Name: 对水生生命值评价悬浮泥沙影响的流通系统曝光 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 15 s
Description: 了解FLEES流通系统如何精确控制悬浮泥沙浓度，用于评估水生生物在不同生命阶段的毒性效应。该系统支持30至800毫克每升的TSS范围，为环境毒理学研究提供可靠的实验平台。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由美国陆军工程兵团疏浚作业与环境研究计划（Dredging Operations and Environmental Research Program）资助，Todd Bridges 任项目主管。发布本材料已获得工程兵主管的许可。

<ol><li>National Research Council (NRC). A process for setting, managing, and monitoring environmental windows for dredging projects. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Marine+Board%2C+Transportation+Research+Board%2C+Special+Report+262%22">Marine Board, Transportation Research Board, Special Report 262</a>. , National Academy Press. Washington, DC. (2001).</li>
<li>Suedel, B. C., Kim, J., Clarke, D. G., Linkov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+risk-informed+decision+framework+for+setting+environmental+windows+for+dredging+projects%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">A risk-informed decision framework for setting environmental windows for dredging projects.</a> Sci Total Environ. 403, 1-11 (2008).</li>
<li>Reine, K. J., Dickerson, D. D., Clarke, D. G. Environmental windows associated with dredging operations. DOER Technical Notes Collection. ERDC TN DOER-E2. , U.S. Army Engineer Research and Development. Vicksburg, MS. (1998).</li>
<li>Wilber, D. H., Clarke, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+effects+of+suspended+sediments%3A+A+review+of+suspended+sediment+impacts+on+fish+and+shellfish+with+relation+to+dredging+activities+in+estuaries%5BTitle%5D)+AND+%22N+Am+J+Fish+Manag%22%5BJournal%5D)">Biological effects of suspended sediments: A review of suspended sediment impacts on fish and shellfish with relation to dredging activities in estuaries.</a> N Am J Fish Manag. 21, 855-875 (2001).</li>
<li>Suedel, B. C., Lutz, C. H., Clarke, J. U., Clarke, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+suspended+sediment+on+walleye+%28Sander+vitreus%29+eggs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Soils+Sediments%22%5BJournal%5D)">The effects of suspended sediment on walleye (Sander vitreus) eggs.</a> J. Soils Sediments. 12, 995-1003 (2012).</li>
<li>Travis, J., Kring, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTravis%2C+J+%22LabVIEW+for+Everyone%3A+Graphical+Programming+Made+Easy+and+Fun+%28National+Instruments+Virtual+Instrumentation+Series%29%22">LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun (National Instruments Virtual Instrumentation Series)</a>. , Prentice Hall PTR. (2006).</li>
<li>USEPA, Hazardous Waste Test Methods/SW-846 On-line. Office of Solid Waste and Emergency Response (OSWER). , Washington, D.C. Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-compendium">https://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-compendium</a> (2016).</li>
<li>Plumb, R. H. Procedure for handling and chemical analysis of sediment and water samples, EPA/CE-81-1. , U.S. Environmental Protection Agency/U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station. Vicksburg, MS. Technical Report (1981).</li>
<li>Clarke, D. G., Wilber, D. H. Assessment of potential impacts of dredging operations due to sediment resuspension. , DOER Technical Notes Collection(TN-DOER-E9), U.S. Army Engineer Research and Development. Center, Vicksburg, MS. Available from:
 <a target="_blank" href="http://el.erdc.usace.army.mil/dots/doer/pdf/doere9.pdf">http://el.erdc.usace.army.mil/dots/doer/pdf/doere9.pdf</a> (2000).</li>
<li>Suedel, B. C., Clarke, J. U., Lutz, C. H., Clarke, D. G., Godard-Codding, C., Maul, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suspended+sediment+effects+on+walleye+%28Sander+vitreus%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Great+Lakes+Res%22%5BJournal%5D)">Suspended sediment effects on walleye (Sander vitreus).</a> J. Great Lakes Res. 40, 141-148 (2014).</li>
<li>Wilkens, J. L., Katzenmeyer, A. W., Hahn, N. M., Hoover, J. J., Suedel, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laboratory+test+of+suspended+sediment+effects+on+short-term+survival+and+swimming+performance+of+juvenile+Atlantic+Sturgeon+%28Acipenser+oxyrinchus+oxyrinchus%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Ichthy%22%5BJournal%5D)">Laboratory test of suspended sediment effects on short-term survival and swimming performance of juvenile Atlantic Sturgeon (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus).</a> J. Appl. Ichthy. 31, 984-990 (2015).</li>
<li>Suedel, B. C., Clarke, J. U., Wilkens, J., Lutz, C. H., Clarke, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+a+simulated+sediment+plume+on+eastern+oyster+%28Crassostrea+virginica%29+survival%2C+growth%2C+and+condition%5BTitle%5D)+AND+%22Estuaries+and+Coasts%22%5BJournal%5D)">The effects of a simulated sediment plume on eastern oyster (Crassostrea virginica) survival, growth, and condition.</a> Estuaries and Coasts. 38 (2), 578-589 (2015).</li>
<li>Bilotta, G. S., Brazier, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+influence+of+suspended+solids+on+water+chemistry+and+aquatic+biota%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Understanding the influence of suspended solids on water chemistry and aquatic biota.</a> Water Res. 42, 2849-2861 (2008).</li>
<li>Reine, K., Clarke, D., Dickerson, C., Pickard, S. Assessment of potential impacts of bucket dredging plumes on walleye spawning habitat in Maumee Bay, Ohio. Proceedings of the 18th World Dredging Congress (WODCON XVIII). , Lake Buena Vista, FL, USA . (2007).</li>
</ol>

