Przedstawiono solidny i elastyczny przepływowy system ekspozycji, zaprojektowany do utrzymywania osadu w zawiesinie. System służy do badania wpływu zawieszonego osadu na różne gatunki wodne i etapy życia w laboratorium.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiono solidny i elastyczny przepływowy system ekspozycji, zaprojektowany do utrzymywania osadu w zawiesinie. System służy do badania wpływu zawieszonego osadu na różne gatunki wodne i etapy życia w laboratorium.
Ten artykuł opisuje System Ekspozycji Larw i Jaj Ryb (FLEES). Przepływowy system ekspozycji służy do badania wpływu zawieszonego osadu na różne gatunki wodne i etapy życia w laboratorium za pomocą pomp i automatyzacji dostarczania osadu i wody w celu symulacji zawieszenia osadu. Dane uzyskane w ramach projektu FLEES są wykorzystywane do opracowania krzywych ekspozycja-odpowiedź między wpływem na organizmy wodne a stężeniami osadów zawieszonych w osadach przy pożądanym czasie ekspozycji. Dane dotyczące skutków są wykorzystywane do oceny praktyk zarządzania stosowanych w celu ograniczenia interakcji między organizmami wodnymi a antropogenicznymi przyczynami zawieszania się osadów. FLEES jest w stanie generować całkowite stężenia zawiesiny (TSS) od 30 do nawet 800 mg/L, co czyni ten system idealnym wyborem do oceny skutków TSS wynikających z wielu działań, w tym symulacji niskich poziomów TSS w otoczeniu do oceny źródeł zawieszonych osadów z operacji pogłębiania, ruchu statków, świeżości i burze.
Operacje pogłębiania wykorzystują mechaniczne metody do usuwania osadów dennych z portów i kanałów nawigacyjnych. Podczas usuwania pewna część naruszonego osadu zostaje zawieszona w słupie wody, co potencjalnie czyni go źródłem stresu fizycznego dla gatunków wodnych. Oprócz zawieszenia, osad może być transportowany z dala od pogłębiarki przez warunki otoczenia, zanim osiądzie ze słupa wody. Połączenie tych dwóch mechanizmów oznacza, że organizm wodny występujący w pobliżu działającej pogłębiarki może być narażony na zawieszone osady i odczuwać niekorzystne skutki. Aby rozwiązać takie problemy, okna środowiskowe (sezonowe ograniczenia dotyczące pogłębiania) są rutynowo stosowane jako praktyka zarządzania w celu zmniejszenia lub wyeliminowania ryzyka potencjalnie szkodliwego wpływu zawieszonych osadów pochodzących z pogłębiania na zasoby wodne1,2.
Okna środowiskowe są najczęściej zakładane w celu ochrony zagrożonych, zagrożonych lub komercyjnie cennych gatunków, takich jak sandacz (Sander vitreus) i ostryga wschodnia (Crassostrea virginica)3. Uzasadnienie nakładania okien środowiskowych często koncentruje się na tym, w jaki sposób działania związane z pogłębianiem mogą potencjalnie fizycznie zakłócić (np. zawieszony osad) zdolność zwierzęcia do ukończenia określonej części jego historii życia. Często wymieniane etapy życia to jaja i larwy w celu utrzymania otwartych szlaków migracyjnych dla gatunków anadromicznych3. Dostępne są jednak ograniczone informacje na temat specyficznych dla danego gatunku skutków biologicznych związanych z zawieszonym osadem4,5, które można by uzyskać na podstawie okien środowiskowych jako narzędzia zarządzania ryzykiem.
