Un sistema de exposición de flujo continuo para la evaluación de sedimentos suspendidos efectos sobre la vida acuática

Resumen

Se presenta un sistema de exposición de flujo continuo robusto y flexible diseñado para mantener el sedimento en suspensión. El sistema se utiliza para investigar los efectos de los sedimentos en suspensión en diversas especies acuáticas y etapas de la vida en el laboratorio.

Resumen

Este artículo describe el Sistema de Exposición a Larvas y Huevos de Peces (FLEES). El sistema de exposición de flujo continuo se utiliza para investigar los efectos de los sedimentos en suspensión en diversas especies acuáticas y etapas de vida en el laboratorio mediante el uso de bombas y la automatización de la entrega de sedimentos y agua para simular la suspensión de sedimentos. Los datos de FLEES se utilizan para desarrollar curvas de exposición-respuesta entre los efectos sobre los organismos acuáticos y las concentraciones de sedimentos en suspensión durante la duración de exposición deseada. Los datos sobre los efectos se utilizan para evaluar las prácticas de gestión utilizadas para reducir las interacciones entre los organismos acuáticos y las causas antropogénicas de los sedimentos en suspensión. El FLEES es capaz de generar concentraciones totales de sólidos suspendidos (SST) tan bajas como 30 hasta 800 mg/L, lo que hace que este sistema sea una opción ideal para evaluar los efectos del SST como resultado de muchas actividades, incluida la simulación de niveles ambientales bajos de SST para evaluar las fuentes de sedimentos suspendidos de las operaciones de dragado, el tráfico de buques, frescuras, y tormentas.

Introducción

Las operaciones de dragado utilizan métodos mecánicos para eliminar los sedimentos del fondo de los puertos y canales de navegación. Durante la extracción, una parte del sedimento perturbado se suspende en la columna de agua, lo que podría hacer de esto una fuente de estrés físico para las especies acuáticas. Además de haber sido suspendido, el sedimento puede ser transportado lejos de la draga por las condiciones ambientales antes de establecerse fuera de la columna de agua. La combinación de estos dos mecanismos significa que un organismo acuático que se presenta cerca de una draga de funcionamiento puede estar expuesto a los sedimentos en suspensión y sufren efectos adversos. Para abordar estas preocupaciones, ventanas ambientales (restricciones de dragado de temporada) se utilizan rutinariamente como una práctica de manejo para reducir o eliminar el riesgo de los efectos potencialmente nocivos de los sedimentos en suspensión de las actividades de dragado en los recursos acuáticos ^1,2.

ventanas ambientales son los más comúnmente establecidos para proteger peligro de extinción, amenazadas oespecies de valor comercial, tales como la lucioperca (Sander vitreus) y ostras (Crassostrea virginica) ^3. La justificación de apoyo para la imposición de las ventanas ambientales a menudo se centra en cómo las actividades de dragado pueden potencialmente alterar físicamente (por ejemplo, sedimentos en suspensión) la capacidad del animal para completar una parte específica de su historia de vida. Las etapas de la vida comúnmente citados son los huevos y larvas para mantener abiertas las rutas de migración de las especies anádromas ^3. Sin embargo, existe poca información referente a especies específicas de efectos biológicos pertinentes a ^4,5 sedimentos en suspensión disponible para informar el uso de ventanas ambientales como una herramienta de gestión de riesgos.

Por estas razones, el huye fue diseñado, construido y utilizado para simular la suspensión de sedimentos, y para determinar sus efectos en las etapas tempranas de la vida de los organismos acuáticos. Huye de los estudios se usan partículas de sedimentos de grano fino (es decir, predominantemente limos,arcillas y arenas finas), que son más propensos a permanecer en suspensión y emigran más lejos de la fuente. El huye es capaz de huevos de peces y larvas de las pruebas, pero también puede ser adaptado para dar cabida a otros organismos acuáticos, por lo que es una capacidad única. Los datos de la respuesta biológica resultantes se pueden utilizar para evaluar los efectos de los sedimentos en suspensión. Los procedimientos siguientes proporcionan una visión general de cómo la tecnología puede ser construido y operado para dar concentraciones de sedimentos en suspensión y repetibles datos de efectos utilizando diversas especies acuáticas.

Protocolo

Todo huye experimentos con vertebrados se realizaron bajo el Ingeniero apropiada Centro de Investigación y Desarrollo (ERDC) Laboratorio Ambiental Institucional de Cuidado y Uso de Animales Protocolos.

1. Módulos huye, baño de agua, y Acuarios

1. Obtener postes de madera, clavos y madera contrachapada para la construcción del módulo. La construcción de los módulos (en número y tamaño) similares a un banco de trabajo básica para cumplir con los objetivos de investigación.
   1. Cortar la madera contrachapada (0,127 cm) de la parte superior y la plataforma. Cortar los puestos (10,16 x 10,16 cm) para las piernas. Por la parte superior, cortar los espárragos (5,08 x 10,16), construir un marco y sujetar la madera contrachapada a la estructura. Corte una muesca en la parte superior de cada pata para crear una cornisa y atornillar el marco superior de las piernas.
   2. Para la plataforma, cortar los espárragos (5.08 x 10.16), construir un marco y asegurar los chapados (0,127 cm) en el bastidor. Corte una muesca de las piernas 45 cm desde la parte inferior y atornillar el marco del estante para las piernas. Asegúrese de montaje es cuadrado y nivel.
2. Obtener cubetas de agua de un tanque de fibra de vidrio fabricante especializado en tanques de acuicultura. Encajar en el módulo de soportar un tanque no es mayor de 152 cm de largo x 91 cm de ancho x 61 cm de alto. Incorporar dos 2.54 cm de cloruro de polivinilo (PVC) acoplamientos deslizantes en un extremo del tanque por la fibra glassing los acoplamientos a ras con el interior de la parte inferior del tanque.
   1. Coloque el tanque en el soporte del módulo construido con los drenajes de tanques que se enfrenta el extremo del soporte de agua se drenará (Figura 1). Marque en el piso de madera contrachapada de la base donde se encuentran los agujeros del tanque.
   2. Empuje de nuevo el depósito y el uso de un orificio de 3,175 cm vio cortado dos agujeros en la madera contrachapada para los drenajes de tanques. Deslice el tanque de nuevo por lo que los drenajes se sientan en los agujeros cortados. Conecte uno de los tanque se vacía a un desagüe en el suelo y el otro a un intercambiador de calor enfriador de agua.
      NOTA: En esta sección se asume un drenaje de alcantarillado sanitario ya está en marcha.

