JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

تم استخدام أنظمة معالجة الأراضي الرطبة المبنية لعقود من الزمن لمعالجة مياه الصرف الصحي ، لكن تطبيقها لمعالجة المياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية جديد نسبيا. لاستكشاف هذه الإمكانات ، تم تحديد تصميم الكون المتوسط للتدفق السطحي والطرق التجريبية. يهدف هذا النهج إلى تعزيز فهمنا لمعايير التصميم الرئيسية وتحسين فعالية العلاج.

Abstract

تحتوي المياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية (OSPW) ، وهي منتج ثانوي لاستخراج البيتومين من خلال التعدين السطحي في ألبرتا ، كندا ، على مكونات مختلفة مثيرة للقلق ، بما في ذلك مركبات جزء حمض النفثنيك (NAFCs). هذه المركبات العضوية مقلقة بشكل خاص بسبب سميتها واستمرارها في البيئة. تستخدم أنظمة معالجة الأراضي الرطبة المبنية (CWTS) المصانع والميكروبات المرتبطة بها لتخفيف الملوثات في مياه الصرف الصحي. وقد قدمت هذه المحطات على نطاق واسع كخيار معالجة محتمل على نطاق واسع لنظام حماية البيئة من المحيط الهادئ، وتحديدا من أجل تدهور مركبات الكربون الوطنية للمركبات الطارئة. لتحسين استخدام CWTS للمعالجة واسعة النطاق ل NAFCs في OSPW ، من الضروري تعميق فهمنا لمعايير التصميم المختلفة واستكشاف طرق لتعزيز الفعالية.

تعمل التجارب على نطاق الكون المتوسط كوسيط قيم ، حيث تسد الفجوة بين التجارب الميدانية المعقدة والإعدادات المختبرية الخاضعة للرقابة. توفر الكون المتوسط بيئة خاضعة للرقابة وقابلة للتكرار لدراسة تأثيرات المعلمات المختلفة مثل الركيزة والأنواع النباتية ودرجة الحرارة ووقت الاحتفاظ مع دمج التعقيدات البيئية في تصميمها. وقد أظهرت الأعمال المنشورة والسابقة أن هذه الطريقة ناجحة في تقييم تأثيرات المعلمات المختلفة على فعالية CWTS لتخفيف NAFCs في OSPW. يحدد هذا البروتوكول تصميم وإعداد عالم متوسط للأراضي الرطبة ذات التدفق السطحي ، جنبا إلى جنب مع النهج التجريبي لمعالجة NAFCs في OSPW. يمكن تكييف هذه الطريقة لمعالجة مياه الصرف الصحي الأخرى عبر مواقع جغرافية متنوعة.

Introduction

تحتوي منطقة الرمال النفطية في شمال ألبرتا ، كندا ، على ثالث أكبر احتياطي نفطي في العالم ، حيث تنتج أكثر من 3 ملايين برميل من النفط الخام يوميا1. ومع ذلك ، فإن استخراج البيتومين من التعدين السطحي يولد كميات كبيرة من المخلفات والمياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية (OSPW) كمنتجات ثانوية. نظرا لسياسة ألبرتا الصفرية ، يتم تخزين هذه المنتجات الثانوية في أحواض المخلفات في جميع أنحاء منطقة الرمال النفطية القابلة للتعدين. اعتبارا من عام 2023 ، يوجد ما يقدر بنحو 391.1 مم3 من OSPW كمياه حرة في أحواض المخلفات ولا يشمل المياه المسامية التي ستستمر في إطلاقها أثناء تسوية المخلفات2. يحتوي OSPW على <5٪ من المواد الصلبة ويتميز بمستويات مرتفعة من الأملاح والمعادن النزرة وكذلك الملوثات العضوية3.

توجد عدة فئات رئيسية من الملوثات في OSPW ، بما في ذلك مركبات جزء حمض النفثنيك (NAFCs) ، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ، و BTEX (البنزين ، والتولوين ، وإيثيل البنزين ، والزيلينات) ، والفينولات ، والمعادن الثقيلة3،4. NAFCs هي مركبات عضوية في البيتومين يتم إذابتها وتركيزها أثناء عملية الاستخراج ويتم تحديدها باستمرار على أنها المصدر الرئيسي للسمية الحادة OSPW5،6. يطرح OSPW العديد من التحديات البيئية والاقتصادية بسبب حجم الخليط وتعقيده وسميته. يعد تطوير تقنيات معالجة فعالة من حيث التكلفة وسلبية وقابلة للتطوير ل OSPW أمرا بالغ الأهمية لأن الطرق التقليدية ، مثل الأكسدة الكيميائية والترشيح ، لا تزال محدودة في جدواها للتطبيقات واسعة النطاق. أنظمة معالجة الأراضي الرطبة المبنية (CWTS) هي أنظمة معالجة مياه منخفضة الطاقة وفعالة من حيث التكلفة ومستدامة تعتمد على استخدام النباتات والميكروبات المرتبطة بها لتخفيف الملوثات في مياه الصرف الصحي. لقد ظهرت كبديل واعد لعلاج OSPW7،8،9،10،11،12.

CWTS هي أراض رطبة مصممة لتكرار وظائف الترشيح للأراضي الرطبة الطبيعية. تم تصميم CWTS في الأصل لمعالجة مياه الأمطار ومياه الصرف الصحي البلدية ، ويتم استخدامها الآن في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك النفايات الزراعية ، وتصريف المناجم الحمضية ، ومياه الصرف الصناعي ، وجهود المعالجةالأخرى 13. تحتوي هذه الأنظمة على ثلاثة مكونات أساسية: الركيزة والمياه والغطاء النباتي. يمكن تصميم CWTS كأنظمة تدفق سطحي أو تدفق تحت السطحي ، مع تكوين حركة المياه للتدفق إما أفقيا أو رأسيا13،14. تستخدم نباتات الأراضي الرطبة المائية على نطاق واسع في CWTS بسبب تكيفها مع ظروف التربة المشبعة باستمرار. بشكل عام ، تستخدم CWTS عادة أنواعا نباتية ناشئة مثل Typha sp. (cattails) و Juncus sp. (الاندفاع) ، و Carex sp. (البردي).

