Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

רציף הידרולוגיה ומים איכות ניטור של בריכות סולט לייק סיטי

doi: 10.3791/56466 Published: November 13, 2017

Summary

הבנת את שירותי המערכת האקולוגית והתהליכים שסופקו על-ידי בריכות סולט לייק סיטי ואת ההשפעות של פעילות אנתרופוגניים ביכולתן לספק שירותים אלה דורש ניטור הידרולוגיה אינטנסיבית. פרוטוקול זה דגימה באמצעות מקומיים ניטור ציוד פותחה כדי להבין את ההשפעה של פעילויות אנתרופוגניים על מפלס המים ואיכות.

Abstract

בריכות סולט לייק סיטי, המכונה גם בריכות סולט לייק סיטי, לספק שירותי המערכת האקולוגית קריטי בית גידול עבור מגוון רחב של מינים מאוימים בסכנת הכחדה. עם זאת, הם פגיעים חלקים של הנופים בדרך כלל הבין, היה ממלא מקום. שימושי קרקע, לשיטות ניהול, כמו גם שינוי האקלים הם חשבו להיות תרומה הירידה הכללית דו-חיים. עם זאת, דרוש מחקר נוסף כדי להבין את היקף השפעות אלה. כאן, אנו מציגים מתודולוגיה אפיון מורפולוגיה ופרטים של אגם vernal תחנת ניטור שיכול לשמש לאיסוף נתונים בכמות ובאיכות המים על-פני משך hydroperiod של אגם סולט לייק סיטי. אנו מספקים מתודולוגיה כיצד לנהל סקרים שדות לאפיין את המורפולוגיה ולפתח את הבמה אחסון עקומות עבור בריכה סולט לייק סיטי. בנוסף, אנו מספקים מתודולוגיה עבור ניטור מפלס המים, טמפרטורה, pH, oxidation-reduction פוטנציאליים, מומס חמצן, מוליכות חשמלית של מים בבריכה סולט לייק סיטי, כמו גם פיקוח על נתוני המשקעים. מידע זה יכול לשמש יותר לכמת את שירותי המערכת האקולוגית המספקים בריכות סולט לייק סיטי ואת ההשפעות של פעילות אנתרופוגניים ביכולתן לספק שירותים אלה.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בריכות סולט לייק סיטי נמצאים זמני, שטחי ביצות בדרך כלל מכילים מים מן הסתיו לאביב, יבשים בדרך כלל בחודשי הקיץ. התקופה ההצפה של בריכות סולט לייק סיטי, המכונה בדרך כלל hydroperiod, נשלטת בעיקר על ידי משקעים, אוופוטרנספירציה1.

בריכות סולט לייק סיטי יכולה להיות המכונה גם בריכות סולט לייק סיטי, ארעיות בריכות, בריכות זמני, בריכות עונתיים, ביצות מבודדת מבחינה גיאוגרפית2. בארצות הברית הצפונית, בריכות vernal מאופיינים לרוב הגידול קריטי שהם מספקים דו-חיים, הגשה הרבייה, מתן סיוע במהלך החיים בשלבים המוקדמים (קרי, ראשנים) ושינוי צורה. בקליפורניה, בריכות vernal מאופיינים על ידי צמחייה ייחודית של מיני צמחים בסכנת הכחדה הם תומכים2.

אלה בתי גידול מאוימים יותר ויותר בשל לנחות שינוי האקלים ושימוש, הידלדלות אוכלוסיית חווים ירידה גלובלית משמעותית בעיקר בשל פעילויות אנתרופוגניים3,4. חששות איכות מים בשל זיהום גם הם מחשבה תורם גורמים הידלדלות לאחרונה מסרב באופן גלובלי5. יתר על כן, מחקרים שנעשו לאחרונה נחשפו מופע מוגברת של אינטרסקס מאפיינים בצפרדעים המאכלסים בריכות vernal מושפע בשפכים האנושי6. לכן יש צורך לערוך ניטור אינטנסיבי עוד יותר של בריכות סולט לייק סיטי הן טבעיות או שהושפעו כדי להבין טוב יותר כתורמים הירידה הכללית דו-חיים.

פרמטרים פיזיים של בריכות סולט לייק סיטי, כי צריך להיות למדוד ולעקוב אחר כוללות את אגם מורפולוגיה ואת מפלס המים. המורפולוגיה היא הצורה הגיאומטרית של האגם, הוא פותח על ידי עריכת סקר כדי לקבוע שינויי גובה על פני האגם. הסקר הנתונים משמשים לאחר מכן להקים העקומה בשלב האחסון, המאפשרת את עוצמת הקול של הבריכה להערכה על סמך מדידות מפלס המים. כי מפלס המים באגם vernal בכבדות מושפעת ממשקעים, מדידות צריכה להיעשות ברזולוציה הטמפורלית גבוהה להבין הכי קצר (כלומר, גודל דקות עד שעות) וגם תנודות ארוכות (קרי, גודל חודשים עד שנים) במפלס המים.