Figura 1. Diagrama esquemático de las larvas de peces y la exposición del huevo Sistema (huye). El huye es modular y por lo tanto es transportable. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. Depósito de polietileno. Un tanque de 19 L con cúpula de polietileno inferior que muestra el rebosadero (arriba, con suplemento de tamiz; 1.3.1; 5.6.1), la entrada de agua en suspensión (codo derecho; 1.3.2), salida de la bomba (parte inferior central; 1.3.3), la bomba (abajo fuera del centro; 1.3.4) de entrada, sonda de OBS y la abrazadera (4.1), y la pantalla inferior (anillo negro en la parte inferior; 5.6.1). Haga clic aquí para ver una versión más grande de tsu figura.

3. Obtener un tanque de polietileno inferior abovedada 19 L (27,9 cm de diámetro x 36,2 cm de altura).
   1. Para construir un drenaje de desbordamiento, utilizar una sierra de perforación y corte un agujero de 2,54 cm de diámetro 5 cm desde la parte superior del tanque. Instalar un accesorio de cierre y una pieza de inserción en el exterior de la mampara para servir como el drenaje de desbordamiento.
   2. Para la construcción de la entrada / agua en suspensión, utilizar una sierra de perforación y corte otro agujero de 2,54 cm de diámetro 5 cm de la parte superior del acuario. Instalar otro accesorio de cierre y una lengüeta de la manguera del codo roscado (Figura 2).
   3. Para construir la salida de la bomba, utilizar una sierra de perforación y corte un agujero de 2,54 cm de diámetro por el centro del fondo del tanque y la instalación de un accesorio de cierre. Enhebrar el lado exterior de la mampara con un accesorio de la manguera del codo.
   4. Para construir la entrada de la bomba, utilizar una sierra de perforación y corte otro agujero de diámetro 2,54 cm situado fuera del centro de la parte inferior del tanque y la instalación de un accesorio de cierre. Enhebrar el lado exterior de lamamparo con un accesorio de la manguera del codo.
4. En el lado exterior del depósito de baño de agua, medida 9 cm de la parte inferior y dibuja una línea a lo largo de la longitud del tanque. Siguiendo la línea y con un agujero de sierra, corte un par de agujeros de 2,54 cm de diámetro a lo largo de la longitud del baño de agua durante cada acuario (10 agujeros totales; distribuir uniformemente). Instalar accesorios de mamparo.
5. Obtener bombas magnéticas (caudal máximo 28 l / min) para la recirculación de agua en los acuarios y la suspensión de sedimentos. Montar las bombas a un soporte que quepa debajo del baño de agua a lo largo del lado que contiene los orificios para la conexión a los acuarios. Instalar un interruptor de cable de línea para cada bomba o cablear las bombas a una caja de distribución de energía.
6. Enhebrar el lado exterior de los mamparos de los tanques de baño con agua para manguera. Coloque el tubo de vinilo a la entrada de la bomba y la salida y conectarlo a los mamparos que van al acuario apropiado. En el interior del baño de agua coloque una tapa de desconexión rápida en el mamparo.
Coloque los acuarios en el baño de agua en dos filas; con tres acuarios en una fila dispuesta a lo largo de la longitud del baño de agua y los acuarios restantes en la segunda fila (Figura 3).

Figura 3. Baño de agua. Visión general de un baño de agua con cinco acuarios dispuestos en dos filas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

8. Conectar cada acuario para una bomba. Coloque el tubo de vinilo para las sujeciones de manguera instalados en la parte inferior de los acuarios y adjuntar a la lengüeta rápida manguera de la válvula de desconexión. Conectar las desconexiones rápidas entre la bomba y el acuario. Instalar una válvula de bola en este sentido para aislar la bomba para su mantenimiento.
9. Conectar rebosadero de cada acuario a un comúndrenar a través de tubos de vinilo. Conectar el desagüe común para el desagüe de la bañera de agua.
10. Conectar entrada de suspensión / agua de cada acuario con el sistema de suspensión y de agua instalado en la parte superior del módulo.
11. Montar dos lámparas de diodos emisores de luz, diseñados para su uso en acuarios, aproximadamente 60 cm por encima de los acuarios en cada módulo. Utilice un controlador de luz (conectado de forma inalámbrica a las luces) para variar la intensidad de la luz, de color claro, y el ciclo de luz (por ejemplo, 16 h luz:. 8 h oscuridad) para satisfacer las necesidades experimentales.
12. Instalar un contador de tiempo en el laboratorio para el control de la iluminación ambiental.

2. Sistema de lechada

1. Colocar un tanque de polietileno de cono inferior 450 L con tapa y estoy a la final del último módulo en línea (uno de los extremos se puede utilizar) para servir como depósito de purines. Montar una pequeña bomba sumergible dentro del tanque para crear la suspensión del sedimento / agua. Instalar un intercambiador de calor enfriador de agua adyacente al tanque para controlar la temperatura de suspensión. Usando unsierra de perforación, corte un agujero de 2,54 cm en la tapa del depósito para proporcionar acceso a un sensor de turbidez para el seguimiento de la suspensión (Figura 4).

