懸濁液中の堆積物を維持するために設計された堅牢で柔軟なフロースルー露光システムが紹介されています。このシステムは、実験室のさまざまな水生生物種やライフステージに対する懸濁堆積物の影響を調査するために使用されます。
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この記事について
サマリー
要約
この論文は、魚の幼虫と卵の曝露システム(FLEES)について説明しています。フロースルー露光システムは、ポンプを使用し、堆積物と水の供給を自動化して堆積物の懸濁液をシミュレートすることにより、実験室内のさまざまな水生生物種やライフステージに対する懸濁堆積物の影響を調査するために使用されます。FLEESデータは、水生生物への影響と所望の曝露時間における懸濁堆積物濃度との間の曝露反応曲線を作成するために使用されます。影響データは、浮遊堆積物の人為的原因と水生生物との間の相互作用を減らすために使用される管理慣行を評価するために使用されます。FLEESは、30から800mg / Lまで低い総懸濁物質(TSS)濃度を生成することができ、このシステムは、TSSの低い周囲レベルのシミュレーションを含む多くの活動に起因するTSSの影響を評価するための理想的な選択肢であり、浚渫作業、船舶交通、 フレッシュ、そして嵐。
概要
浚渫事業は、港湾や航路から底質を除去するための機械的方法を使用します。除去の際に、乱れた土砂の一部は、潜在的水生生物への物理的なストレスのこのソースを作り、水柱に懸濁されます。中断されることに加えて、堆積物は、水柱の沈降前に周囲条件によって浚渫から離れて輸送することができます。これら二つの機構の組合せは、動作浚渫近く起こる水生生物が懸濁堆積物に曝露し、悪影響を受けることができることを意味します。このような問題に対処するため、環境のウィンドウ（季節浚渫制限が）日常水産資源1,2に活動を浚渫から中断した堆積物の潜在的に有害な影響のリスクを低減または排除するために、管理の実践として使用されています。
環境ウィンドウは最も一般的に絶滅の危機に保護するために設立され、脅されたりこのようなスケトウダラ（ サンダーvitreus）と東部カキ（ マガキ属virginicaの ）3のような商業的に貴重な種。環境ウィンドウを課すための支持の正当化は、多くの場合、浚渫活動が潜在的に物理的に（ 例えば 、浮遊砂）、その生活史の特定の部分を完了するために、動物の能力を妨害することができるかに焦点を当てています。一般的に引用されたライフステージは遡河種3のためのオープン移動ルートを維持するための卵や幼虫です。しかし、リスク管理ツールとして、環境のウィンドウを使用して通知するために利用可能な浮遊砂4,5に関連する種特異的な生物学的影響に関する情報は限られています。
これらの理由から、逃げるは、設計、構築、および沈殿物の懸濁液をシミュレートするために、水生生物の初期のライフステージに対するその効果を決定するために使用しました。研究は、きめの細かい堆積物粒子（ すなわち 、主にシルトを、使用逃げます懸濁液中に残り、ソースから遠くに移行する可能性が最も高い粘土、及び細かい砂）。逃げるは、試験魚卵と幼虫が可能であるが、また、独自の機能ながら、他の水生生物を収容するように改造することができます。得られた生物学的反応データは、懸濁堆積物の影響を評価するために使用することができます。次の手順では、技術を構築し、様々な水生生物種を使用して再現性浮遊砂濃度と効果のデータを得るために動作させることができる方法の概要を提供します。
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プロトコル
すべては、脊椎動物を用いた実験が適切なエンジニア研究開発センター（ERDC）環境研究所施設内動物管理および使用するプロトコルの下で行われた逃亡します。
1.逃げるモジュール、ウォーターバス、・アクアリウム
- モジュールを構築するための木製の柱、間柱や合板を取得します。研究目標を達成するための基本的な作業台に似て（数とサイズで）モジュールを構築します。
- トップと棚用合板（0.127センチメートル）をカットします。足のための支柱（10.16 X 10.16センチ）カット。トップの場合は、フレームを構築し、フレームに合板を固定、スタッド（X 10.16 5.08）をカット。棚を作成し、足へのトップフレームをボルトで固定するために各脚の上部に切り込みをカットします。
- 棚の場合は、フレームを構築し、スタッド（X 10.16 5.08）をカットし、フレームに合板（0.127センチメートル）を固定します。下から45センチメートル脚のうちノッチをカットし、足に棚フレームをボルトで固定。アセンブリは、正方形とレベルであることを確認してください。
- 養殖タンクに特化したファイバーグラスタンクメーカーから水浴タンクを取得します。モジュールにフィット61センチメートル高いタンク大きくない152以上センチのx 91センチメートル幅×スタンド。タンク底部の内側と同一平面のカップリングをグラッシングファイバによってタンクの一端に2つの2.54センチメートルポリ塩化ビニル（PVC）、スリップカップリングを組み込みます。
- （ 図1）が排出されますスタンド水の終わりに直面タンクドレインと構築モジュールスタンドの上に置きタンク。タンク穴が配置されているスタンドの合板床にマーク。
- バックタンクを押して、3.175センチメートルホールを使用すると、タンクのドレイン用の合板に二つの穴をカットしました。ドレインがカット穴に座るようにバックタンクをスライドさせます。床排水にタンクドレインの一方を接続し、水チラー熱交換器への他。
注：このセクションでは、下水排水が所定の位置に既にある前提としています。
魚の幼虫の図1.模式図と卵の露光装置（逃げます）。逃げるには、モジュール式であるため、可搬型です。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
2.ポリエチレンタンクを図。オーバーフロードレイン示す19 Lドーム型底ポリエチレンタンク（スクリーンインサートを備えた上部を、; 1.3.1; 5.6.1）、スラリーの水入口（右肘; 1.3.2）、ポンプ出口（中央底; 1.3.3）、ポンプ入口（オフセンターボトム; 1.3.4）、OBSプローブとクランプ（4.1）、および画面下部（底に黒いリング; 5.6.1）。 トンの拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。彼の姿。