تستخدم CWTS آليات مختلفة لمعالجة المياه. يمكن للمواد الصلبة العالقة أن تمتص الملوثات وتستقر ، وتشكل طبقة رواسب تعزز نمو النبات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للنباتات نقل أو تحويل الملوثات الذائبة من خلال مزيج من الآليات الحيوية وغير الأحيائية. تشمل الآليات اللاأحيائية الترشيح ، والترسيب ، والترسيب ، والامتصاص ، والأكسدة / الاختزال الكيميائي ، والمعقدة ، والتحلل الضوئي ، والتطاير. تتضمن العمليات الحيوية التحول الأحيائي (الميكروبي أو النباتي) ، وتراكم النباتات ، وتثبيت النباتات13،14. تقدم CWTS مزايا كبيرة كأنظمة مكتفية ذاتيا تصبح عادة أكثر كفاءة بمرور الوقت14. هذه الأنظمة متعددة الاستخدامات وقادرة على معالجة الملوثات المتعددة في وقت واحد مع كونها مستدامة بيئيا ومقبولة للجمهور. علاوة على ذلك ، فإن تكاليف التشغيل ورأس المال المنخفضة مقارنة بطرق المعالجة التقليدية تجعلها مناسبة تماما للتعامل مع كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي ، مثل OSPW. ومع ذلك ، فإن تعقيد العمليات اللاأحيائية والحيوية المختلفة التي تحدث في وقت واحد في OSPW يتطلب تصميما دقيقا لتحسين CWTS لتحقيق أقصى قدر من فعالية العلاج. يعد الفهم الواضح لأهداف العلاج ، جنبا إلى جنب مع الاختبار المنهجي على مقاعد المختبر ، والمقاييس التجريبية ، والتوضيحية ، أمرا ضروريا لتحسين النظام والتنبؤ بنجاح التنفيذ على نطاق واسع14.

عادة ما يتم إجراء التجارب التجريبية ، التي تسمى غالبا تجارب الكون المتوسط ، باستخدام أحواض أو خزانات تحاكي خلايا العلاج الفردية. يمكن إجراء الكون المتوسط إما في الداخل أو في الهواء الطلق كتجربة ميدانية. الكون المتوسط عبارة عن أنظمة مغلقة جزئيا توفر تعقيدا بيئيا أكبر من التجارب على نطاق مقاعد البدلاء ، مع الحفاظ على التحكم الكافي والنسخ المتماثل لتقييم تأثيرات معلمات التصميم الفردية على إزالة الملوثات. تعد دراسات مقياس الكون المتوسط ضرورية لتأكيد آليات العلاج والكشف عن المضاعفات على نطاق أصغر ، حيث يمكن تنفيذ تصحيحات وتعديلات التصميم14. يصف هذا البروتوكول إعداد وتشغيل CWTS للتدفق السطحي الأفقي على نطاق الكون المتوسط ، مما يوفر إطارا عمليا لتصميم دراسات CWTS ، خاصة من أجل توهين NAFCs في OSPW.

Protocol

1. بناء الكون المتوسط

ملاحظة: انظر جدول المواد للحصول على قائمة شاملة بالمواد المطلوبة لبناء الكون المتوسط والشكل 1 للحصول على تخطيطي لبناء الكون المتوسط.

  1. قم بإزالة الجزء العلوي من خزان البولي إيثيلين (129.5 سم × 30.0 سم) إذا لزم الأمر.
  2. تحضير فتحات التصريف. حفر فتحتين (الجزءان # 1 و # 2) على نفس الجانب من خزان البولي بروبلين. ضع حاجز PVC (الجزء # 3) في كلا الفتحتين مع توجيه الخيوط الذكور للخارج. أغلق الحافة الخارجية لتركيب الحاجز باستخدام مادة مانعة للتسرب مقاومة للماء.
    1. فتحة تصريف مياه التربة (الجزء # 2): ضع هذا في قاعدة زاوية الخزان ، مما يضمن وجود مساحة كافية لتركيب الحاجز.
    2. فتحة تصريف المياه السطحية (الجزء # 1): ضعها فوق ارتفاع مستوى التربة ، بالقرب من مركز الخزان.
  3. ضع غسالة خرطوم (الجزء # 4) مع شاشة مرشح (الجزء # 5) داخل تركيب الحاجز وقم بتثبيتها بمادة مانعة للتسرب.
  4. إعداد سباكة الصرف الداخلي:
    1. بالنسبة لفتحة تصريف المياه السطحية (الجزء # 1) ، قم أولا بتوصيل محول ذكر PVC (الجزء # 10) بتركيب الحاجز (الجزء # 3) متبوعا بكوع PVC 90 درجة (الجزء # 11).
    2. أدخل قطعة من الأنابيب البلاستيكية (الجزء # 12) مقطوعة لتتناسب مع ارتفاع مستوى الماء المطلوب مع الكوع 90 درجة.
  5. إعداد سباكة الصرف الخارجية. خلال الخطوات التالية ، استخدم حلقات التجعيد لتثبيت PEX بالتركيبات.
    1. لف شريط التفلون حول خيوط محول النحاس PEX x 3/4 بوصة MPT (الجزء # 6) وقم بتوصيله بتركيبات الحاجز (الجزء # 3).
    2. قم بقص طولين متساويين من 3/4 بوصة PEX (الجزء # 7) وإرفاقه بمحولات MPT النحاسية (الجزء # 6).
    3. أضف كوع تمدد بلاستيكي إلى أنبوب PEX (الجزء # 7) ، متجها لأسفل لفتحة تصريف المياه السطحية وتواجه مركز الخزان لفتحة تصريف التربة.
    4. بالنسبة لفتحة تصريف التربة (الجزء # 2) ، قم بتوصيل أنبوب PEX بالمرفق ، متبوعا بصمام كروي ، وجزء PEX آخر ، ونقطة الإنطلاق البلاستيكية. اضبط أطوال PEX لمحاذاة الجزء العلوي من نقطة الإنطلاق التمدد مع سباكة تصريف المياه السطحية.
    5. بالنسبة لفتحة تصريف المياه السطحية ، قم بتوصيل أنبوب PEX بكوع التمدد البلاستيكي ، وربطه بنقطة الإنطلاق التمدد.
    6. بمجرد توصيل النظام ، أضف قطعة أخرى من PEX (الجزء # 7) إلى نقطة الإنطلاق البلاستيكية ، وتنتهي بكوع تمدد بلاستيكي مواجه لأسفل.
    7. أضف قطعة أخرى من PEX (الجزء # 7) إلى الجزء السفلي من تركيب كوع التمدد البلاستيكي لضمان تصريف المياه في خزان الخزان.
  6. زيادة السلامة الهيكلية للكون المتوسط:
    1. قم ببناء إطار (الجزء # 13 ، طول 129.5 سم × عرض 37.0 سم) باستخدام قطع من الخشب مقاس 2 بوصة × 4 بوصات.
    2. قم بتأمين الإطار بمسامير خشبية.
    3. ضع الإطار على الكون المتوسط ، مع التأكد من أنه لا يجلس على تركيبات السباكة.
    4. لف الجزء الخارجي من الكون المتوسط بورق الألمنيوم لتقليل الضوء الذي يدخل التربة من جوانب الكون المتوسط.