观点、解释、结论和建议均为作者个人观点，不一定代表美国陆军的立场。本报告中引用的商业组织或商品名称并不构成美国陆军对该等组织的产品或服务的官方认可或批准。作者伯顿·C·苏德尔（Burton C. Suedel）和贾斯汀·L·威尔肯斯（Justin L. Wilkens），均来自美国陆军工程研究与发展中心，声明其不存在利益冲突的财务关系。

FLEES 技术通过采用自动化、计算机控制的系统，能够在广泛的暴露时间和悬浮沉积物浓度范围内维持并控制悬浮沉积物，从而改进了现有方法4,9 。该技术具有灵活性，可根据物种的不同，用于评估悬浮沉积物对多种水生生物及其从卵到成体等不同生命阶段的影响。未来，该技术还可用于评估悬浮沉积物对沉水水生植被的影响。
FLEES 已被成功用于生成效应数据（例如， 存活率和生长）对多种物种（如梭鲈5,10大西洋鲟鱼11 和牡蛎12FLEES 按照设计成功评估了来自美国不同地区的多种悬浮沉积物对淡水和海洋环境中水生生物的影响。该技术的便携性和封装设计也使其适用于野外现场使用。
为确保方法成功，最关键的步骤包括：1）每次使用新的测试沉积物时均需对FLEES进行校准，以量化总悬浮物（TSS）与浊度之间的关系，从而实现目标TSS浓度的准确匹配；2）基于TSS而非浊度开展实验，以便将实验结果与相应的监管标准和规范进行比较；3）使用合适的双隔膜泵，以确...