Figura 4. depósito de lechada. Cono inferior tanque de suspensión con tapa y soporte de poli. la temperatura del agua es controlada por suspensión enfriador de agua situado en la planta izquierda del soporte. El depósito está conectado a un aire que acciona una bomba de doble diafragma (a la izquierda en primer plano) para proporcionar la suspensión a cada acuario (2.2). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Montar una bomba de doble diafragma accionada por aire en un soporte al lado del depósito de suspensión. Conectar el drenaje del tanque de suspensión a la entrada de la bomba. Incorporar un tee de PVC (para lechada directa a la bomba o a la fuga de laboratorio) y las válvulas de Connect el depósito a la bomba para aislar el tanque y la bomba para el mantenimiento. Para alimentar la bomba, conectarlo al compresor de aire del edificio de laboratorio.
3. Para dar una suspensión a cada acuario a la demanda, montar un tubo de PVC en la parte superior de los módulos y crear una línea de recirculación. En el punto de uso se encuentra más alejado del depósito de suspensión, instalar una línea de retorno para el transporte de suspensión no utilizada de nuevo al depósito. Utilizar PVC y accesorios de unión flexibles para la conexión entre los módulos.
4. Conectar las válvulas de solenoide suspensión a la tubería de recirculación suspensión usando tees, válvulas de bola y accesorios de unión, para aislar los solenoides de la tubería principal de PVC para el mantenimiento. Asegurar las válvulas de solenoide se encuentran por encima del acuario que será el suministro.
5. Usando una sierra de perforación, corte de 2,54 cm agujeros de diámetro en la parte superior del módulo para conectar cada válvula de solenoide para el acuario adecuado.
6. Conectar el tubo de PVC montada en la parte superior del módulo cerca del depósito de suspensión a la bomba utilizando flexibl operada por airee PVC y accesorios de unión. Conectar la línea de retorno a la parte superior del tanque de suspensión.
7. Para ajustar la cantidad de suspensión introducida por la válvula de solenoide, instalar un regulador de presión de agua en la tubería de retorno. Ajuste para crear la presión deseada.

3. Sistema de agua

1. Instalar un segundo tanque de polietileno de la volumen apropiado (por ejemplo, 500 L) con la cubierta y de pie para servir como un depósito de agua. Instalar un intercambiador de calor enfriador de agua adyacente al tanque para controlar la temperatura del agua. Montar una bomba magnética al lado del tanque de agua. Conectar el tanque de agua y bomba como se describe en la Sección 2.2.
2. Para abastecer de agua a cada acuario a la demanda, montar un tubo de PVC en la parte superior de los módulos y crear una línea de recirculación. Montar el tubo de PVC más alto que el mineroducto de recirculación. En el punto de uso se encuentra más alejado del depósito de agua, instalar una tubería de retorno para transportar el agua no utilizada de nuevo al depósito. Utilizar PVC flexible y union accesorios para la conexión entre los módulos.
3. Conectar las válvulas de solenoide de agua a la tubería de agua de recirculación usando tees, válvulas de bola, y accesorios de unión para aislar los solenoides de la tubería principal de PVC para el mantenimiento. Montar los solenoides detrás y más alta que la válvula de solenoide de suspensión. Conectar la válvula de solenoide de agua a la válvula de solenoide de suspensión a través de accesorios de los tubos de vinilo y lengüeta de la manguera de modo que cuando el solenoide de agua se convierte en él se lave restante suspensión de la línea.
4. Conectar el tubo de PVC montada en la parte superior del módulo cerca del depósito de agua a la bomba de agua utilizando PVC y accesorios de unión flexibles. Conectar la línea de retorno a la parte superior del depósito de agua.
5. Para ajustar la cantidad de agua introducida por la válvula de solenoide, instalar un regulador de presión de agua en la tubería de retorno. Ajuste para crear la presión deseada.

