נקבע מעבדה זרחן שטף מאגם המשקעים כמדד לטעינה הפנימית זרחן

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבצע מדידות של שחרור הזרחן ממשקעי האגם להערכת עומס הזרחן הפנימי. זה מושג על ידי איסוף ליבות משקעים שלמות בשטח. בשלב השני, ליבות המשקעים נחשפות לטיפולי חמצון חיזור ומודגרות בתא גידול סביבתי.

לאחר מכן, המים המכסים את ליבות המשקעים נדגמים לריכוזי זרחן במרווחי זמן קבועים לאורך תקופת הדגירה. לבסוף, מחושבים שיעורי שחרור הזרחן וניתן להעריך את עומס הזרחן הפנימי על סמך השינויים בריכוז הזרחן לאורך זמן. בסופו של דבר, דגירות המשקעים המבוססות על מעבדה משמשות לכימות העמסת זרחן פנימית לאגמים, ולזהות את תפקיד המשקעים באיחוד האגמים.

היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות אחרות להערכת עומס זרחן פנימי, כגון זרחן, איזון מסה ושינויים באתרם בריכוזי הזרחן לאורך זמן, הוא שניתן להתאים שיטה זו כדי לענות על מגוון שאלות ניהול ומחקר באגם. לדוגמה, בשיטה זו, ניתן לנתח את החשיבות היחסית של עומסים פנימיים לעומת חיצוניים לאגם כדי ליידע את ניהול האגם באגמים אטרופיים, כמו גם את יעילות מאמצי הטיפול להפחתת העומס הפנימי, לבצע תחילה את דגימת איכות המים במינימום למדוד עומק מים ופרופילים אנכיים של טמפרטורת המים והחמצן המומס, אסוף כל נתוני איכות מים אחרים ודגימות שרצויות להגשים את המטרות הספציפיות של המחקר גם בשלב זה. בכל מיקום דגימה, השתמש בבקבוק דומה כדי למלא קרבוי של 10 ליטר במים שנאספו מטר אחד מעל פני המשקעים.

לאחר מכן כדי לאסוף את ליבות המשקעים, הרכיבו את מכשיר הקידוח על ידי השחלת קצה הקליפ המסתובב של כבל הבוכנה המצופה פלסטיק דרך החלק העליון של מכלול החיבור PPC. לאחר מכן כוון צינור ליבה פוליקרבונט מדורג באורך 0.6 מטר בקוטר שבעה סנטימטרים כאשר חורי הברגים פונים כלפי מעלה והאריך את הכבל לאורך הצינור. הצמד את כבל הבוכנה לבורג העין של פקק הבוכנה, ולאחר מכן השתמש בסיכת וו נעילת תיל כדי לחבר את צינור הליבה למכלול חיבור ה-PVC.

משוך את כבל הבוכנה כדי לקדם את הבוכנה 20 סנטימטרים מתחתית צינור הליבה כדי לשמור על שכבת מים על גבי משטח המשקעים במהלך איסוף הליבה. לאחר מכן השתמש בסיכת נעילת תיל נוספת כדי לחבר מוט הנעה מאלומיניום לקצה השני של מכלול חיבור ה-PVC ולהוריד את התקן הליבה אנכית לתוך המים, ולהוסיף חלקים נוספים של מוט הנעה מאלומיניום לפי הצורך. כעת, מקם את הליבה אנכית בממשק מי המשקעים ומשוך את כבל הבוכנה טאו.

לאחר שהליבה נמצאת במקומה בממשק מי המשקעים, חבר את אחיזות הסגן לכבל. צעד על הכבל לחלק הפנימי של אחיזת הסגן ודחף כלפי מטה. הביאו את הליבה אל פני השטח ואטמו אותה עם פקק גומי לפני שבירת פני המים, ואבטחו את הפקק התחתון בעזרת סרט דביק.

ואז גם הבוכנה לחלק העליון של צינור הליבה כדי לשמור על נייח במהלך המעבר. הנח את צינור הליבה במתלה אנכי ושמור אותו בסביבה ליד טמפרטורת האגם התחתונה באמצעות קרח לפי הצורך. עם החזרה מהשדה, התאם את הליבות כך שיכילו את עומק המשקעים הרצוי ועמוד המים שמעליו ניתן לשחרר בזהירות משקעים עודפים מתחתית צינור הליבה על ידי הסרת הפקק התחתון.

הוסף מים מהקרבוי שנאסף באתר המתאים במידת הצורך. הנח את צינורות ליבת המשקעים בתא גידול סביבתי חשוך כאשר הטמפרטורה נשמרת כך שתתאים לטמפרטורות המים התחתונות הנמדדות בשטח. לאחר מכן, חשוף את הליבות לטיפולי חמצון חיזור לבועת הטיפול החמצוני.

עמוד המים של שלוש ליבות לכל אתר עם אוויר לבועת הטיפול האנוקסית. עמוד המים של שלוש הליבות הנותרות לכל אתר עם חנקן המכיל כ-350 PPM CO2 כדי לחצץ את ה-pH עבור שני הטיפולים. התאם את זרימת הגז כדי להבטיח קצב בועות איטי ועקבי שאינו מפריע למשטח המשקעים.

מקם את קצה צינור הגז בערך באמצע עמוד המים. למחרת, סנן כל מכונית של 10 ליטר המכילה את המים הקרובים לתחתית שנאספו מכל אתר בשטח עם משאבה פריסטלטית ובית מחסנית מסנן. מסננים את המים תחילה דרך מסנן מיקרון אחד ואחריו מסנן 0.2 מיקרון.