疏浚作业采用机械方法清除港口和航道底部的沉积物。在清除过程中，部分受扰动的沉积物会悬浮于水体中，可能对水生生物造成物理胁迫。除了发生悬浮外，沉积物还可能在沉降之前，受周围环境条件影响而被输运至远离疏浚作业区的区域。这两种机制的共同作用意味着，靠近正在作业的疏浚设备的水生生物可能会暴露于悬浮沉积物中，并遭受不利影响。为应对此类问题，环境窗口期（季节性疏浚限制）通常作为一种管理措施，用以减少或消除疏浚活动产生的悬浮沉积物对水生资源可能造成的有害影响1,2。
环境窗口通常用于保护濒危、受威胁或具有商业价值的物种，例如玻璃梭鲈（Sander vitreus）和东部牡蛎（Crassostrea virginica）3。实施环境窗口的支持性依据通常关注疏浚活动可能对动物完成其生活史特定阶段的能力造成物理干扰（例如，悬浮沉积物）。常被引用的生命阶段包括卵和幼体，以确保洄游性物种的迁徙通道畅通3。然而，目前有关悬浮沉积物对特定物种产生生物学影响的信息仍然有限4,5，这限制了环境窗口作为风险管理工具的应用。 
基于这些原因，设计、构建并使用了FLEES（鱼类早期生命阶段暴露系统），以模拟沉积物的悬浮状态，并确定其对水生生物早期生命阶段的影响。FLEES研究采用细颗粒沉积物（即，主要为粉砂、黏土和细砂），这类颗粒最有可能保持悬浮状态，并从源头迁移至最远距离。FLEES能够用于测试鱼类的卵和幼体，也可进行改造以适应其他水生生物，因而具备独特的能力。所获得的生物学响应数据可用于评估悬浮沉积物的影响。以下操作步骤概述了如何构建和运行该技术，以利用多种水生生物获得可重复的悬浮沉积物浓度及其效应数据。