4. Sensores y Adquisición de Datos, Control de Instrumentos y automatización

1. Instalar un sensor óptico de retrodispersión(OBS) en cada acuario al lado de la entrada de suspensión / agua para medir la turbidez (Unidades de Turbidez Nefelométrica, NTU). Colocar el sensor de modo que se sumerge aproximadamente 5 cm por debajo de la superficie del agua con el sensor de frente hacia el centro del tanque. . Usar una abrazadera u otro dispositivo para montar el sensor.
2. Usando una sierra de perforación, perforación de al menos dos orificios de acceso 2,54 cm de diámetro en la parte superior de cada soporte del módulo para permitir el acceso de los cables de OBS para cajas de conexiones eléctricas montadas en la parte superior de cada módulo.
3. Instalar una OBS en el depósito de lodo y coloque el sensor de modo que éste se encuentre totalmente sumergida a unos 20 cm por debajo de la superficie del agua.
4. Wire las válvulas de agua y el solenoide de lechada, el OBSS situado en cada tanque de acuario y de suspensión, y un termopar situado en cada baño de agua, en cajas de conexiones eléctricas montadas en la parte superior del módulo y a un dispositivo de adquisición de datos. Instalar desconexiones rápidas en los extremos terminales de todo el cableado siempre que sea posible.
5. Utilice una plataforma de diseño del sistemala forma y el entorno de desarrollo para el diseño de una aplicación informática para la adquisición de datos, control de instrumentos y automatización ^6. Con este programa, el diseño de una aplicación para integrar las válvulas de solenoide OBS y para la medición de la turbidez y la introducción de lodo y agua en cada acuario.
6. Para crear una variedad de regímenes de exposición NTU, diseñar el programa para crear perfiles individuales para cada acuario ^6. Crear una interfaz de usuario ficha y gráfica (GUI) para los perfiles de programación de acuario. Etiquetar la pestaña 'perfiles'.
   1. Programar el software para controlar la duración de la exposición en minutos para cada acuario. Incorporar una secuencia de bucle de repetir continuamente instrucciones de duración de la exposición hasta una cierta condición se alcanza, como la longitud de tiempo. Incorporar una iteración para controlar la cantidad de veces que el ciclo se repetirá antes de terminar o pasar a la siguiente serie de instrucciones.
   2. Programar el software para configurar un nivel NTU en cada acuario. Integrar la NTU level a la duración de la exposición mismo bucle / secuencia de control de la iteración. Utilice esta función para crear una variedad de regímenes de exposición (por ejemplo, continua, pulsada, o ninguna exposición) para duraciones especificadas.
   3. Programar el software para controlar el tiempo de apertura de las válvulas de solenoide del sistema de agua para la introducción de agua en cada acuario en segundos (por ejemplo, 10 s para el acuario 1, 25 s para el acuario 2, etc.). Integrar el solenoide de agua horario de apertura en la secuencia de bucle / iteración controlar la duración de la exposición y los niveles de NTU.
   4. Diseñar el programa para guardar todos los pasos de la sección 4.4 como un "perfil" de cada acuario. Incluyen la capacidad de permitir a un usuario recuperar perfiles guardados.
7. Crear una nueva pestaña y GUI. Etiquetar la pestaña 'Perfil de estado'. Diseño interfaz gráfica de usuario para visualizar un resumen en directo del perfil actualmente cargado incluyendo secuencia activa de bucle, el tiempo de prueba transcurrido y el tiempo de prueba restante.
8. Crear una nueva pestaña y GUI paralos valores de ajuste de la válvula de solenoide del sistema de agua y lodo. Etiquetar la pestaña "Configuración de Valve.
   1. Programar un intervalo de ciclo de la válvula de agua en cuestión de segundos. Diseñar este intervalo como una secuencia de bucle se utiliza para establecer el tiempo entre eventos cuando todos los solenoides del sistema de aguas abiertas de forma consecutiva (en el paso 4.4.3 al usuario programar la duración de cada válvula permanecerá abierta). Programar un retardo de la válvula de agua en cuestión de segundos. Utilice la función de retardo para ajustar el tiempo entre las válvulas de apertura (por ejemplo, 2 s después de la válvula anterior cerradas siguiente válvula se abrirá).
   2. Programar un intervalo de ciclo de la válvula suspensión en cuestión de segundos. Diseñar este intervalo como una secuencia de bucle para ajustar el tiempo entre los eventos cuando todos los niveles NTU medidos por las OBS en cada acuario se comparan con el conjunto NTU en el perfil del acuario. Compruebe las válvulas y sensores de forma consecutiva. Si un NTU en el acuario es inferior a establecer el perfil NTU luego programar el ordenador para abrir la válvula de suspensión.
   3. Programar un tiempo de apertura de la válvula de suspensión en cuestión de segundos. Utilizar estafunción para controlar la duración de una válvula permanece abierta si se necesita lechada. Programar un retraso válvula de suspensión en cuestión de segundos. Utilice el retardo para ajustar el tiempo entre las aberturas de las válvulas.
      NOTA: Asegúrese de que el intervalo del ciclo (paso 4.6.1 y 4.6.2) es lo suficientemente largo para permitir la introducción de agua y barro antes de que comience el próximo ciclo.
   4. Crear botones para activar manualmente encendido / apagado cada válvula de agua del sistema de agua y lodo.
9. Crear una nueva pestaña y GUI para configurar los sensores OBS ubicados en cada tanque de acuario y suspensión (N = 16). Etiquetar la pestaña "Configuración OBS '. Dar a cada uno un nombre OBS.
   1. Crear una función para introducir los datos en el certificado de prueba del fabricante OBS para calcular las correcciones para cada OBS. Introduzca la NTU bajo nivel (NTU más bajo registrado) y el estándar NTU alta (más alta registrada NTU), así como el rango de tensión de la baja y alta NTU.
10. Crear una nueva pestaña y el GUI para mostrar las mediciones de NTU en tiempo real y ajuste de NTU para cada acuario, asícomo la temperatura del agua de cada baño de agua. Crear un botón para iniciar / detener todos los perfiles. Crear la capacidad para hacer una pausa o detener un perfil individual de forma individual.
    1. Crear una función para registrar las lecturas de temperatura del agua de cada baño de agua, la configuración de NTU y mediciones para cada acuario y el tiempo los datos del sello en una hoja de cálculo. Etiquetar la pestaña 'Baño de Agua'.

