Login processing...

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

Environment

Непрерывная гидрологических и весеннего прудов мониторинг качества воды

doi: 10.3791/56466 Published: November 13, 2017

Summary

Понимание экосистемных услуг и процессов, предоставляемых весеннего прудов и воздействия антропогенной деятельности на их способность предоставлять эти услуги требует интенсивный гидрологический мониторинг. Этот протокол выборки с помощью скважинного оборудования для мониторинга была разработана для понимания воздействия антропогенной деятельности на уровень воды и качества.

Abstract

Вернал прудов, также упоминается как Весенняя бассейны, обеспечивают критических экосистем и среды обитания для целого ряда угрожаемых и исчезающих видов. Однако они являются уязвимые части ландшафтов, которые часто плохо понимали и изучена. Подуманы, что стать вкладом в снижение глобальных амфибии землепользования и практики управления, а также изменение климата. Однако чтобы понять масштабы этих последствий необходимы дополнительные исследования. Здесь мы представляем методологии характеризующие весеннего пруд морфологии и подробно станции мониторинга, который может использоваться для сбора данных количество и качество воды на протяжении весеннего пруд hydroperiod. Мы предоставляем методологии проведения обследований на местах для характеристики морфологии и разрабатывать кривые стадии хранения для весеннего пруд. Кроме того мы предоставляем методологии для мониторинга уровня воды, температуры, рН, оксидо потенциал, растворенного кислорода и электропроводность воды в Вернал пруд, а так же осадков данных мониторинга. Эта информация может использоваться для улучшения количественной оценки экосистемных услуг, которые предоставляют весеннего прудов и воздействие антропогенной деятельности на их способность предоставлять эти услуги.

Introduction

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

Вернал пруды, временные, мелкой болот, которые обычно содержат воду от осени до весны и часто сухой в летние месяцы. Затопление период весеннего пруды, как правило, называют hydroperiod, главным образом контролируется осадков и эвапотранспирации1.

Вернал прудов может также называться весеннего бассейны, эфемерной прудов, временные водоемы, сезонные прудов и географически изолированные водно-болотных угодий2. В северо-восточной части Соединенных Штатов Вернал пруды наиболее часто характеризуются критических Хабитат, которую они предоставляют для амфибий, выступающей в качестве нерестилищ и оказания поддержки на ранних этапах жизни (т.е., головастиков) и метаморфозы. В Калифорнии Вернал пруды характеризуется уникальной растительностью и исчезающих растений, что они поддерживают2.

Эти ареалы все больше угрожает из-за земли и изменением климата, и амфибии населения испытывают значительный глобальный спад во многом вследствие антропогенной деятельности3,4. Проблемы качества воды из-за загрязнения являются также мысль, чтобы факторами в последних двух стихий склоняет глобально5. Кроме того недавние исследования показали увеличение возникновение интерсексуальной характеристик населяющих весеннего пруды, влияние человека сточных вод6лягушек. Поэтому существует необходимость в проведении более интенсивный мониторинг как природных, так и влияние весеннего прудов, чтобы лучше понять вклад в снижение глобальных амфибий.

Физические параметры весеннего прудов, которые должны быть измерены и контроль включают пруд морфологии и уровня воды. Морфология является геометрия пруда и разрабатывается путем проведения обследования для определения изменения в высоте через пруд. Обследования данные затем используются для установления стадии хранения кривой, которая позволяет объем пруда оценивается на основе измерения уровня воды. Потому, что уровень воды в пруду весеннего сильно зависит от осадков, измерения должны производиться с высоким временным разрешением лучше понять, как короткие (т.е., по приказу минут до часов), так и долгосрочные колебания (т.е., по приказу месяцев до лет) уровня воды.

Параметров качества воды интереса, которые знаны, что влияют на функцию весеннего прудов включают температуры, рН, электропроводность, растворенного кислорода и окислительно-восстановительные потенциал. Эти параметры могут быть измеренной в situ с относительно дешевых технологий и сетей датчиков. Некоторые качества параметров, таких как некоторых питательных видов (то есть, всего Кьельдаля азота) и других загрязнителей (например, новые загрязнители) воды требуют образцы собраны и доведены до лаборатории для обработки и анализ.

