Een flow-through Exposure System voor het evalueren van sedimenten in suspensie Effecten op Aquatic Life

Samenvatting

Een robuust en flexibel doorstromend blootstellingssysteem, ontworpen om sediment in suspensie te houden, wordt gepresenteerd. Het systeem wordt gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken.

Samenvatting

Dit artikel beschrijft het Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). Het doorstromende blootstellingssysteem wordt gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken door middel van pompen en het automatiseren van de levering van sediment en water om suspensie van sediment te simuleren. FLEES-gegevens worden gebruikt om blootstellings-responscurven te ontwikkelen tussen de effecten op aquatische organismen en concentraties van gesuspendeerd sediment bij de gewenste blootstellingsduur. De effectengegevens worden gebruikt om beheerspraktijken te evalueren die worden gebruikt om de interacties tussen aquatische organismen en antropogene oorzaken van gesuspendeerd sediment te verminderen. De FLEES is in staat om concentraties van totaal gesuspendeerd vast stof (TSS) te genereren van zo laag als 30 tot zo hoog als 800 mg/L, waardoor dit systeem een ideale keuze is voor het evalueren van de effecten van TSS die het gevolg zijn van vele activiteiten, inclusief het simuleren van lage omgevingsniveaus van TSS tot het evalueren van bronnen van gesuspendeerd sediment uit baggeractiviteiten, scheepvaartverkeer, hoogwater en stormen.

Inleiding

Baggerwerken gebruiken mechanische methoden tot sedimentlagen van havens en vaargeulen te verwijderen. Tijdens het verwijderen, wordt een deel van de verstoorde sediment opgeschort in de waterkolom, mogelijk waardoor dit een bron van fysieke stress in het water levende soorten. Naast het feit dat opgeschort, het sediment kunnen worden uit de buurt van het baggeren door omgevingsomstandigheden voordat hij zich uit de kolom water vervoerd. De combinatie van deze twee mechanismen betekent dat aquatische organismen optreedt nabij een functionerend bagger kan worden blootgesteld gesuspendeerde sedimenten en lijden bijwerkingen. Om dergelijke problemen, milieu ramen (seizoensgebonden baggeren beperkingen) worden routinematig gebruikt als management praktijk te verminderen of te elimineren risico van mogelijk schadelijke effecten van zwevende sedimenten uit baggeractiviteiten op aquatische hulpbronnen ^1,2 pakken.

Milieu-ramen worden meestal vastgesteld als bescherming bedreigd, bedreigd ofcommercieel waardevolle soorten zoals de snoekbaars (Sander vitreus) en Oost-oester (Crassostrea virginica) ^3. De ondersteunende gerechtvaardigd milieueisen vensters vaak gericht hoe bagger activiteiten kan mogelijk fysiek verstoren (bv sediment) van een dier in staat is om een specifiek deel van de levensgeschiedenis voltooien. De levensfasen vaak aangehaald zijn eieren en larven voor het houden van migratieroutes geopend voor anadrome soorten ^3. Echter, er is weinig informatie over soortspecifieke biologische effecten aan sediment ^4,5 beschikbaar om te informeren met behulp van milieu-windows als een risico management tool relevant.

Om deze redenen werd de vlooien ontworpen, gebouwd en gebruikt om de opschorting van sediment te simuleren, en de effecten daarvan op de vroege levensstadia van aquatische organismen te bepalen. Vlucht studies gebruiken fijnkorrelig sediment deeltjes (dat wil zeggen, voornamelijk slib,klei en fijn zand) die waarschijnlijk in suspensie te blijven en migreren verst van de bron. De vlucht kan testen viseieren en larven, maar het kan ook worden ingebouwd in andere waterorganismen plaats, waardoor het een unieke mogelijkheid. De verkregen biologische respons gegevens kunnen vervolgens worden gebruikt om de effecten van zwevende sedimenten beoordelen. De volgende procedures geven een overzicht van hoe de technologie kan worden gebouwd en geëxploiteerd om herhaalbare sediment concentraties en effecten van gegevens met behulp van verschillende aquatische soorten opleveren.

Protocol

Alle vlucht experimenten met gewervelde dieren werden uitgevoerd onder de juiste Engineer Research and Development Center (ERDC) Environmental Laboratory Institutional Animal Care en gebruik protocollen.

