Characterization of soil heavy metal pools in paddy fields in Taiwan: chemical extraction and solid-solution partitioning

Ongoing industrialization has resulted in an accumulation of metals like Cd, Cu, Cr, Ni, Zn, and Pb in paddy fields across Southeast Asia. Risks of metals in soils depend on soil properties and the availability of metals in soil. At present, however, limited information is available on how to measure or predict the directly available fraction of metals in paddy soils. Here, the distribution of Cd, Cu, Cr, Ni, Zn, and Pb in 19 paddy fields among the total, reactive, and directly available pools was measured using recently developed concepts for aerated soils. Solid-solution partitioning models have been derived to predict the directly available metal pool. Such models are proven to be useful for risk assessment and to derive soil quality standards for aerated soils. Soil samples (0-25 cm) were taken from 19 paddy fields from five different communities in Taiwan in 2005 and 2006. Each field was subdivided into 60 to 108 plots resulting in a database of approximately 3,200 individual soil samples. Total (Aqua Regia (AR)), reactive (0.43 M HNO3, 0.1 M HCl, and 0.05 M EDTA), and directly available metal pools (0.01 M CaCl2) were determined. Solid-solution partitioning models were derived by multiple linear regressions using an extended Freundlich equation using the reactive metal pool, pH, and the cation exchange capacity (CEC). The influence of Zn on metal partitioning and differences between both sampling events (May/November) were evaluated. Total metals contents range from background levels to levels in excess of current soil quality standards for arable land. Between 3% (Cr) and 30% (Cd) of all samples exceed present soil quality standards based on extraction with AR. Total metal levels decreased with an increasing distance from the irrigation water inlet. The reactive metal pool relative to the total metal content is increased in the order C

Characterization, desorption, and mining of phosphorus in noncalcareous sandy soils

In areas with intensive livestock farming, soils have been enriched with phosphorus (P), following heavy applications of animal manure. These soils are a risk for nearby surface waters, as the leaching of P from these soils contributes to eutrophication of these surface waters. This study was set up to better understand the speciation and desorption of P in noncalcareous sandy soils, so as to contribute to the development of management guidelines for these soils

Uit de mest- en mineralenprogramma's : Uitmijnen biedt perspectief om het risico van fosfaatuitspoeling uit zwaar bemeste landbouwgronden te verminderen!

Landbouwgronden die in het verleden zwaar zijn bemest, zijn rijk aan fosfaat. In kalkloze zandgronden is de bindingscapaciteit van de bodem voor fosfaat niet groot, waardoor er een risico ontstaat voor uitspoeling. Dit gebeurt vooral in vlakke gebieden met een ondiepe grondwaterstand en een intensief afwateringsstelsel. In het oppervlaktewater leidt te veel fosfaat tot ongewenste effecten (eutrofiëring). In Nederland heeft momenteel ongeveer eenderde deel van de kalkloze zandgronden een (te) hoog fosfaatgehalte. Uitmijnen is een mogelijke maatregel om het risico van fosfaatuitspoeling uit kalkloze zandgronden met een te hoog fosfaatgehalte te verminderen. Onder uitmijnen wordt verstaan: het onttrekken van fosfaat aan de grond door middel van het oogsten en afvoeren van een gewas zonder fosfaatbemesting. In dit infoblad worden de belangrijkste resultaten weergegeven van een experiment, waarin het proces van uitmijnen versneld is nagebootst in een potproef. De afname in de hoeveelheid fosfaat in de grond en de veranderingen in de fosfaatspeciatie zijn onderzocht. Op basis van deze resultaten kunnen richtlijnen worden ontwikkeld voor het beheer van de zogenaamde fosfaatlekkende landbouwgronden in de buurt van oppervlaktewater, zodat in de toekomst voldaan kan worden aan de kwaliteitseisen van de Kaderrichtlijn Wate

