水资源管理
清除渗入地下水的硝酸盐与磷酸盐
沙质土抗压缩性好，透气性强，能够快速渗水，所以适用于果岭。然而，也由于渗水性好，这类土壤较难保留养分与水，在日常管理中要求更多施肥与灌溉。大量的施肥与灌溉，导致环境破坏——营养物质随着灌溉水透过沙质土污染了球场周边的地下水。球场地下水的硝酸盐和磷酸盐污染值得我们关注。
为了应对硝酸盐和磷酸盐的污染，球场管理者在沙质土中加入离子中和物质以降低氨根（NH4）的浓度。但是，通常所用的过滤物都有缺陷，有机的泥炭会逐渐自然分解，无机的软水剂或砖土则太过昂贵。更重要的是，已有的这些过滤物无法阻挡硝酸根（NO3）和磷酸根（PO4）。
既然大部分沙质土果岭都装备了地下排水系统，那么我们就有机会在排水系统内安装过滤器拦截随水渗透下来的营养物质。本次研究的目的就是测量在实验室环境和温室环境下使用不同过滤器的效果。
过滤物质与方法
硝酸根和磷酸根都是阴离子，阴离子交换树脂被选作滤芯，可是，阴离子交换树脂对磷酸盐亲和性较低，所以必须加入其他物质去对付磷酸盐。实验中使用了氢氧化铁物质（Fe5O3(OH)3）吸收砷酸盐和磷酸盐。阴离子交换树脂可以从市场上买到，氢氧化铁没有商品化，所以我们自行在实验室制备。
过滤棒实验
在实验室内，制作了15.2cm×7.6cm的过滤棒，滤芯为均匀混合的阴离子交换树脂与氢氧化铁沙，两端有封盖。
以每分钟9毫升的速率，向滤芯注入溶液：35毫克/升的硝酸根－氮离子（来自亚硝酸钠）、5毫克/升的磷酸根－三价磷离子（来自磷酸钾）、25毫克/升的氯离子（来自氯化钠）、30毫克/升的硫酸根－硫离子（来自硫酸钾）。从滤芯另一端收集滤液，用色谱仪检测硝酸盐和磷酸盐的浓度。
温室测渗仪实验
模拟沙质土果岭从铺设35.6cm×26.7cm聚氯乙烯薄膜开始。然后有7.6cm厚的8号砾石垫层。在砾石层之上，是27.9cm厚的沙质土层，土层内含有不同种类和体积的有机物。共建造了60个实验果岭，按5×2阵列排了6组。
砾石与沙土混合并压实之后，按每100平方米撒播680克纯种子种上了本特草。播种后，按每公顷48.4公斤施放氮肥，用的是9-18-18号初肥。接下来5个月按每14天施放一次20-20-20与28-8-18混合肥，用量为每100平方米450克。整个实验下来，总施肥量为11.0磅氮肥/1000平方呎。
实验果岭用喷灌控制系统进行喷灌，每分钟1.6毫米灌溉量。每天喷灌3次，每次1分钟，即每天水量4.6毫米。当草完全长好，喷灌量减少到每天1.5毫米。草坪每天剪到5毫米，并且每周碾压。
每个实验果岭底部有一个排水孔，安装了直径12.7毫米的聚氯乙烯连接器，所有液体都经此导出。半数实验果岭（30个）安装了30厘米长透明聚氯乙烯导管，每根导管装有一个过滤器，过滤器内塞满均匀混合的氢氧化铁沙与阴离子交换树脂。另一半实验果岭的导管没有装过滤器。每条导管都接着一个2升的储存罐。
每月2次从储存罐取出渗液样本，冰冻于-20℃，然后稀释，分析硝酸盐和磷酸盐浓度。经过8次取样后，每个过滤器被拆下并用含10%氯离子（Cl）、2%氢氧化物离子（OH）的溶液清洗，去除硝酸根和磷酸。经过此处理后，过滤器可以重复使用。
实验结果
沙粒作为介质使本来非晶体的氢氧化铁能放入过滤器吸附磷酸盐，但是，这种介质也减少了氢氧化铁接触磷酸盐的面积。经过多次测试对比，我们确定，氢氧化铁沙与单独氢氧化铁对磷酸盐的吸附效果一样。所以，氢氧化铁沙与阴离子交换树脂混合物可以用于实际应用，同时吸附硝酸盐和磷酸盐。
在过滤棒实验中，超过99%的硝酸根－氮离子被捕捉，直到注液量达到120升，超过那个点，滤芯停止不做硝酸盐，溶液中的硝酸根浓度开始持续上升。磷酸根－三价磷离子捕捉率高于95%，直到注液量超过140升。
在温室果岭实验中，全部10次取样显示，是否经过过滤器的渗液区别明显。渗液经过过滤后，硝酸根－氮离子浓度远低于国际规定的最大限值（10PPM或每升10毫克），非过滤渗液的硝酸根－氮离子浓度则为50PPM。
在所有取样中，过滤器未能将磷酸根（三价磷离子）浓度控制在0.1PPM之下。可是，经测试，过滤过的渗液所含磷酸根（三价磷离子）浓度比未经过滤渗液的浓度低94%。未经过滤渗液的磷酸根（三价磷离子）浓度在10次取样中有6次数值比标准高出20倍，其中峰值达到70倍。经过滤的渗液数值在所有10次取样中比标准超出不到6倍，其中6次取样超出倍数小于4倍。
在土壤中加入苔泥炭，对吸收硝酸盐、磷酸盐没有影响。
结论
在沙质土的果岭培养草坪过程中，大量施肥与灌溉。模拟果岭实验表明，用过滤器能显著减少渗液所含的硝酸盐、磷酸盐浓度，加入泥炭藓对拦截营养物质渗漏没有作用。
而过滤器在球场实际应用中是否有效，还需要实地测试验证。
发布时间：2011-07-11 点击：1327 <<< 回上页
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