1. vlucht Modules, Water Bath en Aquaria

1. Het verkrijgen van houten palen, studs en multiplex voor de bouw van de module. Construct de modules (in aantal en grootte) vergelijkbaar met een eenvoudige werkbank om onderzoek doelstellingen te bereiken.
   1. Snijd de multiplex (0,127 cm) voor het top- en plank. Snijd de berichten (10,16 x 10,16 cm) voor de benen. Voor de top, snijd de studs (5.08 x 10.16), het bouwen van een frame en bevestig de multiplex aan het frame. Snijd een inkeping aan de bovenkant van elke poot een richel te creëren en schroef het bovenframe naar de benen.
   2. Voor de plank, snijd de studs (5.08 x 10.16), het bouwen van een frame en zet multiplex (0,127 cm) aan het frame. Snijd een inkeping uit de poten 45 cm van de bodem en grendel de plank frame aan de benen. Zorg ervoor dat de montage is vierkant en niveau.
2. Verkrijgen waterbad tanks uit een fiberglass tank fabrikant die gespecialiseerd is in de aquacultuur tanks. Passen in de module staan ​​een tank niet groter is dan 152 cm lang x 91 cm breed x 61 cm hoog. Nemen twee 2,54 cm polyvinylchloride (PVC) slipkoppelingen aan één uiteinde van het reservoir vezel glassing de koppelingen gelijk met de binnenzijde van de tankbodem.
   1. Plaats de tank op de gebouwde module stand met de tank afvoeren geconfronteerd met het einde van de stand water zal drain (figuur 1). Markering op de multiplex vloer van de stand waarin de tank gaten liggen.
   2. Duw de tank heen en met behulp van een 3,175 cm gat zaagsnede twee gaten in de multiplex voor de tank afvoeren. Schuif de tank terug, zodat het riool zitten in de cut holes. Sluit een van de tank afvoeren naar een afvoerputje en de andere naar een water chiller warmtewisselaar.
      NB: Deze sectie gaat uit van een sanitaire riool afvoer is al op zijn plaats.

Figuur 1. Schematische weergave van de vislarven en Egg Exposure System (vlucht). De vlucht is modulair en dus is vervoerbare. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2. Polyethyleen tank. A 19 L koepelvormige bodem polyethyleen tank met de overloop afvoer (top, met het scherm invoegen, 1.3.1, 5.6.1), drijfmest watertoevoer (rechter elleboog, 1.3.2), pompuitlaat (midden onderaan, 1.3.3), pomp inlaat (off-center beneden; 1.3.4), OBS probe en klem (4.1), en de onderste scherm (zwarte ring aan de onderkant; 5.6.1). Klik hier om een grotere versie van t bekijkenzijn figuur.

3. Het verkrijgen van een 19 L koepelvormige bodem polyethyleen tank (27,9 cm diameter x 36,2 cm hoogte).
   1. Een overflow drain construeren Gebruik een gatzaag en snijd een 2,54 cm diameter opening 5 cm van de bovenkant van de tank. Installeer een scheidingswand fitting en een plaats aan de buitenzijde van het schot te dienen als de overloop afvoer.
   2. Aan de slurrie / waterinlaat construct Gebruik een gatzaag en snij een 2,54 cm diameter opening 5 cm van de bovenkant van het aquarium. Installeer een ander schot montage en een inschroefelement slang weerhaak (figuur 2).
   3. Om de pomp uitlaat te bouwen, gebruik dan een gatzaag en snijd een gat met een diameter van 2,54 cm door het midden van de tank bodem en installeer een schot fitting. Rijg de buitenzijde van het schot met een elleboog slang fitting.
   4. Om de inlaat van de pomp te bouwen, gebruik dan een gatzaag en snijd een ander 2,54 cm diameter gat ligt uit het midden van de tank bodem en installeer een schot fitting. Rijg de buitenzijde van deschot met een elleboog slang fitting.
4. Aan de buitenzijde van het waterbad tank, meet 9 cm vanaf de bodem en trek een lijn langs de lengte van de tank. Na de lijn en een gatzaag, snijd een paar gaten diameter 2,54 cm over de lengte van het waterbad voor elk aquarium (10 totaal holes, gelijk verdelen). Installeer schot fittingen.
5. Het verkrijgen van magnetische aandrijving pompen (maximaal debiet 28 l / min) voor het recirculeren van water in aquaria en schorsing van sedimenten. Zet de pompen tot een stand die onder waterbad langs de kant met de aansluitingen voor de verbinding met de aquaria past. Installeer een inline snoer schakelaar voor elke pomp of draad de pompen om een ​​schakelkast om de macht.
6. Rijg de buitenzijde van het waterbad tank schotten met slang weerhaken. Hechten vinyl slang aan op de inlaat en uitlaat en sluit deze aan op de schotten naar de juiste aquarium. Binnen in het waterbad installeren van een snelkoppeling inzetstuk in het schot.
7. Plaats de aquaria in het waterbad in twee rijen; aquaria met drie in één rij opgesteld langs de lengte van het waterbad en de resterende aquaria in de tweede rij (figuur 3).