Z tych powodów, FLEES został zaprojektowany, zbudowany i używany do symulacji zawieszenia osadów oraz do określenia jego wpływu na wczesne etapy życia organizmów wodnych. W badaniach FLEES wykorzystuje się drobnoziarniste cząstki osadów (tj. głównie, gliny i drobne piaski), które najprawdopodobniej pozostaną w zawiesinie i będą migrować najdalej od źródła. FLEES jest zdolny do testowania ikry i larw ryb, ale może być również doposażony w inne organizmy wodne, co czyni go wyjątkowym zdolnikiem. Uzyskane w ten sposób dane dotyczące odpowiedzi biologicznej można następnie wykorzystać do oceny skutków zawieszonych osadów. Poniższe procedury zawierają przegląd tego, w jaki sposób technologia może być skonstruowana i eksploatowana w celu uzyskania powtarzalnych danych dotyczących stężeń osadów zawieszonych i skutków przy użyciu różnych gatunków wodnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty FLEES z udziałem kręgowców zostały przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi protokołami opieki nad zwierzętami i ich wykorzystywania w laboratorium środowiskowym Engineer Research and Development Center (ERDC).
1. Moduły FLEES, łaźnia wodna i akwaria

Rysunek 1. Schemat systemu ekspozycji larw i ikry ryb (FLEES). System FLEES jest modułowy, dzięki czemu jest transportowalny. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 2. Zbiornik polietylenowy. Zbiornik polietylenowy o pojemności 19 l z wypukłym dnem, przedstawiający przelew (góra, z wkładką sitową; 1.3.1; 5.6.1), wlot wody z zawiesiną (kolanko po prawej; 1.3.2), wylot pompy (środek dna; 1.3.3), wlot pompy (dno, poza centrum; 1.3.4), sondę OBS wraz z zaciskiem (4.1) oraz sito denne (czarny pierścień na dnie; 5.6.1). Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Rysunek 3. Kąpiel wodna. Przegląd kąpieli wodnej z pięcioma akwariami rozmieszczonymi w dwóch rzędach. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
2. System zawiesiny

Rysunek 4. Zbiornik z zawiesiną. Zbiornik na zawiesinę z dna stożkowego, pokrywą i polimerowym stojakiem. Temperatura wody w zawiesinie jest kontrolowana przez chiller do wody znajdujący się na podłodze po lewej stronie stojaka. Zbiornik jest połączony z pneumatyczną pompą dwumembranową (lewy pierwszy plan), która dostarcza zawiesinę do każdego akwarium (2.2). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
3. System wodny
4. Czujniki, akwizycja danych, sterowanie instrumentami i automatyzacja
5. Przygotowanie eksperymentalne

Rysunek 5. Podkomora FLEES. Przegląd podkomory ekspozycyjnej zawieszonej w akwarium bez dodanego osadu (po lewej). Larwy ryb o odpowiedniej wielkości mogą być przetrzymywane w podkomorze w celu zmniejszenia możliwości ucieczki i odniesienia obrażeń (po prawej). Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
6. Procedury eksperymentalne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przed rozpoczęciem eksperymentu wykonuje się serię prób operacyjnych, aby upewnić się, że system FLEES dostarcza do każdego akwarium odpowiednie stężenia osadów (Sekcje 5.5 i 6.2). Rysunek 6 ilustruje, w jaki sposób utrzymywane są stężenia NTU w akwariach eksperymentalnych, aby osiągnąć docelowe stężenia zawiesiny osadów. W tym przykładzie FLEES oceniało, czy zawiesina osadów może być utrzymana przez okres trzech dni z zastosowaniem proponowanego osadu testowego, co stano...