2. إعداد وصيانة الكون المتوسط

  1. تنمو النباتات للتجربة من البذور:
    1. قم بتقسيم البذور إلى طبقات حسب الحاجة.
    2. ضع البذور في حاويات ستايروبلوك قياسية تحتوي على الخث كمخزون سدادة.
    3. بمجرد أن تنبت الشتلات ، قم بتسميد الشتلات 3 مرات في الأسبوع باستخدام طعام نباتي قابل للذوبان في الماء (24-8-16).
    4. دع الشتلات تنمو لمدة لا تقل عن 3-5 أشهر لضمان وصولها إلى الحجم الأمثل للاستجابة للعلاج.
      ملاحظة: يعتمد الطول الزمني الدقيق على حجم الأنواع ونوعها. قد يتم حذف هذه الخطوة إذا تم شراء الشتلات بدلا من زراعتها.
  2. ضع الكون المتوسط في الدفيئة:
    1. (اختياري) عزز طاولات الدفيئة بالخشب الرقائقي لدعم وزن الكون المتوسط.
    2. قم بتوزيع الكون المتوسط بالتساوي عبر طاولات خليج الدفيئة لضمان وضع المعالجات بشكل عشوائي وتقليل الاختلافات في الظروف البيئية (الشكل 2).
    3. ضع السباكة لتعليق حافة الطاولة للتصريف المناسب في خزان الخزان (الشكل 2).
  3. قم بإعداد خزان الخزان:
    1. ضع الأسطوانة الصناعية البلاستيكية المكشوفة سعة 57 لترا تحت نفخ الصرف.
    2. قم بتركيب مضخة دوران رأس طاقة غاطسة بين منتصف وأسفل الخزان للسماح بالخلط المستمر داخل الخزان. قم بتثبيت سلك الطاقة على السطح الخارجي للخزان.
  4. أضف وتشبع الركيزة:
    1. انشر الركيزة بالتساوي في الكون المتوسط ودك الركيزة بضغط معتدل إلى الارتفاع المطلوب.
      ملاحظة: يعتمد ارتفاع الركيزة على أهداف البحث والأنواع النباتية.
    2. تشبع الركيزة بالكامل بماء التناضح العكسي (RO) ، وقياس حجم الماء المضاف ؛ هذا يعادل حجم مياه المسام في الركيزة.
      ملاحظة: ماء المسام هو حجم الماء المضاف عندما تكون الركيزة مشبعة ، والتي يمكن ملاحظتها عندما يتطابق مستوى الماء مع الجزء العلوي من الركيزة. قد تستغرق هذه العملية ما يصل إلى يوم واحد. يعد حجم الماء المسام مهما لتحديد الكمية الدقيقة للمياه في النظام وحساب معدل التدفق.
  5. تحديد معدل التدفق:
    1. حدد وقت الاحتفاظ بناء على الدراسات السابقة وأهداف الدراسة.
    2. احسب إجمالي حجم الماء في الكون المتوسط.
      figure-protocol-4872
    3. احسب معدل التدفق.
      figure-protocol-4993
  6. قم بتركيب المضخات:
    1. ضع مضخة واحدة بين اثنين من الكون المتوسط المتجاور.
      ملاحظة: يمكن أيضا استخدام مضخة واحدة لعالم متوسط واحد إذا لزم الأمر.
    2. اربط جميع المضخات معا باستخدام كابل USB من الذكور إلى الذكور ، وقم بتوصيل المضخة الأخيرة بوحدة التحكم.
    3. اغمر الأنبوب داخل الصمام في الخزان ، وقم بتثبيته أو وزنه لأسفل ليظل في مكانه.
    4. قم بتأمين أنبوب الصمام الخارجي في الزاوية العلوية الخلفية من الكون المتوسط ، مع ضمان بقائه فوق خط الماء.
    5. لف الأنبوب بورق الألمنيوم للمساعدة في منع نمو الطحالب.
    6. قم بإعداد ومعايرة المضخات وشريط الطاقة ووحدة التحكم وفقا لتعليمات الشركة المصنعة15.
    7. اضبط المضخات على معدل التدفق المحسوب.
  7. ازرع وتأقلم الأنواع النباتية:
    1. اضبط درجة الحرارة وأضواء نمو LED إلى المستويات المثلى لنمو النبات مع تكييف الأنواع النباتية مع الكون المتوسط.
    2. قم بزراعة 6-12 نوعا نباتيا فرديا بالتساوي لضمان الكتلة الحيوية المتساوية لكل وحدة مساحة في الكون المتوسط.
      ملاحظة: قد يتغير عدد الأفراد اعتمادا على أهداف البحث وفسيولوجيا الأنواع (على سبيل المثال ، عندما تصبح Typha latifolia مرتبطة بالجذور ، قد ينخفض عدد الأفراد).
    3. ارفع مستوى مياه التناضح العكسي تدريجيا ، مع الحفاظ على مستوى ماء واحد لمدة 1-2 أيام ، واستبدل الأنبوب PVC (الخطوة 1.4.2) حسب الحاجة لتتناسب مع مستوى الماء.
    4. قم بتشغيل المضخات بمعدل التدفق النهائي المطلوب.
    5. بمجرد الوصول إلى مستوى الماء المطلوب ، اضبط ضوء الدفيئة ودرجة الحرارة على الإعدادات التجريبية واسمح للنباتات بالتأقلم لمدة ~ 35 يوما.
  8. استنزاف وشطف النظام:
    1. قم بإزالة الأنبوب العمودي PVC وافتح الصمام الكروي لتصريف النظام تماما ؛ قد يستغرق هذا ما يصل إلى يومين.
    2. اغسل النظام باستخدام OSPW واتركه يستنزف تماما ، مما يضمن بقاء الأنبوب PVC مغلقا والصمام الكروي مفتوحا. تأكد من عدم استخدام OSPW المستخدم أثناء التنظيف أثناء التجربة.
    3. بمجرد شطفه ، أغلق الصمام الكروي وأضف الأنبوب PVC ليتناسب مع مستوى الماء المطلوب.
  9. إضافة OSPW:
    1. اسكب OSPW بعناية في كل عالم متوسط لتجنب إزعاج الركيزة أو النباتات ، واملأها حتى يتم الوصول إلى مستوى الماء المطلوب.
    2. في حالة استخدام دفعات متعددة من الماء ، تأكد من أن الخصائص الكيميائية متسقة ، أو وزعها بالتساوي عبر جميع الكون المتوسط.
    3. املأ خزان الخزان ب OSPW ، مع ترك مسافة 5 سم تقريبا من الأعلى.
  10. إدارة التبخر:
    1. أعد ملء خزان الخزان بمياه التناضح العكسي حسب الحاجة ، مع الحفاظ على مستوى الماء حوالي 5 سم تحت الجزء العلوي.