Figuur 3. waterbad. Overzicht van een waterbad met vijf aquaria in twee rijen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

8. Sluit elke aquarium met een pomp. Hechten vinyl slang aan de slang weerhaken op de bodem van de aquaria geïnstalleerd en plaats te snelkoppeling ventielslang weerhaak. Sluit de snelkoppelingen tussen de pomp en aquarium. Installeer een kogelklep in dit verband op de pomp voor onderhoud isoleren.
9. Sluit elke aquarium overflow drain om een ​​gemeenschappelijkafvoer via vinyl buizen. Sluit de gemeenschappelijke drain naar het waterbad afvoer.
10. Sluit elke aquarium slurry / water inlaat naar de drijfmest en watersysteem op de top van de module is geïnstalleerd.
11. Mount twee light-emitting diode armaturen, ontworpen voor aquarium gebruik, ongeveer 60 cm boven de aquaria in elke module. Gebruik een lichtregelaar (draadloos aangesloten op het licht) om de lichtintensiteit, lichtkleur en lichtcyclus variëren (bijvoorbeeld, 16 uur licht:. 8 h donker) experimentele voldoen.
12. Installeer een timer in het laboratorium om sfeerverlichting te controleren.

2. Drijfmest System

1. Plaats een 450 L conische bodem polyethyleentank met deksel en staan ​​aan het einde van de laatste module in lijn (beide worden gebruikt) fungeren als de suspensie reservoir. Monteer een kleine dompelpomp in de tank om het sediment / water slurry te maken. Installeer een waterkoeler warmtewisselaar naast de tank slurry temperatuur. Gebruik maken van eengatenzaag, snijd een 2,54 cm gat in het tankdeksel toegang tot een troebelheid sensor voor het monitoren van de suspensie (figuur 4).

Figuur 4. Drijfmest tank. Cone-bottom slurry tank met deksel en poly stand. Slurrietemperatuur water wordt geregeld door waterkoeler op de vloer van de linker stand. De tank is verbonden met een luchtgedreven dubbele membraanpomp (linksvoor) tot brij elk aquarium (2,2). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Monteer een pneumatische dubbel-membraanpomp op een stand naast de slurry tank. Sluit de giertank drain naar de inlaat van de pomp. Voorzien van een PVC-tee (directe drijfmest aan de pomp of naar het laboratorium drain) en kleppen connect de tank naar de pomp naar de tank en de pomp voor onderhoud isoleren. Om de pomp aan te drijven, sluit deze aan op het laboratorium gebouw luchtcompressor.
3. Om brij aan elk aquarium op aanvraag te bieden, zet de PVC pijp op de top van de modules en een recirculatie lijn. Op de plaats van gebruik gelegen verst van de slurry reservoir, installeer dan een retourleiding om ongebruikte slurrie terug naar het reservoir te vervoeren. Gebruik flexibele PVC en vakbond hulpstukken aan te sluiten tussen de modules.
4. Sluit de slurry magneetventielen om de recirculatie slurry pijp met behulp van T-stukken, kogelafsluiters en vakbond fittingen, om spoelen van de belangrijkste PVC-pijp te isoleren voor onderhoud. Verzekeren magneetafsluiters zijn gelegen boven het aquarium zal gaan leveren.
5. Met een gat zaag om 2,54 cm diameter gaten in de top van de module aan elke solenoïdeklep verbinding met de juiste aquarium.
6. Sluit de PVC-buis gemonteerd op de top van de module in de buurt van de slurry tank naar de pneumatische pomp met behulp flexible PVC en vakbond fittingen. Sluit de retourleiding naar de top van de giertank.
7. Om de hoeveelheid mest die door de elektromagnetische klep aan te passen, het installeren van een water drukregelaar in de retourleiding. Stel de gewenste druk te creëren.

3. Water System

1. Installeer een tweede polyethyleentank van het juiste volume (bijvoorbeeld 500 L) met deksel en passief te dienen als een waterreservoir. Installeer een waterkoeler warmtewisselaar naast de tank om het water temperatuur te regelen. Monteer een magnetische aandrijving pomp naast de watertank. Sluit de watertank en pomp zoals beschreven in paragraaf 2.2.
2. Om water naar elk aquarium op aanvraag, monteren PVC pijp op de top van de modules en een recirculatie lijn. Monteer de PVC pijp hoger is dan de slurry recirculatie buis. Op de plaats van gebruik gelegen verst van het waterreservoir, het installeren van een retourleiding om ongebruikte water terug naar het reservoir te vervoeren. Gebruik flexibele PVC en union armaturen aan te sluiten tussen de modules.
3. Sluit het water magneetventielen om de recirculatie waterleiding met behulp van T-stukken, kogelafsluiters, en de vereniging fittingen elektromagneten van de belangrijkste PVC-pijp te isoleren voor onderhoud. Monteer de spoelen achter en hoger dan de slurry magneetventiel. Sluit het water magneetventiel aan de slurry magneetventiel via vinyl buizen en slangen weerhaak fittingen, zodat wanneer het water elektromagnetische draait op het zal wassen resterende drijfmest van de lijn.
4. Sluit de PVC-buis gemonteerd op de top van de module in de buurt van het waterreservoir naar de waterpomp met behulp van flexibele PVC en vakbond fittingen. Sluit de retourleiding naar de bovenkant van de watertank.
5. Om de hoeveelheid water die door de elektromagnetische klep aan te passen, het installeren van een water drukregelaar in de retourleiding. Stel de gewenste druk te creëren.