מדדי איכות מים עניין אשר ידוע כי הן משפיעות על הפונקציה של בריכות סולט לייק סיטי כוללים טמפרטורה, pH, מוליכות חשמלית, רמות חמצן מומס, פוטנציאל oxidation-reduction. פרמטרים אלה יכולים להיות נמדד בחיי עיר עם רשתות סנסורים וטכנולוגיות זולות יחסית. כמה מים מדדי איכות עניין כגון מינים מסוימים מזין (קרי, הכוללת סטריליזציה חנקן) ומזהמים אחרים (קרי, המתעוררים מזהמים) דורשים הדגימות שנאספו, הובא מעבדה לעיבוד, ניתוח.

פרמטרים קריטיים המשפיעים על היכולת של בריכות vernal לתפקד כפי גידול המתאים עבור גידול דו-חיים, בשלבים התפתחותיים המוקדמים של ראשנים כוללים מים ברמה, pH, ו ריכוז חמצן מומס. לעומת בריכות סולט לייק סיטי ממוקם נופים בתוליים יחסית, רמות גבוהות של מוליכות חשמלית, pH גבוה יותר, מופחת ריכוז חמצן מומס, ריכוז חומר מזין גבוה תועדו בבריכות vernal מושפע אנתרופוגניים פעילויות2,7. תנאי תוך צמצום או אנאירובית עלולה להתרחש בקרקעות אלה, במיוחד כאלה שמושפעים פעילויות אנתרופוגניים. זה יכול לגרום שינוי בקהילה מיקרוביולוגית, שינוי התזונתי של רכיבה על אופניים בתוך הבריכה והקטנת פוטנציאל השפלה של תרכובות disrupting האנדוקרינית ו-8,אחרים מזהמים9.

מטרת מאמר זה היא לספק מידע כיצד להקים תחנה לניטור מים ובאיכות של בריכה סולט לייק סיטי. בשיטה זו ניתן להחיל על כל בריכה סולט לייק סיטי, אך דורש גישה לאתר (קרי, האתר חייב להיות בשטח ציבורי או בעלת הקרקע הרשאה להתקנת ציוד).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. עורכים סקר על מורפולוגיה של סולט לייק סיטי אגם

  1. בחר מיקום כדי לייעד בתור אמת המידה ולסמן אותו עם סקר קטן או סימון הדגל.
    הערה: המיקום צריך להיות העלאת רמת הרשאות גבוהה יותר מאשר האגם ויש קו ראייה ממיקומים כל מעבר לאגם.
  2. להקצות אמת המידה של העלאת הפניה; המספר המדויק לא משנה, זה פשוט מספק הפניה שאליו ניתן להשוות כל הגבהים אחרים.
  3. באמצעות סרט מדידה וסימון דגלים, להפוך transects במרווח 3 מ' מעל אזור בריכה, והתוצאה היא רשת 3 מ' x 3 מ' (עיין בדוגמה איור 1).
  4. מרווחי
  5. לקבוע העלאת התחתון של האגם (כלומר, האדמה) בגובה 3 מ' לאורך כל transect על ידי מדידת הגובה על מוט החלקה באמצעות רמת אוטומטית. להבטיח כי הפרופילים להאריך שינויי הגובה הגבוה ביותר בכל צד של הבריכה.
  6. בסוף כל transect, לבצע backsight של אמת המידה ולהקליט את העלאת.
  7. לקבוע את השגיאה סקר כהפרש בין אמת המידה ' s שהוקצתה הרמה (כלומר, הערך הפניה הוקצו בשלב 1.2) ואת גובה נמדד מן המיקום הכי רחוקות על הפרופיל transect.
  8. לחשב את השגיאה המותרת (AE) של סגירת מעגל עבור הפרופיל כמו AE = K (2 * M) 0.5, כאשר K הוא קבוע בין 0.001 ל- 1 ו- M הוא המרחק (ב ק מ) בין אמת המידה ואת המיקום הכי רחוקות על הפרופיל.
    הערה: הערך של K תלוי הדיוק הנדרשת של הסקר, אשר במקרה זה ניתן להגישה 0.1 10.
  9. השווה השגיאה סקר שחושבו בצעד 1.6 AE שחושבו בצעד 1.7. אם השגיאה סקר גדול מ AE ולאחר מכן בצע שוב הפרופיל החלקה (שלבים 1.3 ו- 1.4) בשביל זה transect. אם השגיאה סקר קטן של AE ולאחר מכן את הפרופיל החלקה על כך transect הושלמה, לערוך את הפרופיל החלקת משאבים עבור transect הבא.
  10. חזור על צעדים 1.4 דרך 1.8 לערוך פרופיל החלקה במרווחים של 3 מ' על פני האגם בכיוון ההפוך כדי ליצור רשת של הגבהים ידוע (ראה דוגמה של פרופיל transects באיור 1).
  11. לפתח עיקול בשלב האחסון עבור הבריכה ברגע שינויי הגובה (ביחס אמת המידה) ידועים ברחבי הרשת 3 מ' x 3 מ' סקר על פני האגם.
    הערה: מרווחי זמן גדולים יותר ניתן להשתמש, אבל השגיאה בקביעת היחס בין מפלס המים באגם אמצעי האחסון עשוי להגביר.