אחסן את המים המסוננים בארבע מעלות צלזיוס למשך דגירה הליבה כדי לדגום את הליבות לקצב שחרור הפוספו לאורך תקופת הדגירה. השתמש במזרק כדי להסיר דגימת מים של 40 מיליליטר דרך יציאת הדגימה של כל ליבת משקע במרווחים הרצויים מיד לאחר ההסרה, הוציא תת-דגימה של 20 מיליליטר לבקבוקון נצנוץ וקירר את הדגימה לניתוח סך הזרחן. סנן את תת-הדגימה האחרת של 20 מיליליטר דרך מסנן ממברנה של 0.45 מיקרון לתוך בקבוקון נצנוץ אחר והקפיא בקבוקון שני.

לניתוח הזרחן התגובתי המסיס, החלף את תת-הדגימה של 40 מיליליטר בנפח שווה של מים מסוננים מהאתר המתאים. חשב את שטף הזרחן על סמך השינוי בעמודת המים סך הזרחן או הזרחן הריאקטיבי המסיס באמצעות משוואה זו כאשר P sub RR הוא שחרור ה-P נטו עבור ערכים חיוביים או שימור P נטו עבור ערכים שליליים ליחידת שטח פנים של משקעים. C sub T הוא ריכוז הזרחן הכולל או הזרחן הריאקטיבי המסיס בעמוד המים בכל פעם.

TC sub zero הוא ריכוז הזרחן הכולל או הזרחן התגובתי המסיס בכל פעם. אפס V הוא נפח המים בעמוד המים של צינור הליבה, ו-A הוא שטח הפנים המישורי של ליבות המשקעים ואז מחשב את קצב שחרור ה-P באמצעות החלק הליניארי של עקומת הריכוז לעומת הזמן כדי לתת את קצב השחרור המקסימלי לכאורה. בניסוי מייצג זה.

שחרור הזרחן נמדד מליבות משקעים שנאספו באגם מונה, מישיגן כדי לזהות את התרומה היחסית של עומסי הזרחן הפנימיים לעומת החיצוניים. ארבעה אתרים נדגמו במשך שלוש עונות כדי להעריך את עומס הזרחן הפנימי השנתי המסביר את השונות המרחבית בשטף הזרחן. ריכוזי הזרחן הכוללים היו הגבוהים ביותר במהלך הקיץ בטיפולים האנוקסיים והשונות המרחבית בשחרור הזרחן הכולל ניכרה בכל עונות השנה.

שטף הזרחן הכולל הפנימי הממוצע היה פחות מ-1.4 מיליגרם זרחן למטר רבוע ליום בכל ליבות ה-IC עם ערכי השטף השלילי בשלושה מתוך ארבעת האתרים במהלך הסתיו, מה שמצביע על כך שמשקעי ה-IC פעלו כשקע ולא כמקור לזרחן באותה עונה. שיעורי שחרור הזרחן הכוללים היו גבוהים במידה ניכרת בליבות האנוקסיות עם שטף גבוה של 15.56 מיליגרם זרחן למטר מרובע ליום בקיץ, ונמוך עד 0.80 מיליגרם זרחן למטר רבוע ליום באביב. ערכי שטף אלה שימשו לאחר מכן לחישוב שטף הזרחן הפנימי העונתי בהתבסס על תנאי החמצן המומס שנמדדו בזמן איסוף המשקעים.

עומס הזרחן הפנימי השנתי נאמד ב-3.4 טון מטרי כאשר רוב העומס מתרחש במהלך הקיץ. בהשוואה לתוצאות אלה עם הערכות עומס הזרחן החיצוניות המקבילות המגיעות מיובלים הזורמים לאגם מונה, הוערך כי המשקעים באגם מונה תורמים בין תשעה ל-82% מכלל עומס הזרחן השנתי. סדרה נוספת של ניסויים נערכה בספרינג לייק, מישיגן, כפי שהודגם בשני האיורים הבאים, כדי לקבוע את היעילות הפוטנציאלית של אלומיניום גופרתי או טיפול בהפחתת העמסת זרחן פנימית ואת היעילות של ניסויי מעבדה לטיפול באלום בשני אלומים המדמים יישום של אלום ברחבי האגם הדגימו ירידה דרמטית בשחרור הזרחן הפנימי עם טיפול בליבות אנוקסיות ללא טיפול באלום, הדמיית תנאי הקיץ הטבעיים במשקעי אגם האביב.

ריכוזי הזרחן הממוצעים בעמודת המים העליונה הגיעו ליותר מ-1.2 מיליגרם לליטר. לעומת זאת, הליבות האנוקסיות במינון של אלום כמעט ולא שחררו זרחן, והריכוזים לא היו שונים מאף אחד מהטיפולים ב-IC. דגירה של ליבת משקעים שנערכה שנה לאחר היישום של אלומיניום גופרתי ברחבי האגם בספרינג לייק גילתה כי הטיפול היה יעיל ביותר בהפחתת שחרור זרחן משקעים עם שיעורי שחרור דומים בין הטיפולים האנוקסיים לטיפולי IC.

כאשר הניסוי חזר על עצמו חמש שנים לאחר הטיפול באלומיניום גופרתי, שחרור הזרחן הכולל נותר נמוך משמעותית מזה שלפני הטיפול, אך היה גדול מזה שנמדד שנה לאחר הטיפול, מה שמרמז על ירידה קלה ביעילות האלום לאורך זמן. בשילוב עם הליך זה, ניתן לבצע ניתוח נוסף כמו משקעים, זרחן כולל, זרחן תגובתי מסיס במים גרוע, זרחן רציף, פיצול ומתכות כדי לסייע בפירוש תוצאות שחרור הזרחן של המשקעים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע ניסויי מעבדה כדי לקבוע את שיעורי שחרור הזרחן ממשקעי האגם, כולל איסוף ליבת משקעים, דגירה וחישובים.