3. أخذ العينات

  1. قياسات الأنواع النباتية:
    1. في كل دورة زمنية للاحتفاظ ، قم بقياس صحة النبات ومقاييس النمو16. تتضمن مقاييس صحة النبات علامات الإجهاد المرئية مثل الإصابة بالكلور وتلف الحشرات ، بينما تشمل مقاييس نمو النبات معدل الوفيات والطول والنسبة المئوية للتغطية.
    2. في نهاية التجربة ، خذ عينات للكتلة الحيوية للنبات فوق سطح الأرض وكيمياء الأنسجة النباتية إذا رغبت في ذلك.
      ملاحظة: يوصى بفترات المراقبة والقياسات المستخدمة لدراسة تأثير NAFCs على صحة النبات وقد تختلف تبعا للأهداف التجريبية.
  2. قياسات الركيزة:
    1. توصيف خط الأساس: قبل إضافة الركائز إلى كل عالم متوسط ، قم بقياس مجموعة من المعلمات (على سبيل المثال ، الأس الهيدروجيني ، والتوصيل الكهربائي (EC) ، وإمكانات تقليل الأكسدة (ORP) ، والأنيونات / الكاتيونات الرئيسية ، والمغذيات ، و NAFCs ، وأي ملوثات أخرى ذات صلة).
    2. خلال دورة الاستبقاء الأولى ، اجمع عينات الركيزة من كل عالم متوسط للحصول على خط أساس للكيمياء العامة. اجمع عينات الركيزة من مواقع عشوائية في كل عالم متوسط.
    3. في كل دورة زمنية للاحتفاظ ، قم بقياس الركيزة ORP باستخدام مسبار ORP مناسب.
    4. في نهاية التجربة ، اجمع عينات الركيزة من كل عالم متوسط وقم بقياس نفس المعلمات كما في توصيف خط الأساس (على سبيل المثال ، الأس الهيدروجيني ، EC ، ORP ، الأنيونات / الكاتيونات الرئيسية ، المغذيات ، NAFCs ، وأي ملوثات أخرى ذات صلة).
  3. قياسات المياه:
    1. توصيف خط الأساس: قبل إضافة OSPW إلى كل عالم متوسط ، قم بقياس مجموعة من المعلمات (على سبيل المثال ، الأس الهيدروجيني ، EC ، ORP ، الأنيونات / الكاتيونات الرئيسية ، المغذيات ، NAFCs ، وأي ملوثات أخرى ذات صلة).
    2. بعد بدء التجربة ، خذ عينات أولية من OSPW من كل عالم متوسط بعد عدة أيام (نهاية دورة الاستبقاء 1) للسماح للرواسب داخل OSPW بالاستقرار ولكي يملأ OSPW مساحة المياه المسامية. اجمع عينات OSPW من مقدمة كل عالم متوسط.
    3. في كل دورة زمنية للاحتفاظ ، قم بقياس الأكسجين المذاب (DO) و ORP و pH و EC ودرجة الحرارة باستخدام الأداة المشار إليها.
    4. في نهاية التجربة ، اجمع عينات المياه النهائية لقياس الكيمياء العامة ، وقياس مجموعة من المعلمات (على سبيل المثال ، DO، ودرجة الحموضة، و EC، و ORP، والأنيونات / الكاتيونات الرئيسية، والمغذيات، و NAFCs، وأي ملوثات أخرى ذات صلة).

figure-protocol-9897
الشكل 1: تخطيطي لتصميم الكون المتوسط والإعداد التجريبي. (أ) تخطيطي لبناء الكون المتوسط والمكونات المطلوبة. (ب) مثال على الإعداد التجريبي ، بما في ذلك إضافة الركيزة والمصنع ، جنبا إلى جنب مع وضع الخزان. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-10476
الشكل 2: مثال على تخطيط الكون الوسيط والخزان. (أ) تخطيط الكون المتوسط وخزانات الخزان في الدفيئة بدون رقائق الألومنيوم. (ب) تخطيط يوضح الكون المتوسط وخزانات الخزان بورق الألمنيوم ملفوف حول الكون المتوسط للحد من تغلغل الضوء ، بمضخة واحدة لكل اثنين من الكون المتوسط. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

النتائج

يتضح نجاح بروتوكول الأراضي الرطبة الذي تم إنشاؤه في الكون المتوسط من خلال النمو والتطور القويين للأنواع النباتية ، والمراقبة المستمرة للمعايير البيئية ، والإزالة الفعالة للملوثات بمرور الوقت. توضح البيانات التي جمعها Trepanier et al.17 فعالية الطريقة والنتائج المتوقعة. قيمت الدراسة قدرة Carex aquatilis ، وهو نبات مائي شائع في الأراضي الرطبة الشمالية ، على تقليل NAFCs في OSPW. قارنت أداء الكون المتوسط مع C. aquatilis بتلك التي لا تحتوي على نباتات ، باستخدام إما OSPW أو مياه المعالجة المصنوعة في المختبر. تم بناء الكون المتوسط بركيزة من 10 سم من مخلفات الرمل الخشن (CST) مع طبقات من 10 سم من مزيج الخث المعدني (PMM) و 25 سم من OSPW تراكب الركائز. قبل التجربة ، نمت النباتات لمدة 3 أشهر بمتوسط ارتفاع 83 سم ثم زرعها في النظام. تمت إضافة ماء التناضح العكسي (الشكل 3) لتأقلم النباتات مع الكون المتوسط ، وتم الحفاظ على الأنظمة عند 20 درجة مئويةلمدة 32 يوما.