2. קביעת האגם סולט לייק סיטי ' s שלב אחסון עקומת

הערה: כל בריכה סולט לייק סיטי יהיה קשר ייחודי בין מפלס המים לבין עוצמת המים באגם. קשר גומלין זה נקרא העקומה בשלב האחסון.

  1. באמצעות העלאת הנתונים שנאספו בסעיף 1, לקבוע את שינויי הגובה הגבוהים והנמוכים ביותר באגם.
  2. לקבוע את ההפרש בין גובה הגבוהים והנמוכים ובחר מרווח ציה קווי מתאר; מומלץ מרווח מתאר של 0.1-0.2 מ' 11.
  3. לחשב את שטח הפנים של כל אחד מתאר (לי). זה יכול להיעשות גם על ידי יד באמצעות פלנימטר או באופן אלקטרוני באמצעות תוכנת מידע גיאוגרפי (GIS).
  4. משתמש בשיטת ממוצע-סוף-האזור כדי לחשב את עוצמת הקול בין כל מרווח מתאר (V אני):
    Equation 1
    איפה E גובה מתאר .
  5. לחשב את הנפח הכולל (V P) של הבריכה vernal כסכום של אמצעי האחסון בין כל מרווח מתאר:
    Equation 2
    הערה: כאן H הוא העומק המרבי של הבריכה. דוגמה לכך ניתנת טבלה 1-
  6. לקבוע הגומלין בשלב האחסון עבור הבריכה על ידי יצירת גרפים האחסון המצטברת של הבריכה כפונקציה של עומק.
    1. לאחר התקנת חיישן מפלס המים, להשתמש מפלס המים כמו " הבמה " מעריכים את עוצמת המים, או אחסון, באגם.
      הערה: דוגמה של עיקול בשלב האחסון מוצג באיור 2. אם החיישן מפלס המים מותקן מעל הנקודה הנמוכה ביותר באגם סולט לייק סיטי, היסט, יהיה צורך להמיר את מפלס המים נמדד לתוך העקומה בשלב האחסון (להוסיף את ההיסט בשלב 3.3 מפלס המים הוקלט על ידי חיישנים מפלס המים כדי לקבוע הקדוש גיל).

3. התקנת תחנת ניטור

הערה: חיישנים עבור פרמטרים של ריבית עבור מחקר זה כולל מתמר לחץ (מודד את מפלס המים והטמפרטורה), התפרקה ריכוז חמצן, oxidation-reduction פוטנציאל, חשמל מוליכות, pH ו מד גשם המפנה של דלי. המכשיר pH חיישן חמצן מומס, בדיקה oxidation-reduction חייב להיות מכויל במעבדה לפני הפריסה לפי החיישן ' s מדריך למשתמש. כאן, אוגר נתונים מרכזי (מתוכנת כדי לרשום נתונים במרווחים של 15 דקות) נבחרה, שאליו מחוברים כל החיישנים במהלך הפריסה. תרחיש חלופי קיימא יהיה כי כל אחד החיישנים באופן עצמאי, האם לא צריך אחד מרכזי אוגר נתונים, מאחר כל חיישן שיתעד את הנתונים שלה.