4. Sensoren, Data Acquisition, Instrument controle en automatisering

1. Installeer een optische backscatter sensor(OBS) in elke aquarium naast de brij / watertoevoer naar troebelheid (Nephelometric Turbidity Units, NTU) te meten. Positioneer de sensor zodat deze ondergedompeld ongeveer 5 cm onder het wateroppervlak met de sensor in de richting naar het midden van de tank. . Gebruik een klem of een ander apparaat om de sensor te monteren.
2. Met behulp van een gatzaag, boren ten minste twee 2,54 cm diameter toegang gaten in de boven elkaar modulestandaard toegang van OBS koorden elektrische aansluitdozen mogelijk boven op elke module.
3. Installeer een OBS in de slurry reservoir en de positie van de sensor, zodat deze volledig is ondergedompeld ongeveer 20 cm onder het wateroppervlak.
4. Wire water en slib magneetventielen, de OBSS in elk aquarium en mengmesttank en een thermokoppel in elke waterbad in elektrische aansluitdozen boven op de module en een data-acquisitie-inrichting. Installeer snelkoppelingen aan de uiteinden van alle bedrading waar mogelijk.
5. Gebruik een systeem-ontwerp platvorm en ontwikkelomgeving om een computerapplicatie voor data-acquisitie, instrument controle en automatisering ⁶ ontwerpen. Met dit programma, het ontwerpen van een aanvraag bij de OBS en magneetventielen te integreren voor het meten van de troebelheid en de invoering van slib en water in elk aquarium.
6. Om een verscheidenheid van NTU blootstelling regimes te creëren, het ontwerp van het programma om individuele profielen te creëren voor elk aquarium ^6. Maak een tab en de grafische gebruikersinterface (GUI) voor het programmeren aquarium profielen. Label het tabblad 'Profiles'.
   1. Programmeer de software aan blootstellingsduur te controleren in een paar minuten voor elk aquarium. Voorzien van een lus volgorde om continu te herhalen blootstellingsduur instructies totdat een bepaalde voorwaarde zoals wordt bereikt als de lengte van de tijd. Integreer een iteratie om te bepalen hoe vaak de lus wordt herhaald voor het beëindigen of verplaatsen naar de volgende reeks instructies.
   2. Programmeer de software op een NTU in elk aquarium in te stellen. Integreer de NTU level in de duur dezelfde lus / iteratie volgorde de blootstelling. Gebruik deze functie om een verscheidenheid van de blootstelling regimes te maken (bijvoorbeeld continu, gepulst of geen blootstelling) voor bepaalde duur.
   3. Programmeer de software om de openingstijd van het watersysteem magneetventielen controle voor het inbrengen van water in elk aquarium in seconden (bijvoorbeeld 10 s voor het aquarium 1, 25 s voor aquarium 2, etc.). Integratie van het water elektromagnetische openingstijden in de loop / iteratie volgorde regelen van blootstellingsduur en NTU niveaus.
   4. Het ontwerp van het programma om alle stappen onder 4.4 op te slaan als een 'profiel' voor elk aquarium. Omvatten de mogelijkheid om een ​​gebruiker opgeslagen profielen roepen.
7. Maak een nieuwe tab en GUI. Label het tabblad 'Profile Status'. Ontwerp GUI om een ​​live overzicht van de huidige geladen profiel, met inbegrip momenteel actief loop sequentie, testtijd verstreken, en test de resterende tijd weer te geven.
8. Maak een nieuwe tab en GUI voorhet instellen van water en slib systeem magneetklep waarden. Label de tab 'Valve Setup'.
   1. Programmeer een waterklep cyclus in seconden. Ontwerpen dit interval als een lus die wordt gebruikt om de tijd tussen de gebeurtenissen als alle watersysteem elektromagneten achtereenvolgens te openen (in stap 4.4.3 de gebruiker geprogrammeerd hoe lang elke klep open te blijven). Programmeer een waterklep vertraging in seconden. Gebruik de vertraging functie om de tijd tussen het openen van de kleppen te stellen (bv, 2 s na eerdere gesloten klep volgende klep opent).
   2. Programmeer een slurry afsluiter cyclus in seconden. Ontwerpen dit interval als een lus volgorde om de tijd tussen de gebeurtenissen wanneer alle NTU niveaus gemeten door de OBS in elk aquarium worden getoetst aan de NTU set in het aquarium profiel in te stellen. Controleer de kleppen en sensoren achter elkaar. Als een NTU in het aquarium lager is dan het profiel NTU instelling programmeert de computer aan de suspensie klep te openen.
   3. Programmeer een slurry klep opening tijd in seconden. Gebruik ditfunctie om te bepalen hoe lang een klep open blijft als drijfmest nodig is. Programmeer een slurry afsluiter vertraging in seconden. Gebruik de vertraging van de tijd tussen de klep openingen te stellen.
      LET OP: Zorg ervoor dat de cyclus interval (stap 4.6.1 en 4.6.2) is lang genoeg om voor water en drijfmest introducties voor de volgende lus begint.
   4. Maak knoppen om handmatig aan / uit elke water en slib systeem water ventiel.
9. Maak een nieuwe tab en GUI voor het opzetten van de OBS-sensoren in elk aquarium en drijfmest tank (N = 16). Label de tab 'OBS Setup'. Geef elke OBS een naam.
   1. Maak een functie om gegevens in te voeren van testcertificaat van de OBS fabrikant om correcties voor iedere OBS berekenen. Voer de standaard NTU lage (laagste NTU opgenomen) en standaard NTU hoog (hoogste NTU opgenomen) en het spanningsbereik voor de lage en hoge NTU.
10. Maak een nieuwe tab en GUI om real time NTU metingen en NTU instelling weer te geven voor elke aquarium, evenalszoals temperatuur van het water in elk waterbad. Maak een knop om te starten / stoppen met alle profielen. Maak de mogelijkheid om individueel te pauzeren of te stoppen een individueel profiel.
    1. Maak een functie om water temperatuurmetingen voor elk waterbad, NTU instellingen en metingen te loggen voor elk aquarium en tijdstempel gegevens in een spreadsheet. Label de tab 'Water Bath'.