- 19 Lドーム型底ポリエチレンタンク（27.9センチメートル直径X 36.2センチメートルの高さ）を取得します。
- オーバーフロードレインを構成するために、ホールソーを使用してタンクの上部から直径2.54cmの穴5センチカット。オーバーフロードレインとして機能する隔壁の外側にバルクヘッドフィッティングとインサートをインストールします。
- スラリー/水入口を構成するために、ホールソーを使用して、水槽の上部から別の直径2.54cmの穴5センチカット。別のバルクヘッドフィッティングやネジ付きエルボーホース口（ 図2）をインストールします。
- ポンプ出口を構築するために、ホールソーを使用し、タンク底部の中央に直径2.54cmの穴をカットし、バルクヘッドフィッティングをインストールします。エルボーホース継手とバルクヘッドの外側を通します。
- ポンプ入口を構築するために、ホールソーを使用し、タンク底部の中心から外れて配置された別の直径2.54cmの穴をカットし、バルクヘッドフィッティングをインストールします。の外側スレッド肘ホース継手とバルクヘッド。
- 水浴タンクの外側に、下から9センチメートルを測定し、タンクの長さ方向に沿って線を描きます。ラインおよびホールソーとした後、それぞれの水槽用水槽の長さに沿って直径2.54cmの穴の対を切断する（合計10穴、均等に分配します）。バルクヘッドフィッティングをインストールします。
- 水槽内の水を再循環し、堆積物を懸濁させるための磁気駆動ポンプ（最大流量28 L /分）を取得します。水槽に接続するための穴を含む側に沿って水浴下収まるスタンドにポンプを取り付けてください。各ポンプのためのインラインコードスイッチを取り付けたり、電源用スイッチボックスにポンプを配線。
- ホースバーブで水浴タンクの隔壁の外側を通します。ポンプ入口と出口にビニールチューブを接続し、適切な水族館に行く隔壁に接続します。水浴の内部に隔壁を迅速に切断インサートを取り付けます。 2行の水浴中に水槽を置きます。 1行目の3水槽で水浴と2行目の残りの水槽（ 図3）の長さに沿って配置されています。
3.水浴図。二列に配列された5水槽と水槽の概要。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
- ポンプに各水槽を接続します。水槽の底部に設置されたホースバーブにビニールチューブを取り付け、クイックディスコネクトバルブホースバーブに接続します。ポンプと水槽間の迅速な接続を切断し接続します。メンテナンスのためにポンプを分離するために、この接続にボールバルブを取り付けます。
- 各水槽のオーバーフロードレインを共通に接続しますビニールチューブを経由して排出します。水浴のドレインに共通ドレインを接続します。
- 各水槽のスラリー/水入口は、モジュールの上にインストールスラリと水システムに接続します。
- 約60センチメートル各モジュール内の水槽の上に、水槽の使用のために設計されたマウント2つの発光ダイオード備品、。実験的な要件を満たすために：（8時間暗い。 例えば 、16時間光）の光強度、光色、及び光サイクルを変化させるために（無線でライトに接続された）光コントローラを使用してください。
- 周囲の照明を制御するために、実験室でのタイマーをインストールします。
2.スラリーシステム
- カバーで1 450 Lの円錐底のポリエチレンタンクを配置し、行の最後のモジュールの最後に立ってスラリー貯留槽として機能する（どちらの端を使用することができます）。堆積物/水スラリーを作成するために、タンク内の小さな水中ポンプをマウントします。スラリーの温度を制御するためのタンクに隣接する水チラー熱交換器を取り付けます。使い方穴が見た、（ 図4）スラリーを監視するための濁度センサへのアクセスを提供するために、タンクカバーで2.54センチメートル穴をカット。
4.スラリータンク図。コーンボトムカバーおよびポリスタンド付きスラリータンク。スラリーの水の温度は、スタンドの左側階に水冷却器によって制御されます。タンクは空気各水族館（2.2）にスラリーを提供するために、ダブルダイヤフラムポンプ（左前）の操作に接続されています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
- 次のスラリータンクにスタンドの空気作動ダブルダイヤフラムポンプをマウントします。ポンプ入口へスラリータンクのドレインを接続します。でCONNにPVCティー（直接スラリーにポンプへのまたは実験ドレイン）とバルブを組み込みます電気ショック療法は、ポンプへのタンクは、タンクやメンテナンスのためのポンプを単離することができます。ポンプに電力を供給するために、実験室の建物の空気圧縮機に接続します。
- 要求に応じて各水槽にスラリーを提供するために、モジュールの上に塩ビ管をマウントし、再循環ラインを作成します。スラリーリザーバから最も遠い使用の時点で、バック貯水池に未使用のスラリーを輸送するために戻りラインをインストールします。モジュール間の接続に軟質PVCとユニオン継手を使用してください。
- メンテナンスのため、メインPVCパイプからソレノイドを分離するために、ティー、ボールバルブとユニオン継手を使用して、再循環スラリー管にスラリーソレノイドバルブを接続します。ソレノイドバルブは、それが供給され、水槽の上方に配置されていることを確認します。
- ホールソーを使用して、適切な水槽にそれぞれ電磁弁を接続するために、モジュールの上部に直径2.54cmの穴をカット。
- 空気作動ポンプ使用してflexiblにスラリータンクの近くにモジュールの上部に取り付けられた塩ビ管を接続します電子PVCとユニオン継手。スラリータンクの上部に戻りラインを接続します。
- 電磁弁によって導入されたスラリーの量を調整するには、戻り配管内の水の圧力調整器を取り付けてください。所望の圧力を作成するために調整します。
3.水システム
- カバーで適切な量（ 例えば 、500 L）の第二のポリエチレンタンクを取り付け、水の貯水池として機能するように立っています。水の温度を制御するためのタンクに隣接する水チラー熱交換器を取り付けます。水槽の横磁気駆動ポンプをマウントします。 2.2節で説明したように水タンクとポンプを接続します。