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Technologia FLEES stanowi ulepszenie istniejących metod4,9 poprzez utrzymywanie i kontrolowanie zawieszonych osadów w szerokim zakresie czasów ekspozycji oraz stężeń zawieszonych osadów za pomocą zautomatyzowanego, sterowanego komputerowo systemu. Technologia jest tak elastyczna, że może być wykorzystywana do oceny wpływu zawieszonych osadów na wiele gatunków wodnych i etapów życia o różnych rozmiarach, od jaj do dorosłych osobników, w zależności od gatunku. W przyszłości technologia ta będzie w stanie ocenić ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opinie, interpretacje, wnioski i zalecenia są opiniami autorów i niekoniecznie są popierane przez armię amerykańską. Cytaty z organizacji komercyjnych lub nazw handlowych w tym raporcie nie stanowią oficjalnego poparcia lub aprobaty Departamentu Armii dla produktów lub usług tych organizacji. Autorzy Burton C. Suedel i Justin L. Wilkens, obaj z Centrum Badawczo-Rozwojowego Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, deklarują, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Te badania zostały sfinansowane przez U.S. Army Corps of Engineers Dredging Operations and Environmental Research Program, Todd Bridges, Director. Na publikację tego materiału wydano zgodę Szefa Inżynierów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Lista części dla jednego modułu FLEES, łaźni wodnej i akwarium | |||
| słup, drewniany - używany do budowy modułu (przycięty do 78 cali) | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 4 Rozmiar: 4 cale x 4 cale x 8 stóp |
| sklejka, morska - przymocowana do drewnianych słupków około 18 cali nad ziemią - do przechowywania kąpieli wodnej (60 cali x 42 cale) | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 1 Rozmiar: sklejka 3/4 cala x 4 stopy x 8 stóp |
| - mocowana na drewnianych słupkach - do mocowania rur, elektromagnesów i instalacji elektrycznych (60 cali x 42 cale) | Lokalny sprzedawca | Nie | Ilość: 1 Rozmiar: 1/4 cala x 4 stopy x 8 stóp |
| , drewno - używane do usztywniania sklejki i drewnianych słupków (przycięte na pas | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 4 Rozmiar: zbiornik 2 cale x 4 cale x 96 cali |
| włókno szklane - łaźnia wodna z dwoma odpływami: 1) do zasilania agregatu chłodniczego; i 2) do odprowadzania wody | Hydro Composites, LLC, Stockdale, TX, USA | FBT-226 | Ilość: 1 Rozmiar: agregat chłodniczy 150 galonów |
| , woda z niezależną pompą - do kąpieli wodnej; agregat chłodniczy znajduje się pod modułem | Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA | CFF-500 | Ilość: 1 Rozmiar: zbiornik 1/2 KM |
| , kopulaste dno - FLEES aquaria - siedzieć w łaźni wodnej | Stany Zjednoczone Plastic Corp,, OH, USA | 5197 | Ilość: 5 Rozmiar: zbiornik 19 l |
| , stojak - stojak akrylowy, 12 cali x 12 cali x 6 cali - do przechowywania akwariów zbudowanych | na zamówienie przez sklepy ERDC | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: niestandardowa |
| pompa, napęd magnetyczny - do zawieszania osadu w każdym akwarium | March Manufacturing Inc., Glenview, IL, USA | MDX-3-1 / 2 115 v | Ilość: 5 Rozmiar: 28 litrów na minutę |
| światła, LED - zainstalowany nad łaźnią wodną | C2 Development, Inc., Ames, IA, USA | Hydra 26 | Ilość: 2 Rozmiar: w zależności od obszaru do światła |
| rura, PVC harmonogram 40 - instalowany w odpływie łaźni wodnej w celu kontroli poziomu wody | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: - Rozmiar: 1 cal |
| , przegroda - do połączeń akwariów/łaźni wodnych z pompami, odpływami, liniami wodnymi i gnojowicowymi | Lifegard Aquatics, Cerritos, CA, USA | R270900 | Ilość: 30 Rozmiar: 1/2 cala złączki FPT x FPT |
| , szybkozłączka, wkładki z gwintem zewnętrznym - wkładka w grodzi zbiornika | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-31303-36 | Ilość: 10 Rozmiar: 1/2 cala |
| Złączki MPT, szybkozłączki, zadziory do węży z zaworami - połączenie między akwarium a wkładką w grodzi zbiornika | Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA | EW-31303-11 | Ilość: 10 Rozmiar: 1/2 cala |