figure-results-1070
الشكل 3: زراعة الأنواع وإضافة مياه التناضح العكسي (أ) إضافة الركيزة المكشوفة ومثال على زراعة الأنواع في الركيزة. (ب) التوزيع المتساوي للأنواع النباتية في جميع أنحاء الكون المتوسط. (ج) إضافة ماء التناضح العكسي إلى الكون المتوسط لفترة التأقلم مع النبات. اختصار: RO = التناضح العكسي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أظهرت النباتات نموا قويا طوال التجربة ، مع زيادات ملحوظة في الطول والغطاء (الشكل 4). يوضح الشكل 5 أيضا النمو المطرد ل C. aquatilis ، حيث يصل ارتفاعه إلى حوالي 150 سم بحلول اليوم 40 قبل الهضبة. كان هذا ضمن نطاق النمو المتوقع من 20-155 سم ل C. aquatilis. كان بقاء النبات مرتفعا بنسبة 98٪ ، مع 99٪ من الأنسجة النباتية الحية بنهاية التجربة. ومع ذلك ، أظهرت معظم النباتات علامات الإصابة بالكلور و / أو النخر و / أو التبقع ، وفي بعض الحالات ، أوراق مشوهة ومتجعدة17. تعد المراقبة الروتينية لصحة النبات أمرا حيويا في تحديد المشكلات المحتملة ، مثل تفشي الآفات.

figure-results-2427
الشكل 4: صور نمو النبات في بداية التجربة ونهايتها. مثال على صورة لنمو وصحة Carex aquatilis من اليوم 0 إلى اليوم 78. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2895
الشكل 5: ارتفاع النبات بمرور الوقت في الكون المتوسط الذي يحتوي على Carex aquatilis. متوسط ارتفاع النبات ل Carex aquatilis في الكون المتوسط (ن = 48). اليوم 0 هو الوقت الذي تمت فيه إضافة OSPW إلى النظام. تشير فترة تأقلم النبات إلى الفترة التي احتوى فيها الكون المتوسط على ماء التناضح العكسي قبل إضافة OSPW. تشير أشرطة الخطأ إلى انحراف معياري واحد للمتوسط. تم اقتباس هذا الرقم من Trepanier et al.17. الاختصارات: RO = التناضح العكسي. OSPW = المياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تمت مراقبة المعلمات البيئية الرئيسية ، مثل الأكسدة المائية والأكسدة والاختزال الركيزة ، بشكل روتيني لضمان الأداء الأمثل للنظام نظرا لأن الحفاظ على مستويات الأكسجين الكافية أمر بالغ الأهمية لصحة النبات وإزالة الملوثات بشكل فعال في CWTS. تذبذبت قيم الأكسدة والاختزال في الركيزة طوال التجربة ، مع بقاء الكون المتوسط غير المزروع في ظروف مؤكسدة بين 50 مللي فولت و 100 مللي فولت ، بينما تقترب الكون المتوسط المحتوي على C. aquatilis أحيانا من 0 مللي فولت. حافظ OSPW على مستويات DO > 5 جزء في المليون طوال التجربة ، وكان DO أعلى بشكل عام في الكون المتوسط بدون نباتات ، خاصة بحلول نهاية التجربة (الشكل 6). غالبا ما يعتبر DO البالغ 8 جزء في المليون مثاليا لنمو النبات. ومع ذلك ، فإن قيمة DO أعلى من 5 جزء في المليون مقبولة. تسمح المراقبة الروتينية بتحديد الانخفاضات العرضية في DO، والتي قد تتطلب فحوصات النظام، مثل التحقق من وظائف المضخة، لضمان التشغيل المتسق.

figure-results-4674
الشكل 6: قياسات الأكسجين المذاب والأكسدة والاختزال في التربة داخل الكون المتوسط. (أ) الأكسجين المذاب في OSPW و (ب) إمكانات الأكسدة والاختزال في التربة للكون المتوسط مع Carex aquatilis والمعالجات غير المزروعة باستخدام OSPW فقط. تمثل نقاط البيانات متوسطات من أربعة رموز متوسطة مكررة (ن = 4) ، مع أشرطة خطأ تشير إلى خطأ معياري واحد في المتوسط. الاختصار: OSPW = المياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

كان الهدف الأساسي للدراسة هو تقييم احتمالية توهين NAFC من OSPW باستخدام CWTS متوسطة الكون المتوسط. يوضح الشكل 7 انخفاضا تدريجيا في تركيزات NAFC طوال التجربة ، مما يدل على فعالية النظام. أدى وجود المطثية المائية إلى تعزيز إزالة NAFC ، مما أدى إلى انخفاض بنسبة 76٪ في NAFCs على مدى 82 يوما (72.1 مجم / لتر أوليا إلى 17.1 مجم / لتر نهائي) ، مقارنة ب 8.5٪ في المعالجة الشاهدة غير المزروعة على مدى 82 يوما (64.5 مجم / لتر أوليا إلى 59.0 مجم / لتر نهائيا) 17. يؤكد الانخفاض الناجح في تركيز NAFCs ، جنبا إلى جنب مع نمو النبات الصحي والظروف البيئية المواتية ، أن إعداد الكون المتوسط يعمل بفعالية. توضح هذه النتائج قدرة النظام على محاكاة الأراضي الرطبة المبنية وتقديم رؤى قيمة حول دور CWTS في تقليل سمية OSPW.

figure-results-6249
الشكل 7: تركيز NAFC بمرور الوقت في الكون المتوسط. تركيز مركبات جزء حمض النفثنيك في الكون المتوسط مع Carex aquatilis والعلاجات غير المزروعة باستخدام OSPW فقط. تمثل نقاط البيانات متوسطات من أربعة رموز متوسطة مكررة (ن = 4) ، مع أشرطة خطأ تشير إلى خطأ معياري واحد في المتوسط. تشير الحروف المختلفة بين الوسائل إلى اختلاف كبير (P < 0.05). تم اقتباس هذا الرقم من Trepanier et al.17. المختصرات: OSPW = المياه المتأثرة بعملية الرمال النفطية؛ NAFC = مركبات جزء حمض النفثينيك. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

وقد استخدمت محطات المياه المستعملة كمعالجة سلبية وفعالة من حيث التكلفة للعديد من مياه الصرفالصحي 13؛ ومع ذلك ، فهي طريقة جديدة نسبيا لعلاج OSPW لتوهين NAFC7،8،9،10،11،12،17،18. باستخدام الطرق الموضحة في هذه الورقة ، يمكن تعزيز فعالية CWTS من خلال تقييم معلمات التصميم المختلفة.