  1. צרף של החיישן (למעט גשם מדיד) שלבנה או יתד ( איור 3). השתמש hose מלחציים או zip קשרים כדי להבטיח החיישנים יישארו ליד החלק התחתון של האגם סולט לייק סיטי (או את עומק עניין).
    1. לצרף חיישן חמצן מומס כזה כי זה בזווית (לפי הוראות היצרן), כדי לאפשר חמצן לפזר על פני הקרום. להתקין את הלחץ. מתמר זקוף, כמו לחץ זה ימדוד היא עמודת המים שמעליה, מפלס המים כדאי שיירשמו בצורה אנכית.
  2. להתקין את החיישנים הנטען במיקום לכיוון המרכז של הבריכה אשר צפויים להיות יבש במהלך תקופת המחקר.
  3. קובעים את המרחק האנכי בין החיישנים הנקודה הנמוכה ביותר בבריכה בעזרת סרגל או הציוד מדידות. להקליט במרחק הזה לשימוש בפיתוח העקומה בשלב האחסון כפי שמתואר בשלב 2.6 (קרי, ייתכן שיהיה צורך היסט כאשר הנוגעות העומק שנמדדו בשימוש של מתמרים לחץ לעומק מים הכולל באגם).
  4. בזמן שהם יכולים להיות. מוסתר בתוך המים, החוטים חיישן פגיעים עכברים או בעלי חיים אחרים, כי ייתכן ללעוס אותן כאשר מפלס המים נמוך באגם, כדי למנוע זאת להשתמש apolyvinyl כלוריד צינור כדי להגן על החוטים חיישן (אופציונלי אך מומלץ). להפעיל את החוטים חיישן עד לקצה הבריכה סולט לייק סיטי דרך צינור PVC (3 מ' ארוך, 6.35 ס מ קוטר), כפי שמוצג באיור 4.
    הערה: עבור ההתקנה הזמנית (למשל, ממספר שבועות ועד מספר חודשים) צינור PVC עשויים להיחשב מיותרים.
  5. סט חצובה ואין לטעון אותו אל הקרקע על-ידי הוספת ההימור לתוך כל הטיולכמנת רגליים.
    הערה: כמה חצובות גבוה ייתכן כליא הדורשת התקנה, מדי.
    1. למקם את החצובה ליד שפת הבריכה סולט לייק סיטי כדי להבטיח כי הוא נגיש גם כאשר האגם הוא מלא מים-
  6. לצרף את תיבת מארז עבור אוגר נתונים וסוללה (12 V) על גבי החצובה, עוזב את החדר מעל החצובה עבור לוח סולארי להיות מותקן מעל התיבה מארז ( איור 4).
  7. לצרף פאנל סולארי W 10 לחלק העליון של החצובה, תכווני לכיוון השמש. זווית השמש מחשבון 12 יכול לשמש, במידת הצורך, כדי לקבוע את זווית אופטימלית שבה להתקין הלוח.
  8. לצרף את מד גשם החצובה אם יש מקום. אחרת, לחבר אותו עץ או מוט מתכת ליד שפת הבריכה, החצובה ( איור 4). ודא (במידת האפשר) מד גשם יש כיסוי עץ כ מייצג את מכסה העץ של הבריכה (אם בכלל).
  9. להביא כל החוטים חיישן, פאנל סולארי לתוך תיבת מארז דרך החור בתחתית התיבה.
  10. להתחבר כל החיישנים אוגר נתונים ' s חיווט לוח לפי החיישנים ' הוראות או את אוגר נתונים ' s חיווט תרשים. עיין בדוגמה באיור 5A.
  11. לחבר את החוטים פאנל סולארי הסוללה 12V כדי להטעין את הסוללה ( איור 5B).
    הערה: בחר סוללה יש גם הרגולטור מתח (מומלץ) כדי להבטיח הסוללה לא יקבלו יותר מדי חשמל פאנל סולארי-
  12. להתחבר הסוללה לוח קלט כוח על אוגר נתונים ( איור 5B) כדי לספק כוח של אוגר נתונים, החיישנים.
  13. מקום חבילת סופג לחות בתוך הקופסה מארז כדי לצמצם את הסבירות של לחות נזק אוגר נתונים.
  14. מומלץ אך אופציונלי: לחבר מחשב נייד שדה עם תקשורת אוגר נתונים לתוכנה אוגר נתונים באמצעות כבל טורי ( איור 5B) כדי להבטיח כי חיישן הרשת פועלת כהלכה.
  15. לסגירת תיבת מארז ולמקם חימר סביב החור בתחתית תיבת מארז בו החוטים להזין כדי לשמור על חרקים ומים מהאריזה. אם האבטחה של הציוד דאגה, לאבטח את תיבת מארז עם מנעול.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בריכות סולט לייק סיטי יכולים להפגין מגוון רחב של מורפולוגיה, עם פרופילים החל קמורה שיפוע ישר כדי קעור. מורפולוגיה דוגמה עבור בריכה סולט לייק סיטי ב מרכז פנסילבניה מוצג באיור 1, יחד עם התוצאות של העקומה בשלב האחסון עבור הבריכה הזאת (איור 2, טבלה 1). עומק הבריכה המרבי אינה סימן חזק של פני השטח, כמו hydroperiod יש רק קשר חלש עם בריכה מורפולוגיה12. לכן, הבנת התרומות של משקעים, אוופוטרנספירציה, ואת זרימת מי תהום (מתוך או אל תוך האגם) הם גורמים חשובים בקביעת את ההידרולוגיה של בריכות סולט לייק סיטי.

בהתחשב בחשיבות של בריכות סולט לייק סיטי כדי גידול דו-חיים, ניטור המחקר המתואר פרוטוקול זה נערך מאמצע אפריל עד אמצע יוני, בתקופת הרבייה, מטמורפוזה תקופת צפרדעי יער (רנא sylvatica) בארצות הצפון-מזרחי הברית. שלוש בריכות vernal שנבחר עבור ניתוח ממוקמים של אוניברסיטת המדינה של פנסילבניה חי מסנן, אשר הוא אתר2 ק מ ~2.4 הוא תרסיס-מושקה עם קולחין של האוניברסיטה. והציוד המותקן תחנת הניטור מוצג באיור4. לכן, השינויים במפלס המים נמדד העלייה בריכה עקב גשמים טבעית והן שפכים להשקיה אירועים (איור 6). עבור רוב בריכות סולט לייק סיטי, מפלס המים צפוי לעבור פחות, כפונקציה בעיקר של זרימת מי תהום אוופוטרנספירציה, כמות המשקעים. לכן, התוצאות שמוצג באיור 6 לא ייתכן טיפוסי של אתרים פחות מושפע מים אנתרופוגניים תשומות.

