Name: 在排水过程中捕获农用运河中的流动加权水和悬浮颗粒 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 26 s
Description: 学习在排水过程中自动采集农用运河的流加权水样和悬浮颗粒的方法。该技术通过自动化采样提高水质评估的代表性，适用于常规排水和暴雨事件，为环境水文学研究提供可靠数据。

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我们感谢 Pablo Vital 和 Johnny Mosley 在野外采样方面的帮助，以及 Viviana Nadal 和 Irina Ognevich 在实验室分析方面的协助。

1. 数据记录仪的安装与工作原理
<ol>
	<li>确定一个研究农场，并安装一个数据记录仪，该记录仪可触发自动采样器按流量比例采集复合流量样本，此过程需要监测渠道水位、泵的扬程转数及泵的校准方程。</li>
</ol>
<img alt="用于自动水样采集的ISCO 3700采样器设备；显示控制面板和编程按键。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1： ISCO采样器，用于编程设定复合排水和颗粒物水样的自动采样程序。 <a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<ol start="3">
	<li>使用安装在泵站附近进水和出水渠中的压力传感器监测农场渠系水位。</li>
	<li>通过安装在泵头上的接近开关监测泵速；数据记录仪以每分钟转数（rpm）记录转速。 
	注意：接近开关是当相互经过时可计数 rpm 次数的金属部件，已焊接在泵头上。</li>
	<li>使用连接至数据记录仪的翻斗式雨量计测量降雨量。 
	注意：数据记录仪通过无线电遥测技术与位于佛罗里达大学/IFAS 榆林格斯研究与教育中心的基站无线电进行通信。遥测功能仅用于数据采集和存储，而非用于控制样品采集。</li>
</ol>
2. 排水流量加权水样采集
<ol>
	<li>使用数据记录仪和每台泵的泵校准方程计算排水流量。当达到预设排水体积时，数据记录仪触发自动采样器，实现基于排水流量加权的采样。 
	注意：泵速和流速在24小时内会发生变化。ISCO采样器的启动依据是排出的水量体积，而非流速。自动采样器被设定为在达到固定体积的出水后采集一个子样品。出水体积根据泵的转速（rpm）数量进行校准。</li>
	<li>使用复合采样法采集水样（至少 500 mL） 原位 位于泵站的自动采样器，并将其设置为在排水事件期间采集每日综合水样。 
	注意：ISCO 采样器通过管道连接至收集罐，管道经由数据记录仪分流，每 2 分钟采集 2 L 样品，最多可采集 400 L。</li>
	<li>设置程序样本触发体积，使每个24小时排放周期内最多可采集30个样本。
	<ol>
		<li>将数据记录仪设置为采集复合流量样本，步骤如下：进入程序 → 程序 → 基于流量的采样 → 每1个脉冲采样一次 → 采集30个复合样本 → 单次采样体积130 mL → 校准采样体积[否] → 设置开始时间[否] → 程序序列完成。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将流量加权的复合样品置于现场冰箱中保存，温度为 4 °C 直至采集后置于装有冰块的冷藏箱中运回实验室进行分析。</li>
	<li>在采样后24小时内分析水样中的可溶性活性磷。用于总磷（TP）分析的样品可经酸化后保存 4 °C 长达 28 天15.</li>
</ol>
3. 捕获悬浮颗粒物
<ol>
	<li>在排水期间，设置两个 200 L 的 PVC 沉降槽，用于收集农田渠系的排水，以捕获并表征悬浮颗粒物。
	<ol>
		<li>通过以下步骤对数据记录仪进行编程，以采集悬浮颗粒物样品：程序 → 基于时间的采样 → 每 2 分钟采样一次 → 混合样品 [200] → 校准采样体积 [NO] → 输入开始时间 [NO] → 序列完成 → 按下采样按钮。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>根据 24 小时收集周期内的排水体积，按流量加权的方式在沉降槽中收集排水水样（每 2 分钟收集 2 L）。</li>
</ol>
<img alt="用于养分管理的水过滤装置；农业径流研究正在进行中。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 2"> 
图 2： 两个用于收集排水的 200 L 储水罐。 悬浮颗粒物在罐底沉降，并转移至五加仑桶中。<a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<ol start="3">
	<li>当颗粒物开始在水箱中沉降时，使用软管虹吸去除多余的水分。</li>
	<li>将颗粒物转移至五加仑的桶中，运回实验室，并置于4 °C冰箱中保存。</li>
	<li>沉降24小时后，虹吸去除多余水分，再将颗粒物转移至伊姆霍夫沉降锥中。</li>
	<li>至少沉降1小时后，在将已沉降的颗粒物转移至预先称重的500 mL螺旋盖瓶并储存于4 °C前，最后一次虹吸去除多余水分。</li>
	<li>称量装有颗粒物样品的瓶子。</li>
	<li>按照Hedley和Stewart14所述方法进行磷形态分级分析。</li>
</ol>
<img alt="色谱实验中的液-液分离；沉降和分层过程可视化。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 3"> 
图 3： 使用 Imhoff 沉降锥收集沉降池中捕获的悬浮颗粒物。<a href="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

<ol><li>Sims, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=US1997091812">Phosphorus loss in agricultural drainage: historical perspective and current research.</a> J. Environ. Qual. 27, 277-293 (1997).</li>
<li>Van Esbroeck, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.jswconline.org/content/72/1/65.refs">Surface and subsurface phosphorus export from agricultural fields during peak flow events over the non-growing season in regions with cool, temperate climates.</a> J. Soil Water Conserv. 72, 65-76 (2017).</li>
<li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11270-010-0673-9">Phosphorus mass balance and internal load in an impacted subtropical isolated wetland.</a> Water Air Soil Pollut. 218, 619-632 (2011).</li>
<li>Eyre, B. D., McConchie, D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/003707389390086K">The implications of sedimentological studies for environmental pollution assessment and management: Examples from fluvial system in north Queensland and western Australia.</a> Sediment. Geol. 85, 235-252 (1993).</li>
<li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=US201301900676">Soil phosphorus release and storage capacity from an impacted subtropical wetland.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. , 74(2010).</li>
<li>Kenney, W. F., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10933-014-9771-9">Whole-basin, mass-balance approach for identifying critical phosphorus-loading thresholds in shallow lakes.</a> Journal of Paleolim. 51, 515-528 (2014).</li>
<li>Freebairn, D. N., Wockner, G. H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/240505980_A_study_of_soil_erosion_on_vertisols_of_the_eastern_Darling_Downs_Queensland_I_Effects_of_surface_conditions_on_soil_movement_within_Contour_Bay_catchments">A study of soil erosion on vertisols of the Eastern Darling Downs, Queensland. Effects of surface conditions on soil movement within contour bay catchments.</a> Aust. J.Soil Res. 24, 135-158 (1986).</li>
<li>Erickson, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aErickson%2C+AJ+%22Optimizing+stormwater+treatment+practices%3A+a+handbook+of+assessment+and+maintenance%22">Optimizing stormwater treatment practices: a handbook of assessment and maintenance</a>. , Springer. New York. (2013).</li>
<li>Abtew, W., Obeysekera, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1752-1688.1996.tb03485.x/full">Drainage Generation and Water Use in the Everglades Agricultural Area Basin.</a> J. Amer. Water Res. Asso. 32, 1147-1158 (1996).</li>
<li>Daroub, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10643389.2010.530905">Best management practices and long-term water quality trends in the Everglades Agricultural Area.</a> Cri. Rev. Environ. Sci. Technol. 41, 608-632 (2011).</li>
<li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11368-016-1548-5">Influence of suspended particulates on phosphorus loading exported from farm drainage during a storm event in the Everglades Agricultural Area.</a> J. Soil Sed. 17, 240-252 (2017).</li>
<li>Diaz, O. A., et al. <a target="_blank" href="http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=US201300748184">Sediment inventory and phosphorus fractions for water conservation area canals in the Everglades.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. 70, 863-871 (2006).</li>
<li>Reddy, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=US1999001169">Forms of soil phosphorus in selected hydrologic units of Florida Everglades.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. 62, 1134-1147 (1998).</li>
<li>Hedley, M. J., Stewart, J. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0038071782900098">Method to measure microbial phosphate in soils.</a> Soil Biol. Biochem. 14, 377-385 (1982).</li>
<li>EPA. <a target="_blank" href="https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-08/documents/method_365-1_1993.pdf">Method 365.1, Revision 2.0: Determination of Phosphorus by Semi-Automated Colorimetry</a>. O'Dell, J. W. , (1993).</li>
<li>Bhadha, J. H., et al. Effect of aquatic vegetation on phosphorus loads in the Everglades Agricultural Area. J. Aqu. Pla. Man. 53, 44-53 (2015).</li>
</ol>

本研究无任何利益冲突披露。

用于收集排水中颗粒物的自动采样器被放置在出口泵站数据记录仪附近。电源由12 V蓄电池提供，蓄电池通过太阳能板充电。自动采样器由现场数据记录仪控制，当出口泵运行时启动采样器，泵停止时则关闭采样器。采样器进水口管路的开口位于渠底上方0.5 m处，并处于泵站的来水方向。进水管道通过将金属钢筋插入渠底，并用扎带将进水管固定在钢筋上来固定位置。每3分钟向200 L的沉降罐中收集2 L样品，样品每日采集。在野外，使用便携式抽吸泵从桶中移除大部分采集的水样，剩余的水和沉积物被转移到带盖的26 L桶中，运回研究站并放入冰箱冷藏。次日，使用实验室抽吸泵进一步去除多余水分。
在虹吸颗粒物时，应尽量避免移除悬浮颗粒，这一点非常重要。为此，可在软管末端连接一个移液枪头，并注意使枪头保持在水体表面附近。样品储存时残留少量多余水分是正常现象。了解样品的含水量可估算其干重当量，而记录所有容器在装有样品及提取剂前后以及不含有样品和提取剂时的质量，将有助于追踪实验操作的准确性。
使用该方法收集排水的独特之处在于，它能够采集到流量加权的排水，而非瞬时取样。流量加...

由于悬浮颗粒物在富营养化过程中的作用，特别是在农业系统中的影响，其归趋与迁移已受到大量研究的关注1,2。要深入探讨诸多环境问题，例如营养物质在水体中的内循环及其向表层水体的释放3、底质稳定性、水柱内的光照可利用性，以及最终对下游生态系统造成的水质问题4，必须对水生系统中颗粒物所含营养物质进行全面评估。以颗粒态形式（有机质或沉积物）储存的磷（P）含量通常高于水体中的含量5。Kenney et al.6 开展的一项研究表明，沉积于佛罗里达州洛赫卢萨湖的近期沉积物年代介于1900年至2006年之间，这些较新的沉积物中磷含量约为水体中磷含量的55倍。评估颗粒物对特定系统潜在影响的一种方法是，定量清查排水事件中随沉积物排出的磷储量。对这些排放颗粒物的采集与分析有助于估算其对下游敏感生态系统的营养富集影响。
暴雨事件通常只占很短的时间，但却可能贡献农田排水中大部分的磷（P）负荷排放。这是因为在短时间内需要排出大量水分，以防止田地发生洪涝。降雨强度和流量是控制地表径流中悬浮沉积物浓度的关键驱动因素7。设计能够采集流量加权综合水样的监测方法，有助于避免因复杂且高强度降雨事件带来的误差。在暴雨等高流量排放事件期间，污染物浓度可能迅速且剧烈变化，此时瞬时浓度未必能代表单位排水量的平均污染物浓度。因此，流量加权水样能更准确地反映排放事件的总体浓度水平，因为它是在一段时间内负荷的累积值8。最常见的流量加权样品为自动采集的离散样品或综合样品。通过采集排放期间从农田排水中输出的悬浮颗粒物，可量化该事件对磷负荷的影响程度。本研究所述方法有助于捕获可在后续用于分析多种物理和化学特性的颗粒物。与瞬时采样相比，采用连续综合流量法对排水进行采样的创新之处在于，它能更全面地反映整个排水事件期间的田间实际情况；而瞬时采样仅提供某一时间点的“快照”，可能无法充分代表整个事件的总体影响。
美国佛罗里达州南部的埃弗格莱兹农业区（EAA）是原埃弗格莱兹湿地的一片广阔区域，曾被渠化并排水，用于农业、商业和住宅开发。该区域排水量近11亿立方米，每年携带约1,400公吨总磷进入周边受纳水体。为应对这一问题，已建立多个大型湿地处理系统，其中最著名的是位于EAA北部边缘、面积达6,200公顷的湿地营养物去除项目（Stormwater Treatment Areas，STA）。本研究在STA-1 West开展，该区域由三个独立的处理单元（cell）组成。研究目标是评估不同水文和植被管理策略对营养物去除效率的影响。实验设计包括三个处理：常规管理（对照）、高水位脉冲式淹没（模拟自然水文条件）和低水位干湿交替（促进沉积物氧化）。每个处理设三个重复，共九个单元。监测参数包括进水与出水中的总磷、溶解性活性磷、总氮、硝态氮、铵态氮浓度，以及沉积物磷负荷、植物生物量和物种组成。水样采集频率为每月一次，植物采样每季度一次。总磷和总氮采用过硫酸钾消解法测定，溶解性活性磷通过钼蓝比色法分析。沉积物样品经冷冻干燥、研磨后，采用HCl-过硫酸钾提取法测定可交换态磷和钙结合态磷。植物样品经烘干、称重后，进行酸消解并使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定磷含量。数据分析采用重复测量方差分析（RM-ANOVA）和主成分分析（PCA）。结果显示，高水位脉冲处理单元的总磷去除率显著高于对照组（p < 0.05），平均去除效率达78%；而干湿交替处理单元的磷去除效率较低（52%），但氮去除率较高，可能与反硝化作用增强有关。植被调查表明，高水位条件下香蒲（Typha domingensis）优势度上升，而莎草（Cladium jamaicense）在对照和干湿交替处理中占主导。研究结果表明，模拟自然水文脉冲的管理策略可显著提升STA系统的磷去除能力，建议在实际运行中结合水位调控与植被管理以优化处理性能。

关键词：湿地处理系统，营养物去除，总磷，水文管理，植被动态，埃弗格莱兹农业区，水样分析，沉积物磷，植物生物量，ICP-OES3 每年有大量水从农业区（EAA）向南和东南方向排放9. EAA地区的土壤为有机土，通常按重量计含有超过85%的有机质，矿物含量低于35%10。河道沉积物通常具有较低的容重（介于0.14 g cm⁻³之间）-3 至 0.35 g/cm-3），高有机质含量（31–35%）以及总磷（TP）含量介于726–1,089 mg kg之间-1 11.
为本次演示目的，选择了一个位于EAA区域内的农场。EAA区域内水流的水文格局取决于泵站和重力作用。EAA中的每个农场至少包含一条主干渠和多条田间排水沟。田间排水沟与主干渠呈垂直走向。泵站通常具有双重功能：既向农场输送灌溉用水，也负责将排水从场地外排。当需要排干田间水分时，主干渠中的水位被降低，田间水在水力梯度驱动下流入排水沟。由于地表坡度极小，大部分降落在田间的雨水会穿过土壤剖面，流向田间排水沟。&#160; 灌溉时，系统运行方向相反。EAA区域内没有铺设地下陶土排水管网。由于土壤下方存在一层限制性的石灰岩基岩，地下水位得以维持在特定高度。&#160; 灌溉水通过主干渠引入，田间排水沟被注满，水分逐渐渗入土壤剖面，从而提升田间的地下水位。通常情况下，EAA区域对灌溉用水的需求集中在3月、4月和5月（旱季），此时排水量极小；而相比之下，6月至10月（雨季）的排水量显著增加。田间排水沟及其渠岸堤埂的存在，使得地表径流作为磷负荷进入农场渠系的潜在贡献降至最低12。
在本可视化实验中，我们介绍了一种在排水事件期间采集流加权悬浮颗粒物的新方法，所采集的样品后续可用于理化性质表征，如容重、有机质含量以及磷形态分级13,14。

<table><tbody><tr><td>数据记录仪</td><td>Campbell Scientific</td><td></td><td>型号 CR1000</td></tr><tr><td>自动采样器</td><td>ISCO</td><td></td><td>型号 3700</td></tr><tr><td>压力传感器</td><td>KPSI</td><td></td><td>型号 700</td></tr><tr><td>翻斗式雨量计</td><td>Texas Electronics</td><td></td><td>型号 TR-525</td></tr><tr><td>氯化钾</td><td>Fisher</td><td>7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化钠</td><td>Fisher</td><td>1310-73-2</td><td></td></tr><tr><td>盐酸</td><td>Fisher</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>硫酸</td><td>Fisher</td><td>7664-93-9</td><td></td></tr><tr><td>过硫酸钾</td><td>Fisher</td><td>7727-21-1</td><td></td></tr><tr><td>四水合钼酸铵</td><td>Fisher</td><td>12054-85-2</td><td></td></tr><tr><td>L-抗坏血酸</td><td>Fisher</td><td>50-81-7</td><td></td></tr><tr><td>100 mg/L 无水磷酸盐标准溶液</td><td>ERA</td><td>061</td><td></td></tr><tr><td>酒石酸锑钾三水合物</td><td>Fisher</td><td>28300-74-5</td><td></td></tr><tr><td>Durapore 膜滤器</td><td>Millipore</td><td>HVLP04700</td><td></td></tr><tr><td>Whatman #41 滤纸</td><td>Whatman</td><td>1441-150</td><td></td></tr><tr><td>固定速度往复摇床 E6010</td><td>Eberbach Corporation</td><td>E6010.00</td><td></td></tr><tr><td>一次性培养管</td><td>Fisher</td><td>14-961-29</td><td></td></tr><tr><td>Allegra 25R 离心机</td><td>Becker Coulter</td><td>U.S. 605168-AC</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm 封口膜</td><td>Bemis Company Inc PM 999</td><td>13-374-12</td><td></td></tr><tr><td>橡树岭离心管</td><td>Nalgene</td><td>3119-0050</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 20 mL HDPE 闪烁瓶（带尿素盖）</td><td>Fisher</td><td>03-337-23C</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand&amp;nbsp;天然聚丙烯广口瓶（带白色未衬里聚丙烯盖）</td><td>Fisher</td><td>02-912-024A</td><td></td></tr><tr><td>0.45 微米膜滤器</td><td>Cole-Parmer</td><td>货号 # UX-15945-25</td><td></td></tr><tr><td>100 mL 消解管</td><td>Fisher&amp;nbsp;</td><td>TC1000-0735</td><td></td></tr><tr><td>玻璃漏斗</td><td>Fisher</td><td>03-865</td><td></td></tr><tr><td>Spectronic 20 Genesys 分光光度计</td><td>Thermo-Fisher</td><td>4001-000</td><td></td></tr><tr><td>QuikChem</td><td>Latchat</td><td>8500</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Capturing Flow-weighted Water and Suspended Particulates from Agricultural Canals During Drainage Events

本研究旨在描述在排水过程中从农田渠系中采集流量加权水样及悬浮颗粒物的方法。农田渠系中的养分（如磷（P））含量可能较高，且易于发生迁移。以悬浮颗粒物形式存在的磷可显著贡献排水水中总磷负荷。为在独立的排水事件期间收集悬浮颗粒物，开展了一项沉降箱实验。在整个排水事件持续期间，将农田渠系排出的水样连续收集至两个200 L的沉降箱中，以代表排放水体的一个复合子样本。最终使用伊姆霍夫沉降锥使悬浮颗粒物沉降。该过程通过从沉降箱经由沉降锥虹吸水样来实现。随后收集沉降的颗粒物用于理化分析。

本研究中描述的方法使我们能够采集农场沟渠在泵水过程中排放的水体和颗粒物。所采集的水样和颗粒物为流量加权型，这意味着它们代表了整个泵水过程期间的排放情况，而不仅仅是一次瞬时样本，因此能高度代表实际排放物质的类型。采集的水体和悬浮颗粒物可储存起来，用于分析多种物理和化学参数。本文总结了来自美国甘蔗种植区（EAA）内三个农场沟渠的悬浮颗粒物的部分特性。对这些颗粒物进行的部分理化分析表明，其有机质含量高、容重低，并富含磷等营养物质 11颗粒物的堆积密度在0.08 g cm⁻³-3 至 0.11 g cm-3有机质含量介于55%至77%之间，总磷（TP）浓度介于2,173 mg kg-1 至 2,548 mg kg-1 (图4）。农场沟渠中的水质和悬浮沉积物特征能高度代表土壤类型及周边土地利用方式。在EAA地区，土壤有机质含量很高， &gt;50%的有机质（OM），因此悬浮颗粒物中含有较高...

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。

本研究旨在描述在排水期间从农田沟渠中采集流量加权水样和悬浮颗粒物的方法……

本方法的总体目标是提供一种新颖的技术，用于在排水事件期间原位捕获复合流量加权的农田渠流排水及其悬浮颗粒物，以便对其进行理化表征。该方法将有助于解决环境水文学领域中最基础的环节，即采集能够全面代表整个水流事件的水样。该技术的主要优势在于其自动化操作，并可提供高度代表水流事件期间典型排放物质的复合样品。该方法可用于了解常规排水事件以及持续多日大量排水的暴雨事件期间的水质参数。设计能够采集流量加权综合水样的监测方法，有助于避免因复杂且高强度的降雨事件而产生的误差。本次操作演示由研究助理 Timothy Lang 博士以及野外技术人员 Pablo 和 Johnny 共同完成。确定研究农场后，在泵站附近安装数据记录仪，该记录仪可触发自动采样器按流量比例采集复合流量样品。利用安装在泵站附近进水和出水渠道中的压力传感器监测农场渠道水位，并通过安装在泵头上的接近开关监测泵的转速。为计算排水量，需使用数据记录仪及每台泵的泵校准方程。为了对位于泵站的原位自动采样器进行编程以采集每日混合水样，首先按下“Enter Program”。然后依次选择“Program”、“Flow-based Sampling”、“Sample every one pulses”、30 个混合样品以及“Sample Volume”为 130 毫升。按下“Enter”以校准采样体积，并输入开始时间。然后按“程序序列完成”。将流加权混合样品储存于现场冰箱中，温度保持在4摄氏度，直至进行分析。为捕获悬浮颗粒物，在数据记录器附近几英尺处放置两个200升的PVC沉淀槽，用于在排水期间收集农场渠系的排水水样。为设置数据记录仪采集颗粒物样品，请按下“Program”（程序）、“Time-Based Sampling”（基于时间的采样），然后选择每两分钟采样一次。对于混合样品，选择200次采样，选择“否”以不校准采样体积，并输入开始时间。然后按“Sequence Complete”（序列完成），再按下“Sampling”（采样）按钮。每两分钟在沉淀池中收集两升按流量加权的排水。当颗粒物开始在池中沉淀时，使用软管虹吸去除多余的水，并将颗粒物转移至五加仑桶中，运回实验室，在 4 摄氏度条件下平衡 24 小时。当颗粒物完全沉淀后，虹吸去除上清液，并将颗粒物转移至伊莫霍夫沉淀锥中。一小时后，最后一次用虹吸法吸除多余水分，并将沉降的颗粒物转移至预先称重的500毫升螺旋盖瓶中。务必从锥形容器液面以下且远离容器壁的位置收集水分，以减少被虹吸出的颗粒物数量。在本项代表性实验中，如所示方法采集了佛罗里达农业区（Everglades Agricultural Area）内三条农场渠水中悬浮的颗粒物，经测定这些颗粒物有机质含量高、容重低，并富含磷等营养物质，这些特性充分代表了佛罗里达农业区典型土壤类型及周边土地利用方式下常见的水体和沉积物特征。进行该操作时，重要的是在去除多余水分前，需确保颗粒物已完全沉降。完成此步骤后，可采用其他方法，如使用Hedley等人的磷分级法，来评估颗粒物中有效态磷与稳定态磷的含量。观看本视频后，您应充分了解如何采集复合流量加权排放水样，而非瞬时采样。通过在现场配备冰箱，可将水样保存在 4°C 条件下。采用此方法采集水样的另一个优势在于其自动化特性，可用于捕获与持续数天的暴雨和飓风相关的排放事件。

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一种用于研究土壤径流的降雨模拟实验方案

面对未来不确定的环境条件，迫切需要能够管理水生系统的工具和方法。本文提供了开展针对性流域评估的方法，使资源管理者能够构建基于景观的累积效应模型，并将其应用于情景分析管理框架中。...

基于定量情景分析框架的流域规划

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。...

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

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

随着技术的进步和终端用户期望的提升，污染物负荷估算对更高时间分辨率数据的需求和使用日益增加。本方案描述了一种连续 原位...

农业流域中养分和沉积物的连续在线监测

了解春池所提供的生态系统服务与生态过程，以及人类活动对其提供这些服务的能力所造成的影响，需要进行密集的水文监测。本采样方案采用 原位...

永久性池塘的连续水文与水质监测

本文介绍一种方法，通过匹配土壤样品尺寸与水力传导率测量装置，防止土壤容器内壁的所谓侧壁流被错误地计入水流测量结果中。本方法的应用通过采集自废水灌溉场地的样品进行演示。...

废水灌溉对土壤水力传导度的影响：饱和水力传导度的野外采样与实验室测定耦合分析

准确量化饱和土壤和沉积物中磷（P）的解吸潜力对于磷的建模及迁移控制工作具有重要意义。为更准确地考虑 原位...

测量实验室微宇宙系统中的磷释放以评估水质

本方案描述了使用（1）实验室校准程序和（2）作者开发的在线工具“堰流方程系数计算器”，获取排水控制结构中V型堰堰流方程系数的方法。这些方法适用于V型槽内的水流以及漫顶水流。...

排水控制结构中用于流量监测的V型堰方程参数化

学习在排水过程中自动采集农用运河的流加权水样和悬浮颗粒的方法。该技术通过自动化采样提高水质评估的代表性，适用于常规排水和暴雨事件，为环境水文学研究提供可靠数据。

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

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