودن ، کیفیت و قابلیت درمان DOC به دلیل منبع پوشش گیاهی. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است ، اختلافات زیادی در ادبیات برای میزان تولید بستر از گونه های مختلف گیاه مورد مطالعه و زمان تولید بستر گزارش شده است. مقادیر ادبیات تولید بستر نشان می دهد ورودی سالانه بسیار زیادی از Juncus و Molinia با کوچکتر ورودی های Calluna و Sphagnum. Sphagnum و Calluna هر دو در طول سال زباله تولید می کنند (اگرچه Callunapeaks در اکتبر) در حالی که مولینیا و جونکوس فقط در اواخر پاییز زباله تولید می کنند. قسمت عمده ای از اوج پاییز / زمستان در تولید بستر کالونا با ریزش کپسول های گل 34 رخ می دهد. همانطور که در آزمایش های قبلی نشان دادیم ، این مقدار زیادی ماده حساس به لایه بستر اضافه می کند ، و در نتیجه تولید DOC بیشتر می شود. این نشان می دهد که یک تغییر از Sphagnum به Calluna ، Molinia یا مناطق تحت سلطه Juncus می تواند منجر به یک سیگنال صوتی دریایی قوی تر در جریان های DOC از لایه بستر شود. سپتیک تانک این مفهوم افزایش فصلی و اندازه های تغییر یافته و دوچرخه سواری استخرهای کربن بستر در شکل 4 خلاصه شده است. این نمودار مفهومی بینش جدیدی را درباره تغییرات احتمالی دوچرخه سواری کربن در زمینهای peat به دلیل تغییرات پوشش گیاهی ناشی از آلودگی جوی ، مدیریت زمین و تغییرات آب و هوایی ارائه می دهد. این احتمالاً به تعداد چرخه هایی که قبلاً بر تولید و حمل و نقل مingثر بوده اند ، پیچیدگی بیشتری اضافه می کند ، بسیاری از آنها در مقیاس های مختلف و چرخه های زمانی 35 کار می کنند. نقش پوشش گیاهی در کنترل فصلی غلظت DOC خاک و رودخانه به خوبی مطالعه نشده است (نگاه کنید به جدول تکمیلی 3) ، اگرچه شواهد میدانی برای این چارچوب مفهومی وجود دارد. یک مطالعه در جنوب نروژ نشان داد که در عمق 0-10 سانتی متر ، Molinia و Calluna سطح متخلخل DOC-منافذ آب بیشتری از Sphagnum با یک ترکیب فصلی قوی ، با زمان تولید بستر ، ارائه دادند. در 10-20 سانتی متری عمق ، به دلیل افزایش استخر C ، Sphagnum غلظت DOC بالاتری نسبت به گیاهان عروقی داشت و این در طول سال پایدار بود 36. این داده های میدانی به این درک مفهومی جدید از چگونگی تغییر پوشش گیاهی peatland ممکن است دوچرخه سواری C را در زمین های peat تغییر دهد که منجر به قله های بزرگتر و فصلی DOC می شود. کار بیشتر در انگلستان نشان داده است که DOC در آب منافذ زیر Sphagnum بالاتر از Molinia37 است ، اما فصلی و عمق در این کار در نظر گرفته نشده است و یک مطالعه بعدی توسط نویسندگان نشان داد که هیچ تاثیری از نوع عملکرد گیاه بر غلظت DOC فقط تنفس اکوسیستم ، با 38. یک جز component فصلی قابل توجه از گیاهان عروقی شواهد میدانی بیشتری برای محاسبه تفاوتهای یافت شده بین این مطالعات میدانی مورد نیاز است. اثر بالقوه صادرات DOC بیشتر فصلی در تجزیه مواد آلی peatland همچنان که نقش زیست توده زیر زمین و اثر آغازین بالقوه است ، همچنان یک منطقه برای تحقیقات آینده است. ترشحات ریشه این می تواند قابل توجه باشد زیرا ، به عنوان مثال ، مولینیا ده برابر بیومس ریشه سالیانه Calluna39 تولید می کند و تراوش ریشه می تواند با افزودن کربن قابل تحمل که تجزیه ذغال سنگ نارس را "اولیه" می کند ، مواد آلی ذغال سنگ نارس را بی ثبات کند. نوع پوشش گیاهی همچنین بر تنوع جامعه میکروبی در peatlands41 تأثیر می گذارد که ممکن است برای جداسازی کربن و شار DOC تأثیراتی داشته باشد. ارزش خدمات اکوسیستم تنظیم آب که توسط باتلاق های پتویی در انگلیس انجام می شود 230 میلیون پوند در سال تخمین زده شده است 42 ، با این وجود چندین مزایای مشترک برای مدیریت حوضه آبریز وجود دارد ، از جمله میرایی سیل ، ترسیب کربن ، تنوع زیستی ، کشاورزی و ارزش رفاهی 12،43 که می تواند اقتصاد چنین طرح هایی را بهبود بخشد. اهمیت نوع پوشش گیاهی برای شار DOC لایه بستر نشان داده شده است و بر لزوم گنجاندن Sphagnum در مدل های در نظر گرفتن شار DOC در مقیاس حوضه آبریز به عنوان کارهای اخیر ، که از سنجش از دور استفاده می کند که نمی تواند بین گیاهان Sphagnum و گیاهان عروقی تفاوت ایجاد کند ، نشان می دهد اثرات 44. تحقیقات ما شواهد مهم اولیه را نشان می دهد که بازیابی پوشش خزه Sphagnum می تواند کیفیت آب آشامیدنی را بهبود بخشد و نشان دهنده بالقوه پرداخت مدل خدمات اکوسیستم (PES) است که به موجب آن مدیران زمین برای فعالیت هایی مانند مسدود کردن خندق برای تأمین آب آشامیدنی می توانند پرداخت شوند. در طرح های فعلی بلوغ حوضه های آبریز از بلوک خندق برای بالا بردن جداول آب در مناطق peatland استفاده شده است تا شرایط مطلوبی برای Sphagnum ، تشکیل ذغال سنگ نارس و احتباس آب با موفقیت های متغیر فراهم شود 12. نتایج اولیه پروژه Exmoor Mires حاکی از آن است که این امر باعث کاهش بار کلی DOC در پایین دست به دلیل کاهش اوج جریان 45 و افزایش گونه های سازگار با شرایط مرطوب تر 46 شده است. داده های ما اولین شواهد قانع کننده ای را ارائه می دهد که رویکردهای مدیریت حوضه آبریز مزایایی را در رابطه با فرآیند تصفیه آب با قله های DOC فصلی پایین تر و قابلیت درمان بهبود یافته ارائه می دهند ، اگرچه این باید در مقیاس گذاری تا سطح حوضه آبریز آزمایش شود. این نتایج نشان می دهد که تغییر در پوشش گیاهی می تواند تأثیر زیادی در فصلی و tr داشته باشد قابلیت خوردن DOC در حوضه های آبریز peatland و بنابراین مدیریت نوع پوشش گیاهی می تواند روشی برای بهبود کیفیت آب خام به جای محلول های "انتهای لوله" در کارهای تصفیه باشد فاضلاب بهداشتی