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Salvato, M (2010) Performance of wetland systems in reducing agricultural nitrogen pollution. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

The thesis is about the performance of wetland systems in reducing agricultural nitrogen pollution. It takes into account two experiments at different scale: a 3200 m2 pilot surface wetland and a mesocosm trial.
In the first case the aim was to evaluate the performance of the wetland, located at the experimental farm of the University of Padova (Italy), in abating nitrogen coming from 5 ha of surrounding fields. Overall, for the entire period (2.5 years), the basin performed well in abating both nitrate and total nitrogen with a removal efficiency of about 90%.
The major quantity of removed nitrogen was stored in vegetation and soil and only 6% was estimated as being lost with denitrification.
In the mesocosm experiment the aim was to compare five different species in abating nitrogen coming from a reconstructed wastewater. The experimental setup consisted of plastic tanks, filled with gravel and vegetated with Carex elata All., Juncus effusus L., Typhoides arundinacea (L.) Moench var. picta, Phragmites australis (Cav.) Trin. and Typha latifolia L.. There was also a control without vegetation. A solution of increasing concentrations of NH4-N and NO3-N was applied to the tanks, over 31 cycles of differing lengths. At the end of each cycle exiting water was analysed to determine the two nitrogen forms. All water volumes entering and exiting the tanks were measured in order to evaluate evapotranspiration. At the end of the trials T. latifolia had removed 82% of the entering nitrogen, followed by T. arundinacea (76%), C. elata (75%), Ph. australis (72%) and J. effusus (64%). The control removed 45% of the entering nitrogen. The fate of the two forms of nitrogen differed as NH4-N disappeared almost completely and in short time in all the treatments while NO3-N showed different removal efficiency depending on season and considered species.
The major quantity of entering nitrogen was stored in plant tissues with different percentages depending on species. The calculated denitrification varied from 18% for J. effusus to 37% for T. arundinacea.

Abstract (italiano)

Il lavoro è consistito nello studio dell’efficienza delle zone umide costruite nel ridurre l’azoto proveniente dall’inquinamento di origine agricola. La tesi prende in considerazione due prove sperimentali a diversa scala nel triennio 2007-2009: una zona umida a flusso superficiale di 3200 m2 e una prova a scala di mesocosmo.
Nel primo caso l’obiettivo era di valutare l’efficienza della zona umida sita presso l’azienda agraria sperimentale dell’Università degli Studi di Padova, nell’abbattere azoto proveniente da 5 ha di circostante terreno coltivato. Alla fine del periodo considerato (2.5 anni) il bacino ha dimostrato di abbattere molto bene sia l’azoto nitrico che totale con efficienze di rimozione introno al 90%. La maggior parte dell’azoto in entrata è stata immagazzinata nel comprato suolo/vegetazione mentre la denitrificazione è stata stimata pari al 6%.
Nella prova a scala di mesocosmo l’obiettivo era di comparare l’efficienza di rimozione dell’azoto di cinque diverse specie. L’impianto sperimentale era costituito da vasche in plastica riempite di ghiaia e vegetate con Carex elata All., Juncus effusus L., Typhoides arundinacea (L.) Moench var. picta, Phragmites australis (Cav.) Trin., and Typha latifolia L.. Era presente anche un controllo non vegetato. Una soluzione con concentrazioni crescenti di NH4-N and NO3-N è stata applicata alle vasche effettuando 31 cicli di diversa durata. Alla fine di ogni ciclo l’acqua in uscita dalle vasche è stata analizzata per azoto nitrico e ammoniacale. I volumi di acqua in entrata e uscita sono stati misurati al fine di calcolare l’evapotraspirazione. Considerando tutti e tre gli anni di prova, Typha latifolia L. ha rimosso l’82% dell’azoto in entrata seguita da Typhoides arundinacea (L.) Moench (76%), var. picta, Carex elata All. (75%), Phragmites australis (Cav.) Trin., (72%) e Juncus effusus L. (64%). Il controllo non vegetato ha rimosso invece il 45%.
Azoto ammoniacale e nitrico hanno presentato diverse dinamiche di scomparsa. Il primo è stato abbattuto quasi completamente e in breve tempo in tutti i trattamenti, il secondo invece è stato rimosso in maniera diversa a seconda della stagione e della specie considerata.
La maggior quantità di azoto in entrata è stata immagazzinata nei tessuti con percentuali diverse secondo le specie. La denitrificazione calcolata varia dal 18% in Juncus effusus L. al 37% in Typhoides arundinacea (L.) Moench var.picta.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Borin, M
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 22 > Scuole per il 22simo ciclo > SCIENZE DELLE PRODUZIONI VEGETALI > AGRONOMIA AMBIENTALE
Data di deposito della tesi:NON SPECIFICATO
Anno di Pubblicazione:22 Gennaio 2010
Parole chiave (italiano / inglese):wetland treatments, macrophytes, NO3-N, NH4-N, nitrogen removal efficiency
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee
Struttura di riferimento:Dipartimenti > pre 2012 - Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali
Codice ID:2402
Depositato il:29 Set 2010 11:58
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