5. Preparación Experimental

1. Recoger los sedimentos de un área de forma rutinaria de dragado para mantener la profundidad del canal de navegación, en las proximidades de las especies de interés, y se sabe que carecen de contaminación histórica. Se recoge el sedimento usando un muestreador de agarre o similar (por ejemplo, Van Veen). Coloque el sedimento en 19 cubos de plástico y L nave noche en hielo. sedimentos se almacenan a 4 ° C hasta su uso.
2. sedimentos del tamizado en húmedo a través de un tamiz de 1 cm para eliminar residuos de gran tamaño; a continuación, a través de un tamiz de malla de acero inoxidable 450 micrones. Retener de grano fino (arenas finas, limos y arcillas)partículas que pasan a través de la pantalla para el uso experimental.
3. Analizar los sedimentos tamizadas para la contaminación química (por ejemplo, metales, hidrocarburos aromáticos policíclicos, bifenilos policlorados, etc. Para los métodos de análisis, ver USEPA ^7). Caracterizar los parámetros físico-químicos como la distribución de tamaño de grano (limo por ciento de arena y arcilla), pH, salinidad, carbono orgánico, materia orgánica y ⁸ para cumplir con los requisitos del estudio.
4. Identificar la duración de la exposición (por ejemplo, 72 h) y las concentraciones de TSS (por ejemplo, 0, 100, 250, y 500 mg / L) sobre la base de datos u otra información que caracteriza el sedimento en suspensión de interés existente.
   NOTA: El uso TSS como la concentración de exposición en lugar de NTU. TSS cuantifica la masa de las partículas presentes en la columna de agua y se relaciona directamente con los efectos físicos y de comportamiento tales como la abrasión, pérdida de orientación y alimentación reducida exhibida por algunos organismos.
5. Establecer la Relación NTU-SSTnship para cada HUYE acuario.
   1. Encienda todo huye de hardware utilizado para la adquisición de datos, control de instrumentos y automatización. Asignar al azar a los tratamientos TSS huye acuarios usando una tabla de números aleatorios u otro método apropiado. En la interfaz gráfica de usuario de perfil, crear un perfil para cada acuario para ejecutar una exposición continua 72 h (4.320 min) utilizando las concentraciones de TSS asignados generados a partir de la tabla de números aleatorios.
   2. Utilice juicio profesional inicialmente para programar NTU para satisfacer las concentraciones de TSS en cada acuario. Para el control (0 mg / L de TSS) establece la NTU a 0; 100 mg / L de TSS establece la NTU a 100; 250 mg / L de TSS establece la NTU a 280; y 500 mg / L de TSS establece la NTU a 600.
      NOTA: Cada sonda OBS tendrá ligeramente diferente lectura NTU que es inherente a la fabricación de la sonda.
   3. Ajuste el tiempo de apertura de las válvulas de solenoide del sistema de agua a 10 s para cada acuario.
   4. Guardar perfil para cada acuario.
   5. En la ficha Configuración de la válvula, el programa de agua y barrointervalo de ciclo de la válvula. Ajuste el intervalo del ciclo del agua durante 600 s y el retardo de la válvula de agua durante 5 s. Ajuste el intervalo del ciclo suspensión durante 180 s, abriendo durante 3 s y el retraso de 1 s.
      NOTA: Con este programa, en una prueba de 72 horas, la UTN en cada acuario se comprobará 1.440 veces por la computadora para determinar si se introducirá suspensión adicional y las válvulas de agua se abrirá 432 veces. aberturas de la válvula suspensión se correlacionan positivamente con el aumento de NTU. Por lo general, en / L válvulas para lodo 100 mg abiertas para un total aproximado de 5% de la duración de la exposición o aberturas 72; 250 mg / L ≈ 11% (158 aberturas); y 500 mg / L ≈ 35% (504 aberturas). Para intercambios de volumen iguales entre los acuarios ajustar el tiempo de apertura de las válvulas de solenoide de agua de los acuarios asignados NTU inferiores. Esto resultará en un aumento de aberturas de la válvula suspensión a NTUs inferiores.
   6. Llenar el depósito de pasta con agua filtrada laboratorio de carbono. Encienda la bomba para recircular el agua. En un recipiente separado, utilice un mezclador mecánico y homogeneizar tesedimentos st.
   7. Después se homogeneizó el sedimento, extraer una pequeña porción (≈500 ml) e introducir en el tanque de suspensión usando un vaso de polipropileno graduado. Continuar introduciendo sedimentos hasta que se alcanza 1.000 NTU.
   8. En el programa, vaya a la pestaña del baño de agua y empezar a todos los perfiles de acuario. Huye operar por lo menos durante 1 h, de modo NTU puede estabilizar en cada acuario antes de recoger una muestra de sedimento en suspensión. Convertir los datos en el registro para registrar lecturas NTU por cada OBS acuario.
   9. Medir TSS usando tres muestras de agua de 100 ml recogidos de cada acuario asignado un tratamiento TSS <500 mg / L. Por separado medir TSS usando tres muestras de agua de 50 ml recogidos de cada acuario de un tratamiento TSS mayor que o igual a 500 mg / L.
   10. Medir TSS por las muestras de filtrado de vacío a través de papel filtro de 0,45 micras previamente pesado. Inmediatamente después de la filtración, se seca el filtro y su contenido a 105 ° C durante un mínimo de 4 h y a continuación, volver a pesar con precisión de 0,1 mg. Usa Tél promedio de las tres muestras como una medida de TSS en cada acuario.
   11. Comparación de los promedios obtenidos en la Sección 5.5.4 para las mediciones de NTU observados registrados para cada acuario. Reprogramar los límites NTU hasta que se alcanza la concentración de TSS deseado (por ejemplo., 600 NTU ≈ 500 mg / L de TSS).
6. Determinar el tamaño de malla de la pantalla sean necesarias para contener los animales dentro de cada acuario.
   1. Para animales más grandes, como los peces (por ejemplo.,> 3 cm) o crustáceos lugar una pantalla en la parte inferior para separar los animales de la abertura de la bomba. Coloque una tapa en la pantalla en mamparo rebosadero del acuario para evitar el escape.
   2. Contener pequeñas etapas de la vida, tales como huevos de peces, larvas y alevines en una cámara (10,16 cm de diámetro (id) por 12,7 cm de largo (1.029 ml) hechos de tubería de PVC) para sumergirse en un acuario huye (Figura 5).
      1. Cortar tres de 8,25 cm de ancho por 9,52 cm agujeros largos fuera del lado de la cámara. Instalar tela de tamiz de nylon en el bottom de la cámara y en los agujeros cortados de la banda. Utilice una tapa PVC como una tapa desmontable para introducir y eliminar los animales de ensayo.
      2. Corte un agujero circular en la tapa suficiente para la visualización de los animales de prueba desde arriba, dejando un borde para unir una tela de tamiz de nylon. Instalar todas las pantallas en el interior de la cámara para evitar que los organismos entre en contacto con los bordes de PVC afilados.
         NOTA: Seleccione un tamaño de malla de la pantalla que contiene los animales de prueba al tiempo que permite sedimentos ensayo suspendido para entrar.
      3. Sumergir por completo la cámara en el medio o al lado de un acuario suspendiéndolo usando verticalmente tres tramos cortos de la cuerda (# 18 blanco trenzado línea de albañil) y ganchos construidos a partir de alambre eléctrico. Atar el nudo de enganche de un Blake cerca de cada gancho y ajustar la longitud de la cuerda para nivelar la cámara.
7. Determinar el número de tanque del acuario intercambios de volumen son necesarias por día para cumplir los objetivos de calidad del agua y del proyecto. Ajuste tque el regulador de presión de agua (véase la sección 2.2) y el tiempo de solenoide de apertura (por ejemplo, abierta cada 10 minutos durante 10 s) para crear el caudal de agua deseado. Llenar baños de agua con agua y operar los intercambiadores de calor enfriador de agua para confirmar que las temperaturas de prueba se pueden lograr y mantener.

Figura 5. HUYE sub-cámara. Descripción de una exposición sub-cámara suspendida en un acuario con ningún sedimento añadido (izquierda). Las larvas de peces del tamaño adecuado puede estar contenido dentro de la sub-cámara para reducir la posibilidad de escape y lesiones (derecha). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

6. Procedimientos Experimentales

1. A su vez en toda huye hardware utilizado para la adquisición de datos, control de protección de unad automatización. Llene el acuario, baños de agua, y el depósito de agua con el agua de ensayo deseada. Iniciar todos los intercambiadores de calor de enfriamiento de agua. Confirmar y ajustar el ciclo de luz.
   1. Llenar el depósito de pasta con agua del grifo filtrada de carbono. Encienda la bomba para recircular el agua. Utilice un mezclador mecánico y homogeneizar el contenedor de sedimentos prueba. Después se homogeneizó el sedimento, extraer una pequeña porción (≈500 ml) e introducir en el tanque de suspensión. Continuar introduciendo sedimentos hasta que se alcanza 1.000 NTU.
   2. En la interfaz gráfica de usuario de perfil, crear un perfil para cada acuario para ejecutar una exposición continua 72 h (4.320 min) usando las mismas asignaciones de TSS usados ​​en la preparación. Utilizar los datos obtenidos durante las preparaciones experimentales para programar NTU para satisfacer las concentraciones de SST en cada acuario. Para el control (0 mg / L de TSS) establece la NTU a 0; 100 mg / L de TSS establece la NTU a 100; 250 mg / L de TSS establece la NTU a 280; y 500 mg / L de TSS establece la NTU a 600.
   3. En la ficha Instalación de válvulas, utilizar los datos obtenidos a partir de preparación (Sección 5.5.8) para programar el intervalo de ciclo de la válvula de agua y lodo. Ajuste el intervalo del ciclo del agua durante 600 s y el retardo de la válvula de agua durante 5 s. Ajuste el intervalo del ciclo suspensión durante 180 s, abriendo durante 3 s y el retraso de 1 s.
   4. Introducir animales en acuarios usando pautas establecidas en el protocolo de cuidado de los animales y el uso aprobado. Para los huevos, la transferencia del tanque de retención para una cámara de exposición a través de una pipeta de transferencia de plástico. Para los peces más grandes, tales como alevines (longitud total de 2-8 cm), utilice una red de acuario de nylon.
2. Después los animales se almacenan en los acuarios, acceda a la interfaz gráfica de usuario y en la pestaña baño de agua comenzará a todos los perfiles de acuario. Huye operar por lo menos durante 1 h, de modo NTU puede estabilizar en cada acuario antes de recoger una muestra de sedimento en suspensión. Convertir los datos en el registro para registrar lecturas NTU por cada OBS acuario.
3. Mantener huye a diario por rellenado de los depósitos de agua y de lodo con agua de ensayo y sedimento.
   NOTA: La frecuencia de introducciones de suspensión se POSITIVELy correlacionada con el aumento de los niveles de NTU. Por lo tanto, la cantidad de agua y sedimentos utilizado cada día depende de intercambios de volumen programados NTU y deseados. Típicamente, 25-50 gal se puede usar cada día de agua o suspensión.
   1. limpie con cuidado sondas OBS diariamente con un paño húmedo para eliminar la acumulación de sedimentos en la cara del sensor. Compruebe enfriadores de agua y bombas para el funcionamiento normal. Recoger mediciones simultáneas de TSS diaria para predecir TSS para el resto del día en base a mediciones de NTU grabados a intervalos especificados por el programa de ordenador.
4. Medir la temperatura, oxígeno disuelto, pH (y otros parámetros dependiendo de la especie y otros requisitos) diario para cada acuario usando un multi-sonda de instrumento de calidad de agua de mano diseñado para este propósito.
5. Terminar un experimento de forma automática mediante la especificación de la duración de la exposición en cada perfil acuario o manualmente, deteniendo a todos los perfiles de acuario.
6. Determinar criterios de valoración experimentales a be mide como el éxito de la eclosión, tiempo para salir del cascarón, la mortalidad, el crecimiento (longitud y peso), y la morfología bruta.

Resultados

Una serie de ensayos operacionales se lleva a cabo antes de comenzar un experimento para asegurar que el huye es la entrega de las concentraciones apropiadas de los sedimentos de cada acuario (secciones 5.5 y 6.2). La figura 6 ilustra cómo las concentraciones NTU se mantienen en acuarios experimentales para lograr la suspensión de destino concentraciones de sedimentos. En este ejemplo, huye evaluó si los sedimentos en suspensión se podría mantener durante un período de t...

Discusión

La tecnología huye mejora de los métodos existentes ^4,9 por mantener y controlar los sedimentos en suspensión en un amplio rango de tiempos de exposición y las concentraciones de sedimentos en suspensión utilizando un sistema automatizado, controlado por ordenador. La tecnología es flexible de manera que puede ser usado para evaluar los efectos de los sedimentos en suspensión a múltiples especies acuáticas y etapas de la vida de diferentes tamaños de los huevos a los adultos dependiendo de la especie. En el f...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Lista de piezas para un módulo FEYES, baño de agua y < acuario
poste >fuerte, madera - utilizada para construir el módulo (cortado a 78 pulgadas)	Proveedor local	N/A	Cantidad: 4 Tamaño: 4 pulgadas x 4 pulgadas x 8 pies
de madera contrachapada, de grado marino - fijado a postes de madera a unas 18 pulgadas del suelo - para sostener el baño de agua (60 pulgadas x 42 pulgadas)	Proveedor local	N/A	Cantidad: 1 Tamaño: Madera contrachapada de 3/4 pulgadas x 4 pies x 8 pies,
sujeta encima de postes de madera, para sujetar tuberías, solenoides y electricidad (60 pulgadas x 42 pulgadas)	Proveedor local	N/A	Cantidad: 1 Tamaño: 1/4 pulgadas x 4 pies x 8 pies de
montante, madera - utilizado para apuntalar madera contrachapada y postes de madera (cortados a medida)	Proveedor local	N/A	Cantidad: 4 Tamaño: tanque de 2 pulgadas x 4 pulgadas x 96 pulgadas
, fibra de vidrio - baño de agua con dos desagües: 1) para abastecer el enfriador; y 2) para drenar el agua	Hydro Composites, LLC, Stockdale, TX, EE. UU	FBT-226	Cantidad: 1 Tamaño: Enfriador de 150 galones
, agua con bomba autónoma - para baño de agua; el enfriador se encuentra debajo del módulo	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, EE. UU.	CFF-500	Cantidad: 1 Tamaño: tanque de 1/2 hp
, fondo abovedado - FLEES acuarios - sentarse dentro del baño de agua	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	5197	Cantidad: 5 Tamaño: tanque de 19 L
, soporte - soporte acrílico, 12 pulgadas x 12 pulgadas x 6 pulgadas - para sostener acuarios	construidos a medida por las tiendas ERDC	N/A	Cantidad: 5 Tamaño:
bomba personalizada, accionamiento magnético - para suspender sedimentos en cada acuario	March Manufacturing Inc., Glenview, IL, EE. UU	MDX-3-1/2 115 v	Cantidad: 5 Tamaño: 28 litros por minuto
de luz, LED - instalado sobre baño de agua	C2 Development, Inc., Ames, IA, EE. UU	Hydra 26	Cantidad: 2 Tamaño: según el área a iluminar
tubería, PVC cédula 40 - instalado en el desagüe del baño de agua para controlar el nivel del agua	Proveedor local	N/A	Cantidad: - Tamaño: 1 en
accesorios, mamparo - para acuarios/baño de agua conexiones a bombas, desagües, líneas de agua y lodos	Lifegard Aquatics, Cerritos, CA, EE. UU	. R270900	Cantidad: 30 Tamaño: 1/2 en accesorios FPT x
FPT, Insertos roscados de tubería macho de desconexión rápida - inserto en el mamparo del tanque	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, EE. UU	EW-31303-36	Cantidad: 10 Tamaño: 1/2 pulg Accesorios MPT
, desconexión rápida, lengüetas de manguera con válvula - conexión entre el acuario y el inserto en el mamparo del tanque	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, EE. UU	EW-31303-11	Cantidad: 10 Tamaño: 1/2 pulg
Accesorios, codo roscado de HDPE negro - para conexiones de tubos de vinilo de acuarios a la línea de lodo/agua y a la bomba	United States Plastic Corp, Lima, OH, EE. UU	62043	Cantidad: 20 Tamaño: 1/2 NPT x 1/2 in Accesorios de diámetro interior de manguera
, adaptador roscado de HDPE negro - para conexiones entre la bomba y el mamparo del tanque	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	62017	Cantidad: 10 Tamaño: 1/2 NPT x 1/2 in Tubo de diámetro interior de la manguera
, vinilo: conecte la línea de lodo/agua a los acuarios y conecte las bombas a los acuarios	Proveedor local	N/A	Cantidad: 25 ft Tamaño: 1/2 pulgada Tubo de diámetro interior
, vinilo: se conecta a los insertos de los desagües de acuarios y al desagüe del baño de agua	Proveedor local	N/A	Cantidad: 25 pies Tamaño: 5/8 in DI
abrazadera, manguera, acero inoxidable - para sujetar el tubo de vinilo a las lengüetas de la manguera	Proveedor local	N/A	Cantidad: 40 Tamaño: #8
Lista de piezas para el sistema >de lodos
, agua con bomba autónoma - se encuentra al lado del tanque de lodos	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, EE. UU	CFF-500	Cantidad: 1 Tamaño: 1/2 hp
Tanque de fondo de cono abierto de 125 galones con soporte - 42 pulgadas x 35 pulgadas - contiene el agua y los sedimentos para hacer lodos	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8586	Cantidad: 1 Tamaño: 125 gal
Tapa para tanque de 125 galones	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8935	Cantidad: 1 Tamaño: 42 in x 35 in
válvula, PVC - Conecte el drenaje del tanque a la bomba - Aislar para el mantenimiento	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 2 Tamaño: Bomba de 1-1/2 pulgadas
, doble diafragma montado en soporte, utilizado para recircular lodos	Wilden-pumps.co.uk & Bombeo de aire Ltd., Essex, Reino Unido	P2 / PPPP / WF / WF / PTV / 400	Cantidad: 1 sensor de distribuidor de contacto
, retrodispersión óptica - medir NTU en el tanque de lodo	Campbell Scientific, Logan, UT, EE. UU	OBS-3 +	Cantidad: 1 Tamaño: 0-1,000 Tubería NTU
, PVC Cédula 40 - para recircular lodo	proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 20 pies Tamaño: 1 en
tubería, PVC flexible: equipado con unión y utilizado para conectarse al siguiente módulo	proveedor de plomería local	/A	Cantidad: 10 ft Tamaño: 1 en
unión, PVC Schedle 80 Socket: conecte la línea de lodo con el siguiente módulo	proveedor de plomería local	/A	Cantidad: 8 Tamaño: Solenoide de 1/2 pulg
plastomático (normalmente cerrado) - introducción de lodo	Plast-O-Matic Valves, Inc., Cedar Grove, NJ, EE. UU.	de EASYMT4V12R24-PV	5 Tamaño: roscado 1/2 en NPT, 24 VAC
contacto Accesorio de distribución, T de PVC: conecte la tubería de lodo con el solenoide	Proveedor de plomería local	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1 pulgada x 1 pulgada x 1 pulgada deslizamiento x deslizamiento x FIPT
accesorios, 1 pulgada Válvula de bola de PVC roscada: cerrada para la entrega de lodos a las líneas de solenoide/agua	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 7 Tamaño: 1/2
pulgada accesorios, 1 pulgada unión de PVC roscada: conecte el solenoide de lodo para cerrar la válvula	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1/2 en
tubo, Vinilo: conexión entre el solenoide de agua y el solenoide de lodo	Proveedor local	N/A	Cantidad: 50 ft Tamaño: 1/4" ID
Lista de piezas para el sistema >de agua
, agua con bomba autónoma - se encuentra al lado del depósito	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, EE. UU	CFF-500	Cantidad: 1 Tamaño:
Tanque de fondo de cono abierto de 1/2 hp y 125 galones con soporte - 42 pulgadas x 35 pulgadas - contiene el agua y los sedimentos para hacer lodo	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8586	Cantidad: 1 Tamaño: 125 gal
Tapa para tanque de 125 galones	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8935	Cantidad: 1 Tamaño: Válvula de 42 pulgadas x 35 pulgadas
, PVC: conecte el drenaje del tanque a la bomba de agua	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 2 Tamaño: 1
pulgada bomba, accionamiento magnético, uso en línea: se utiliza para recircular el agua a los acuarios y al enfriador	Little Giant, Fort Wayne, IN, EE. UU	3-MD-SC	Cantidad: 1 Tamaño:
, alco - introducir agua	descontinuada; ASCO, Florham Park, NJ, EE. UU. para	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 24 v, 1/4 de pulgada Accesorios NIPT
, negro Conector reductor de HDPE: conecte la manguera de 1/4 de pulgada de la manguera de la línea de agua del solenoide a la manguera de 1/2 pulgada	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1/2 pulgada de manguera ID x 1/4 pulgada de manguera ID
accesorios, T de HDPE negro: conecte la manguera de 1/2 pulgada de la línea de agua y el lodo al	proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1/2 pulgada NPT x 1/2 pulgada ID de manguera x 1/2 pulgada Accesorios de diámetro interior
, codo de calle	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1/2 en 90 grados; Accesorios MIPT x FIPT
, boquillas de tubería roscadas de PVC: conecte los accesorios de unión con solenoides y otras conexiones	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 12 Tamaño: 1/2
pulgada de accesorios, unión roscada - conecte las líneas de lodo/agua con el siguiente módulo	proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 6 Tamaño: 1 en PVC
accesorios, buje reductor - conéctelo a la T del reductor en la línea	de agua Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 1/2 pulgada macho por 1/4 pulgada hembra Accesorios FIPT
, boquillas roscadas para tuberías: conexión entre el casquillo y el solenoide de agua	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 Tamaño: 4 pulgadas de largo x 1/4 de pulgada
de tubería, PVC: haga conexiones entre el tanque, la bomba y el enfriador	Proveedor local de plomería	N/A	Cantidad: 5 ft Tamaño: Cédula 40
Lista de piezas para sensores, dispositivo de adquisición de datos y software >
, LabView	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	LabView 2015 Cantidad base	: 1 Tamaño: N/A
Chasis SCXI-1001 de 12 ranuras, U.S. 120 VAC	National Instruments, Austin, Texas, USA	776571-01	Cantidad: 1 Tamaño: N/A
SCXI 1100 - 32 canales, ± Módulo de entrada analógica de 10 V	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	776572-00	Cantidad: 1 Tamaño: N/A
SCXI 1303 - Bloque de terminales diseñado para mediciones de termopares de alta precisión	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	777687-03	Cantidad: 2 Tamaño: N/A
SCXI 1102B - Módulo de entrada de termopar/voltaje de 32 canales	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU.	776572-02B	Cantidad: 1 Tamaño: N/A
SCXI 1161 - Módulo de relé de propósito general	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	776572-61	Cantidad: 6 Tamaño: N/A
SCXI 1300 - Módulo de voltaje de propósito general	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	777687-00	Cantidad: 1 Tamaño: Tarjeta
PCMCIA N/A DAQCARD-AI-16E-4	National Instruments, Austin, Texas, EE. UU	N/A - legado	Cantidad: 1 Tamaño: N/A tarjetas usadas disponibles Sensor en línea
, retrodispersión óptica: mida la NTU en cada acuario	Campbell Scientific Inc., Logan, UT, EE. UU	OBS-3+	Cantidad: 5 Tamaño: 0-1,000 NTU