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

本实验的总体目标是提供一种新方法，用于在排水事件期间原位捕获复合流量加权的农田渠系出水及其悬浮颗粒物，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出水物质的复合样品。

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。示范该实验操作的将是研究助理 Timothy Lang 博士，以及野外技术人员 Pablo 和 Johnny。

确定研究农场后，在泵站附近安装数据记录仪，以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，并利用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”（程序）、“Flow-based Sampling”（基于流量的采样）、“Sample every one pulses”（每1个脉冲采样一次）、“30 composite samples”（30个混合样品）以及“Sample Volume of 130 milliliters”（采样体积130毫升）。随后按下“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，温度为 4°C，直至进行分析。为捕获悬浮颗粒物，在数据记录仪附近几英尺处放置两个 200 升的 PVC 沉降槽，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，选择“否”以不校准样品体积，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后，使用软管虹吸去除多余的水分，并将颗粒物转移至五加仑的桶中，运回实验室，在4°C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姆霍夫沉淀锥中。

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。务必从锥形容器底部表面以下取水，并远离容器壁，以减少颗粒物被吸入。在本项代表性实验中，如图所示收集了佛罗里达农业区（Everglades Agricultural Area）内三条农场排水渠中的悬浮颗粒物，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。完成该步骤后，可采用其他方法，如使用Hedley等人的方法进行磷素分级，以评估颗粒物中活性磷与难降解磷的含量。

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。