Критических параметров, которые влияют на весеннего прудов способность функционировать как соответствующие Хабитат для разведения амфибий и ранние этапы развития головастиков включают воду, рН и концентрации растворенного кислорода. По сравнению с весеннего прудов, расположенных в относительно нетронутые пейзажи, повышенные уровни электрической проводимости, высокий рН, снижение распущен концентрации кислорода, и высокие питательные концентрации были зафиксированы в Вернал прудов, влияние антропогенных деятельность2,7. Сокращение или анаэробные условия могут возникнуть в этих местах обитания, особенно те, которые подвержены антропогенной деятельности. Это может вызвать переход в микробиологические сообщества, изменяя питательных Велоспорт в пруд и потенциально сокращение деградации эндокринные нарушения соединений и других загрязняющих веществ8,9.

Цель настоящего документа-предоставить информацию о том, как создать станции для контроля количества и качества воды весеннего пруда. Этот метод может быть применен к любой весеннего пруд, но требует доступа к сайту (т.е., сайт должен быть на государственной собственности или земли владелец разрешения на установку оборудования).

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. проведение обследования весеннего морфологии пруд

  1. выберите местоположение для обозначения как ориентир и пометить его с небольшой опрос или маркировки флаг.
    Примечание: Расположение должен быть большой высоте чем пруд и иметь линии визирования от всех мест по всему пруду.
  2. Назначить эталоном ссылка рельефа; точное число не имеет значения, он просто предоставляет ссылку на который можно сравнить все фасады.
  3. С помощью ленты мера и маркировки флаги, сделать разрезы с интервалом 3 m над районом пруд, что приводит к сетке 3 x 3 м (см. пример в Рисунок 1).
  4. Определения высоты нижней части пруда (например, земли) 3 м интервалы вдоль каждой разрез путем измерения высоты на разравниванием стержень, используя автоматический уровень. Убедитесь, что профили распространяется на высоких возвышенностей на каждой стороне пруда.
  5. В конце каждого разреза, сделать целика ориентиром и записывать высоту.
  6. Определить ошибки опроса как разница между эталоном ' s назначен фасада (то есть, значение ссылки, назначенных на шаге 1.2) и высота, измеренная от самых отдаленных местоположения на профиле створу.
  7. Расчет допустимых ошибок (AE) закрытия для профиля как AE = K (2 * М) 0.5, где K — константа от 0,001 до 1 и M расстояние (в км) между эталоном и наиболее отдаленные места на профиль.
    Примечание: Значение K зависит от требуемой точности этого обследования, которое в данном случае может рассматриваться как 0.1 10.
  8. Сравнить ошибки опроса рассчитаны на шаге 1.6 в AE рассчитаны на шаге 1.7. Если ошибка обследования больше чем AE, затем повторить выравнивание (шаги 1.3 и 1.4) для профиля, который разрез. Если ошибка обследования меньше AE, то профиль, выравнивание для этого разрез является полной, проводить выравнивание для следующего разреза профиля.
  9. Повторить шаги 1.4 через 1.8 проводить профиль выравнивания интервалом 3 m через пруд в другом направлении для создания сетки известных фасадов (см. пример профиля трансект на рис. 1).
  10. Разработки кривой стадии хранения для пруда после фасады (по отношению к benchmark) известны всей сетки 3 x 3 м, обследованных по всему пруду.
    Примечание: Большие интервалы могут быть использованы, но ошибка в определении взаимосвязи между уровнем воды и пруд объем может возрасти.

2. Определение весеннего пруд ' s стадии хранения кривой

Примечание: каждый весеннего пруд будет иметь уникальную связь между уровнем воды и объем воды в пруду. Эта связь называется кривой стадии хранения.

  1. С использованием рельефа данных, собранных в разделе 1, определить высоких и низких высотах в пруду.
  2. Определить разницу между максимальной и минимальной высоты и выберите интервал, рекомендуемый для рисовать горизонталей; 11 контуров интервале 0,1 до 0,2 м.
  3. Вычислить площадь поверхности каждого контура, (я). Это можно сделать либо вручную, с помощью Планиметр или электронным способом с помощью программного обеспечения географической информации (СГИ).
  4. -Район среднего энд метод использовать для расчета объема между каждым интервалом между изолиниями (V, я):
    Equation 1
    где E — контур фасада .
  5. Вычислить общий объем (V P) весеннего пруда как сумма тома между каждым интервалом между изолиниями:
    Equation 2
    Примечание: здесь H является максимальная глубина пруда. Пример приведен в таблице 1.
  6. Определить стадии хранения отношения для пруда, изображая диаграммой совокупный объем пруда как функция глубины.
    1. После установки датчика уровня воды, используйте уровень воды как " этап " и оценить объем воды, или хранения, в пруду.
      Примечание: На рисунке 2 приведен пример стадии хранения кривой. Если датчик уровня воды устанавливается над самой низкой точкой весеннего пруд, смещение будет необходимо преобразовать измеренного уровня воды в стадии хранения кривой (добавить смещение в шаге 3.3 уровень воды, записанный датчики уровня воды для определения st возраст).

3. Установка станции мониторинга

Примечание: датчики для параметров, представляющих интерес для данного исследования включены датчики давления (измеряет уровень воды и температуры), концентрации растворенного кислорода, окислительно-восстановительные потенциал, электрическая проводимость, рН и опрокидывания ковша датчик дождя. РН зонд, Датчик растворенного кислорода и окислительно-восстановительные зонд должен быть откалиброван в лабораторной среде перед развертыванием в датчик ' руководство пользователя s. Здесь выбирается центральный регистратор (запрограммирован для записи данных каждые 15 мин), к которому подключены все датчики во время развертывания. Жизнеспособный альтернативный сценарий будет каждого из датчиков является автономным и делать не необходимости один центральный регистратор, так как каждый датчик будет записывать свои собственные данные.

  1. Присоединения датчиков (за исключением дождемер) для шлакоблока или деревянные Кола ( рис. 3). Использовать хомуты или zip связей чтобы датчики оставались в нижней части весеннего пруд (или глубина интерес).
    1. Прикрепить датчик растворенного кислорода, таким образом, что это под углом (за инструкциями производителя), чтобы позволить кислорода для распространения через мембрану. Установка в вертикальном положении датчика давления, как давление, что он будет измерять водной толщи над ним, и уровень воды должны быть записаны в виде вертикальной.
  2. Установить смонтированные датчики на месте к центру пруда, что вряд ли стать сухой в течение периода исследования.
  3. Определять расстояние по вертикали между датчики и самая низкая точка в пруд с помощью линейки или производить съемку оборудования. Записать это расстояние для использования в разработке стадии хранения кривой, как описано в шаге 2.6 (т.е., смещение может потребоваться, когда касающиеся глубины измеряется с помощью преобразователи давления на глубину воды в пруду).
  4. , Хотя они могут быть погружен в воду, датчик провода уязвимы для мышей или других животных, которые могут жевать на них при низком уровне воды в пруду, чтобы предотвратить это использовать apolyvinyl хлорид труба для защиты проводов датчика (необязательно, но рекомендуется). Запустить провода датчика до края весеннего пруд через трубу ПВХ (3 м длиной, 6,35 см в диаметре), как показано на рис. 4.
    Примечание: для временной установки (например, через несколько недель до нескольких месяцев) трубы ПВХ могут считаться ненужным.
  5. Набор вверх штатив и смонтировать его на землю, вставив ставки в каждой поездкиОД ноги.
    Примечание: Некоторые Талль штативы могут иметь Громоотвод, который требует установки, тоже.
    1. Позиция штатив рядом с краем весеннего пруд, чтобы обеспечить, что он доступен, даже когда пруд водой.
  6. Присоединить поле корпус для регистратора и батарея (12 V) на штатив, оставляя место выше штатив для панели солнечных батарей монтируется над полем корпуса ( рис. 4).
  7. Прикрепите 10 Вт панели солнечных батарей к верхней части штатив и угол его к солнцу. Калькулятор солнечное угол 12 может использоваться, при желании, чтобы определить оптимальный угол, на который для установки панели.
  8. Прикрепить датчик дождя штатив, если есть номер. В противном случае приложите его к деревянной кола или металлических полюс вблизи края пруда и штатив ( рис. 4). (Если возможно) убедитесь, что датчик дождя покрова, которое приблизительно представляет крышку дерево пруда (если таковые имеются).
  9. Принести все провода датчика и солнечные панели в поле Добавление через отверстие в нижней части коробки.
  10. Подключения всех датчиков к регистратор ' s группа проводки в соответствии с датчиков ' инструкции или регистратор ' s монтажная схема. Смотрите пример в Рисунок 5A.
  11. Подключить провода панели солнечных батарей к 12V аккумулятор для зарядки аккумулятора ( рис. 5B).
    Примечание: Выберите аккумулятор, который также имеет регулятор напряжения (рекомендуется), чтобы обеспечить, что батарея не получать слишком много электроэнергии из солнечной панели.
  12. Подключите батарею к панели ввода питания на измерители ( Рисунок 5B) для обеспечения питания для датчиков и измерители.
  13. Место осушитель пакет внутри поле корпус, чтобы уменьшить вероятность повреждения влаги регистратор.
  14. Рекомендуется, но необязательно: подключить ноутбук поле с измерители коммуникационное программное обеспечение для регистратора, с помощью последовательного кабеля ( Рисунок 5B) чтобы убедиться, что сеть датчиков работает должным образом.
  15. Закройте окно корпус и место глина вокруг отверстия в нижней части окна корпуса, где провода ввести держать насекомых и воды из коробки. Если важна безопасность оборудования, обеспечения поле корпус с замком.

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

Вернал пруды могут exhibit широкий спектр морфологии, с профилями, начиная от выпуклой прямой склон с вогнутой. Пример морфологии для весеннего пруд в Центральной Пенсильвании показан на рисунке 1, вместе с результатами этапа хранения кривой для этого пруда (Рисунок 2, Таблица 1). Максимальная пруд глубина не является сильным показателем площади поверхности, как hydroperiod имеет только слабые корреляции с пруд морфология12. Таким образом понимание вклад осадков, эвапотранспирации и грунтовые воды (или из пруда) являются важными факторами в определении гидрологии весеннего прудов.

Учитывая важность весеннего прудов для разведения амфибии, мониторинга описаны в настоящем протоколе было проведено исследование с середины апреля до середины июня, во время размножения и период метаморфоза древесины лягушки (Rana sylvatica) в северо-восточной части Соединенных Государства. Три весеннего прудов, отобранных для анализа расположены в университета штата Пенсильвания живущих фильтр, который является сайтом2 км ~2.4, спрей орошаемых с университета очищенных сточных вод. Установленное оборудование мониторинга станции показано на рисунке 4. Следовательно изменения уровня воды измеряется в пруд увеличение вследствие естественных осадков и орошения события сточных вод (рис. 6). Ожидается, что для большинства весеннего прудов, уровень воды колеблется меньше, как функция главным образом грунтовые воды, испарения и осадков. Таким образом результаты, показанные на рисунке 6 не может быть типичной сайтов меньше воздействие антропогенных водных ресурсов.

Данные, собранные для температуры, рН, концентрации растворенного кислорода, потенциал окислительно-восстановительные и электропроводности для каждого из трех исследуемых объектов отображаются в Рисунок 7. Важно отметить, что различные датчики требуют загрузок калибровка для обеспечения правильности данных. Рекомендации, содержащиеся в руководствах пользователя для датчиков следует, с рН, растворенного кислорода и ОВП, обычно требующих еженедельного технического обслуживания и калибровки. В общем температура прудов увеличилось за период исследования (с середины апреля до середины июня), с температурой в ответ на события сточных вод орошения обычно уменьшается. PH был относительно стабильным для большинства периода исследования, между 6 и 8, который похож на рН в природных и весеннего прудов, влияние сточных вод орошения деятельность13. Электрическая проводимость прудов, увеличилось в течение периода исследования, вероятно, из-за более высокой электропроводности сточных вод (около 1 мс/см) по сравнению с дождевой воды14.

Концентрации растворенного кислорода и окислительно-восстановительные потенциал обычно следуют аналогичная тенденция, как ожидается, с более высокими значениями в начале периода исследования и снижение до низких значений относительно стабильным с начала мая до конца период обучения. Растворенного кислорода, как известно, быть обратной зависимости от температуры, и толстые маты ряски наблюдались расти на поверхности прудов в течение периода исследования (весны до раннего лета), вероятно ограничение секционирования кислород из атмосферы в прудах. Кроме того измерения были сделаны в нижней части пруда, и поэтому условия были в разных вблизи поверхности пруда. Для этого исследования подверженности головастиков условий в нижней части пруда был интерес. Расположение датчиков в пруду может влиять измерения качества воды, и поэтому датчики должны быть установлены в пруд в образом, представляющая условия интерес.