- 要求に応じて各水槽に水を提供するために、モジュールの上に塩ビ管をマウントし、再循環ラインを作成します。スラリー循環パイプよりも高いPVCパイプをマウントします。貯水槽から最も遠い使用の時点で、バック貯水池に未使用の水を輸送するために戻りラインをインストールします。軟質PVCとユニオを使用しますモジュール間を接続する継手Nです。
- メンテナンスのため、メイン塩ビ管からのソレノイドを分離するためにTシャツ、ボールバルブ、ユニオン継手を使用して、再循環水配管に水ソレノイドバルブを接続します。背後にソレノイドをマウントし、スラリー用電磁弁よりも高いです。水ソレノイドがそれをオンにしたときにラインから残りのスラリーを洗浄するようにビニールチューブとホースバーブ継手を介してスラリーソレノイドバルブに水電磁弁を接続します。
- 軟質PVCとユニオン継手を用いて水ポンプに水溜りに近いモジュールの上部に取り付けられた塩ビ管を接続します。水タンクの上部に戻りラインを接続します。
- 電磁弁によって導入される水の量を調整するには、戻り配管内の水の圧力調整器を取り付けてください。所望の圧力を作成するために調整します。
4.センサー、データ集録、計測器制御およびオートメーション
- 光後方散乱センサーを取り付けます濁度（比濁計濁度単位、NTU）を測定するスラリー/水入口の隣に各水槽内（OBS）。それはタンクの真ん中の方を向いているセンサーで約5cm水面下に沈められるようにセンサーを配置します。 。センサーを取り付けるために、クランプまたは他のデバイスを使用してください。
- ホールソーを使用して、各モジュールスタンドの上部のドリル少なくとも二つ2.54 cmの直径のアクセスホールは、各モジュールの上に取り付けられた電気接続箱へのOBSコードのアクセスを可能にします。
- スラリータンク内のOBSをインストールし、それが完全に水面下約20cmを水没されるようにセンサーを配置。
- ワイヤ水スラリーソレノイドバルブ、各水槽及びスラリータンクに位置海底地震計、及び各水浴に配置された熱電対、電気接続箱には、モジュールの上にデータ収集装置に取り付けられました。可能な限り全ての配線の末端にクイック・ディスコネクトをインストールします。
- システム設計プラットを使用しますフォームおよび開発環境は、データ収集、機器制御およびオートメーション6ためのコンピュータアプリケーションを設計します。このプログラムでは、濁度を測定し、各水槽にスラリーと水を導入するためのOBSと電磁弁を統合するためのアプリケーションを設計します。
- NTUの暴露方式の多様を作成するには、各水槽6のための個別のプロファイルを作成するためのプログラムを設計します。プログラミング水族館プロファイルのタブおよびグラフィカル・ユーザ・インタフェース（GUI）を作成します。タブ「プロファイル」ラベルを付けます。
- 各水槽分間の露光時間を制御するためのソフトウェアをプログラムします。一定の条件が時間の長さなどに到達するまで継続的に露光期間命令を繰り返すループ配列を組み込みます。ループが終了または命令の次のセットに移動する前に繰り返される回数を制御するために、反復を組み込みます。
- 各水槽にNTUレベルを設定するためのソフトウェアをプログラムします。 NTUのリットルを統合露光時間を制御同じループ/反復配列へEVEL。指定された持続時間暴露方式（ 例えば 、連続、パルス、または全く露出）の様々なを作成するには、この機能を使用します。
- 秒単位で各水槽に水を導入するための水系ソレノイドバルブの開放時間を制御するためのソフトウェアのプログラム（ 例えば 、水槽（1）のための10秒、水槽2のための25秒、 等 ）。暴露時間とNTUレベルを制御ループ/反復配列中に時間を開い水ソレノイドを統合します。
- 各水槽のための「プロファイル」として4.4の下ですべてのステップを保存するためのプログラムを設計します。ユーザーが保存したプロファイルをリコールすることを可能にする機能が含まれています。
- 新しいタブやGUIを作成します。タブ「プロファイルステータスを「ラベルを付けます。デザインGUIは、ライブ現在アクティブなループ配列を含む、現在ロードされているプロファイルの概要、試験時間の経過、および試験時間の残りを表示します。
- 以下のための新しいタブやGUIを作成します。水とスラリー系電磁弁値を設定。タブ「バルブの設定を「ラベルを付けます。
- 秒水弁サイクル間隔をプログラムします。すべての水システムのソレノイド（ステップ4.4.3で、ユーザは、各バルブが開いたままになりますどのくらいのプログラムされた）連続して開くイベント間の時間を設定するために使用されるループ配列としてこの間隔を設計します。秒で水バルブ遅延をプログラムします。 （ 例えば 、前のバルブは次のバルブが開きます閉じた2秒後）を開くバルブの間の時間を設定する遅延機能を使用してください。
- 秒単位でスラリーバルブのサイクル間隔をプログラムします。各水槽にOBSにより測定した全てのNTUレベルが水槽プロファイルでNTUセットと照合されたイベント間の時間を設定するためのループ配列としてこの間隔を設計します。連続バルブとセンサーを確認してください。水槽内のNTUプロファイルNTUが設定よりも低い場合には、スラリー弁を開くようにコンピュータをプログラムします。
- プログラムの時間を秒単位で開くスラリーバルブ。これを使ってスラリーが必要な場合は、バルブが開いている時間の長さを制御する機能。秒単位でスラリーバルブの遅延をプログラムします。バルブ開口部の間の時間を設定する遅延を使用してください。
注：サイクル間隔を確認し（ステップ4.6.1および4.6.2）は、次のループが始まる前に水とスラリー導入を可能にするのに十分な長さです。 - 手動で各水とスラリー系水バルブをオン/オフするボタンを作成します。
- 各水槽とスラリータンク内に配置OBSセンサーを設定するための新しいタブやGUIを作成します（N = 16）。タブ「OBSの設定を「ラベルを付けます。各OBSに名前を付けます。
- 各OBSのための補正を計算するためにOBSメーカーのテスト証明書からデータを入力する機能を作成します。低い標準NTU（NTUが記録最下位）と標準NTU高い（最高NTU記録）、ならびに低および高NTUのための電圧範囲を入力します。