5. Experimentele Voorbereiding

1. Verzamel sediment uit een gebied routinematig gebaggerd vaargeul diepte, in de nabijheid van soorten zorg behouden en is bekend om de historische vervuiling ontbreekt. Verzamel de sediment met behulp van een grijper sampler of iets dergelijks (bijvoorbeeld Van Veen). Plaats sediment in 19 L plastic emmers en schip 's nachts op het ijs. WINKEL sedimenten bij 4 ° C tot gebruik.
2. Natte zeef sediment door een 1 cm scherm om grof vuil te verwijderen; vervolgens door een zeef van 450 micron roestvrijstalen zeef. Behoud fijnkorrelig (fijn zand, slib en klei)deeltjes die door de zeef voor experimenteel gebruik.
3. Analyseer gezeefde sediment voor chemische verontreiniging (bijvoorbeeld metalen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, polychloorbifenylen, etc. Voor analysemethoden, zie USEPA ^7). Karakteriseren fysicochemische parameters zoals korrelgrootte (procent zand slib en klei), pH, zoutgehalte, organische koolstof en organische stof ⁸ tot onderzoek voldoen.
4. Identificeer de blootstellingsduur (bijvoorbeeld 72 uur) en TSS concentraties (bijvoorbeeld 0, 100, 250 en 500 mg / l) op basis van bestaande gegevens of andere informatie karakteriseren het sediment plaats.
   OPMERKING: Gebruik TSS als de concentratie de blootstelling in plaats van NTU. TSS kwantificeert de massa van deeltjes in de waterkolom en is rechtstreeks betrekking op fysieke en gedragseffecten zoals slijtage, verlies van oriëntatie en verminderde voeding vertoond door sommige organismen.
5. Bepaal de NTU-TSS relationship voor elke vlucht aquarium.
   1. Zet alle vlucht hardware die wordt gebruikt voor data-acquisitie, instrument controle en automatisering. Willekeurig toewijzen TSS behandelingen aan aquaria met behulp van een willekeurig getal tafel of een andere adequate methode vlooien. In het profiel GUI, maakt u een profiel voor elke aquarium een ​​72 h (4320 min) continue blootstelling met behulp van de toegewezen TSS concentraties gegenereerd uit de random number tafel te voeren.
   2. Gebruik professionele oordeel om in eerste instantie te programmeren NTUs aan TSS concentraties ontmoeten in elk aquarium. Voor de controle (0 mg / l TSS) zet de NTU aan 0; 100 mg / l TSS zet de NTU 100; 250 mg / l TSS ingesteld op de NTU 280; en 500 mg / l TSS zet de NTU 600.
      Opmerking: Elke OBS sonde iets andere NTU lezing die inherent is aan de vervaardiging van de sonde.
   3. Stel de opening tijd voor het watersysteem magneetventielen tot 10 s voor elke aquarium.
   4. Bewaar profiel voor elke aquarium.
   5. Op het tabblad Klep Setup, het programma van het water en slibklepcyclus interval. Stel de waterkringloop interval voor 600 s en waterkraan vertraging van 5 s. Stel de slurry cyclus interval voor 180 seconden, het openen van 3 s en vertraging voor 1 s.
      LET OP: Met dit programma, in een 72 uur-test de NTUs in elk aquarium zal worden 1440 keer gecontroleerd door de computer om te bepalen of extra mest zal worden ingevoerd en het water kleppen 432 keer openen. Slurry klepopeningen zijn positief gecorreleerd met toenemende NTUs. Typisch, bij 100 mg / l drijfmest kleppen geopend voor een geschatte totaal van 5% van de duur van de blootstelling of 72 openingen; 250 mg / l ≈ 11% (158 openingen); en 500 mg / l ≈ 35% (504 openingen). Om gelijk volume uitwisselingen tussen aquaria te stellen de openingstijd van het water magneetventielen voor aquaria toegewezen lagere NTUs. Dit resulteert in verhoogde suspensie klepopeningen lagere NTUs.