| złączki, czarne kolanko gwintowane HDPE - do połączeń rur winylowych aquaria z przewodem gnojowicy/wodą i pompą | United States Plastic Corp,, OH, USA | 62043 | Ilość: 20 Rozmiar: 1/2 NPT x 1/2 cala Złączki ID węży |
| , adapter gwintowany HDPE - do połączeń między pompą a grodzią zbiornika | United States Plastic Corp,, OH, USA | 62017 | Ilość: 10 Rozmiar: 1/2 NPT x 1/2 cala Rurka identyfikacyjna węża |
| , winylowa - podłącz przewód gnojowicy/wody do akwariów i podłącz pompy do akwariów Lokalny | sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 25 ft Rozmiar: 1/2 cala |
| rurki identyfikacyjnej, winyl - podłącz do wkładów odpływów aquaria i odpływu kąpieli wodnej | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 25 ft Rozmiar: 5/8 cala Zacisk ID |
| , wąż, stal nierdzewna - do zaciskania rurki winylowej do zadziorów węża | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 40 Rozmiar: # 8 |
| < silny> Lista części do systemu gnojowicy< / strong> | |||
| chiller, woda z niezależną pompą - siedzi z boku zbiornika na gnojowicę | Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA | CFF-500 | Ilość: 1 Rozmiar: 1/2 hp |
| 125 galonów otwarty górny stożek dolny zbiornik ze stojakiem - 42 cale x 35 cali - zawiera wodę i osad do produkcji gnojowicy | United States Plastic Corp,, OH, USA | 8586 | Ilość: 1 Rozmiar: 125 |
| galonów Pokrywa na zbiornik o pojemności 125 galonów | United States Plastic Corp, , OH, USA | 8935 | Ilość: 1 Rozmiar: zawór 42 cale x 35 cali |
| , PVC - podłącz spust zbiornika do pompy - odizoluj do konserwacji | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 2 Rozmiar: pompa 1-1 / 2 cala |
| , podwójna membrana zamontowana na stojaku - służy do recyrkulacji gnojowicy | Wilden-pumps.co.uk i Air Pumping Ltd., Essex, Wielka Brytania | P2 / PPPP / WF / WF / PTV / 400 | Ilość: 1 czujnik rozdzielacza kontaktowego |
| , optyczne rozproszenie wsteczne - pomiar NTU w zbiorniku na gnojowicę | Campbell Scientific, Logan, UT, USA | OBS-3 + | Ilość: 1 Rozmiar: rura 0-1,000 NTU |
| , PVC Harmonogram 40 - do recyrkulacji gnojowicy | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 20 ft Rozmiar: 1 w |
| rurze, elastyczny PVC - wyposażony w złączkę i używany do podłączenia do następnego modułu | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 10 ft Rozmiar: 1 w |
| związku, PVC Gniazdo Schedle 80 - podłącz linię gnojowicy do następnego modułu | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 8 Rozmiar: 1/2 cala |
| elektromagnesu, plastomatic (normalnie zamknięty) - wprowadzić gnojowicę | Plast-O-Matic Valves, Inc., Cedar Grove, NJ, USA | EASYMT4V12R24-PV | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala gwintowany NPT, złączka rozdzielacza stykowego 24 VAC |
| , trójnik PVC - połącz rurę gnojowicy z elektromagnesem | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1 cal x 1 cal x 1 cal poślizg x poślizg x FIPT |
| złączki, 1 cal zawór kulowy z PVC gwintowany - odcinający dopływ gnojowicy do przewodów elektromagnetycznych / wodnych | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 7 Rozmiar: 1/2 cala |
| złączki, 1 cal złączka PVC gwintowana - podłącz elektromagnes gnojowicy do zaworu odcinającego | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala |
| tuby, winyl - połączenie między elektromagnesem wody a elektromagnesem gnojowicy | Lokalny sprzedawca | Nie dotyczy | Ilość: 50 ft Rozmiar: 1/4" ID |
| Lista części do systemu wodnego | |||
| chiller, woda z samodzielną pompą - siedzi z boku zbiornika | Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA | CFF-500 | Ilość: 1 Rozmiar: 1/2 hp |