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;一个FLEES模块、水浴及水族箱的部件清单&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>木柱——用于搭建模块（切割为78英寸）</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：4&lt;br/&gt; 规格：4英寸×4英寸×8英尺</td></tr><tr><td>胶合板，船用级——固定在离地约18英寸高的木柱上，用于支撑水浴（60英寸×42英寸）</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：3/4英寸×4英尺×8英尺</td></tr><tr><td>胶合板——固定在木柱顶部，用于支撑管道、电磁阀和电气设备（60英寸×42英寸）</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：1/4英寸×4英尺×8英尺</td></tr><tr><td>木撑条——用于加固胶合板和木柱（按需切割）</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：4&lt;br/&gt; 规格：2英寸×4英寸×96英寸</td></tr><tr><td>水箱，玻璃钢材质——水浴，带两个排水口：1）连接冷却器；2）排水</td><td>Hydro Composites, LLC, Stockdale, TX, USA</td><td>FBT-226</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：150加仑</td></tr><tr><td>水冷机，自带水泵——用于水浴；冷却器置于模块下方</td><td>Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA</td><td>CFF-500</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：1/2马力</td></tr><tr><td>水箱，圆顶底——FLEES水族箱——置于水浴内部</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>5197</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：19升</td></tr><tr><td>水箱支架——亚克力支架，12英寸×12英寸×6英寸——用于支撑水族箱</td><td>由ERDC车间定制</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：定制</td></tr><tr><td>磁力驱动泵——用于在每个水族箱中悬浮沉积物</td><td>March Manufacturing Inc., Glenview, IL, USA</td><td>MDX-3-1/2 115 v</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：28升/分钟</td></tr><tr><td>LED灯——安装在水浴上方</td><td>C2 Development, Inc., Ames, IA, USA</td><td>Hydra 26</td><td>数量：2&lt;br/&gt; 规格：根据照明面积确定</td></tr><tr><td>PVC Schedule 40管道——安装在水浴排水口，用于控制水位</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：-&lt;br/&gt; 规格：1英寸</td></tr><tr><td>贯通接头——用于水族箱/水浴与泵、排水口、水和泥浆管线的连接</td><td>Lifegard Aquatics, Cerritos, CA, USA</td><td>R270900</td><td>数量：30&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸FPT×FPT</td></tr><tr><td>快速接头，公螺纹管插入件——插入水箱贯通接头</td><td>Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA</td><td>EW-31303-36</td><td>数量：10&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸MPT</td></tr><tr><td>快速接头，带阀软管接头——连接水族箱与水箱贯通接头中的插入件</td><td>Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA</td><td>EW-31303-11</td><td>数量：10&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸</td></tr><tr><td>黑色HDPE螺纹弯头接头——用于水族箱乙烯基管与泥浆/水管线及泵的连接</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>62043</td><td>数量：20&lt;br/&gt; 规格：1/2 NPT×1/2英寸软管内径</td></tr><tr><td>黑色HDPE螺纹转换接头——用于泵与水箱贯通接头之间的连接</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>62017</td><td>数量：10&lt;br/&gt; 规格：1/2 NPT×1/2英寸软管内径</td></tr><tr><td>乙烯基管——连接泥浆/水管线与水族箱，以及泵与水族箱</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：25英尺&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸内径</td></tr><tr><td>乙烯基管——连接水族箱排水插入件与水浴排水口</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：25英尺&lt;br/&gt; 规格：5/8英寸内径</td></tr><tr><td>不锈钢软管夹——用于将乙烯基管固定在软管接头上</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：40&lt;br/&gt; 规格：#8</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;泥浆系统部件清单&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>水冷机，自带水泵——置于泥浆罐一侧</td><td>Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA</td><td>CFF-500</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：1/2马力</td></tr><tr><td>125加仑敞口锥底水箱带支架——42英寸×35英寸——用于盛装水和沉积物以制备泥浆</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>8586</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：125加仑</td></tr><tr><td>125加仑水箱盖</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>8935</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：42英寸×35英寸</td></tr><tr><td>PVC阀门——连接水箱排水口与泵——用于隔离维护</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：2&lt;br/&gt; 规格：1-1/2英寸</td></tr><tr><td>双隔膜泵，带支架——用于循环泥浆</td><td>Wilden-pumps.co.uk &amp;amp; Air Pumping Ltd., Essex, UK</td><td>P2/PPPP/WF/WF/PTV/400</td><td>数量：1&lt;br/&gt; &lt;br/&gt; 联系经销商</td></tr><tr><td>光学背散射传感器——测量泥浆罐中的NTU</td><td>Campbell Scientific, Logan, UT, USA</td><td>OBS-3+</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：0-1,000 NTU</td></tr><tr><td>PVC Schedule 40管道——用于循环泥浆</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：20英尺&lt;br/&gt; 规格：1英寸</td></tr><tr><td>柔性PVC管——配备接头，用于连接下一模块</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：10英尺&lt;br/&gt; 规格：1英寸</td></tr><tr><td>接头，PVC Schedule 