يتم تجميع Mesocosms كما هو موضح في الشكل 1 ، مما يضمن تركيب أنابيب الصرف المناسبة. لمنع مشكلات التدفق المحتملة أو أوقات الاحتفاظ غير المتكافئة الناتجة عن انسداد الركيزة للمنافذ ، يتم وضع غسالة خرطوم مع شاشة مرشح على سدادة التصريف السفلية ، ويتم وضع فتحة التصريف العلوية فوق مستوى الركيزة. في حالة حدوث انسدادات على الرغم من هذه الإجراءات ، يمكن استخدام مثقب الصرف أو ضغط الهواء لإزالة الانسدادات.

يتم وضع Mesocosms على طاولات الدفيئة المقواة بالخشب الرقائقي ، مع وضع دلاء الخزان في نهايات الطاولات لإعادة تدوير المياه. يدور الماء عبر النظام باستخدام تدفق الجاذبية ، ويدخل في خرطوم المدخل ويخرج من نهاية فتحة التصريف السطحية قبل العودة إلى الخزان. تم اختيار وقت الاستبقاء (أيام) بناء على دراسات الأراضي الرطبة المشيدة السابقة7. تستخدم مضخات الدوران الغاطسة لضمان الخلط المستمر للخزان. تستخدم مضخات الجرعات لتسهيل حركة المياه بين الكون المتوسط والخزان. من الممكن توصيل مضخة جرعات واحدة باثنين من الكون المتوسط. يجب ضبط المضخات بناء على الأهداف التجريبية لتحقيق معدل التدفق المطلوب ووقت الاستبقاء.

بعد بناء الكون المتوسط ، يتم تعبئة الركيزة بالتساوي في الكون المتوسط ، ويتم زرع النباتات ، وإضافة ماء التناضح العكسي. يتم استخدام مياه التناضح العكسي في البداية خلال فترة تأقلم النبات ، لضمان نظام يعمل بشكل جيد مع نباتات صحية قبل بدء التجربة. بعد فترة التأقلم ، يتم تصريف الكون المتوسط ، وغسلها باستخدام OSPW بنسبة 100٪ لمدة 24 ساعة لضمان استبدال المياه المسامية ، ثم إعادة تعبئتها ب OSPW قبل بدء التجربة.

تشمل القياسات الرئيسية التي يجب إكمالها مقاييس صحة النبات ونموه ، ومعلمات الركيزة وكيمياء المياه ، وتركيزات الملوثات المستهدفة. يتم أخذ القياسات الروتينية لمعلمات المياه والركيزة مرة واحدة في كل دورة للتأكد من أن الكون المتوسط يعمل كما هو متوقع. يوصى بقياس معلمات جودة المياه ، بما في ذلك DO و ORP و pH والتوصيلية الكهربية ، مرة واحدة في كل دورة باستخدام أداة YSI Professional Plus متعددة المعلمات. تعتبر ORP للتربة و DO المائي من المعلمات الرئيسية التي يجب مراقبتها لضمان الحفاظ على الظروف الهوائية للكمالات المتوسطة.

الطريقة الموصوفة قابلة للتكيف بدرجة كبيرة ويمكن تغييرها بناء على أهداف العلاج. تشمل تعديلات المعالجة الرئيسية على سبيل المثال لا الحصر ، الأنواع النباتية ، واستخدام أنواع نباتية متعددة ، ووقت الاحتفاظ ، والظروف البيئية ، وتكوين الركيزة وعمقها ، وإضافة الأسمدة. يجب اختيار الأنواع النباتية بناء على الخصائص التي تعزز بقاء النبات وفعالية المعالجة النباتية. سيؤدي اختيار أنواع نباتات الأراضي الرطبة المحلية التي تتكيف مع المناخ المحلي إلى تحسين احتمالية النمو الناجح والبقاءعلى قيد الحياة 11،13،14. تشمل الأنواع النباتية المناسبة تماما للاستخدام في CWTS تلك التي تطور جذورا عميقة وواسعة ، وجذور قوية ، ونمو سريع ، ونقل أكسجين كاف ، ولديها آليات لمواجهة تأثيرات الملوحة17،19،20. غالبا ما يوصى بتجنب زراعة مخاليط من الأنواع النباتية لأن زيادة التنوع النباتي يمكن أن يؤدي إلى انخفاض اليقين في فعالية CWTS. خاصة إذا أصبح أحد النباتات مهيمنا ، فمن الصعب نمذجة كيفية تصرف CWTS14. ستؤثر الأنواع النباتية المختارة أيضا على التبخر ، والذي يمكن أن يكون له تأثير تركيز الملح والملوثات الأخرى.

من المهم التأكد من حساب التبخر والعرق في النظام. ضمان الحفاظ على مستوى OSPW باستخدام ماء التناضح العكسي العكسي يمكن أن يؤدي استخدام المياه البلدية أو غير التناضح العكسي إلى زيادة المكونات الأخرى (مثل الكلوريد والكالسيوم والفلورايد) ، مما قد يؤثر على نتائج دراسة الكون المتوسط. قد يساعد تغيير وقت الاحتفاظ في التهوية ، مما يضمن عدم تحول المكونات والمستويات المختلفة داخل الكون المتوسط إلى لاهوائية مما قد يؤدي إلى تأثيرات على المجتمعات الميكروبية وصحة النبات.

يمكن استخدام التدفقات النبضية أو المتقطعة لمحاكاة ديناميكيات الأراضي الرطبة الطبيعية (أي أحداث العواصف والجريان السطحي الموسمي). ومن المهم التأكد من أن المتغيرات البيئية (درجة الحرارة وظروف الإضاءة والتغيرات الموسمية) مماثلة لتلك الموجودة في منطقة الدراسة لاستقراء العمل على CWTS واسعة النطاق، حيث سيقلل من عدد المتغيرات الجديدة التي ستؤثر على النظام وتحليل كيفية تأثير هذه المتغيرات على فعالية CWTS في التخفيف من NAFCs. سيساعد اختيار ركائز الكون المتوسط التي يمكن استخدامها في CWTS على نطاق أوسع في إبلاغ التصميم المستقبلي وزيادة فعالية نظام المعالجة. في تعدين الرمال النفطية ، تعتبر مخلفات الرمل الخشنة ومزيج الخث والمعادن ركائز وقد تم اختبارها سابقا في دراسات الكون المتوسط لتحديد الركيزة المثلى لتحسين صحة النبات ، وزيادة المجتمعات الميكروبية المفيدة ، والمساعدة في توهين NAFCs17.

يتمثل القيد الرئيسي لهذه الطريقة في الحجم والعمق المقيدين للكون المتوسط ، مما قد يؤثر على نمو الجذور ويتسبب في أن تصبح النباتات مرتبطة بالجذور. يمكن التغلب على هذه القيود عن طريق تقليل طول التجربة و / أو عدد النباتات الفردية المستخدمة. إذا تم استخدام أنواع متعددة في نفس الكون المتوسط ، فقد تكون هناك تأثيرات تآزرية أو مضافة من المنافسة. في النهاية ، قد يؤدي حجم وعمق الكون المتوسط إلى مدة أقصر للتجربة ، مما يحد من كمية البيانات التي تم جمعها. يمكن للتجارب طويلة المدى أن تفحص عمليات مثل دورة المغذيات ، والتي تحدث عند إضافة المواد العضوية إلى النظام من خلال تراكم وتحلل بطيء لمخلفات النبات وإفرازات الجذور. قد يؤثر هذا على المجتمعات الميكروبية ومعدل توهين الملوثات. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر الإطار الزمني التجريبي القصير نسبيا لتصميم الكون المتوسط هذا ردود فعل سريعة يمكن استخدامها لتعزيز التجارب المستقبلية. يمكن إضافة العناصر الغذائية إلى نظام الكون المتوسط. ومع ذلك ، فإن نوع وكمية السماد المضاف يتطلب مراقبة مكثفة لمنع تكاثر الطحالب.

تم تعيين الظروف في الدفيئة لخلق بيئة نمو مثالية. تم تعيين نطاقات درجات الحرارة لتعكس بشكل مناسب درجات الحرارة الموسمية للمنطقة ، مع تنفيذ تغييرات تدريجية لمحاكاة التقلبات النهارية الطبيعية. كما تدار مستويات الرطوبة على الاختلاف ضمن نطاق يمثل المناخ الإقليمي. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم الدفيئة لاستقبال 25,000 لوكس ، أي ما يعادل حوالي 200 واط / متر مربع من ضوء النهار المحيط ، خلال ساعات النهار المحددة. لضمان شدة الضوء المتسقة ، يتم تنشيط مصابيح LED عندما تنخفض مستويات الضوء الطبيعي إلى ما دون هذا الحد. استخدام الدفيئة له أيضا حدوده. في حين أنها توفر بيئة خاضعة للرقابة ، يمكن أن تمثل البيوت الزجاجية أيضا تحديات فريدة مثل تفشي الآفات وتأثيرات الاحتباس الحراري وخلق بيئات غير طبيعية. تفشي الآفات شائع بشكل خاص في بيئات الدفيئة ويمكن أن يؤثر على صحة النبات ونموه. لتقليل استخدام المبيدات الحشرية ، تعد المفترسة الطبيعية أو إزالة الآفات الفيزيائية بدائل رائعة. على الرغم من هذه التحديات ، تظل الدفيئة هي البيئة المثلى لإجراء دراسة تجريبية لأنها تسمح بالتحكم الدقيق والفحص الدقيق للمعاييرالفردية 14.

تمثل هذه الطريقة واحدة من العديد من الأساليب لتصميم تجارب الكون المتوسط. يمكن إجراء تجارب CWTS على نطاق تجريبي إما في الهواء الطلق10،21 أو في الداخل4،17. تتأثر الكون المتوسط في الهواء الطلق بعوامل بيئية متعددة المتغيرات ، والتي يمكن أن تتفاعل بطرق معقدة وغير متوقعة. تجعل هذه التفاعلات من الصعب نمذجة المتغيرات الفردية أو توضيح الآليات المحددة التي تقود النتائج المرصودة. ونتيجة لذلك، يصبح من الصعب تحديد العوامل التي تساهم في أداء CWTS وتحديد الفرص المتاحة لتحسين تصميم النظام؛ ومع ذلك ، فإنها تكرر عن كثب شروط CWTS واسعة النطاق14. في المقابل ، توفر الكون المتوسط الداخلي بيئة أكثر تحكما ، مما يقلل من تأثيرات الطبيعة والتأثيرات الخارجية الأخرى ، مما يسهل فهم العمليات وتحديد معلمات التصميم التي يمكن أن تعزز الأداء.

تتميز تصميمات CWTS عادة إما بتدفق سطحي أفقي4،10،17،18 أو تدفق تحت السطحيالرأسي 18. تمثل الطريقة الموضحة هنا تصميم الكون المتوسط للتدفق السطحي الأفقي. بينما تعتمد أنظمة التدفق الرأسي على الجاذبية لتسهيل حركة المياه الرأسية ، مما يوفر أكسجة أفضل ويتطلب مساحة أقل ، تحافظ أنظمة التدفق الأفقي على ظروف أكثر استقرارا10 وتعزز إمكانات المعالجةالنباتية 22. توفر Mesocosms مزايا كبيرة لتطوير CWTS من خلال اختبار المكونات المتكاملة وتعزيز الكفاءات للتطبيقات المستقبلية واسعة النطاق ، مما يسمح بقابلية التكرار والتحكم في البيئة المحيطة ، وتمكين عزل وقياس المعلمات التجريبية الفردية ، مع تتبع التغيرات الحيوية ومسارات تبديد المواد الكيميائية أيضا.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

Acknowledgements

تم توفير تمويل هذا البحث من قبل مشروع Genome Canada للبحوث التطبيقية واسعة النطاق (LSARP ، منحة # 18207) وبرنامج تمويل التأثيرات التراكمية لخدمة الغابات الكندية. نود أن نشكر شركة إمبريال أويل المحدودة على توريد المواد المستخدمة في هذا البحث. نود أيضا أن نشكر كل من ساعد في التجارب: إيان جيه فاندر مولين ، وجيسون إم إي أحمد ، وسارة كوريا جارسيا ، وسيمون مورفان ، وماري خوسيه بيرجيرون ، وديليني أتوغالا ، وليزا جيج ، وجون في هيدلي ، وإتيان يرجو ، وكريستين مارتينو. نود أيضا أن نشكر دوغلاس مونش على التصميم التجريبي وعالم الكون المتوسط. نود أيضا أن نشكر الموظفين في مركز الغابات الشمالية والطلاب الصيفيين الذين ساعدوا طوال التجارب. نود أن نعترف بأن بحثنا أجري في إقليم المعاهدة 6 وأن مصادر المواد لهذه التجارب قد جمعت من إقليم المعاهدة 8. نحن نعترف ونكرم الأمم الأولى والميتيس وشعوب الإنويت التي عاشت وتجمعت وسافرت على هذه الأراضي.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
2-inch x 4-inch x 12 ft LumberAny SupplierN/A
3/4-inch Brass PEX Ball ValveAny SupplierN/A
3/4-inch Copper PEX Crimp Ring for PEX PipeAny SupplierN/A
3/4-inch IPEX Schedule 40 PVC 90° Welding Street ElbowAny SupplierN/A
3/4-inch PEX Stick WhiteAny SupplierN/AFor the outside of the mesocosm
3/4-inch PEX x 3/4-inch MPT Brass adapterAny SupplierN/A
3/4-inch Plastic Expansion Elbow Fitting for PEXAny SupplierN/A
3/4-inch Plastic Expansion Tee for PEXAny SupplierN/A
3/4-inch PVC Bulkhead Fitting Water Tank Connector AdapterAny SupplierN/A
3/4-inch PVC Schedule 40 / 90 Degree ElbowAny SupplierN/A
3/4-inch PVC Schedule 40 Male Adapter Any SupplierN/A
3/4-inch PVC WhiteAny SupplierN/AFor the inside of the mesocosm
4-inch Wood ScrewsAny SupplierN/A
Aluminum Foil Any SupplierN/A
Aquarium Submersible Powerhead Circulation PumpAny SupplierN/ASuction cup or magnetic
Hose WasherAny SupplierN/A
Miracle Grow water-soluble plant foodMiracle GrowN/A24-8-16 formula
Neptune Apex A3 Aquarium Controller and Power BarNeptune SystemsN/A
Neptune Apex DOS Quiet Drive Dosing PumpNeptune SystemsN/A
Neptune AquaBus Cable - 15-Foot Male/MaleNeptune SystemsN/A
Neptune DOS DDR Tubing Neptune SystemsN/A
Open Top Plastic Industrial DrumAny SupplierN/A57 L
Petri dishAny SupplierN/AFor seed stratication
PeatAny SupplierN/A
Polypropylene Tank D&M Plastics Inc.RW101650.8 cm height × 33.0 cm width × 129.5 cm length; 248.1 L
Silicone All-Purpose Waterproof Sealant (Aquarium Grade)Any SupplierN/A
Standard styroblock containers (415A) Any SupplierN/A
Teflon TapeAny SupplierN/A
YSI Professional Plus Multiparameter instrumentYSI Inc. 6050000

References

  1. . Alberta Geological Survey Oil Sands Available from: https://ags.aer.ca/our-science/oil-and-gas/oil-sands (2024)
  2. Alberta Geological Survey. . Energy Regulator State of Fluid Tailings Management for Mineable Oil Sands, 2020. , 83 (2021).
  3. Allen, E. W. Process water treatment in Canada's oil sands industry: II. A review of emerging technologies. J Environ Eng Sci. 7 (5), 499-524 (2008).
  4. McQueen, A. D., et al. Performance of a hybrid pilot-scale constructed wetland system for treating oil sands process-affected water from the Athabasca oil sands. Ecol Eng. 102, 152-165 (2017).
  5. Hughes, S. A., et al. Using ultrahigh-resolution mass spectrometry and toxicity identification techniques to characterize the toxicity of oil sands process-affected water: The case for classical naphthenic acids. Environ Toxicol Chem. 36 (11), 3148-3157 (2017).
  6. Morandi, G. D., et al. Effects-directed analysis of dissolved organic compounds in oil sands process-affected water. Environ Sci Technol. 49 (20), 12395-12404 (2015).
  7. Ajaero, C., et al. Fate and behavior of oil sands naphthenic acids in a pilot-scale treatment wetland as characterized by negative-ion electrospray ionization Orbitrap mass spectrometry. Sci Total Environ. 631 - 632, 829-839 (2018).
  8. Ajaero, C., et al. Developments in molecular level characterization of naphthenic acid fraction compounds degradation in a constructed wetland treatment system. Environments. 7 (10), 1-16 (2020).
  9. Cancelli, A. M., Gobas, F. A. P. C. Treatment of naphthenic acids in oil sands process-affected waters with a surface flow treatment wetland: Mass removal, half-life, and toxicity-reduction. SSRN Electronic Journal. 213, 113755 (2022).
  10. Cancelli, A. M., Gobas, F. A. P. C. Treatment of polycyclic aromatic hydrocarbons in oil sands process-affected water with a surface flow treatment wetland. Environments. 7 (9), 1-16 (2020).
  11. Cancelli, A. M., Borkenhagen, A. K., Bekele, A. A vegetation assessment of the Kearl treatment wetland following exposure to oil sands process-affected. Water. 14 (22), 1-18 (2022).
  12. Simair, M. C., et al. Treatment of oil sands process affected waters by constructed wetlands: Evaluation of designs and plant types. Sci Total Environ. 772, 145508 (2021).
  13. . Constructed Treatment Wetland Available from: https://projects.itrcweb.org/miningwaste-guidance/to_const_treat.htm (2010)
  14. Haakensen, M., Pittet, V., Spacil, M. M., Castle, J. W., Rodgers, J. H. Key aspects for successful design and implementation of passive water treatment systems. J Environ Solutions Oil Gas Mining. 1 (1), 59-81 (2015).
  15. . Get started identifying the Apex and EB832 Available from: https://help.neptunesystems.com/getstarted/apexng/ (2024)
  16. Pouliot, R., Rochefort, L., Graf, M. D. Impacts of oil sands process water on fen plants: Implications for plant selection in required reclamation projects. Environ Pollut. 167, 132-137 (2012).
  17. Trepanier, K. E., Vander Meulen, I. J., Ahad, J. M. E., Headley, J. V., Degenhardt, D. Evaluating the attenuation of naphthenic acids in constructed wetland mesocosms planted with Carex aquatilis. Environ Monit Assess. 195 (10), 1228 (2023).
  18. Hendrikse, M., et al. Treatment of oil sands process-affected waters using a pilot-scale hybrid constructed wetland. Ecol Eng. 115, 45-57 (2018).
  19. Albert, R., Popp, M. Chemical composition of halophytes from the Neusiedler Lake region in Austria. Oecologia. 27 (2), 157-170 (1977).
  20. Cooper, A. The effects of salinity and waterlogging on the growth and cation up take of salt marsh plants. New Phytol. 90 (2), 263-275 (1982).
  21. Reis, P. C. J., et al. Microbial degradation of naphthenic acids using constructed wetland treatment systems: metabolic and genomic insights for improved bioremediation of process-affected water. FEMS Microbiol Ecol. 99 (12), fiad153 (2023).
  22. Yang, L., Bekele, A., Gamal El-Din, M. Comprehensive characterization of organics in oil sands process water in constructed mesocosms utilizing multiple analytical methods. Environ Res. 252, 118972 (2024).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 219

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved