Ein Durchflussbelichtungssystem für die Bewertung Schwebstoffe Auswirkungen auf Leben im Wasser

Das übergeordnete Ziel dieser experimentellen Technologie ist es, ein robustes und flexibles Durchfluss-Expositionssystem zur Aufrechterhaltung von Sedimenten und Suspensionen bereitzustellen, um die Auswirkungen von Schwebstoffen auf verschiedene aquatische Arten und Lebensstadien im Labor zu untersuchen. Diese Technologie kann uns helfen, Schlüsselfragen auf dem Gebiet der Umwelttoxikologie zu beantworten, um unser Verständnis über die Auswirkungen von physikalischen Stressoren wie Schwebstoffen in aquatischen Umgebungen zu verbessern. Der Hauptvorteil dieser Technologie ist die Möglichkeit, die Sedimentsuspension für eingehende Bewirtschaftungspraktiken zu simulieren, um die Wechselwirkungen zwischen Wasserorganismen und Schwebstoffen zu reduzieren.

Diese Methode kann zwar Aufschluss über die Auswirkungen von Baggerarbeiten geben, aber auch zur Bewertung der Auswirkungen von Schwebstoffen verwendet werden, die durch Schiffsverkehr, Freshets und Stürme entstehen. Die visuelle Demonstration dieser Technologie ist von entscheidender Bedeutung, da die Schritte in ihrer Konstruktion in Kombination mit ihrer Kalibrierung für eine erfolgreiche Anwendung entscheidend sind. Beginnen Sie mit dem Bau und der Montage des Moduls und des Wasserbads, wie im Textprotokoll beschrieben.

Um einen Überlaufabfluss zu konstruieren, schneiden Sie mit einer Lochsäge ein Loch mit einem Durchmesser von 2,54 Zentimetern fünf Zentimeter von der Oberseite eines 19-Liter-Polyethylentanks mit gewölbtem Boden entfernt. Installieren Sie eine Schottverschraubung und einen Einsatz an der Außenseite der Trennwand, die als Überlaufablauf dienen. Um den Güllewassereinlass zu konstruieren, schneiden Sie mit einer Lochsäge ein weiteres Loch mit einem Durchmesser von 2,54 Zentimetern fünf Zentimeter von der Oberseite des Aquariums entfernt.

Installieren Sie eine weitere Schottverschraubung und eine Winkel-Schlauchtülle mit Gewinde. Für den Bau des Pumpenauslasses schneiden Sie die gleiche Art von Loch durch die Mitte des Tankbodens und installieren eine Schottarmatur. Fädeln Sie die Außenseite des Schotts mit einer Winkelschlaucharmatur ein.

Um den Pumpeneinlass zu konstruieren, schneiden Sie ein weiteres Loch außerhalb der Mitte des Tankbodens und installieren Sie eine Schottverschraubung. Fädeln Sie die Außenseite des Schotts mit einer Winkelschlaucharmatur ein. Messen Sie an der Außenseite des Wasserbadtanks neun Zentimeter ab dem Boden und ziehen Sie eine Linie entlang der Länge des Tanks.

Schneiden Sie für jedes Aquarium entlang der Linie ein Paar Löcher mit einem Durchmesser von 2,54 Zentimetern entlang der Länge des Wasserbades und installieren Sie Schottbeschläge. Montieren Sie Magnetkupplungspumpen an einem Ständer, der unter das Wasserbad passt, entlang der Seite, die die Löcher und Schottanschlüsse für den Anschluss an das Aquarium enthält. Installieren Sie für jede Pumpe einen Inline-Kabelschalter oder verdrahten Sie die Pumpen an einen Schaltkasten für die Stromversorgung.

Fädeln Sie die Außenseite der Schotten des Wasserbadtanks mit Schlauchtüllen ein. Befestigen Sie den Vinylschlauch am Einlass und Auslass der Pumpe, bevor Sie ihn an die Schotten anschließen, die zum entsprechenden Aquarium führen. Bauen Sie im Inneren des Wasserbades einen Schnelltrenneinsatz in das Schott ein.

Nachdem Sie jedes Aquarium an eine Pumpe angeschlossen haben, befestigen Sie den Vinylschlauch an den Schlauchtüllen, die am Boden des Aquariums installiert sind, und befestigen Sie den Schlauch an der Schlauchtülle des Schnellkupplungsventils. Verbinden Sie anschließend die Schnellkupplungen zwischen der Pumpe und dem Aquarium. Installieren Sie in diesem Anschluss einen Kugelhahn, um die Pumpe zu Wartungszwecken zu isolieren.

Verbinden Sie als Nächstes den Überlaufabfluss jedes Aquariums über einen Vinylschlauch mit dem gemeinsamen Abfluss. Verbinden Sie dann den gemeinsamen Abfluss mit dem Wasserbadablauf. Verbinden Sie jeden Wassereinlass der Aquariengülle mit dem Gülle- und Wassersystem, das auf dem Modul installiert ist.

Schließen Sie den Abfluss des Güllebehälters an den Einlass einer druckluftbetriebenen Doppelmembranpumpe an, die auf einem Ständer neben einem Güllebehälter montiert ist. Integrieren Sie ein PVCT, um die Aufschlämmung zur Pumpe oder zum Laborabfluss zu leiten. Integrieren Sie auch Ventile, die den Tank und die Pumpe verbinden, um sie für die Wartung zu isolieren.

Um die Pumpe mit Strom zu versorgen, schließen Sie sie an den Luftkompressor des Laborgebäudes an. Montieren Sie ein PVC-Rohr auf den Modulen und erstellen Sie eine Rezirkulationsleitung, um jedem Aquarium bei Bedarf die Gülle zuzuführen. Installieren Sie an der Verwendungsstelle, die am weitesten vom Güllebehälter entfernt ist, eine Rücklaufleitung, um die ungenutzte Gülle zurück zum Behälter zu transportieren.

Verwenden Sie flexible PVC- und Verschraubungen, um die Module zu verbinden. Verbinden Sie die Schlammmagnetventile mit T-Stücken, Kugelhähnen und Verschraubungen mit dem Umlaufschlammrohr, um die Magnete für die Wartung vom PVC-Hauptrohr zu isolieren. Vergewissern Sie sich, dass sich jedes Magnetventil über dem Aquarium befindet, das es versorgt, und verbinden Sie die Magnetventile mit den entsprechenden Aquarien, wie im Textprotokoll beschrieben.

Installieren Sie in jedem Aquarium neben dem Güllewassereinlass einen optischen Rückstreusensor oder OBS, um die Trübung zu messen. Positionieren Sie den Sensor so, dass er etwa fünf Zentimeter unter der Wasseroberfläche liegt, wobei der Sensor zur Mitte des Tanks zeigt. Verwenden Sie eine Klemme oder ein anderes Gerät, um den Sensor zu montieren.

Installieren Sie ein OBS im Güllebehälter und positionieren Sie den Sensor so, dass er etwa 20 Zentimeter unter der Wasseroberfläche vollständig eingetaucht ist. Verdrahten Sie als Nächstes die Wasser- und Schlammmagnetventile. Das OBS befindet sich in jedem Aquarium und Güllebecken und ein thermisches Kupplung befindet sich an jedem Wasserbad in elektrischen Anschlusskästen, die oben auf dem Modul montiert sind, in ein Datenerfassungsgerät.

Installieren Sie nach Möglichkeit Schnellkupplungen an den Klemmenden aller Verkabelungen. Fahren Sie mit dem Entwerfen einer Computeranwendung für die Datenerfassung, Gerätesteuerung und Automatisierung fort, wie im Textprotokoll beschrieben. Zur Vorbereitung des Experiments starten Sie die Pumpe, um kohlenstoffgefiltertes Leitungswasser umzuwälzen, das zum Befüllen des Gülletanks verwendet wurde.

In einem separaten Behälter wird das Testsediment mit einem mechanischen Mischer homogenisiert. Nachdem das Sediment homogenisiert ist, entfernen Sie einen kleinen Teil und geben Sie ihn mit einem graduierten Polypropylenbecher in den Güllebehälter. Fahren Sie mit dem Einbringen von Sedimenten fort, bis 1000 NTU erreicht sind.

Navigieren Sie im Programm zum Reiter Wasserbad und starten Sie alle Aquarienprofile. Nachdem Sie das FLEES mindestens eine Stunde lang betrieben haben, damit sich die NTUs in jedem Aquarium stabilisieren können, schalten Sie die Datenprotokollierung ein, um die NTU-Messwerte jedes Aquariums OBS aufzuzeichnen. Entnehmen Sie für die TSS-Messung drei 100-Milliliter-Wasserproben aus jedem Aquarium, dem eine TSS-Behandlung von weniger als 500 Milligramm pro Liter zugewiesen wurde.

Entnehmen Sie getrennt drei 50-Milliliter-Wasserproben aus jedem Aquarium, dem eine TSS-Behandlung von mindestens 500 Milligramm pro Liter zugewiesen ist. Messen Sie den TSS, indem Sie die Proben durch vorgewogenes 0,45-Mikron-Filterpapier vakuumfiltrieren. Trocknen Sie den Filter und den Inhalt unmittelbar nach dem Filtern mindestens vier Stunden lang bei 105 Grad Celsius.

Und dann auf 0,1 Milligramm genau neu wiegen. Verwenden Sie den Durchschnitt der drei Proben als Maß für TSS in jedem Aquarium. Um das Experiment durchzuführen, schalten Sie zunächst die gesamte FLIES-Hardware ein, die für die Datenerfassung, die Gerätesteuerung und die Automatisierung verwendet wird.

Nachdem Sie die Aquarien, Wasserbäder und den Wasserbehälter mit dem gewünschten Testwasser gefüllt haben, starten Sie alle Wärmetauscher der Wasserkühlung. Bestätigen und stellen Sie außerdem den Lichtzyklus ein. Starten Sie die Pumpe, um kohlenstoffgefiltertes Leitungswasser umzuwälzen, das zum Befüllen des Gülletanks verwendet wurde.

Entfernen Sie dann einen kleinen Teil des homogenisierten Sediments und geben Sie es in den Güllebehälter. Führe weiterhin Sedimente ein, bis 1000 NTU erreicht ist. Erstellen Sie dann für jedes Aquarium ein Profil, wie im Textprotokoll beschrieben.

Nachdem die Tiere wie im Textprotokoll beschrieben in die Aquarien gesetzt wurden, rufen Sie die GUI auf und navigieren Sie zum Reiter Wasserbad, um alle Aquarienprofile zu starten. Schalten Sie nach dem Betrieb des FLEES für mindestens eine Stunde die Datenaufzeichnung ein, um die NTU-Messwerte jedes Aquarium-OBS aufzuzeichnen. NTU- und entsprechende TSS-Konzentrationen werden in Versuchsaquarien aufrechterhalten, um die angestrebten Schwebstoffkonzentrationen zu erreichen.

In diesem Beispiel bewertete das FLIES, ob das Schwebsediment über einen Zeitraum von drei Tagen aufrechterhalten werden kann. In ähnlicher Weise können NTU- und entsprechende TSS-Konzentrationen auf deutlich niedrigeren Konzentrationen gehalten werden, die die Umgebungsbedingungen repräsentieren. Das FLEES wird unter Verwendung von Testsedimenten kalibriert, um die Beziehung zwischen TSS und Trübung zu quantifizieren und sicherzustellen, dass die TSS-Zielkonzentrationen erreicht werden.

Die Beziehung zwischen NTU und TSS wird anhand eines Beispiels eines Testsediments dargestellt, das im FLEES ausgewertet wurde. Sobald FLEES gebaut ist und ordnungsgemäß funktioniert, ist es flexibel genug, um die Auswirkungen von Schwebstoffen auf mehrere Wasserlebewesen in Lebensstadien unterschiedlicher Größe zu bewerten, von Eiern bis hin zu erwachsenen Tieren, je nach Art. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass der kritischste Schritt in der Methodik darin besteht, das FLEES mit jedem Testsediment zu kalibrieren.

So kann der Zusammenhang zwischen den gesamten Schwebstoffen und der Trübungen quantifiziert werden, was die Anpassung der TSS-Zielkonzentrationen ermöglicht. Nach ihrer Entwicklung ebnete die FLIES-Technologie Forschern auf dem Gebiet der Umwelttoxikologie den Weg, um die Auswirkungen von Schwebstoffen auf eine Vielzahl von Wasserorganismen zu untersuchen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Technologie in Ihrem eigenen Labor aufbauen und einsetzen können.

Die Automatisierungs- und Programmierfunktionen ermöglichen eine einfache Anpassung der Gesamtkonzentrationen an Schwebstoffen, um den experimentellen Anforderungen gerecht zu werden.