80承插式——连接泥浆管线与下一模块</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：8&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸</td></tr><tr><td>电磁阀，Plastomatic（常闭型）——用于引入泥浆</td><td>Plast-O-Matic Valves, Inc., Cedar Grove, NJ, USA</td><td>EASYMT4V12R24-PV</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸NPT螺纹，24 VAC&lt;br/&gt; 联系经销商</td></tr><tr><td>接头，PVC三通——连接泥浆管与电磁阀</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1英寸×1英寸×1英寸滑动×滑动×FIPT</td></tr><tr><td>接头，1英寸PVC球阀螺纹——用于关闭泥浆输送至电磁阀/水管线</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：7&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸</td></tr><tr><td>接头，1英寸PVC螺纹接头——连接泥浆电磁阀与关闭阀</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸</td></tr><tr><td>乙烯基管——连接水电磁阀与泥浆电磁阀</td><td>本地供应商</td><td>N/A</td><td>数量：50英尺&lt;br/&gt; 规格：1/4&quot;内径</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;水系统部件清单&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>水冷机，自带水泵——置于储水罐一侧</td><td>Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA</td><td>CFF-500</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：1/2马力</td></tr><tr><td>125加仑敞口锥底水箱带支架——42英寸×35英寸——用于盛装水和沉积物以制备泥浆</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>8586</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：125加仑</td></tr><tr><td>125加仑水箱盖</td><td>United States Plastic Corp, Lima, OH, USA</td><td>8935</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：42英寸×35英寸</td></tr><tr><td>PVC阀门——连接水箱排水口与水泵</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：2&lt;br/&gt; 规格：1英寸</td></tr><tr><td>磁力驱动泵，直连式——用于循环水至水族箱和冷却器</td><td>Little Giant, Fort Wayne, IN, USA</td><td>3-MD-SC</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：1/12马力</td></tr><tr><td>电磁阀，Alco——用于引入水</td><td>已停产；ASCO, Florham Park, NJ, USA提供类似产品</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：24 V，1/4英寸NIPT</td></tr><tr><td>接头，黑色HDPE变径连接器——将电磁阀的1/4英寸软管水管线连接至1/2英寸软管</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&amp;nbsp;&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸软管内径×1/4英寸软管内径</td></tr><tr><td>接头，黑色HDPE三通——连接1/2英寸软管水管线和泥浆至水族箱</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸NPT×1/2英寸软管内径×1/2英寸软管内径</td></tr><tr><td>接头，弯头</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸90&amp;deg; MIPT×FIPT</td></tr><tr><td>接头，PVC螺纹管接头——连接接头与电磁阀及其他连接</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：12&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸</td></tr><tr><td>接头，螺纹接头——连接泥浆/水管线与下一模块</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：6&lt;br/&gt; 规格：1英寸PVC&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>接头，变径衬套——连接至水管线中的变径三通</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：1/2英寸外螺纹×1/4英寸内螺纹FIPT</td></tr><tr><td>接头，螺纹管接头——连接衬套与水电磁阀</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：4英寸长×1/4英寸</td></tr><tr><td>PVC管道——用于连接水箱、水泵和冷却器</td><td>本地管道供应商</td><td>N/A</td><td>数量：5英尺&lt;br/&gt; 规格：Schedule 40</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;传感器、数据采集设备及计算机软件部件清单&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>软件，LabView</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>LabView 2015 Base</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI-1001 12槽机箱，美国120 VAC</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>776571-01</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI 1100 - 32通道，&amp;plusmn;10 V模拟输入模块</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>776572-00</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI 1303 - 专为高精度热电偶测量设计的端子块</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>777687-03</td><td>数量：2&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI 1102B - 32通道热电偶/电压输入模块</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>776572-02B</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI 1161 - 通用继电器模块</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>776572-61</td><td>数量：6&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>SCXI 1300 - 通用电压模块</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>777687-00</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A</td></tr><tr><td>PCMCIA数据采集卡 DAQCARD-AI-16E-4</td><td>National Instruments, Austin, Texas, USA</td><td>N/A - 遗留产品</td><td>数量：1&lt;br/&gt; 规格：N/A&lt;br/&gt; 可在线购买二手卡</td></tr><tr><td>传感器，光学背散射——测量每个水族箱中的NTU</td><td>Campbell Scientific Inc., Logan, UT, USA</td><td>OBS-3+</td><td>数量：5&lt;br/&gt; 规格：0-1,000 NTU</td></tr></tbody></table>

一种用于评估悬浮沉积物对水生生物影响的流水暴露系统

A Flow-through Exposure System for Evaluating Suspended Sediments Effects on Aquatic Life

本文介绍了鱼类幼体与卵暴露系统（Fish Larvae and Egg Exposure System, FLEES）。该流水式暴露系统利用泵和自动化控制装置输送泥沙与水体，以模拟悬浮泥沙状态，用于在实验室条件下研究悬浮沉积物对多种水生生物及其不同生命阶段的影响。通过FLEES获得的数据可用于建立在特定暴露时长下水生生物效应与悬浮沉积物浓度之间的暴露-响应曲线。这些效应数据可用于评估旨在减少水生生物与人为来源悬浮沉积物相互作用的管理措施。FLEES能够生成总悬浮物（TSS）浓度范围为30至800 mg/L的实验条件，使其成为评估多种活动所导致TSS影响的理想系统，包括模拟环境中较低水平的TSS，以及评估疏浚作业、船舶交通、山洪和风暴等引起的悬浮沉积物来源。

在开始实验之前，需进行一系列运行操作，以确保FLEES向每个水族箱输送适当浓度的沉积物（第5.5和6.2节）。 图6 说明如何在实验水族箱中维持NTU浓度，以达到目标悬浮沉积物浓度。本示例中，FLEES评估了在为期三天的暴露期间内，是否能够使用拟议的试验沉积物维持悬浮沉积物浓度，该暴露时长代表了模拟野外典型暴露条件的常见实验周期。每个水族箱均设定为在三天内持续保持稳定的浊度。试验沉积物在30日的4小时内被引入th 2016年5月。0 mg/L TSS浓度代表未添加沉积物的对照水族箱。在100、250和500 mg/L的目标浓度下，水族箱在为期三天的实验期间内分别持续维持90、240和430 NTU的浊度（图6）。图中各浓度下均可观察到反映程序化定时添加悬浮沉积物的沉积物脉冲。FLEES 的灵活性使研究人员能够将悬浮物浓度控制在目标值约 20–40 NTU 范围内。这些数据表明，FLEES 技术具备在长时间内维持所需悬浮沉积物浓度的能力。
<p class="jove_cont...