- 同様に、各水槽のためのリアルタイムNTU測定とNTUの設定を表示するには、新しいタブとGUIを作成します。各水槽の水の温度です。すべてのプロファイルを開始/停止するためのボタンを作成します。個別に個々のプロファイルを一時停止または停止する機能を作成します。
- スプレッドシートにNTUの設定や測定の各水槽用およびタイムスタンプデータ、各水浴のための水の温度測定値をログに記録する機能を作成します。タブ「水バース」をラベルを付けます。
5.実験の準備
- 心配の種に近接して、日常のナビゲーションチャネルの深さを維持するために浚渫エリアから土砂を収集し、歴史的な汚染を欠いていることが知られています。グラブサンプラーまたは類似の（ 例えば 、ヴァンヴェーン）を使用して沈殿物を収集します。氷の上で一晩19 Lのプラスチックバケツで土砂や船を配置します。使用するまで4℃で保存堆積物。
- 大きな破片を除去するために1cmの画面を介して、ウェットふるい堆積物;その後、450ミクロンのステンレススチールスクリーンを通してふるいです。ファイングレイン（細砂、シルト、および粘土）を保持実験的な使用のためのスクリーンを通過する粒子。
- （USEPA 7を参照して 、分析方法については例えば 、金属、多環芳香族炭化水素、ポリ塩化ビフェニル、）は、化学汚染のふるいにかけられた堆積物を分析します。試験の要件を満たすためにこのような粒度分布（パーセントの砂、シルトおよび粘土）のような物理化学的パラメータのpH、塩分、有機炭素、有機物8を特徴付けます。
- 既存のデータや興味の浮遊砂を特徴付ける他の情報に基づいて露光時間（ 例えば 、72時間）およびTSS濃度（ 例えば 、0、100、250、および500 mg / Lで）を特定します。
注：むしろNTUよりも暴露濃度として使用TSS。 TSSは、水柱内に存在する粒子の質量を定量化し、直接そのような摩耗、方向性の損失およびいくつかの生物によって示さ減少摂食などの物理的および行動的影響に関するものです。 - NTU-TSSのrelatioを確立各逃げるの水槽用nship。
- すべての電源をオンにデータ集録、計測器制御と自動化のために使用されるハードウェアを逃げます。ランダムに乱数表または他の適切な方法を使用して水槽を逃げるためにTSSトリートメントを割り当てます。プロファイルGUIでは、乱数表から生成された割り当てTSS濃度を用いて72時間（4320分）連続暴露を実行するために、各水槽のプロファイルを作成します。
- 最初に各水槽にTSS濃度を満たすためにNTUsをプログラムするために専門家の判断を使用してください。制御のために（0 mg / LでTSS）が0にNTUを設定します。 100 mg / LでTSSは100にNTUを設定します。 250 mg / LでTSSは280にNTUを設定します。および500 mg / LでTSSは600にNTUを設定します。
注：各OBSプローブは、プローブの製造に固有であるわずかに異なるNTU読み取り値を持つことになります。 - 各水槽のために10秒に水システムのソレノイドバルブ用の開口時間を設定します。
- 各水槽のプロファイルを保存します。
- バルブの設定]タブで、プログラムの水スラリー弁サイクル間隔。 5秒600秒のための水循環間隔と水バルブの遅延を設定します。 1秒間3秒と遅延を開き、180秒間スラリーサイクルの間隔を設定します。
注：このプログラムでは、72時間のテストNTUsの各水槽では、追加のスラリーが導入され、水弁が432回を開くかどうかを判断するためにコンピュータによって1440回チェックされます。スラリー弁開口を積極NTUsを増大と相関しています。一般的に、暴露時間の5％または72の開口部のおおよその合計のためのオープン100 mg / Lのスラリーバルブで。 250 mg / Lで≈11％（158口）。および500 mg / Lで≈35％（504口）。水槽の間に、等量の交換に低いNTUs割り当てられた水槽用の水ソレノイドバルブの開放時間を調整します。これは、より低いNTUsで増加し、スラリー弁開口になります。 - 炭素ろ過ラボの水でスラリータンクを埋めます。水を再循環するポンプを起動します。別の容器では、機械的混合機を使用してTEを均質化目の沈殿物。
- 沈殿物を均質化された後、小さな部分（≈500ミリリットル）を削除し、卒業ポリプロピレンビーカーを使用してスラリータンクに導入。千NTUが達成されるまで土砂を紹介し続けています。
- プログラムでは、ウォーターバスタブに移動し、すべての水族館のプロファイルを開始します。 NTUsが浮遊砂のサンプルを収集する前に、各水槽に安定させることができるように、少なくとも1時間、逃亡を操作します。各水槽のOBSにより、NTUの読みを記録するためのログオンデータをオンにします。
- TSS処理<500 mg / Lでを割り当てられた各水槽から収集した3 100 mLの水のサンプルを使用してTSSを測定します。別により大きいまたは500 mg / Lでに等しいTSS処理の各水槽から収集した3 50 mLの水のサンプルを使用してTSSを測定します。
- 予め秤量した0.45μmの濾紙で真空濾過サンプルによってTSSを測定します。すぐにポストフィルタリング、4時間の最小値を105°Cでのフィルタや内容を乾燥した後、0.1mgまで再秤量。トンを使用してください各水槽におけるTSSの尺度としての3つのサンプルの彼は平均的。
- 各水槽のために記録された観測されたNTU測定に5.5.4項で得られた平均値を比較してください。所望のTSS濃度が達成されるまでNTU限界を再プログラム（ 例えば 、600 NTU≈500 mg / LでTSS）。
- 各水槽内の動物を含むために必要な画面のメッシュサイズを決定します。
- 魚などの大型動物（ 例えば 、> 3センチメートル）や貝類の場所については下部の画面は、ポンプ開口部から動物を分離します。逃げるのを防ぐために、水槽のオーバーフロードレインバルクヘッドにスクリーンインサートをインストールします。
- 逃げるの水槽に（ 図5）を沈めるため（PVCパイプで作られた長い12.7センチメートル（1029ミリリットル）により10.16センチメートル直径（ID））などチャンバー内の魚の卵、幼虫や稚魚などの小さなライフステージを含んでいます。
