Ann. For. Sci. 65 (2008) 210
DOI: 10.1051/forest:2007093

Nitrogen leaching from a forest soil exposed to fire retardant with and without fire: A laboratory study

Athina A. Pappa, Nikolaos E. Tzamtzis and Sofia E. Koufopoulou

National Technical University of Athens, School of Chemical Engineering, Laboratory of Inorganic and Analytical Chemistry, 9 Iroon Polytechniou Str. 157 73, Athens, Greece

(Received 30 October 2006; revised version 5 March 2007; accepted 5 July 2007; published online 21 March 2008)

Abstract - The application of Long Term fire Retardants (LTRs) for forest fire prevention and/or suppression purposes can result in chemicals leaching, from soil to the drainage water, during the annual rain fall period. In leachates, large concentrations of nitrogen (N), one of the major components of LTRs, could affect the groundwater quality. N leaching due to the application of a nitrogen phosphate based LTR was studied in laboratory microcosms. The concentrations of nitrate (NO₃^--N) and ammonium nitrogen (NH₄⁺-N) were measured in the resulting leachates from pots with forest soil and pine seedlings (Pinus halepensis) alone and in combination with fire. Up to 30% of the total N in the retardant was lost to leaching, primarily as NO₃^--N. The vegetation seems to decrease to some extent the N leaching. The N leaching from treated pots with a burnt tree is lower compared with that from treated pots with a living tree, due to the partial N volatilization during the fire. Although this is a laboratory study, these results may be considered as rough indications of LTR environmental implications, due to the leaching of a significant part of the retardant's N into groundwater.

Résumé - Lessivage d'azote dans un sol forestier exposé à un retardant de feux avec et sans feux : une étude en laboratoire. L'application de retardants à long terme des feux (LTRs) pour la prévention des incendies en forêt et/ou leur suppression peut avoir pour résultat un lessivage chimique du sol vers les eaux de drainage, pendant la période annuelle des pluies en automne. Dans les lessivats, d'importantes concentrations en azote (N), un des composants majeur des LTRs, pourraient affecter la qualité de l'eau dans les nappes phréatiques. Le lessivage d'azote attribuable à l'application de phosphate d'azote, base des LTRs, a été étudié en conditions de laboratoire. Les concentrations de nitrate (NO₃^- -N) et d'ammonium (NH₄⁺ -N) ont été mesurées dans les lessivats issus de pots remplis de sols forestiers et plantés de semis de pins (Pinus halepensis) seuls et en combinaison avec un feu. Jusqu'à 30 % de l'azote total du retardant était perdu par lessivage, essentiellement sous forme de nitrate NO₃^-. La végétation semble décroître avec l'augmentation du lessivage. Le lessivage provenant des pots contenant des arbres brûlés est plus faible que celui des pots contenant des arbres vivants, à cause d'une volatilisation partielle d'azote pendant les feux. Bien qu'il s'agisse d'une étude en laboratoire, ces résultats peuvent être considérés comme une approximation des effets environnementaux de l'application de LTRs, du fait du lessivage d'une partie significative de l'azote du retardant dans l'eau des nappes phréatiques.

Key words: forest soil / nitrogen leaching / fire retardant / post fire / pot technique

Mots clés : sol forestier / lessivage d'azote / retardant de feux / après feux / technique des pots

Corresponding author: athpappa@orfeas.chemeng.ntua.gr

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