Identification and characterization of phosphorus-rich sandy soils

AbstractFor the identification of phosphorus-rich and phosphorus-leaky soils, various extraction methods have been proposed as indicators to estimate the risk of phosphorus (P) losses. In this study we compare and discuss the extractability of P from sandy soils, using various modifications of mild extractants (water and CaCl2), FeO-impregnated filter-paper strips (Pi-test), and ammonium oxalate (P-ox).In the soils studied, the amounts of water- and CaCl2-extractable P were (much) smaller than the amounts of P extracted with FeO-strips or with ammonium oxalate. With the water-based extraction method Pw (1:60 v:v soil:solution ratio), end-over-end shaking (Pw-2) compared with reciprocative shaking (Pw-1) resulted in increased amounts of extractable P in all soils. Because in the original Pw procedure reciprocative shaking and end-over-end shaking were implicitly treated as being exchangeable, the shaking method needs further standardization. Exponential relationships were found between P-1:2 (water-extractable P at a 1:2 w:v soil:solution ratio; roughly comparable with P in the soil solution) on the one hand, and Pw-1 (R2 = 0.99; P < 0.001) and Pw-2 (R2 = 0.96; P < 0.001) on the other. The non-linearity of such relationships must be taken into account if Pw is used as an indicator to estimate the risk of P leaching, i.e., at high values of Pw, leaching may be underestimated if a linear instead of a non-linear relationship is used. A similar exponential relationship was observed between P-1:2 and the P saturation degree (PSD) for soils sampled from the same site (R2 = 1.00; P < 0.001). The relationship was not valid for soils from other sites, suggesting that the PSD as such cannot be used as an indicator for the risk of leaching dissolved P. Based on both PSD and P-l:2, a simple alternative scheme is proposed to provide guidance for selecting P-leaky soils and for evaluating the effectiveness of measures to restore such soils

The use of indicators for the identification of phosphorus transfer from agricultural land to surface waters

Increased loading of agricultural soils with phosphorus (P) has been directly associated with P transfer from soil to surface waters, contributing to eutrophication. Policies and measures have been implemented to decrease the P loading. To evaluate the effectiveness of these policies and measures, we propose indicators, selected from literature, which are suitable for the assessment of the potential risk of P transfer at the field level. Our study focuses mainly on simple 'soil' indicators of the potential risk of P transfer only. The indicators were qualitatively assessed on basis of the selection criteria purposive, measurable and reactive. Based on these criteria, P in soil solution and Pw have been selected for testing in a field experiment

Fosfaat als adder onder het gras: afgraven of uitmijnen?

In H2O nr. 17 van 2 september jl. wordt door Leon Lamers e.a. de problematiek geschetst die kan ontstaan wanneer fosfaatrijke landbouwgrond wordt omgezet in ‘nieuwe natte natuur’. Vooral onder anaërobe omstandigheden kan dan veel fosfor vrijkomen. In plaats van natuur ontstaat ‘groene soep’. Op dit artikel kwam een reactie binnen van Wim Chardon, Francisca Sival en Gerwin Koopmans (Alterra). Met een weerwoord van Leon Lamers e.a

Effectgerichte aanpak verwijdering P uit bodem- en slootwater duinzandgrond

Op bloembollenpercelen bij Egmond a/d Hoef worden twee zuiveringsmethoden getest om fosfaat te verwijderen uit bodem en slootwater. Het doel is het water te zuiveren van fosfaat om daarmee te voldoen aan de Europese Regelgeving voor de kwaliteit van oppervlaktewater

Verwijdering van fosfaat uit bodemwater met ijzerzand : De omhulde drain

In het Nederlandse oppervlaktewater zijn de fosfaatconcentraties vaak te hoog en vormt eutrofiëring een groot probleem. Fosfaatuitspoeling uit landbouwgronden draagt flink bij aan de totale fosfaatbelasting van het oppervlaktewater. Met brongerichte maatregelen, zoals evenwichtsbemesting, zal in sommige delen van het landelijk gebied de hoofddoelstelling van de Kaderrichtlijn Water niet worden gerealiseerd. Hiervoor zijn aanvullende maatregelen nodig, die kunnen bijdragen aan het verbeteren van de chemische waterkwaliteit. We hebben de effectiviteit getest van een drainagebuis omhuld met ijzerzand om fosfaatuitspoeling te verminderen. Deze veldproef is uitgevoerd op een duinzandgrond in het bloembollengebied. Het gemiddelde zuiveringsrendement van de omhulde drainagebuis bedraagt 94 procent. Het omhullen van drainagebuizen met ijzerzand lijkt een veelbelovende maatregel voor het verminderen van fosfaatuitspoelin