- 9.52センチメートルによって3 8.25センチメートルワイド室の側面のうち、長い穴をカット。ボットのナイロンスクリーン布をインストールトム室のとサイドのカット穴に。試験動物を導入し、除去するために、取り外し可能な蓋としてPVCキャップを使用してください。
- ナイロンスクリーン布を取り付けるためのエッジを残しながら、上から試験動物を表示するための十分なキャップ内の円形の穴をカット。シャープPVCエッジに接触する生物を防ぐために、チャンバーの内側にすべての画面をインストールします。
注：入力するに懸濁した試験土砂を可能にしながら、試験動物が含まれているスクリーンメッシュサイズを選択します。 - 完全に垂直に電線から構築ロープ（＃18白ツイスト石工ライン）とフックの3つの短い長さを使用してそれを懸濁することにより途中または水槽の側にチャンバーを沈めます。各フックの近くにブレイクのヒッチ結び目を作ると、チャンバを水平にロープの長さを調整します。
- プロジェクトと水質目標を達成するために、1日あたりに必要とされているどのように多くの水槽ボリューム交換を決定します。トンを調整彼は、水の圧力調整器（2.2節を参照）、ソレノイド開放時間（10秒間例えば 、オープン10分ごとに）所望の水の流量を作成します。水で水浴を記入し、試験温度を達成し、維持することができることを確認するために、水チラー熱交換器を操作します。
図5.サブチャンバを逃げます。無添加の堆積物（左）と水槽の中に懸濁させ、露光サブチャンバーの概要。適切なサイズの稚魚は、エスケープ及び損傷（右）の可能性を低減するために、サブチャンバ内に収容することができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
6.実験手順
- 、機器はデータ収集のために使用されるハードウェア制御逃げるすべての電源をオンにDの自動化。所望の試験水を水槽、水浴、および貯水槽を埋めます。すべての水チラーの熱交換器を起動します。確認して、光サイクルを調整します。
- カーボンフィルタリング水道水でスラリータンクを埋めます。水を再循環するポンプを起動します。機械式ミキサーを使用し、テスト堆積物のコンテナを均質化します。沈殿物を均質化された後、小さな部分（≈500ミリリットル）を除去し、スラリータンクに導入。千NTUに達するまで土砂を紹介し続けています。
- プロファイルGUIで、調製に使用したのと同じTSS割り当てを使用して72時間（4320分）連続暴露を実行するために、各水槽のプロファイルを作成します。各水槽にTSS濃度を満たすためにNTUsをプログラムするために、実験の準備中に得られたデータを使用してください。制御のために（0 mg / LでTSS）が0にNTUを設定します。 100 mg / LでTSSは100にNTUを設定します。 250 mg / LでTSSは280にNTUを設定します。および500 mg / LでTSSは600にNTUを設定します。
- バルブの設定]タブで、preparatから得られたデータを使用します水とスラリーバルブのサイクル間隔をプログラムするイオン（5.5.8項）。 5秒600秒のための水循環間隔と水バルブの遅延を設定します。 1秒間3秒と遅延を開き、180秒間スラリーサイクルの間隔を設定します。
- 承認された動物の管理と使用プロトコルに記載されたガイドラインを使用して水槽の中に動物を導入します。卵のために、プラスチック製のトランスファーピペットを介して露光チャンバに保持タンクからの転送。このような幼魚（2〜8センチメートル全長）のようなより大きな魚については、ナイロン製の水槽のネットを使用しています。
- 動物を水槽に貯蔵された後、GUIにアクセスし、ウォーターバスタブ内のすべての水族館プロファイルを開始します。 NTUsが浮遊砂のサンプルを収集する前に、各水槽に安定させることができるように、少なくとも1時間、逃亡を操作します。各水槽のOBSにより、NTUの読みを記録するためのログオンデータをオンにします。
- 試験水と土砂と水とスラリー貯水池をオフにトッピングによって毎日逃亡を維持します。
注：スラリーの導入の頻度はpositivelですyはNTUレベルの増加と相関しました。そのため、毎日使用する水や土砂の量がNTUsプログラムと所望の体積の交換に依存しています。典型的には、25〜50ガロンの水またはスラリーのいずれかを毎日使用してもよいです。- 静かセンサ面上に蓄積堆積物を除去するために、濡れた布で毎日OBSプローブを拭いてください。正常な動作のために水のチラーやポンプを確認してください。コンピュータプログラムによって指定された間隔で記録されたNTU測定値に基づいて、その日の残りのTSSを予測するために毎日の同時TSS測定値を収集します。
- 各水槽の毎日（種および他の要件に応じて他のパラメータ）を測定する温度、溶存酸素、pHがこの目的のために設計されたハンドヘルドマルチプローブ水質計測器を使用して。
- 各水槽プロファイルまたは手動ですべての水槽のプロファイルを停止することにより、露光時間を指定することで、自動的に実験を終了します。
- bに実験的なエンドポイントを決定しますeは、このような孵化成功、孵化する時間、死亡率、成長（体長および体重）、および全体の形態として測定します。
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結果
運用一連の実験は逃げるが、各水槽（セクション5.5および6.2）に堆積物の適切な濃度を提供していることを確認するための実験を開始する前に行われます。 図6は、NTUの濃度が目標浮遊砂濃度を達成するための実験水槽内に維持されている様子を示します。この例では、浮遊砂が提案されたテスト堆積物、フィールド内の典型的なエクスポージャーをシミュレートするような実験のための典型的な暴露期間で3日間にわたって維持することができるかどうかを評価逃げます。水槽の各々は、一貫して3日間にわたって濁度を維持するように設定しました。テスト堆積物は、0 mg / LでTSS濃度は加えていない堆積物とコントロールの水槽を表す30 番目の月2016年に4時間かけて導入しました。 100、250、および500 mg / Lの標的濃度で、水槽は常に、90、240の濁度を維持しました 430 NTU、それぞれ、3日間の実験期間（ 図6）を超えます。浮遊砂のプログラムとタイミングの追加の反射土砂パルスは、グラフの各濃度で表...