介绍一种坚固且灵活的流通式暴露系统，该系统设计用于使沉积物保持悬浮状态。该系统可用于在实验室中研究悬浮沉积物对多种水生生物及其不同生命阶段的影响。

本文介绍了鱼类幼体与卵暴露系统（Fish Larvae and Egg Exposure System，FLEES）。该流水式暴露系统用于研究悬浮颗粒物对鱼类胚胎和幼体发育的影响。

该实验技术的总体目标是提供一种稳定且灵活的流水暴露系统，用于维持沉积物和悬浮状态，以便在实验室中研究悬浮沉积物对各种水生生物及其不同生命阶段的影响。该技术有助于解答环境毒理学领域的关键问题，从而加深我们对悬浮沉积物等物理胁迫因子在水生环境中影响的理解。该技术的主要优势在于能够模拟沉积物的悬浮状态，为 incoming 管理措施提供支持，以减少水生生物与悬浮沉积物之间的相互作用。尽管该方法可用于研究疏浚的影响，也可用于评估船舶交通、洪水和风暴所导致的悬浮沉积物的影响。该技术的可视化演示至关重要，因为其构建过程与校准步骤共同决定了应用是否成功。请按照文本方案中的描述，开始模块和水浴装置的搭建与组装。构建溢流排水管时，使用孔锯在19升圆底聚乙烯水箱顶部下方5厘米处切割一个直径为2.54厘米的孔。在箱体外侧安装贯通接头及插入件，作为溢流排水口。构建浆液进水口时，使用孔锯在水族箱顶部下方5厘米处再切割一个直径为2.54厘米的孔。安装另一个贯通接头和带螺纹的弯头软管接头。构建泵的出口时，在水箱底部中央切割相同类型的孔，并安装贯通接头。在贯通接头的外侧螺纹上连接一个弯头软管接头。为构建泵的进水口，在水箱底部偏离中心的位置再开一个孔，并安装贯通接头。将贯通接头外侧用弯头软管接头螺纹连接。在水浴槽外部，从底部向上测量9厘米，并沿水箱长度方向画一条线。沿着标记线，在水浴槽的长度方向上为每个水族箱切割一对直径为2.54厘米的孔，并安装贯通接头。将磁力驱动泵安装在一个支架上，该支架应能放置在水浴槽下方，并位于带有孔和贯通接头的一侧，以便连接水族箱。为每台泵安装一个串联电源开关，或将泵连接至开关盒以供电。用水管接头穿入水浴罐的外侧隔板。在将泵连接至相应水族箱的隔板之前，先将乙烯基管连接到泵的进水口和出水口。在水浴内部，将快速断开接头插入隔板中。将每个水族箱连接到泵后，将乙烯基管连接到安装在水族箱底部的软管接头上，并将管子连接到快速断开阀的软管接头。接下来，将快速接头连接在泵与水族箱之间。在此连接处安装一个球阀，以便在维护时隔离泵。接下来，使用乙烯基管将每个水族箱的溢流排水口连接至共用排水管。然后将共用排水管连接至水浴排水口。将每个水族箱的泥浆水进水口连接至安装在模块顶部的泥浆和水系统。将泥浆罐的排液口连接到安装在泥浆罐旁支架上的气动双隔膜泵的入口。安装一个PVCT，以引导泥浆流向泵或实验室排水口。同时安装连接罐体与泵的阀门，以便在维护时将其隔离。为驱动泵运行，将其连接至实验室建筑的空气压缩机。在模块顶部安装一根PVC管，并建立一个循环管线，以便根据需要向每个水族箱提供泥浆。在距离泥浆储液罐最远的使用点处，安装一条回流管线，将未使用的泥浆输送回储液罐。使用柔性PVC管和活接头连接各模块。通过三通、球阀和活接头将浆料电磁阀连接到循环浆料管上，以便在维护时将电磁阀与主PVC管隔离。确保每个电磁阀位于其所供液的水族箱上方，并按照文本方案中的描述将电磁阀连接至相应的水族箱。在每个水族箱的泥浆水入口旁安装一个光学散射传感器（OBS），用于测量浊度。将传感器置于水面以下约五厘米处，并使传感器探头朝向水箱中央。使用夹具或其他固定装置安装传感器。在泥浆储液罐中安装浊度计（OBS），并将传感器置于水面以下约20厘米处，确保其完全浸没。接下来，连接水和泥浆电磁阀的线路。浊度计位于每个水族箱和泥浆罐内，热电偶则安装在每个水浴装置中，所有线路均接入模块顶部的电气接线盒，再连接至数据采集设备。尽可能在所有线路的末端安装快速断开接头。按照文本方案中的描述，开始设计用于数据采集、仪器控制和自动化的计算机应用程序。为准备实验，启动泵以循环已用于填充泥浆罐的经碳过滤的自来水。在另一个容器中，使用机械搅拌器将测试沉积物均质化。沉积物均质后，取出少量样品，使用带刻度的聚丙烯烧杯将其加入浆液罐中。持续加入沉积物，直至达到 1000 NTU。在程序中，导航至水浴标签页并启动所有水族箱的运行程序。在FLEES系统运行至少一小时后（以使各水族箱中的浊度单位NTU达到稳定），开启数据记录功能，以记录每个水族箱OBS传感器测得的NTU读数。对于总悬浮固体（TSS）的测量，从每个指定TSS处理浓度低于500毫克每升的水族箱中分别采集三份100毫升的水样。从每个分配了大于或等于500毫克/升总悬浮物（TSS）处理的水族箱中分别采集三个50毫升的水样。通过使用预先称重的0.45微米滤膜进行真空过滤，测定TSS。过滤后立即在105°C下将滤膜及其内容物干燥至少4小时。然后称重至最接近的0.1毫克。以三个样品的平均值作为每个水族箱中总溶解固体（TSS）的测定值。进行实验时，首先开启所有用于数据采集、仪器控制和自动化的FLEES硬件。在用水族箱、水浴锅和储水罐加注所需测试用水后，启动所有水冷式热交换器。同时确认并调整光照周期。启动水泵，以循环用于填充浆液罐的经活性炭过滤的自来水。然后，取少量均质化的沉积物并将其加入泥浆罐中。持续加入沉积物，直至达到 1000 NTU。随后，按照文本方案中所述，为每个水族箱创建剖面。按照文本方案所述将动物放入水族箱后，访问图形用户界面（GUI），进入水浴标签页以启动所有水族箱的运行程序。FLEES 运行至少一小时后，开启数据记录功能，以记录每个水族箱 OBS 测得的 NTU 读数。实验水族箱中维持 NTU 值及相应的总悬浮物浓度（TSS），以达到目标悬浮沉积物浓度。在此示例中，FLEES 评估了悬浮沉积物是否能够在三天内保持稳定。同样，NTU 及相应的 TSS 浓度可维持在显著较低的水平，以代表环境条件。FLEES 使用测试沉积物进行校准，以量化 TSS 与浊度之间的关系，确保达到目标 TSS 浓度。在FLEES中对一种示例测试沉积物进行评估后，展示了NTU与TSS之间的关系。一旦FLEES构建完成并正常运行，其设计具有足够的灵活性，可根据不同物种从卵到成体等不同生命阶段的大小，评估悬浮沉积物对多种水生生物的影响。需要牢记的是，该方法中最关键的步骤是使用每种测试沉积物对FLEES进行校准。因此，可以量化总悬浮物与浊度之间的关系，从而实现目标总悬浮物浓度的匹配。FLEES 技术研发成功后，为环境毒理学领域的研究人员探究悬浮沉积物对多种水生生物的影响提供了可能。观看本视频后，您应能够充分理解如何在自己的实验室中构建并使用该技术。由于自动化和编程功能可轻松调节总悬浮固体浓度，以满足实验需求。

a-flow-through-exposure-system-for-evaluating-suspended-sediments

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

对水生生命值评价悬浮泥沙影响的流通系统曝光

本文描述了如何在水槽中生成规则的床面形态，可视化流体在床面形态中的流动，并利用计算机模拟来仿真潜流带水流。计算机模拟结果与实验观测结果吻合良好。这种耦合模拟与实验的方法非常适合用于科研和教学目的。...

