Subiecte

Abstract

Coloizii transportați de sol au fost legați de transportul pe distanțe lungi de radionuclizi, metal (loid) și nutrienți. Azotul asociat coloidului (N) va avea mecanisme diferite de ciclare biogeochimică și potențial pentru transportul pe apă pe distanțe mai mari comparativ cu dizolvarea N. Rolul pe care îl joacă coloizii în aprovizionarea și mobilitatea N în bazinele hidrografice care se varsă în Marea Barieră de Corali ( Laguna GBR) este neexplorată. Aici, examinăm argila dispersabilă în apă (WDC) din probele de sol recoltate din zăcăminte și drenuri agricole în trei utilizări diferite ale terenului (trestie de zahăr, teren neagricol și pășunat) în zona Townsville. Proporția de sol N asociată cu WDC a fost invers corelată cu solul total N, cu până la 45% din totalul solului N fiind asociat coloidal în solurile cu scăzut nivel de N. În limita 0,45 µm). Descoperirile sugerează că gestionarea eroziunii solului poate contribui și la gestionarea N

coloidal

Introducere

De la stabilirea europeană a Australiei la sfârșitul secolului al XVIII-lea 1, încărcăturile de sedimente și substanțe nutritive în zona marină a Marii Bariere de Corali (GBR) au crescut dramatic ca urmare a modificărilor de utilizare a terenului, cum ar fi urbanizarea, mineritul și intensificarea agricolă 1,2, 3. În această perioadă de timp, cantitatea totală de solide suspendate (TSS), azotul total (N) și livrarea totală a fosforului (P) în laguna GBR a crescut de 5,5, 5,7 și 8,9 ori, respectiv 3. Aceste pierderi sunt deosebit de mari în timpul inundațiilor, deversările de nutrienți și sedimente crescând de până la 100 de ori în comparație cu condițiile de inundații 4. Acest flux a fost legat de eutrofizare, pierderea biodiversității marine, focare de stele de coroană de spini, productivitate redusă a pescuitului și o reducere dramatică a acoperirii coralilor GBR 3,5,6 .

În studiile lui Wilkinson și colab. (2013), urmărirea sedimentelor facilitată de radionuclizi a scăzut a sugerat că până la 77-95% din sedimentul 2 din Queenslandul de Nord) a fost derivat în mare parte din gropile de sub suprafață și eroziunea 7.8 a băncii. În ce măsură acest sediment exportat este alcătuit din coloizi este în prezent o lacună de cunoștințe cheie. Coloizi, definiți de Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) ca suspensii stabile de particule bine dispersate 9,10,11,12. Suspensiile coloidale stabile sunt generate în sol prin precipitarea fazelor secundare, eliberarea particulelor coloidale ca urmare a dizolvării agenților de cimentare, perturbarea fizică rezultată din precipitații sau alte fluxuri de apă 12 și îmbunătățirea electrostatică a stabilității particulelor prin intermediul modificări ale chimiei solului 12. Coloidii stabili sunt disponibili ulterior pentru a participa la transportul vertical al materialelor anorganice și organice prin profilul solului sau livrat în apele de suprafață prin eroziune și scurgeri 12,13,14 .

După migrarea în bazinele hidrografice, coloidii pot fi foarte stabili și transportați pe distanțe lungi 9.12. De exemplu, Lewis și colab. (2013) au examinat eficiența captării barajului Burdekin Falls în funcție de dimensiunea particulelor, determinând că nu există particule 15. Bainbridge și colab. (2012) au examinat exportul de sedimente și substanțe nutritive dintr-o locație aproape de coastă de pe râul Burdekin în laguna GBR ca urmare a unui pene de inundații 16. Nămol fin (3,9–15,6 µm) și argilă (17, care intră în laguna GBR și poate contribui la degradarea calității apei și a sănătății ecosistemului 5,6,18 .

Cercetările privind transportul de N în zona de captare GBR examinează în mod obișnuit probele de apă separate în fracțiuni de 0,45 µm pentru a determina operațional fracțiunile „dizolvate” și particulele (N total minus 0,45 µm filtrat). Această abordare este în mare parte un produs de preocupări analitice operaționale, deoarece investigați -1 (37% din sarcina totală DIN) și pășunat contribuind 2.952 tone an -1 (28% din sarcina totală DIN) 19,20. În regiunea Burdekin, cele mai recente rapoarte disponibile estimează că pășunatul și cultivarea trestiei de zahăr contribuie cu 36 și respectiv 44% din încărcătura totală DIN. N (DN) dizolvat din aceste utilizări diferite a terenului are caracteristici diferite, DN de la terenurile de pășunat existând predominant ca DON (38% din încărcarea totală de azot (TN) până la laguna GBR 19) și DN de la cultivarea trestiei de zahăr existând predominant ca DIN de sarcină TN la laguna GBR 19) 21,22. Încă se cercetează dacă se exportă mai mult DIN din savana pășunată decât se exportă din savana nepăsată. Lucrările anterioare care au luat în considerare terenurile nepăsate au estimat că concentrația DIN în scurgerile din terenurile pășunate a fost de două ori mai mare decât cea din scurgerea din terenurile nepășurate 23 .

Modelarea exporturilor de nutrienți particulari din bazinele hidrografice sa bazat pe concentrațiile măsurate de nutrienți ai solului, dar a avut în mod repetat tendința de a supraestima exporturile de nutrienți particulari în raport cu datele de monitorizare a încărcăturii fluviale 3.23. Deși această supraestimare poate fi atribuită unor estimări incorecte ale concentrațiilor de nutrienți ai solului livrate efectiv în fluxuri, contribuția coloizilor solizi (coloizi generați din componentele solului) nu a fost luată în considerare până în prezent în modelarea și monitorizarea sarcinii și poate furniza o explicație alternativă pentru discrepanțele dintre modelare și date de monitorizare.

Aici investigăm dacă coloizii transportați de sol sunt o componentă importantă a N în siturile de eșantionare selectate din zona bazinului râului Burdekin. Bazinul râului Burdekin, stabilit pentru prima dată de europeni în 1862 1, drenează 129.700 km 2 din Queensland de Nord, afectând aproximativ 246 24 de recife de corali și reprezintă 34% din totalul captării GBR, a cărui gestionare este crucială pentru sănătatea viitoare a GBR 20. Utilizarea terenului în Burdekin constă în 2% cultivarea trestiei de zahăr și 91% în pășunatul bovinelor, ambele fiind surse majore de venit pentru regiune 20. Burdekinul a fost caracterizat anterior ca prezintă un risc ridicat pentru calitatea apei GBR și sănătatea ecosistemului ca urmare a scurgerii agricole care include erbicide, DIN și sedimente fine 20 .

În acest studiu, caracterizăm compoziția elementară, mineralogia și conținutul de N al argilei dispersabile în apă (WDC) din probele de sol colectate din trestie de zahăr, pășunat și zone neagricole, precum și