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ディスカッション
逃げる技術は、自動化、コンピュータ制御システムを使用して維持し、露光時間の広い範囲にわたって中断堆積物を制御することにより、既存の方法4,9と浮遊砂濃度に向上します。技術は、種に応じて大人まで卵からサイズの異なる複数の水生生物及びライフステージに懸濁堆積物の影響を評価するために使用することができるように柔軟です。将来的には、技術が水没水生植物への浮遊砂の効果を評価することが可能です。
逃げるが正常にこのようなスケトウダラ5,10、大西洋チョウザメ11とカキ12などの様々な種のエフェクトデータ（ 例えば、生存および増殖）を生成するために使用されています。両方の新鮮なから水生生物に米国全土の様々な場所から集め異なる吊り下げ堆積物の影響を評価する上で設計されたように実行逃げます水と海洋環境。技術の移植性とパッケージングは、フィールドでの使用にそれを助長させます。
成功を確保するための方法論の中で最も重要なステップはにある：T...
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開示事項
意見、解釈、結論、および推奨事項は著者のものであり、必ずしも米陸軍によって承認されているわけではありません。このレポートにおける商業組織または商号の引用は、これらの組織の製品またはサービスに対する陸軍省の公式の承認または承認を構成するものではありません。米陸軍工兵研究開発センターの著者バートン・C・スーデルとジャスティン・L・ウィルケンズは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
謝辞
この研究は、米国陸軍工兵隊の浚渫作業および環境研究プログラム、ディレクターのトッド・ブリッジスによって資金提供されました。この資料を公開する許可は、エンジニアのチーフによって与えられました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1つのFLEESモジュール、ウォーターバス、水族館のパーツリスト | |||
| post、木材-モジュールの構築に使用されます（78インチにカット) | ローカル | ベンダーN / A | 数量:4 サイズ:4インチx 4インチx 8フィート |
| 合板、マリングレード-地面から約18インチの木製ポストに固定-ウォーターバスを保持するため(60インチx 42インチ) | ローカルベンダー | N / A | 数量: 1 サイズ:3/4インチ×4フィート×8フィート |
| 板 - 木製の支柱の上に固定 - パイプ、ソレノイド、電気を保持するため(60インチ×42インチ) | ローカルベンダー | N / A | 数量:1 サイズ:1/4インチ x 4フィート×8フィート |
| スタッド、木材 - 合板と木製の支柱を固定するために使用(適合するようにカット) | ローカルベンダー | N / A | 数量: 4 サイズ:2インチx 4インチx 96インチタンク |
| 、グラスファイバー-2つの排水管付きウォーターバス:1)チラーを供給するため、および2)水を排水するハイ | ドロコンポジット、LLC、ストックデール、テキサス州、米国FBT-226 | 数量:1 サイズ:150ガロン | |
| のチラー、自己完結型ポンプ付き水-ウォーターバス用、チラーはモジュール | Remcor Products Co.の下に座っています。 グレンデールハイツ、イリノイ州、米国 | CFF-500 | 数量:1 サイズ:1/2 hp |
| タンク、ドーム型底 - FLEES水族館 - ウォーターバス内に座る | 米国プラスチックコーポレーション、リマ、オハイオ州、米国 | 5197 | 数量:5 サイズ:19 L |
| タンク、スタンド - アクリルスタンド、12インチ x 12インチ x 6インチ - | ERDCショップがカスタムビルド | N / A | 数量: 5 サイズ:カスタム |
| ポンプ、磁気ドライブ - 各水槽で沈殿物を懸濁するために | マーチマニュファクチャリング株式会社、グレンビュー、イリノイ州、米国 | MDX-3-1/2 115 v | 量:5 サイズ:毎分28リットル |
| のライト、LED - 水浴C2 | Development、Inc.、エイムズ、アイオワ州、米国 | Hydra 26 | 量:2 サイズ:光 |
| への面積に基づくパイプ、PVCスケジュール40-水位を制御するためにウォーターバスの排水管に設置され | 地元のベンダー | N / A | 数量:- サイズ: |
| 継手、バルクヘッドの1 - ポンプ、排水管、水およびスラリーラインへの水槽/ウォーターバス接続用 | Lifegard Aquatics、Cerritos、CA、USA | R270900 | 数量:30 サイズ:FPT×FPT継手の1/2 |
| 、 クイックディスコネクト、オmale パイプねじインサート-タンクバルクヘッドのインサート | コールパーマー、バーノンヒルズ、イリノイ州、米国 | EW-31303-36 | 数量:10 サイズ:1/2 MPT |
| 継手、クイックディスコネクト、バルブ付きホースバーブ - 水族館とタンクバルクヘッドのインサートとの間の接続 | パーマー、バーノンヒルズ、イリノイ | 、米国 EW-31303-11 | 数量:10 サイズ:1/2インチ |
| 継手、黒色HDPEねじ式エルボ - スラリー/ウォーターラインおよびポンプへの水族館ビニールチューブ接続用 | 米国プラスチックコーポレーション、リマ、オハイオ州 | 、米国 62043 | 数量:20 サイズ:1/2 NPT x 1/2 ホースID |
| 継手、黒色HDPEネジ付きアダプター - ポンプとタンクバルクヘッド間の接続用 | 米国プラスチックコーポレーション、リマ、オハイオ州、米国 | 62017 | 数量: 10 サイズ:ホースIDチューブ、ビニール1/2 NPT x 1/2 - |
| 水族館にスラリー/ウォーターラインを接続し、水族館にポンプを接続する | ローカルベンダー | N / A | 数量:25 ft サイズ:ID |
| チューブ、ビニールの1/2 - アクアリアドレンインサートとウォーターバスドレンに接続 | ローカルベンダーN | / A | 数量: 25 ft サイズ: ID |
| クランプ、ホース、ステンレス鋼の 5/8 - ホースのとげにビニール管をクランプする | 地元のベンダー | N/A | 数量: 40 サイズ: #8 |
| スラリー システム | |||
| >チラー、自己完結型ポンプ付き水のパーツ リスト - スラリー タンク | Remcor Products Co. の側面に座っています。 グレンデールハイツ、イリノイ州、米国 | CFF-500 | 数量:1 サイズ:1/2馬力 |
| 125ガロンオープントップコーンボトムタンクワット/スタンド - 42 x 35インチ - スラリーを作るための水と沈殿物が含まれています | 米国プラスチック株式会社、リマ、オハイオ州、米国 | 8586 | 数量:1 サイズ:125ガロンタンク用125ガロン |
| カバー | 米国プラスチック株式会社、 リマ、オハイオ州、米国 | 8935 | 数量:1 サイズ:42インチx 35インチ |
| 、PVC - タンクドレンをポンプに接続 - メンテナンスのために地元の | 配管ベンダー | を隔離 N / A | 数量:2 サイズ:ポンプの1-1 / 2 |