   6. Vul het giertank met carbon gefilterd lab water. Begin pomp water circuleren. In een afzonderlijke houder, gebruik maken van een mechanische mixer en homogeniseren test sediment.
   7. Nadat het sediment wordt gehomogeniseerd, verwijderen van een klein deel (≈500 ml) en introduceren in de brij tank met behulp van een gegradueerde polypropyleen beker. Doorgaan met sediment te introduceren totdat 1000 NTU is bereikt.
   8. In het programma, ga naar het tabblad waterbad en helemaal opnieuw beginnen aquarium profielen. Opereren vlucht gedurende ten minste 1 uur, zodat NTUs kunnen stabiliseren in elk aquarium voordat het verzamelen van een sediment monster. Zet data in te loggen op NTU lezingen opnemen door elk aquarium OBS.
   9. Meet TSS met behulp van drie 100 ml water monsters verzameld van ieder aquarium krijgt een TSS behandeling <500 mg / l. TSS afzonderlijk te meten door drie 50 ml water verzameld van elk aquarium een ​​TSS behandeling groter dan of gelijk aan 500 mg / l.
   10. Meet TSS door vacuüm filtering monsters door middel van pre-gewogen 0,45 pm filter papier. Onmiddellijk na filtering, droog de filter en de inhoud bij 105 ° C gedurende ten minste 4 uur en vervolgens opnieuw gewogen tot op 0,1 mg. gebruik tHij gemiddelde van drie monsters als een maatregel van TSS in elk aquarium.
   11. Vergelijk gemiddelden verkregen in punt 5.5.4 op de waargenomen NTU metingen die bij elk aquarium. Programmeer de NTU grenzen tot de gewenste TSS concentratie bereikt is (bijv., 600 NTU ≈ 500 mg / l TSS).
6. Bepaal de maaswijdte van het scherm nodig is om dieren binnen elk aquarium bevatten.
   1. Voor grotere dieren zoals vissen (bijv.,> 3 cm) of schelpdieren plaats scherm onderaan dieren scheiden van de pompopening. Installeer een scherm insert in het aquarium overflow drain schot om ontsnapping te voorkomen.
   2. Bevatten kleine levensstadia zoals vis eieren, larven en bak ze in een kamer (10,16 cm diameter (id) van 12,7 cm lang (1029 ml) gemaakt van PVC-buis) voor onder te dompelen in een vlucht aquarium (Figuur 5).
      1. Snijd drie 8.25 cm breed en 9.52 cm lang gaten uit de kant van de kamer. Installeer nylon scherm doek op het bottom van de kamer en de gaten geknipt van de zijkant. Gebruik een PVC dop als een verwijderbaar deksel in te voeren en te verwijderen proefdieren.
      2. Snijd een rond gat in de dop voldoende voor het bekijken van proefdieren van bovenaf terwijl een rand voor het bevestigen van een nylon schermdoek. Plaats alle schermen aan de binnenzijde van de kamer te voorkomen organismen in contact komen met de scherpe randen PVC.
         OPMERKING: Selecteer een scherm maaswijdte dat proefdieren bevat tegelijk een opgeschort proef sediment aan te gaan.
      3. Volledig onderdompelen de kamer in het midden of aan de zijkant van een aquarium door schorsing verticaal met behulp van drie korte stukken touw (# 18 wit gedraaide metselaar lijn) en haken gemaakt van elektrische draad. Bind een hapering van Blake knoop in de buurt van elke haak en pas de lengte van het touw aan de kamer niveau.
7. Bepalen hoeveel aquarium tankinhoud uitwisselingen per dag nodig zijn om het project en de kwaliteit van het water doelstellingen. Pas tHij water drukregelaar (zie paragraaf 2.2) en de elektromagnetische openingstijd (bv, open elke 10 min 10 s) naar de gewenste waterdebiet te creëren. Vul water baden met water en te exploiteren water chiller warmtewisselaars te bevestigen die test temperaturen kunnen worden bereikt en gehandhaafd.

Figuur 5. vlucht sub-kamer. Overzicht van blootstelling deelruimte gesuspendeerd in een aquarium zonder toegevoegde sediment (links). Vislarven van de juiste grootte, kan in de deelruimte om de mogelijkheid te ontsnappen en schade (rechts) verminderen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

6. Experimentele Procedures

1. Zet alle vlucht hardware die wordt gebruikt voor data-acquisitie, instrument controle eend automatisering. Vul het aquaria, waterbaden en waterreservoir met de gewenste test water. Start alle warmtewisselaars water chiller. Te bevestigen en aan te passen licht cyclus.
   1. Vul het giertank met carbon gefilterd kraanwater. Begin pomp water circuleren. Gebruik een mechanische mixer en de houder van de test sediment te homogeniseren. Nadat het sediment wordt gehomogeniseerd, verwijderen van een klein deel (≈500 ml) en introduceren in de slurry tank. Doorgaan met sediment te introduceren totdat 1000 NTU is bereikt.
   2. In het profiel GUI, maakt u een profiel voor elke aquarium een ​​72 h (4320 min) continue blootstelling uit te voeren met behulp van dezelfde TSS opdrachten gebruikt ter voorbereiding. Gebruik data verkregen tijdens de experimentele voorbereidingen om NTUs programmeren om TSS concentraties ontmoeten in elk aquarium. Voor de controle (0 mg / l TSS) zet de NTU aan 0; 100 mg / l TSS zet de NTU 100; 250 mg / l TSS ingesteld op de NTU 280; en 500 mg / l TSS zet de NTU 600.
   3. Op het tabblad Klep Setup, het gebruik van gegevens verkregen uit preparation (paragraaf 5.5.8) naar het water en drijfmest afsluiter cyclusinterval programmeren. Stel de waterkringloop interval voor 600 s en waterkraan vertraging van 5 s. Stel de slurry cyclus interval voor 180 seconden, het openen van 3 s en vertraging voor 1 s.
   4. Introduceer dieren in aquaria met behulp van richtlijnen uiteengezet in het goedgekeurde Animal Care en gebruik protocol. De eieren, het dragen van de opslagtank aan een vordering kamer via een plastic overdracht pipet. Voor grotere vissen, zoals fingerling (2-8 cm totale lengte), gebruik dan een nylon aquarium net.
2. Nadat de dieren zijn voorradig in aquaria, toegang tot de GUI en op het tabblad Water Bath beginnen alle aquarium profielen. Opereren vlucht gedurende ten minste 1 uur, zodat NTUs kunnen stabiliseren in elk aquarium voordat het verzamelen van een sediment monster. Zet data in te loggen op NTU lezingen opnemen door elk aquarium OBS.
3. Handhaaf vlucht dagelijks door bijvullen van water en slib reservoirs met testen water en sediment.
   NB: De frequentie van drijfmest introducties is POSITIVELy gecorreleerd met toenemende niveaus NTU. Daarom is de hoeveelheid water en sediment die dagelijks afhankelijk is geprogrammeerd NTUs en gewenste volume uitwisselingen. Typisch kan 25-50 gal per dag van water of suspensie worden gebruikt.
   1. Veeg OBS sondes dagelijks met een vochtige doek te verwijderen sediment te bouwen op de sensor gezicht. Controleer waterkoelers en pompen voor normaal gebruik. Verzamel TSS gelijktijdige metingen dagelijks te voorspellen TSS voor de rest van de dag op basis van NTU metingen opgenomen op bepaalde tijdstippen van het computerprogramma.
4. Meet de temperatuur, opgeloste zuurstof, pH (en andere parameters afhankelijk van de soort en andere eisen) per dag per aquarium met een handbediende sonde meerdere waterkwaliteitsinstrument voor dit doel.
5. Beëindig een experiment automatisch door het specificeren van de blootstellingsduur in elk aquarium profiel of handmatig door het stoppen van alle aquarium profielen.
6. Bepalen experimentele eindpunten be gemeten zoals uitkomstsucces, de tijd om uit te komen, sterfte, groei (lengte en gewicht), en de bruto morfologie.

Resultaten

Een reeks operationele runs uitgevoerd voor het begin van een experiment dat de vlucht levert de juiste concentraties van sedimenten elk aquarium (paragrafen 5.5 en 6.2). Figuur 6 illustreert hoe NTU concentraties in experimentele aquaria worden gehandhaafd doel sediment concentraties te bereiken. In dit voorbeeld, vlooien geëvalueerd of sediment gedurende drie dagen met de voorgestelde proef sediment, een blootstellingsduur typisch voor deze experimenten simuleren typis...