הנתונים שנאספו עבור טמפרטורה, pH, ריכוז חמצן מומס, פוטנציאל oxidation-reduction ו מוליכות חשמלית עבור כל אחד מן האתרים שלושה המחקר מוצגות באיור איור 7. חשוב לציין כי חיישנים שונים דורשים כיול שבועי כדי להבטיח כי הנתונים מדויק. המלצות על המדריכים למשתמש החיישנים צריכה להיות מלווה, עם pH, התפרקה חמצן, ORP בדרך כלל הזקוקים תחזוקה שבועית או כיול. באופן כללי, הטמפרטורה של בריכות גדל במהלך תקופת (החל מאמצע אפריל עד אמצע יוני), עם טמפרטורות הפחתת בדרך כלל בתגובה לאירועים קולחים להשקיה. ה-pH היה יחסית עקבית עבור רוב תקופת המחקר, בין 6 ל 8, אשר דומה ה-pH בבריכות טבעיות והן סולט לייק סיטי מושפע שפכים להשקיה פעילויות13. מוליכות חשמלית של בריכות גדל במהלך תקופת המחקר, ככל הנראה בגלל מוליכות חשמלית גבוהה יותר של שפכים (כ 1 mS/ס מ) לעומת מי גשמים14.

ריכוז חמצן מומס ופוטנציאל oxidation-reduction בדרך כלל בעקבות מגמה דומה, כצפוי, עם ערכים גבוהים יותר בתחילתה של תקופת המחקר ואת הפחתת לערכים נמוכים יחסית עקבית מ בתחילת מאי עד הסוף תקופת המחקר. חמצן מומס ידוע להיות הפוך קשורות לטמפרטורה, מחצלות עבה של duckweed נצפו לגדול על פני בריכות במהלך תקופת המחקר (אביב אל תחילת הקיץ), סביר להניח הגבלת חלוקת חמצן מהאטמוספרה לתוך בריכות. בנוסף, המדידות נעשו ליד החלק התחתון של האגם, ולכן התנאים עשוי להיות שונה קרוב לפני השטח של הבריכה. במחקר זה, החשיפה של ראשנים לתנאים ליד החלק התחתון של האגם היה עניין. המיקום של החיישנים באגם עשויים להשפיע על מדידות איכות מים, ולכן צריך להיות מותקן החיישנים באגם כך מייצג את תנאי הריבית.

Figure 1
איור 1 : דוגמה בריכה vernal מורפולוגיה. נקבע על-ידי עריכת פרופיל החלקה סקר של בריכה סולט לייק סיטי ב מרכז פנסילבניה. קווי קונטור ניתנת במרווח 0.1-m. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : דוגמה עקומת הבמה אחסון עבור בריכה סולט לייק סיטי ב מרכז פנסילבניה, ארה ב. מפלס המים באגם משמש להערכת נפח המים באגם סולט לייק סיטי ב מרכז פנסילבניה המצטבר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : הרכבה חיישנים עבור פריסה. חיישנים המוצגות בתצוגות (A) ו- (B) כוללים (א) חיישן חמצן מומס, בדיקת מוליכות חשמלית (b), רגשי (ג) לחץ, בדיקה pH (ד) (ה) oxidation-reduction בדיקה. רגשי לחץ צריך להיות מותקן זקופה כדי למדוד באופן מדויק של מפלס המים. צריך להיות מותקן חיישן חמצן מומס בזווית כדי לאפשר תקין דיפוזיה של חמצן על פני הממברנה של החיישן, כדי למנוע בועות להרכיב בתוך החיישן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : ניטור תחנות יישמה בריכות סולט לייק סיטי ב מרכז פנסילבניה, ארה ב. (א) צפה מהצד, מראה מד גשם (א), (ב) אוגר נתונים מארז תיבת, (ג) פאנל סולארי, חצובה (ד), (ה) חיישן חוטי הולך לתוך האגם. (B) נוף חזיתי עם תיבת מארז אוגר נתונים פתוח, מציג את החיישנים (e) מחובר את אוגר נתונים (נ), עם הסוללה (g) בתוך התיבה (h) אוטומטי סמפלר ליד האגם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : (א) דוגמה חיווט תרשים ו- (ב) חיישן חוטים מחובר אוגר נתונים. החיישנים המוצג בדיאגרמה חיווט לדוגמה הן: (א) מד גשם, רגשי לחץ (ב), חיישן חמצן מומס (ג), (ד) oxidation-reduction בדיקה, בדיקה pH (e), חיישן מוליכות חשמלית (f). בתוך הקופסה מארז, החוטים חיישן מוצגים מחובר אוגר נתונים (g). פאנלים סולאריים מחוברים את וסת המתח החשמלי (ח)-(i) סוללה, אשר מחובר ואז מהפלט כוח (j) על הסוללה לקלט כוח (k)-אוגר נתונים. ניתן לחבר מחשב אוגר נתונים באמצעות כבל טורי (l). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6 : הידרולוגיה נתונים הנאספים שלוש בריכות סולט לייק סיטי (A, B, C) מרכז פנסילבניה, ארה ב. הסכום של המשקעים ושפכים tha השקיה (קלט)t מגיע שכל בריכה vernal מוצג לרוחב החלק העליון של כל תרשים (משני ציר y). השינויים המתאימים במפלס המים מוצגים בציר ה-y העיקרי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7 : תכונות פיסיקליות וכימיות של שלוש בריכות סולט לייק סיטי (סמנכ ל 1, סמנכ ל 2 ו 3 סמנכ ל) נמדד בזמן אמת ב מרכז פנסילבניה, ארה ב. הפרמטרים הנמדדים בזמן אמת היו טמפרטורה, pH, מוליכות חשמלית, ריכוז חמצן מומס, פוטנציאל oxidation-reduction. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

עומק הבריכה (ז) אזור (ז2) שטחה הממוצע (ז2) מתאר מרווח (ז) שינוי עוצמת הקול (3מ') נפח מצטברת (מ'3)
0.00 0.00 0.00
6.10 0.10 0.61
0.10 12.19 0.61
24.91 0.10 2.49
0.20 37.62 3.10
58.60 0.10 5.86
0.30 79.58 8.96
72.39 0.10 7.24
0.40 65.20 16.20
75.65 0.10 7.57
0.50 86.11 23.76
118.91 0.10 11.89
0.60 151.71 35.65

טבלה 1: סוף הממוצע באזור חישובים שיטה לפיתוח עקומת הבמה-אחסון- החישובים נעשו עבור מתאר במרווחים של 0.1 m. המורפולוגיה מוצג באיור 1, העקומה בשלב האחסון מוצג באיור2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

משמעות לגבי שיטות קיימות

בעוד ניטור נחלים יש ומבוססת מתודולוגיות שפותחו על ידי ארצות הברית גיאולוגי סקר (USGS), תוכנית ניטור נפוצה כזאת קיימת הבנה בריכה vernal דינמיקה. פרוטוקול זה מבקש לספק הדרכה כיצד להתחיל עם הגישה הידרולוגיה, איכות המים ניטור המחקר באתר בריכה סולט לייק סיטי, במטרה להבין כיצד הפיסיקליות והכימיות גורמים עשוי להשתנות במשך הזמן-אתר מסוים.

מגבלות של הטכניקה

כפי שתואר, ניטור הנתונים שנאספו לא יכול להיות נציג של הבריכה כולה. מים באיכות פרמטרים, במיוחד חמצן מומס, oxidation-reduction הפוטנציאל הם לא צפוי להיות הומוגנית בתוך האגם. ייתכן שיהיה צורך חיישנים מרובים מבוזרות על פני האגם, בעומקים שונים לאפיון מלא הפיסיקליות והכימיות הפרמטרים עניין נוטים להשתנות כפונקציה של עומק.

בחיי עיר נתוני פיקוח נוטים להיות לא מספיק להבנת נתוני איכות המים בבריכות סולט לייק סיטי. איסוף דגימות לתפוס גם ביד או עם התקנים דגימה אוטומטית עשוי לספק תובנות בעלות ערך לגבי טווח רחב יותר של איכות המים. הדוגמיות הללו יכולים וחייבים להחזיר למעבדה אנליטית שינותח עבור חבילה של מדדי איכות מים, כולל חומרים מזינים, חומרי הדברה, תרופות אחרות מזהמים של המתעוררים בדאגה סביבתית. בהתאם למיקום של הבריכה סולט לייק סיטי, מלחי וסוכנים להסיר קרח מכנפי עשוי להיות דאגה אם הבריכה המתקבל נגר מן הכביש הסמוך15. עם זאת, הדגימות שנאספו באמצעות מתודולוגיה דגימה לתפוס לספק נתונים עבור רק נקודה ספציפית בזמן, הריכוזים נוטים להשתנות עם הזמן, במיוחד בתגובה לאירועים snowmelt או גשמים המפעילות נגר. לכן, דגימה שנועדה ללכוד אירועים צפויים לשינויים בריכוז וצריך להתנהל להבין באופן יסודי יותר וריאציות הטמפורלי של מדדי איכות המים.

שינויים בפרוטוקול

אפשרויות שונות קיימות עבור תכנון ניטור תחנות ההידרולוגיה ואיכות המים. החיישנים המתוארים בסעיף 3 של הפרוטוקול אינם אוטונומיים, כלומר כי הם חייב להיות מחובר אוגר נתונים חיצוניים עבור נתונים כדי להיות מוקלט והורדת. חיישנים אוטונומיים שונים קיים, במיוחד עבור מפלס המים, טמפרטורת המים. החיישן מפלס המים ספציפי שנבחרה עבור יישום זה יש צינור אוורור המאפשרת את החיישן לפצות על לחץ אוויר, לכן, היא אינה דורשת חיישן נוספים מחוץ למים. חיישנים מסוימים בעלות נמוכה בחיי עיר זמינים גם עבור מגוון רחב של פרמטרים פיזיים וכימיים מעבר לאלה שתוארו כאן, כולל מגוון רחב של יונים מומסים (למשל, חנקתי, חנקיתי, אמוניה, נתרן).

בנוסף, ייתכן רצוי לאסוף מידות בעומקים שונים בתוך האגם סולט לייק סיטי או במקומות שונים על פני האגם. חלק מהפרמטרים כי צפויים להשתנות לפי עומק הם הטמפרטורה, חמצן מומס, פוטנציאל oxidation-reduction. פרוטוקול זה יכול להיות שונה על-ידי הוספת חיישנים שכפל לרשת המעקב כדי לבחון את השתנות על פני מרחבי transects (למשל, מדי כמה מטרים מעבר לאגם) או אנכית בתוך עמודת המים (למשל, כל ס מ כמה מאות בתוך פרופיל מים). עבור יישומים אלה, יש הקלטה אוגר נתונים אחת כל תאריך מהרשת חיישן יהיה רצוי מעל חיישנים אוטונומית רבים הדורשים הורדה של כל חיישן בודדים ולא במיקום מרכזי אחד ליד הבריכה סולט לייק סיטי.

יישומים עתידיים

היתרון של ההתקנה שמתואר פרוטוקול זה הוא כי כל משתנה עניין יכול לשמש כדי לעורר דוגם אוטומטי על-ידי חיבור כבל תקשורת יכולים ללכת מ אוגר נתונים דוגם אוטומטי (למשל, ישקו). אוגרי נתוני שימוש דומה ל C המאפשרת דגימה הרומן טכניקות כדי להיות מועסק שפת תכנות. לדוגמה, טינה et al. 16 , 17 בהן. השתמשו זרימת הנתונים שנאספו בזמן אמת כדי לחזות את הסערה הידרוגרפים וחלל כראוי דגימות בקצב זרימת מעבר hydrograph, וכתוצאה מכך פרוטוקול הרומן ספציפיים סערה דגימה מספקת פרוסות דוגמאות על קטנות כגדולות הידרוגרפים. דוגמאות של מינוף הנתונים שנאספו ב פרוטוקול זה עבור הדגימה יכולים להשתמש מדידות מפלס המים לאסוף דגימות בעקבות אירוע הגשם הביא עלייה משמעותית במפלס המים, או בקצה השני, עורר דגימות במהלך תקופת הבצורת כאשר האגם vernal עלול לאבד במהירות מים.

יישום אחר בעתיד יכול להיות פיתוח רשת ניטור בזמן אמת של בריכות יום השוויון בתוך אזור המחקר של עניין. לדוגמה, בריכות vernal מעבר הדרגתי ההשפעה האנושית יכולה להיבחר, עם כל בריכה שעברו אינסטרומנטציה עם אותם מים בכמות ובאיכות החיישן. תחנות אלה יכול ואז לתקשר אחד עם השני באמצעות מודם סלולרי או רשתות הרדיו, הופכות את הנתונים לזמינים עבור חוקרים בזמן אמת וקובע נתונים שניתן לגשת אליהם מרחוק.

לאור הירידה הכללית דו-חיים ואת החשיבות של סולט לייק סיטי בריכות כמו בית גידול עבור רבייה, מטמורפוזה, פרוטוקול זה מבקשת להתייחס על מחסור של נתוני ניטור רציף עבור בריכות סולט לייק סיטי מעבר הדרגתי השפעה אנושית. דו-חיים לנצל אלה בריכות סולט לייק סיטי יכולים להפגין באתר נאמנות18,19,20, כלומר הם יחזרו להתרבות באותו אתר (או במרחק קטן יחסית) כל שנה. לכן, הבנת הדינמיקה של אלה קריטיות גידול בתי גידול, שימוש בידע הזה כדי להודיע מדיניות הקשורים ביצות ארעיות חיוני להישרדותם. חיוני להבין ההידרולוגיה ורכיבה על אופניים biogeochemical של בריכות סולט לייק סיטי כדי לפתח מדיניות שחזור בית גידול מפורק ולהגן על גידול הקיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים רוצה להודות את פנסילבניה המדינה אוניברסיטת למשרד של פיזית צמח (מול) למימון כדי לתמוך במחקר זה. בנוסף, ברצוננו להודות ד"ר אליזבת וו בוייר, דוד א מילר ו טרייסי Langkilde באוניברסיטת המדינה של פנסילבניה על תמיכתם שיתופי של פרויקט זה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CR1000 Campbell Scientific 16130-23 Measurement and Control Datalogger
ENC12/14-SC-MM Campbell Scientific 30707-88 Weatherproof Enclosure Box (12" x 14")
CS451-L Campbell Scientific 28790-82 Pressure Transducer
CM305-PS Campbell Scientific 20570-3 47" Mounting Pole (Tripod)
TE525-L Texas Electronics 7085-111 Tipping Bucket Rain Gauage (0.01 inch)
CS511-L Campbell Scientific 26995-41 Dissolved Oxygen Sensor
SP10 Campbell Scientific 5278 10 W Solar Panel
PS150-SW Campbell Scientific 29293-1 12 V Power Supply with Voltage Regulator & 7 Ah Rechargeable Battery
CSIM11-ORP Wedgewood Analytical 22120-72 Oxidation-reduction potential probe
CSIM11-L Wedgewood Analytical 22119-151 pH probe
CS547A-L Campbell Scientific 16725-229 Water conductivity probe
A547 Campbell Scientific 12323 CS547(A) Conductivity Interface
CST/berger SAL 'N' Series Automatic Level Package CST/berger 55-SLVP32D Automatic Survey Level, Tripod, and 8' survey rod

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Korfel, C. A., Mitsch, W. J., Hetherington, T. E., Mack, J. J. Hydrology physiochemistry, and amphibians in natural and created vernal pool wetlands. Restor. Ecol. 18, (6), 843-854 (2010).
  2. Colburn, E. A. Vernal Pools: Natural History and Conservation. The McDonald & Woodward Publishing Company. (2004).
  3. Collins, J. P. Amphibian decline and extinction: What we know and what we need to learn. Dis Aquat Org. 92, 93-99 (2013).
  4. Wake, D. B., Vredenburg, V. T. Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians. Proc Nat Acad Sci USA. 105, 11466-11473 (2008).
  5. IUCN. Conservation International and Nature Conservancy. http://www.globalamphibians.org (2004).
  6. Smits, A. P., Skelly, D. K., Bolden, S. R. Amphibian intersex in suburban landscapes. Ecosphere. 5, (1), 11 (2014).
  7. Brooks, R. T., Miller, S. D., Newsted, J. The impact of urbanization on water and sediment chemistry of ephemeral forest pools. J. Freshwater Ecol. 17, (3), (2002).
  8. Czajka, C. P., Londry, K. L. Anaerobic transformation of estrogens. Environ. Sci. Technol. 367, 932-941 (2006).
  9. Dytczak, M. A., Londry, K. L., Oleszkiewicz, J. A. Biotransformation of estrogens in nitrifying activated sludge under aerobic and alternating anoxic/aerobic conditions. Water Environ. Res. 80, (1), 47-52 (2008).
  10. Field, H. L. Landscape Surveying. 2nd, Delmar Cengage Learning. (2012).
  11. Solar Angle Calculator. Solar Electricity Handbook. Greenstream Publishing. Available from: http://solarelectricityhandbook.com/solar-angle-calculator.html (2017).
  12. Brooks, R. T., Hayashi, M. Depth-area-volume and hydroperiod relationships of ephemeral (vernal) forest pools in southern New England. Wetlands. 22, (2), 247-255 (2002).
  13. Laposata, M. M., Dunson, W. A. Effects of spray-irrigated wastewater effluent on temporary pond-breeding amphibians. Ecotox. Environ. Safe. 46, (2), 192-201 (2000).
  14. Qian, Y. L., Mecham, B. Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways. Agron. J. 97, (3), 717-721 (2005).
  15. Karraker, N. E., Gibbs, J. P., Vonesh, J. R. Impacts of road deicing salt on the demography of vernal pool-breeding amphibians. Ecol. Appl. 18, (3), (2008).
  16. Gall, H. E., Jafvert, C. T., Jenkinson, B. Integrating hydrograph modeling with real-time monitoring to generate hydrograph-specific sampling schemes. J. Hydrol. 393, 331-340 (2010).
  17. Gall, H. E., Sassman, S. A., Lee, L. S., Jafvert, C. T. Hormone discharges from a Midwest tile-drained agroecosystem receiving animal wastes. Environ. Sci. Technol. 45, 8755-8764 (2011).
  18. Pittman, S. E., Jendrek, A. L., Price, S. J., Dorcas, M. E. Habitat selection and site fidelity of Cope's Gray Treefrog (Hyla chrysoscelis) at the aquatic-terrestrial ecotone. J. Hepatol. 42, (2), 378-385 (2008).
  19. Vandewege, M. W., Swannack, T. M., Greuter, K. L., Brown, D. J., Forstner, M. R. J. Breeding site fidelity and terrestrial movement of an endangered amphibian, the Houston Toad (Bufo Houstonensis). Herpet. Conserv. Bio. 8, (2), 435-446 (2013).
  20. Homan, R. N., Atwood, M. A., Dunkle, A. J., Karr, S. B. Movement orientation by adult and juvenile wood frogs (Rana Sylvatica) and american toads (Bufo Americanus) over Multiple Years. Herpet. Conserv. Bio. 5, (1), 64-72 (2010).
רציף הידרולוגיה ומים איכות ניטור של בריכות סולט לייק סיטי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mina, O., Gall, H. E., Chandler, J. W., Harper, J., Taylor, M. Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds. J. Vis. Exp. (129), e56466, doi:10.3791/56466 (2017).More

Mina, O., Gall, H. E., Chandler, J. W., Harper, J., Taylor, M. Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds. J. Vis. Exp. (129), e56466, doi:10.3791/56466 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter