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Environment

지속적인 문학적 품질 모니터링 Vernal 연못의 물

doi: 10.3791/56466 Published: November 13, 2017

Summary

생태계 서비스 및 vernal 연못과 이러한 서비스를 제공 하는 그들의 능력에 anthropogenic 활동에의 영향에 의해 제공 하는 프로세스를 이해 집중 문학적 모니터링 필요 합니다. 현장 모니터링 장비를 사용 하 여이 샘플링 프로토콜 anthropogenic 활동 물 수준 및 품질에 미치는 영향을 이해 하기 개발 되었다.

Abstract

봄 연못, 봄 수영장, 라고도 중요 한 생태계 서비스 및 위협 및 멸종 위기의 동물의 다양 한 서식 지를 제공 합니다. 그러나, 그들은 종종 제대로 이해 하 고 understudied 풍경의 취약 한 부분입니다. 기후 변화 뿐 아니라 토지 이용 및 관리 사례, 글로벌 양서류 감소에 기여 생각 된다. 그러나,이 미치는 영향의 정도 이해 하기 더 많은 연구가 필요 합니다. 여기, 우리 봄 연못의 형태 및 세부 vernal 연못 hydroperiod의 기간 동안 물 수량 및 품질 데이터를 수집 하는 데 사용할 수 있는 모니터링 역 특성화를 위한 방법론을 제시. 우리는 필드 조사 형태를 특성화 하 고 vernal 연못에 대 한 단계-저장 곡선 개발을 수행 하는 방법에 대 한 방법론을 제공 합니다. 또한, 우리는 수 위, 온도, pH, oxidation-reduction 잠재적인, 용 존 산소 및 vernal 연못에 있는 물의 전기 전도도 모니터링으로 강수량 데이터 모니터링에 대 한 방법론을 제공 합니다. 이 정보는 더 나은 vernal 연못 제공 하는 생태계 서비스 및 이러한 서비스를 제공 하는 그들의 능력에 anthropogenic 활동에의 영향 척도를 사용할 수 있습니다.

Introduction

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봄 연못은 일반적으로 봄가 물을 포함 하 고 종종 건조 여름 개월 동안 임시, 얕은 습지. 일반적으로 hydroperiod 라고 봄 연못의 범람 기간 강수량 및 evapotranspiration1주로 제어 됩니다.

봄 연못 봄 수영장, 임시 연못, 임시 연못, 계절 연못, 그리고 지리적으로 고립 된 습지2를 참조할 수 있습니다. 미국 북동부에서 vernal 연못 가장 자주 그들은 양서류, 번 식 지로 봉사 하 고 초기 생활 단계 (, tadpoles)와 변 태 하는 동안 지원 제공에 대 한 제공 하는 중요 한 서식 지에 의해 특징. 캘리포니아, vernal 연못 독특한 식물과 멸종 위기 식물 종의2지원 특징입니다.

이 서식 지는 점점 위협 인해 토지 사용과 기후 변화, 그리고 수 륙 양용 인구 anthropogenic 활동3,4때문에 크게 중요 한 글로벌 감소 발생. 오염으로 인해 수 질 문제는 또한 최근 양서류에 요인 수를 생각 거부 전세계5. 또한, 최근 연구 결과 인간의 폐수6에 의해 영향을 vernal 연못에 서식 하는 개구리에서 intersex 특성의 증가 한 발생을 계시 했다. 따라서 글로벌 양서류 쇠퇴에 참여자를 더 잘 이해 하 자연적이 고 영향을 vernal 연못의 집중적인 모니터링을 실시 하는 필요가 있다.

측정 하 고 모니터링 하는 데 필요한 vernal 연못의 물리적 매개 변수 연못 형태 및 수를 포함 합니다. 형태는 연못의 형상을 이며 연못에서 고 각에 있는 변화를 확인 하려면 설문 조사를 실시 하 여 개발 된다. 수 위 측정을 기반으로 설문 조사 데이터는 예상할 수 연못의 볼륨 있는 단계 저장 곡선을 설정 하는 데 사용 합니다. 알아야 가장 짧은 (, 시간 분 순서) 및 장기 변동 (, 높은 시간 해상도에서 측정 하 여야 한다 vernal 연못의 수 위는 강 수에 의해 크게 영향을, 때문에 달에 년) 순서 물 수준에.

수 질 매개 변수 관심의 봄 연못의 기능에 영향을 미칠 것으로 알려진 온도, pH, 전기 전도도, 용 존된 산소 수준, 및 oxidation-reduction 잠재력 포함 됩니다. 이 매개 변수는 모든 측정 현장에서 상대적으로 저렴 한 기술 및 센서 네트워크 수 있습니다. 일부 물 영양 종 (, 총 킬달 질소) 및 기타 오염 물질 (, 신흥 오염 물질) 등의 품질 파라미터를 수집 하 고 처리를 위해 실험실에 샘플을 요구 및 분석입니다.

사육 양서류와 tadpoles의 초기 발달 단계에 대 한 적절 한 서식 지는 물으로 봄 연못의 능력에 영향을 주는 중요 한 매개 변수 레벨, pH, 용 존 산소 농도 전기 전도도, 높은 pH, 감소의 높은 수준의 산소 농도, 녹이 고 높은 영양소 농도 영향 anthropogenic vernal 연못에 기록 되어 비교적 깨끗 한 풍경에 위치한 vernal 연못에 비해, 활동2,7. 줄이는 또는 혐 기성 조건 특히 anthropogenic 활동에 의해 영향을 하는 것 들이 서식 지에서 발생할 수 있습니다. 이 영양소는 연못 내에서 순환 하 고 잠재적으로 내 분 비 혼란 시키는 화합물 및 다른 오염 물질8,9의 저하를 감소 변경 미생물 지역 사회에 변화를 일으킬 수 있습니다.

이 문서의 목표 물 수량 및 vernal 연못의 품질을 모니터링 하기 위한 역을 설정 하는 방법에 대 한 정보를 제공 하는입니다. 이 방법은 어떤 봄 연못에 적용할 수 있지만 사이트에 액세스 해야 (, 사이트 해야 합니다 공공 재산에 또는 토지 소유자 권한이 장비 설치).

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Protocol

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1. 봄 연못 형태학의 설문 조사를 실시

  1. 선택 위치를 기준으로 지정 하는 작은 조사 또는 플래그를 표시와 함께 표시.
    참고: 위치 한다 연못 보다 더 높은 상승 되며, 연못에 걸쳐 모든 위치에서 시력의 라인을가지고.
  2. 할당 기준을 참조 입 면도, 정확한 숫자는 중요 하지 않습니다, 단순히 모든 다른 고도 비교 될 수 있는 대 한 참조를 제공 합니다.
  3. 만들어 연못 영역, 3 m x 3 m 그리드 결과 3m 간격 transects 줄 자를 사용 하 고 플래그를 표시, (에서 예를 참조 하십시오 그림 1).
  4. 결정 3 m에서 (, 지상) 연못의 바닥의 해발 고도 간격으로 각각 transect 자동 레벨을 사용 하 여 수평 막대에 높이 측정 하 여. 프로필 연못의 모든 측면에서 가장 높은 고도를 확장 하는 확인 하십시오.
  5. 각 transect 끝를 내보내도 벤치 마크를 만들고 상승 기록.
  6. 벤치 마크 간의 차이 조사 오류 확인 ' s 할당 된 고도 (, 1.2 단계에서 할당 된 참조 값)와 프로필에서 가장 먼 위치에서 측정 높이 transect.
  7. AE로 프로 파일에 대 한 폐쇄의 허용 가능한 오류 (AE) 계산 K = (2 * M) 0.5, 어디 K 0.001과 1 사이의 상수 이며 M 거리 (마일) 벤치 마크 사이의 가장 먼 위치에 프로필.
    참고: K의 가치 조사,이 경우 0.1 10로 반입할 수 있습니다이 필요한 정확도에 따라 달라 집니다.
  8. 비교 조사 오류는 ae 1.6 단계에서 계산 단계 1.7에서에서 계산. 설문 조사 오류는 애 보다 큰 경우, 다음 transect (1.3과 1.4 단계)에 대 한 평준화 프로 파일을 다시 실행 합니다. 설문 조사 오류 AE, 그 수평 프로필 보다 작으면 transect 완료, 프로필 다음 transect에 대 한 평준화 실시.
  9. 알려진된 고 (프로 파일의 예는 그림 1에서 transects 참조)도의 격자를 만들 다른 방향에서 연못 3 m 간격 조절 단계 1.8 통해 1.4 프로필 반복.
  10. 개발 연못에 대 한 단계-저장 곡선 (벤치 마크)에 관하여 고도 연못에 걸쳐 조사 3 m x 3 m 그리드에 걸쳐 알려져 있습니다 일단.
    참고: 큰 간격으로 사용할 수 있습니다, 하지만 수 위 및 연못 볼륨 사이의 관계를 결정 오류 증가 시킬 수 있습니다.

2. 봄 연못 결정 ' s 단계-저장 곡선

참고: 각 봄 연못 연못에서 물 수준과 물 볼륨 사이의 독특한 관계를 있을 것 이다. 이 관계 단계 저장 곡선 이라고.

  1. 연못에서 최고 및 최저 고도 결정 제 1에서 수집 하는 고도 데이터를 사용 하 여.
  2. 최고 및 최저 고도 차이 확인 하 고 그릴 등고선;를 0.1 0.2 m의 등고선 간격 11 권장 간격을 선택 합니다.
  3. 각 윤곽선 ()의 면적을 계산합니다. 이 손으로 되를 사용 하 여 또는 전자 지리 정보 소프트웨어 (GIS)을 사용 하 여 수행할 수 있습니다.
  4. 계산 볼륨 (V 내가) 각 등고선 간격 사이 평균-끝-지역 메서드를 사용 하 여:
    Equation 1
    E은 컨투어 상승 .
  5. 각 등고선 간격 사이의 볼륨의 합으로 봄 연못의 총 볼륨 (V P) 계산:
    Equation 2
    참고: 여기 H는 연못의 최대 깊이. 예를 들어 표 1에 주어진.
  6. 깊이의 기능으로는 연못의 누적 거래량 그래프 여 연못에 대 한 단계-저장 관계를 결정 합니다.
    1. 수 위 센서를 설치 후 사용으로 수 위는 " 단계 " 물 볼륨, 또는 연못에서 스토리지를 추정.
      참고: 단계-저장 곡선의 예는 그림 2에 표시 됩니다. 봄 연못에서 가장 낮은 지점 위에 물 레벨 센서를 설치 하는 경우 오프셋 필요가 있을 것입니다 단계 저장 곡선 측정된 물 레벨 변환 (오프셋에에서 추가 단계 3.3 st를 결정 하기 위해 수 위 센서에 의해 기록 된 수 위 나이).

3. 설치 모니터링 역

참고: 관심의 매개 변수에 대 한 센서가이 연구 포함 압력 변환기 (수 위 및 온도 측정), 대 한 용 존 산소 농도, oxidation-reduction 잠재적인, 전기 전도도, pH, 그리고 팁 물통 우량 계. PH 프로브, 용 존된 산소 센서 및 oxidation-reduction 프로브는 센서 당 배포 전에 실험실에서 보정 해야 합니다 ' s 사용 설명서. 여기, 중앙 데이터로 거 (15 분 간격으로 기록 데이터 프로그램) 선택 되어, 배포 중 모든 센서가 연결 되어 있습니다. 가능한 대체 시나리오는 센서의 각 자치 이며 이후 각 센서 자체 데이터 기록 하지 필요 1 중앙 datalogger를 할 것.

  • 연결 각 콘크리트 블록 또는 목조 스테이크 ( 그림 3)를 (우량 계)를 제외 하 고 센서의
      . 호스 클램프를 사용 하 여 또는 센서 vernal 연못 (또는 관심의 깊이)의 아래쪽 유지 되도록 관계를 우편.
        는 그것 (당 제조업체 지침), 각 막에 걸쳐 확산 산소 수 있도록
      1. 녹은 산소 센서를 연결. 설치 압력 트랜스듀서 직 압력을 측정할 것 이다 위에, 물 열 이며 수직 방식으로 수 위를 기록 합니다.
    1. 연구 기간 동안 건조 하 게 될 것입니다 연못의 중앙으로 위치에 탑재 된 센서 설치.
    2. 센서와 통치자 또는 측량 장비를 사용 하 여 연못에서 가장 낮은 지점 사이의 수직 거리를 결정 합니다. 2.6 단계에 설명 된 대로 단계 저장 곡선을 개발에 사용 하기 위해이 거리를 기록 (, 오프셋은 연못에 있는 총 물 깊이에 압력 변환기를 사용 하 여 측정 깊이 관련 된 필요할 수 있습니다).
    3. 동안 그들은 물에 잠긴 수, 센서 전선은 쥐에 취약 또는 그들에 이것을 방지 하기 위해 연못에 수위가 낮을 때 씹는 수 있습니다 다른 동물 사용 apolyvinyl 염화 파이프 센서 전선 보호 하기 (선택 사항 이지만 권장). 그림 4와 같이 PVC 파이프 (3 m 긴, 6.35 cm 직경)를 통해 센서 전선 vernal 연못의 가장자리 실행.
      참고: 임시 설치에 대 한 (예:, 몇 개월에 몇 주) PVC 파이프 불필요 한 간주 될 수 있습니다.
    4. 세트 삼각대 고 여행의 각 말뚝을 삽입 하 여 땅에 탑재세 다리.
      참고: 일부 키가 삼각대도 설치를 요구 하는 피 뢰 할 수 있습니다.
      1. 삼각대 그것을 액세스할 수 심지어 때 연못 물이 가득 봄 연못의 가장자리 근처에 위치.
    5. Datalogger 및 배터리 (12v) 인클로저 상자 ( 그림 4) 위에 탑재 될 태양 전지 패널에 대 한 삼각대 위에 공간을 떠나, 삼각대에 대 한 인클로저 상자 첨부.
    6. 는 삼각대의 상단에 10 W 태양 전지 패널을 첨부 하 고 태양을 향해 각도. 태양 각도 계산기 12 사용할 수 있습니다, 필요한 경우 패널을 설치 하는 최적의 각도 결정 하.
    7. 경우 실 비 게이지 삼각대에 연결 합니다. 그렇지 않으면, 나무 말뚝 또는 금속 극 연못 및 삼각대 ( 그림 4)의 가장자리 근처에 그것을 연결 합니다. 비 계기 나무 커버를 나타내는 약 연못의 나무 덮개 (있을 경우)에 (가능한 경우) 확인.
    8. 상자 아래쪽에 있는 구멍을 통해 인클로저 상자에 모든 센서 및 태양 전지 패널 와이어를가지고.
    9. Datalogger에 모든 센서를 연결 '는 센서에 따라 s 배선 패널 ' 지침 또는 datalogger ' s 배선 다이어그램. 그림 5A에서 예를 참조 하십시오.
    10. 12V 배터리를 충전 배터리 ( 그림 5B) 태양 전지 패널 전선을 연결.
      참고: 태양 전지 패널에서 (권장) 배터리 너무 많은 전기에는 영향을 받지 않습니다 있도록 전압 레 귤 레이 터는 배터리 선택.
    11. 데이터로 거 ( 그림 5B)는 데이터로 거 및 센서에 전원을 공급 하는 전원 입력된 패널에 배터리를 연결.
    12. Datalogger를 습기 손상의 가능성을 줄이기 위해 인클로저 상자 안에 건조 팩 장소.
    13. 권장 하지만 선택 사항: 센서 네트워크 제대로 작동 하는지 확인 하는 직렬 케이블 ( 그림 5B)를 사용 하 여 데이터로 거에 datalogger 통신 소프트웨어와 함께 필드 노트북 연결.
    14. 는 인클로저 상자 닫고 와이어 상자 곤충과 물 계속 입력 인클로저 상자 아래쪽에 있는 구멍 주위 점토를 놓습니다. 필요한 경우 보안 장비, 보안 자물쇠와 인클로저 상자.
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    Representative Results