| 、スタンドに取り付けられたダブルダイヤフラム - スラリーの再循環 | Wilden-pumps.co.uk&Air Pumping Ltd.、エセックス、英国 | P2/PPPP/WF/WF/PTV/400 | 数量: 1 接触分配 |
| 器センサー、光学後方散乱 - スラリータンク内のNTUを測定 | キャンベル・サイエンティフィック、ローガン、ユタ州、米国 | OBS-3+ | 数量: 1 サイズ: 0-1,000 NTU |
| パイプ、PVC スケジュール 40 - スラリーを再循環させる | 地元の配管業者 | N/A | 数量: 20 ft サイズ: パイプ 1 |
| インチ、フレキシブル PVC - ユニオン付きで、次のモジュールの | ローカル配管ベンダー | N/A | 数量: 10 ft サイズ: ユニオン 1 |
| インチ、PVC Schedle 80 ソケット - スラリー ラインを次のモジュールと接続 | します ローカル配管ベンダー | N/A | 数量: 8 サイズ: 1/2 in |
| ソレノイド、プラストマチック (ノーマル クローズ) - スラリー | Plast-O-Matic Valves, Inc., Cedar Grove, NJ, USA | EASYMT4V12R24-PV | 数量: 5 サイズ: 1/2 インチ NPT ねじ込み、24 VAC 接触ディストリビューター |
| フィッティング、PVC ティー - スラリー パイプをソレノイド | ローカル 配管ベンダー | N/A | 数量: 5 サイズ: 1 インチ x 1 インチ x 1 インチ x 1 インチ x 1 インチ x スリップ x FIPT |
| 付属品、1インチのPVCボールバルブねじ込み-ソレノイド/水道ラインへのスラリー配送のために遮断 | します 地元の配管業者 | N / A | 数量:7 サイズ:継手の1/2 |
| 、PVCユニオンの1つを通します - スラリーソレノイドを接続してバルブを遮断します | 地元の配管業者 | N / A | 数量:5 サイズ:チューブの1/2 |
| 、 ビニール-水ソレノイドとスラリーソレノイドの間の接続 | 地元のベンダー | N / A | 数量:50 ft サイズ:1/4 "ID |
| 水システム | |||
| チラー、自己完結型ポンプ付き水の部品表-貯水池の側面に座っています | Remcor Products Co.、Glendale Heights、IL、USA | CFF-500 | 数量:1 サイズ: 1/2馬力 |
| 125ガロンオープントップコーンボトムタンクワット/スタンド - 42インチ x 35インチ - スラリーを作るための水と沈殿物が含まれています | 米国プラスチック株式会社、リマ、オハイオ州、米国 | 8586 | 数量:1 サイズ:125ガロン |
| 用カバー | 米国プラスチック株式会社、リマ、オハイオ州、米国 | 8935 | 数量:1 サイズ: 42 in x 35 in |
| valve, PVC - connect tank drain to water pump | 地元の配管業者 | N/A | 数量: 2 サイズ: 1 in |
| ポンプ、磁気ドライブ、インライン使用 - 水域とチラーに再循環するために使用されます | リトルジャイアント、フォートウェイン、インディアナ | 3-MD-SC | 数量: 1 サイズ: 1/12 hp |
| ソレノイド、 alco - 水を導入し | 、中止しました。ASCO、フローラムパーク、ニュージャージー州、米国 | 同様の N/A | 数量: 5 サイズ: 24 v、1/4 in NIPT |
| 継手、黒 HDPE レデューサー コネクタ - ソレノイドから 1/4 インチ ホース ウォーター ラインを 1/2 | ローカル 配管ベンダー | N/A | 数量: 5 サイズ: 1/2 インチ ホース ID x 1/4 インチ ホース ID |
| 継手、 黒のHDPEティー - ホースのウォーターラインとスラリーの1/2をアクアリア | の地元の配管業者 | N / A | 数量:5 サイズ:NPTの1/2 x ホースIDの1/2 x ホースID継手の1/2、 |
| ストリートエルボー | 地元の配管業者 | N / A | 数量:5 サイズ:90°Cの1/2;MIPT x FIPT |
| 継手、PVCねじ付きパイプニップル-ユニオン継手をソレノイドおよびその他の接続で接続 | 地元の配管業者 | N / A | 数量:12 サイズ:1/2 |
| in fittings、ユニオンねじ込み - スラリー/水道ラインを次のモジュールと接続 | します地元の配管業者 | N / A | 数量:6 サイズ:1 in PVC |
| 継手、レデューサーブッシング-ウォーターラインのレデューサーティーに接続します | 地元の配管ベンダーN | / A | 数量:5 サイズ:1/2インチオスで1/4メスFIPT |
| 継手、ねじ付きパイプニップル-ブッシングとウォーターソレノイド | ローカル配管ベンダー | N / A | 数量:5 サイズ:4インチロングxパイプ1/4 |
| 、 PVC - タンク、ポンプ、チラー間の接続を行う | 地元の配管業者 | N/A 数量 | : 5 ft サイズ: スケジュール 40 |
| Parts List for Sensors, Data Acquisition Device, and Computer Software | |||
| software, LabView | National Instruments, Austin, Texas, USA | LabView 2015 基本 | 数量: 1 サイズ: N/A |
| SCXI-1001 12スロットシャーシ, 米国120 VAC | National Instruments、オースティン、テキサス州、米国 | 776571-01 | 数量:1 サイズ:N / A |
| SCXI 1100-32チャンネル、およびplusmn;10 V アナログ入力モジュール | National Instruments, Austin, Texas, USA | 776572-00 | 数量: 1 サイズ: N/A |
| SCXI 1303 - 高精度熱電対測定用に設計された端子台 | National Instruments, Austin, Texas, USA | 777687-03 | 数量: 2 サイズ: N/A |
| SCXI 1102B - 32-Channel Thermocouple/Voltage Input Module | National Instruments, Austin, Texas, USA | 776572-02B | 数量:1 サイズ:N/A |
| SCXI 1161 - 汎用リレーモジュール | National Instruments, Austin, Texas, USA | 776572-61 | 数量:6 サイズ:N/A |
| SCXI 1300 - 汎用電圧モジュール | National Instruments, Austin, Texas, USA | 777687-00 | 数量: 1 サイズ: N/A |
| PCMCIA カード DAQCARD-AI-16E-4 | National Instruments, Austin, Texas, USA | N/A - legacy | 数量:1 サイズ:N / A カードが利用可能オンライン |
| センサー、光学後方散乱-各水族館でNTUを測定 | ベルサイエンティフィック社、ローガン、ユタ州、米国 | OBS-3 + | 数量:5 サイズ:0-1,000 NTU |
参考文献
- National Research Council (NRC). A process for setting, managing, and monitoring environmental windows for dredging projects. Marine Board, Transportation Research Board, Special Report 262. , National Academy Press. Washington, DC. (2001).
- Suedel, B. C., Kim, J., Clarke, D. G., Linkov, I. A risk-informed decision framework for setting environmental windows for dredging projects. Sci Total Environ. 403, 1-11 (2008).
- Reine, K. J., Dickerson, D. D., Clarke, D. G. Environmental windows associated with dredging operations. DOER Technical Notes Collection. ERDC TN DOER-E2. , U.S. Army Engineer Research and Development. Vicksburg, MS. (1998).
- Wilber, D. H., Clarke, D. G. Biological effects of suspended sediments: A review of suspended sediment impacts on fish and shellfish with relation to dredging activities in estuaries. N Am J Fish Manag. 21, 855-875 (2001).
- Suedel, B. C., Lutz, C. H., Clarke, J. U., Clarke, D. G. The effects of suspended sediment on walleye (Sander vitreus) eggs. J. Soils Sediments. 12, 995-1003 (2012).
- Travis, J., Kring, J. LabVIEW for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun (National Instruments Virtual Instrumentation Series). , Prentice Hall PTR. (2006).
- USEPA, Hazardous Waste Test Methods/SW-846 On-line. Office of Solid Waste and Emergency Response (OSWER). , Washington, D.C. Available from: https://www.epa.gov/hw-sw846/sw-846-compendium (2016).
- Plumb, R. H. Procedure for handling and chemical analysis of sediment and water samples, EPA/CE-81-1. , U.S. Environmental Protection Agency/U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station. Vicksburg, MS. Technical Report (1981).
- Clarke, D. G., Wilber, D. H. Assessment of potential impacts of dredging operations due to sediment resuspension. , DOER Technical Notes Collection(TN-DOER-E9), U.S. Army Engineer Research and Development. Center, Vicksburg, MS. Available from: http://el.erdc.usace.army.mil/dots/doer/pdf/doere9.pdf (2000).
- Suedel, B. C., Clarke, J. U., Lutz, C. H., Clarke, D. G., Godard-Codding, C., Maul, J. Suspended sediment effects on walleye (Sander vitreus). J. Great Lakes Res. 40, 141-148 (2014).
- Wilkens, J. L., Katzenmeyer, A. W., Hahn, N. M., Hoover, J. J., Suedel, B. C. Laboratory test of suspended sediment effects on short-term survival and swimming performance of juvenile Atlantic Sturgeon (Acipenser oxyrinchus oxyrinchus). J. Appl. Ichthy. 31, 984-990 (2015).
- Suedel, B. C., Clarke, J. U., Wilkens, J., Lutz, C. H., Clarke, D. G. The effects of a simulated sediment plume on eastern oyster (Crassostrea virginica) survival, growth, and condition. Estuaries and Coasts. 38 (2), 578-589 (2015).
- Bilotta, G. S., Brazier, R. E. Understanding the influence of suspended solids on water chemistry and aquatic biota. Water Res. 42, 2849-2861 (2008).
- Reine, K., Clarke, D., Dickerson, C., Pickard, S. Assessment of potential impacts of bucket dredging plumes on walleye spawning habitat in Maumee Bay, Ohio. Proceedings of the 18th World Dredging Congress (WODCON XVIII). , Lake Buena Vista, FL, USA . (2007).
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