| 125 galonów otwarty górny stożek dolny zbiornik ze stojakiem - 42 cale x 35 cali - zawiera wodę i osad do produkcji gnojowicy | United States Plastic Corp,, OH, USA | 8586 | Ilość: 1 Rozmiar: 125 gal |
| Pokrywa na zbiornik o pojemności 125 galonów | United States Plastic Corp,, OH, USA | 8935 | Ilość: 1 Rozmiar: Zawór 42 cale x 35 cali |
| , PVC - podłącz spust zbiornika do pompy wodnej | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 2 Rozmiar: pompa 1 cal |
| , napęd magnetyczny, zastosowanie liniowe - służy do recyrkulacji wody do akwariów i agregatu chłodniczego | Giant, Fort Wayne, IN, USA | 3-MD-SC | Ilość: 1 Rozmiar: elektromagnes 1/12 KM |
| , ALCO - wprowadzić wodę | wycofaną; ASCO, Florham Park, NJ, USA dla podobnych | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 24 v, złączki 1/4 cala NIPT |
| , czarne złącze redukcyjne HDPE - podłącz przewód wodny 1/4 cala węża od elektrozaworu do 1/2 cala | węża lokalnego sprzedawcy hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala ID węża x 1/4 |
| cala złączki ID węża, trójnik HDPE - podłącz 1/2 cala węża wodnego i gnojowicy do akwariów | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala NPT x 1/2 cala identyfikator węża x 1/2 cala |
| złączki ID węża, kolanko uliczne | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala 90° Złączki MIPT x FIPT |
| , złączki rurowe z gwintem PVC - łączą złączki z elektromagnesami i innymi połączeniami | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 12 Rozmiar: 1/2 cala |
| złączki, gwintowane - połącz przewody gnojowicy/wody z następnym modułem | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 6 Rozmiar: 1 w PVC |
| złączki, tuleja redukcyjna - podłącz do trójnika redukcyjnego w linii wodnej | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 1/2 cala męskiego i 1/4 cala żeńskiego złączki FIPT |
| , gwintowane złączki rurowe - połączenie między tuleją a elektrozaworem wody | lokalny sprzedawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 Rozmiar: 4 cale długości x 1/4 cala |
| rury, PVC - wykonaj połączenia między zbiornikiem, pompą i agregatem chłodniczym | lokalny dostawca hydrauliki | Nie dotyczy | Ilość: 5 ft Rozmiar: Harmonogram 40 |
| Lista części do czujników, urządzenia do akwizycji danych i oprogramowania komputerowego< / strong> | |||
| software, LabView | National Instruments, Austin, Teksas, USA | LabView 2015 Ilość podstawowa | : 1 rozmiar: Nie dotyczy |
| SCXI-1001 12-slotowa obudowa, U.S. 120 VAC | National Instruments, Austin, Texas, USA | 776571-01 | Ilość: 1 Rozmiar: N/A |
| SCXI 1100 - 32-kanałowy, ± Moduł wejść analogowych 10 V | National Instruments, Austin, Teksas, USA | 776572-00 | Ilość: 1 Rozmiar: Nie dotyczy |
| SCXI 1303 - Listwa zaciskowa przeznaczona do bardzo dokładnych pomiarów termoparami | National Instruments, Austin, Teksas, USA | 777687-03 | Ilość: 2 Rozmiar: Nie dotyczy |
| SCXI 1102B - 32-kanałowy moduł wejściowy termopary/napięcia | National Instruments, Austin, Teksas, USA | 776572-02B | Ilość: 1 Rozmiar: Nie dotyczy |
| SCXI 1161 - Moduł przekaźnikowy ogólnego przeznaczenia | National Instruments, Austin, Teksas, USA | 776572-61 | Ilość: 6 Rozmiar: Nie dotyczy |
| SCXI 1300 - Moduł napięcia ogólnego przeznaczenia | National Instruments, Austin, Teksas, USA | 777687-00 | Ilość: 1 Rozmiar: Nie dotyczy |
| Karta PCMCIA DAQCARD-AI-16E-4 | National Instruments, Austin, Teksas, USA | Nie dotyczy - dziedzictwo | Ilość: 1 Rozmiar: N / A używane karty dostępne online |
| czujnik, optyczne rozpraszanie wsteczne - zmierz NTU w każdym akwarium | Campbell Scientific Inc., Logan, UT, USA | OBS-3 + | Ilość: 5 Rozmiar: 0-1,000 NTU |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.