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    봄 연못 프로필에서 볼록 오목을 직선 슬로프에 이르기까지 다양 한 형태, 전시 수 있습니다. Vernal 연못 중앙 펜실베니아에 대 한 예제 형태학이이 연못 ( 표 1,그림 2)에 대 한 단계-저장 곡선의 결과 함께 그림 1에 표시 됩니다. 최대 연못 깊이 아니다 표면적, 강력 하 게 나타내는 hydroperiod 연못 형태12만 약한 상관 관계 있다. 따라서 강 수의 기여를 이해, evapotranspiration, 및 지 하 수 흐름 (안팎으로 연못)는 봄 연못의 수 문학을 결정 하는 중요 한 요소.

    양서류의 번 식에 vernal 연못의 중요성을 감안할 때, 모니터링이 프로토콜에서 설명 된 연구 되었다 4 월 중순에서 6 월 중순, 사육 및 나무 개구리 (Rana sylvatica)의 변 태 기간 동안 북동부 미국에서 상태입니다. 분석을 위해 선택 3 봄 연못은 펜실베니아 주립 대학교의 생활 필터를 대학의 처리 폐수와 스프레이 관개는 ~2.4 킬로미터2 사이트에 위치 해 있습니다. 설치 모니터링 역 장비는 그림 4에 표시 됩니다. 따라서, 수 위 변화 측정 자연 강 우 및 폐수 관개 이벤트 (그림 6) 연못 증가. 대부분 봄 연못 물 수준 주로 지 하 수 흐름, evapotranspiration, 및 강우량의 기능으로 적은 변동 예정입니다. 따라서, 그림 6 에 표시 된 결과 전형적인 사이트 덜 anthropogenic 물 입력에 의해 영향을 하지 않을 수 있습니다.

    온도, pH, 용 존된 산소 농도, oxidation-reduction 잠재력, 및 각각 3 개의 연구 사이트의 전기 전도도에 표시는 데이터 수집 그림 7. 그것은 다양 한 센서 데이터 정확 하 게 되도록 주간 교정 필요 해야 합니다. 센서에 대 한 사용자 설명서에 있는 권장 사항을 따라야 한다, ph, 산소, 그리고 일반적으로 주간 유지 보수 또는 교정 필요 ORP 해산. 일반적으로, 연못의 온도 (중순-4 월부터 6 월 중순), 연구 기간 동안 일반적으로 유출 관개 이벤트 응답으로 감소 온도 증가. PH 폐수 관개 활동13에 의해 영향을 하는 자연 기도 하 고 vernal 연못에 있는 pH 비슷한 연구 기간 사이 6과 8의 대부분에 대 한 상대적으로 일관 했다. 연못의 전기 전도도 걸쳐 연구 기간, 폐수 (약 1 mS/cm)의 높은 전기 전도성으로 인해 빗 물14에 비해 증가 했다.

    예상 했던 대로, 연구 기간의 시작과 끝을 통해 5 월 초순에서 비교적 일관성 낮은 값을 감소에서 더 높은 값으로 용 존된 산소 농도 oxidation-reduction 잠재력을 따라 수 일반적으로 비슷한 추세는 연구 기간입니다. 산소 용 해 온도, 관련 된 반대로 알려지고 내려면의 두꺼운 매트 연구 기간 (봄 초여름에)의 과정을 통해 연못의 표면에 성장 하기 위하여 관찰 되었다 산소 분위기에서의 분할 제한 가능성이 연못에. 또한, 측정, 연못의 하단 고 따라서 조건 되었을 수도 있습니다 연못의 표면 근처에 다른. 이 연구를 위해 연못의 하단 조건 tadpoles의 노출 관심 이었다. 연못에 센서의 위치 영향 수 질 측정 하 고 따라서 센서의 상태를 나타내는 방법으로 연못에 설치 되어야 한다.

    Figure 1
    그림 1 : 예제 vernal 연못 형태. 프로 파일 수평 중앙 펜실베니아에서 vernal 연못의 설문 조사를 실시 하 여 결정 됩니다. 등고선은 0.1 m 간격에 부여 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 2
    그림 2 : Vernal 연못 중앙 펜실베니아, 미국에에서 대 한 예제 단계 저장 곡선. 연못 수 위는 중앙 펜실베니아에서 vernal 연못에 있는 물의 누적 거래량을 추정 하는 데 사용 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 3
    그림 3 : 배포에 대 한 센서를 장착. 조회 (A)에 표시 된 센서와 (B) (a) 용 존된 산소 센서, 등 (b) 전기 전도도 프로브, (c) 압력 변환기, (d) pH 프로브, 프로브 (e) oxidation-reduction. 압력 변환기를 설치 해야 정확 하 게 측정 수 위를 직 립. 용 존된 산소 센서는 각도 센서의 막에 걸쳐 산소의 적절 한 보급을 허용 하 고 센서 내부 형성에서 거품을 방지 하기 위해 설치 되어야 한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 4
    그림 4 : 역 중앙 펜실베니아, 미국에서에서 vernal 연못에서 배포 모니터링. (A) 측면 보기, 표시 (a) 비 계 (b) datalogger 인클로저 상자, (c) 태양 전지 패널, 및 (d) 삼각대, 및 (e) 센서 전선 연못에 들어가. (B) 오픈, datalogger 인클로저 상자 전면 보기 (f) 데이터로 거에 연결 (e) 센서를 보여주는 상자 안에 (h) (g) 배터리와 함께 자동 샘플러 연못 근처. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 5
    그림 5 : 데이터로 거에 연결 (A) 예 배선 다이어그램 및 (B) 센서 전선. 예제에서는 배선 다이어그램에 표시 된 센서는: (a) 비 계기, (b) 압력 변환기, (c) 용 존된 산소 센서, 프로브 (d) oxidation-reduction, (e) pH 프로브, (f) 전기 전도도 센서. 인클로저 상자 안에 센서 전선 (g) 데이터로 거에 연결 된 표시 됩니다. 태양 전지 패널은 (i)에서 (h) 전압 레 귤 레이 터에 연결 되어 다음 datalogger에 (k) 전원 입력에는 배터리에 (j) 전원 출력에서 유선 배터리. (L) 직렬 케이블을 사용 하 여 데이터로 거에 컴퓨터를 연결할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 6
    그림 6 : 문학적 데이터 수집 중앙 펜실베니아, 미국에서에서 3 개의 봄 연못 (A, B, C)에. 강우량과 폐수 관개 (입력) 그쪽으로의 합t에 도달 각 봄 연못 각 그래프 (보조 y 축)의 위쪽에 표시 됩니다. 물 수준에 해당 변경 내용은 기본 y 축에 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    Figure 7
    그림 7 : 3 봄 연못 (부사장 1, 부사장 2 및 부사장 3)의 물리적, 화학적 속성 측정 중앙 펜실베니아, 미국에서에서 실시간. 실시간으로 측정 하는 매개 변수는 온도, pH, 전기 전도도, 용 존된 산소 농도, 및 oxidation-reduction 잠재력을 했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

    연못 깊이 (m) 지역 (m2) 평균 지역 (m2) 등고선 간격 (m) 볼륨 (m3) 변경 누적 거래량 (m3)
    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

    표 1: 단계-저장 곡선 개발에 대 한 평균 끝 영역 방법 계산. 계산 0.1 m m의 등고선 간격 했다. 형태는 그림 1 에 표시 된 하 고 단계-저장 곡선 그림 2에 표시 됩니다.

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    Discussion

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    기존의 방법에 관하여 의미

    스트림 모니터링 잘 설립 방법론 미국 지질 조사 (USGS)에 의해 개발 된 반면, 아니 같은 광범위 한 모니터링 프로그램 이해 봄 연못 역학에 대 한 존재 합니다. 문학적 접근을 시작 하는 방법에 대 한 지침을 제공 하고자 하는이 프로토콜 그리고 수 질 모니터링 연구 어떻게 물리적, 화학적 요인 이해의 목표와 함께 봄 연못 사이트에서 특정된 사이트에 시간이 지남에 변경 될 수 있습니다.

    기술의 한계

    설명 하 고, 수집 하는 모니터링 데이터 전체 연못의 대표를 않을 수 있습니다. 수 질 매개 변수, 특히 용 존 산소, 그리고 oxidation-reduction 잠재력은 연못에서 동질적인 것 같다. 연못 및 다양 한 깊이에서 배포 하는 여러 개의 센서는 물리적, 화학적 매개 변수 관심의 깊이의 함수로 다를 가능성이 완전히 하 필요할 수 있습니다.

    현장에서 모니터링 데이터는 봄 연못에서 수 질 데이터를 이해 하기 위한 충분 한 것 같다. 잡아 샘플을 수집 하거나 손으로 또는 자동된 샘플링 장치를 제공할 수 있습니다 광범위 한 수 질에 대 한 귀중 한 통찰력. 이러한 샘플 주어질 수 있다 다시 분석 실험실으로 양분, 농약, 제약, 그리고 신흥 환경 관심사의 다른 오염 물질을 포함 하 여 수 질 매개 변수 집합에 대 한 분석. 봄 연못의 위치에 따라 소금 및 deicing 에이전트 수 있습니다 우려 연못 근처도15에서 결선을 받을 경우. 그러나, 잡아 샘플링 방법론을 사용 하 여 수집 된 샘플 시간, 특정 지점에 대 한 데이터를 제공 하 고 농도 표면 결선을 트리거하는 강 우 또는 snowmelt 이벤트에 특히 시간이 지남에 따라 변경 될. 따라서, 농도 변화가 발생할 가능성이 있는 이벤트를 캡처하도록 설계 된 샘플링 수 질 매개 변수의 시간적 변화를 더 철저 하 게 이해 하 실시 한다.

    프로토콜 수정

    다양 한 옵션 수 문학 및 수 질에 대 한 방송국을 모니터링 하는 디자인에 대 한 존재 합니다. 프로토콜의 섹션 3에서 설명 하는 센서는 자치, 그들은 데이터를 기록 하 고 다운로드에 대 한 외부 데이터로 거에 연결 되어야 합니다 의미. 특히 수 위 및 수 온에 대 한 다양 한 자치 센서 존재지 않습니다. 이 응용 프로그램에 대해 선택 된 특정 수 위 센서는 배기 튜브 공기 압력에 대 한 보상 센서를 가능 하 게 하 고 따라서 물은 추가 센서가 필요 하지 않습니다. 일부 저가 제자리에 센서 녹은 이온 (예를 들어, 질산염, 아 질산염, 암모니아, 나트륨)의 다양 한을 포함 하 여 여기에 설명 된 넘어 물리적, 화학적 매개 변수의 넓은 범위에 사용할 수 있습니다.

    또한, 연못에 걸쳐 측정 vernal 연못 내에서 다양 한 깊이에 또는 다양 한 위치에서 수집 하는 것이 좋습니다 있을 수 있습니다. 깊이 따라 다를 가능성이 매개 변수 중 일부는 온도, 용 존된 산소 및 oxidation-reduction 잠재력입니다. 공간에 걸쳐 변화를 검사 모니터링 네트워크에 복제 센서 transects (예를 들면, 연못에 걸쳐 모든 몇 미터)을 추가 하 여이 프로토콜을 수정할 수 또는 (예를 들어, 모든 몇 백 cm 물 열 내에서 세로 내 물 프로필). 이러한 응용 프로그램에 대 한 하나의 데이터로 거 기록 모든 데 센서 네트워크에서 날짜 다운로드 보다 봄 연못에서 하나의 중앙 위치에서 각 개별 센서에서 필요로 하는 많은 자치 센서에 바람직한 것입니다.

    미래의 응용 프로그램

    이 프로토콜에서 설명 하는 설치의 장점은 관심의 모든 변수 (예를 들어, ISCO)는 자동된 샘플러 datalogger에서 갈 수 있는 통신 케이블을 연결 하 여 자동된 샘플러를 방 아 쇠를 사용할 수 있습니다. 습도 비슷한 소설 샘플링 기법을 사용할 수 있도록 하는 C 프로그래밍 언어를 사용 합니다. 예를 들어 담 즙 외. 16 , 17 사용 흐름 데이터 폭풍 hydrographs를 예측 하 고 적절 하 게 소설 폭풍 특정 샘플링 프로토콜을 적절 하 게 모두 크고 작은 이상 샘플 간격의 결과로 hydrograph 걸쳐 흐름 속도 샘플 공간을 실시간으로 수집 hydrographs입니다. 샘플링 다음 물 수준에서 또는 다른 극단에 상당한 증가 결과, 동안 샘플을 실행 하는 비 이벤트 샘플을 수집 하 수 위 측정을 사용할 수에 대 한이 프로토콜에 수집 된 데이터 활용의 예는 가뭄 기간 때 봄 연못 빠르게 물 손실 될 수 있습니다.

    또 다른 미래의 응용 프로그램 관심의 연구 영역 내에서 vernal 연못의 실시간 모니터링 네트워크를 개발 수 있습니다. 예를 들어 인간의 영향 그라데이션 걸쳐 vernal 연못 수 선택할 수 같은 물 수량 및 품질 센서 각 연못. 이 역 수 다음 통신할 다른 셀 모뎀 또는 라디오 네트워크, 원격으로 액세스할 수 있는 데이터 및 데이터를 실시간으로 연구원에 게 사용할 수 있도록.

    번 식 및 변형에 대 한 글로벌 양서류 감소와 서식 지로 봄 연못의 중요성을 감안할 때,이 프로토콜 인간의 영향 그라디언트 걸쳐 vernal 연못에 대 한 지속적인 모니터링 데이터의 부족을 해결 하고자 합니다. 이 봄 연못을 활용 하는 양서류 사이트 충실도18,19,20, 그들은 (또는 상대적으로 작은 거리 이내) 같은 사이트에서 번 식을 반환 의미를 전시할 수 있다 매년 마다. 따라서, 이해 역학이 중요 한 서식 지 사육 정책에 게이 지식을 사용 하 여 임시 습지와 관련 된 그들의 생존에 필수적입니다. 수 문학 및 더 나은 주문 vernal 연못의 생물 지구 화학적 순환 개발 저하 서식 지를 복원 하 고 기존의 서식 지를 보호 하는 정책을 이해 하는 것이 중요 하다.

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    Disclosures

    저자는 공개 없다.

    Acknowledgments

    저자는 펜실베니아 주립 대학 사무실의 물리적 공장 (OPP) 자금에 대 한이 연구를 지원 하기 위해 감사 하 고 싶습니다. 또한, 우리는 박사 엘리자베스 W. Boyer, 데이비드 A. 밀러, 및 펜실베니아 주립 대학에서 트레이 시 Langkilde이이 프로젝트의 그들의 공동 지원에 감사 하 고 싶습니다.

    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

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    References

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    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).

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