利用染料示踪实验与模拟可视化潜流带中床面形态内的水流过程

评估环境污染物对鱼类行为的影响通常具有主观性和挑战性，尤其是在涉及亚致死效应终点时。本文描述了利用视频技术等方法，在96小时急性暴露于不同浓度铜的过程中及之后，定量分析早期生命阶段白鲟（Acipenser...

利用计算机辅助视频和数字图像分析量化鱼类对急性水体铜暴露的游泳行为反应

本文介绍了用于测量沉积物-水界面气体和溶质交换的小型核心培养方法。该方法可提供可靠的沉积物-水交换数据，用于评估沉积物在影响水生生态系统中生物及生物地球化学过程中的作用。...

底栖层交换的O2，N2 利用小型岩心培养法测定溶解性营养物质

我们介绍一种名为VacuSIP的简单、非侵入性且可靠的水体定点取样方法，可实现洁净而精确的水样采集。该系统已开发并用于同步采集底栖悬浮物滤食生物吸入和呼出的水样 原位，...

VacuSIP：一种改进的InEx方法 原位 活性悬浮物滤食者处理的颗粒态与溶解态化合物的测定

本方案描述了斑马鱼系统中集水槽拭子和淤泥分析的使用方法，与仅使用哨兵鱼检测病原体（如）相比，可提高检出率 Aeromonas hydrophila, 分枝杆菌属 种，以及 Pseudocapillaria tomentosa一种用于监测的系统 P. tomentosa...

环境筛选 Aeromonas hydrophila, 分枝杆菌 种，以及 Pseudocapillaria tomentosa 在斑马鱼系统中

本文总结了用于处理城市暴雨径流和农业灌溉回流、以去除与水生生物毒性相关的农药及其他污染物的处理系统的设计特征及其处理效果。...

用于去除农业和城市径流中与地表水毒性相关的污染物的植被处理系统

本文介绍了一种进行推移质输沙实验的方案，其中通过图像分析对运动颗粒进行追踪。文中展示了实验装置、实验运行步骤及数据处理方法，最后给出了一些概念验证结果。...

基于图像的推移质实验中拉格朗日粒子追踪

以颗粒形式存在的养分在农业排水水中可能对总负荷产生显著贡献。本研究描述了一种新方法，可在整个排水事件期间采集来自农田渠道排水的流量加权水样及悬浮颗粒物。...

在排水事件期间采集农业沟渠中流量加权的水样及悬浮颗粒物

在自然环境中观察到的海洋环境中黏土与细菌细胞之间的相互作用及其沉降过程，最适合在受控的实验室条件下进行研究。本文描述了一种详细的实验方案，介绍了一种测量黏土与蓝细菌絮凝物沉降速率的新方法。...

黏土/蓝细菌絮凝体沉降速率的测定

原位 生物指示法可用于确定濒危 mussel 物种生存环境的适宜性。我们描述了两种基于将淡水珍珠 mussel...

利用幼年淡水珍珠蚌对溪流环境适宜性进行生物指示检测 原位 暴露方法

在此，我们介绍一种用于进行便携式细胞气溶胶暴露并检测细胞反应的实验方案。该方法采用在气液界面培养的细胞，以模拟 体内...

一种新型便携式 体外 气溶胶采样暴露盒

了解FLEES流通系统如何精确控制悬浮泥沙浓度，用于评估水生生物在不同生命阶段的毒性效应。该系统支持30至800毫克每升的TSS范围，为环境毒理学研究提供可靠的实验平台。

一种用于评估悬浮沉积物对水生生物影响的流水暴露系统

探索更多视频