Discussie

De vlucht technologie verbetert bestaande methodes ^4,9 van onderhoud en beheer sedimenten in suspensie in uiteenlopende belichtingstijden en sediment door gebruikmaking van een geautomatiseerd, computergestuurd systeem. De technologie is flexibel zodat deze kan worden gebruikt om de effecten van zwevende sedimenten meerdere aquatische soorten en ontwikkelingsstadia verschillende grootte van eieren volwassenen afhankelijk van de gewassen. In de toekomst, de technologie is geschikt om sediment effecten waterpla...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Onderdelenlijst voor één FLEES-module, waterbad en aquarium
paal, hout - gebruikt voor het bouwen van module (gesneden tot 78 inch)	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 4 Maat: 4 inch x 4 inch x 8 voet
multiplex, mariene kwaliteit - bevestigd aan houten palen ongeveer 18 inch boven de grond - voor het houden van waterbad (60 inch x 42 inch)	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 1 Maat: 3/4 inch x 4 voet x 8 voet
multiplex - bevestigd bovenop de houten palen - voor het houden van leidingen, solenoïden en elektriciteit (60 inch x 42 inch)	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 1 Maat: 1/4 inch x 4 voet x 8 voet
houten pen - gebruikt om multiplex en houten palen te verstijven (gesneden naar maat)	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 4 Maat: 2 inch x 4 inch x 96 inch
tank, glasvezel - waterbad met twee afvoeren: 1) voor het voeden van de koeler; en 2) om water af te voeren	Hydro Composites, LLC, Stockdale, TX, USA	FBT-226	Aantal: 1 Maat: 150-gal
waterkoeler met geïntegreerde pomp - voor waterbad; koeler zit onder de module	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA	CFF-500	Aantal: 1 Maat: 1/2 pk
tank, bolle bodem - FLEES-aquaria - staat binnen het waterbad	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	5197	Aantal: 5 Maat: 19 L
tank, stand - acryl standaard, 12 inch x 12 inch x 6 inch - om aquaria te houden	op maat gebouwd door ERDC-winkels	N/A	Aantal: 5 Maat: op maat
pomp, magnetische aandrijving - om sediment in elk aquarium te suspenderen	March Manufacturing Inc., Glenview, IL, USA	MDX-3-1/2 115 v	Aantal: 5 Maat: 28 liter per minuut
licht, LED - geïnstalleerd boven waterbad	C2 Development, Inc., Ames, IA, USA	Hydra 26	Aantal: 2 Maat: gebaseerd op verlichtingsgebied
pijp, PVC-schema 40 - geïnstalleerd in de afvoer van waterbad om het waterniveau te regelen	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: - Maat: 1 inch
fittingen, bulkhoofden - voor aquaria/waterbadverbindingen naar pompen, afvoeren, water- en slurrielijnen	Lifegard Aquatics, Cerritos, CA, USA	R270900	Aantal: 30 Maat: 1/2 inch FPT x FPT
fittingen, snel loskoppelbaar, mannelijke buisdraad-inzetstukken - in tankbulkhead invoegen	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA	EW-31303-36	Aantal: 10 Maat: 1/2 inch MPT
fittingen, snel loskoppelbaar, ventiel slangkoppelingen - verbinding tussen aquarium en invoeging in tankbulkhead	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA	EW-31303-11	Aantal: 10 Maat: 1/2 inch
fittingen, zwarte HDPE-draadbus - voor aquaria vinylbuisverbindingen naar slurrie/waterlijn en pomp	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	62043	Aantal: 20 Maat: 1/2 NPT x 1/2 inch slang ID
fittingen, zwarte HDPE-draadbusadapter - voor verbindingen tussen pomp en tankbulkhead	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	62017	Aantal: 10 Maat: 1/2 NPT x 1/2 inch slang ID
buis, vinyl - verbind slurrie/waterlijn met aquaria en verbind pompen met aquaria	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 25 ft Maat: 1/2 inch ID
buis, vinyl - aansluiten op aquaria afvoer inzetstukken en waterbadafvoer	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 25 ft Maat: 5/8 inch ID
klem, slang, roestvrij staal - om vinylbuis aan slangkoppelingen vast te klemmen	Lokaal leverancier	N/A	Aantal: 40 Maat: #8
Onderdelenlijst voor slurriestelsel
waterkoeler met geïntegreerde pomp - staat aan de zijkant van het slurriestelsel	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA	CFF-500	Aantal: 1 Maat: 1/2 pk
125 gallon open top kegelbodemtank met standaard - 42 inch x 35 inch - bevat het water en sediment om slurrie te maken	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8586	Aantal: 1 Maat: 125 gal
Deksel voor 125 gallon tank	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8935	Aantal: 1 Maat: 42 inch x 35 inch
klep, PVC - verbind tankafvoer met pomp - isoleer voor onderhoud	lokale sanitairleverancier	N/A	Aantal: 2 Maat: 1-1/2 inch
pomp, dubbele membraan gemonteerd op standaard - gebruikt om slurrie te hercirculeren	Wilden-pumps.co.uk & Air Pumping Ltd., Essex, UK	P2/PPPP/WF/WF/PTV/400	Aantal: 1 contact distributeur
sensor, optische backscatter - meet NTU in slurrietank	Campbell Scientific, Logan, UT, USA	OBS-3+	Aantal: 1 Maat: 0-1.000 NTU
pijp, PVC-schema 40 - om slurrie te hercirculeren	lokale sanitairleverancier	N/A	Aantal: 20 ft Maat: 1 inch
pijp, flexibel PVC - voorzien van verbinding en gebruikt om verbinding te maken met volgende module	lokale sanitair