Figure 1
Рисунок 1 : Пример весеннего пруд морфология. Определяется путем проведения профиль выравнивания обследования весеннего пруда в Центральной Пенсильвании. Контурные линии даны с интервалом 0,1 m. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Пример стадии хранения кривой для весеннего пруд в Центральной Пенсильвании, США. Уровень воды в пруду используется для оценки совокупного объема воды в Вернал пруд в Центральной Пенсильвании. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Монтаж датчиков для развертывания. Датчики, показано в представлениях (A) и (B) включают () Датчик растворенного кислорода, Датчик электропроводности (b), датчика давления (c), (d) рН зонд и (e) окислительно зонд. Датчик давления должен быть установлен вертикально для точного измерения уровня воды. Растворенного кислорода датчик следует монтировать на угол позволяют надлежащего диффузии кислорода через мембраны датчика и предотвратить пузыри от формирования внутри датчика. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 : Мониторинг станций, развернуто на весеннего водоемах в Центральной Пенсильвании, США. (A) вид сбоку, показаны () дождемера, (b) измерители корпус коробки, (c) панели солнечных батарей и штатив (d) и (e) датчик провода вдаваясь в пруд. (B) вид спереди с измерители корпус окно открытым, показаны (e) датчиков, подключенных к измерители (f), с батареей (g) внутри коробки и (h) автоматизированных сборники возле пруда. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 : (A) пример электрической схемы и (B) датчика провода подключены к измерители. Показано на примере схема датчики: датчик дождя (), датчик давления (b), (c) растворенного кислорода датчик, зонд (d) окислительно-восстановительные, (e) рН зонд, датчик (f) электропроводность. Внутри корпуса коробки датчик провода показываются подключен к измерители (g). Солнечные панели подключены к регулятор напряжения (h) на (i) аккумулятор, который затем проводной от выходной мощности (j) на батарею к входу питания (k) на регистратор. Компьютер может быть подключен к измерители, используя последовательный кабель (l). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6 : Гидрологических данных, собранных на три весеннего пруды (A, B, C) в Центральной Пенсильвании, США. Сумма осадков и сточных вод tha орошения (вход)t достигает каждой весеннего пруд отображается в верхней части каждого графика (дополнительная ось y). Соответствующие изменения уровня воды показаны на основную ось y. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7 : Физические и химические свойства трех весеннего прудов (VP 1, VP 2 и VP 3) измеряется в режиме реального времени в Центральной Пенсильвании, США. Параметры, измеренные в режиме реального времени были температуры, рН, электропроводность, концентрацию растворенного кислорода и окислительно-восстановительные потенциал. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Пруд глубина (м) Площадь (2m) Средняя площадь (2m) Контурной интервал (м) Изменения в объеме (3m) Совокупный объем (3m)
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

Таблица 1: средняя конец области метод вычисления для стадии хранения кривая развития. Расчеты были сделаны для контурной интервалов 0,1 м. На рисунке 1 показана морфология и стадии хранения кривой показано на рисунке 2.

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

Значение в отношении существующих методов

Хотя мониторинг потоков имеет устоявшейся методологии, разработанные в Соединенных Штатах геологических (ЮСГС), для понимания динамики Вернал пруд существует не такой широкой программы мониторинга. Этот протокол стремится обеспечить руководство по как начать подход гидрологических и качества воды, мониторинга исследования на сайте весеннего пруд, с целью понимания как физических и химических факторов может измениться со временем на данном сайте.

Ограничения метода

Как описано, данные мониторинга, собранные не может быть представителем всего пруда. Параметров качества, воды особенно растворенного кислорода, и потенциал окислительно вряд ли может быть однородной в пруд. Несколько датчиков, распространяется через пруд и на различных глубинах могут быть необходимы для полной мере характеризуют физических и химических параметров, представляющих интерес, которые могут варьироваться в зависимости от глубины.

Данных мониторинга в situ , вероятно, будет недостаточно для понимания данные о качестве воды в прудах весеннего. Сбор образцов схватить либо от руки или с устройствами автоматической выборки могут предоставить ценную информацию относительно более широкий спектр качества воды. Эти образцы можно будете принесены назад к аналитической лаборатории для анализа набора параметров качества воды, включая питательные вещества, пестициды, фармацевтические препараты и других загрязнителей, возникающих экологических проблем. В зависимости от расположения весеннего пруд солей и противообледенительной агентов может быть озабоченность, если пруд получает стока от близлежащей дороге15. Однако образцы, собранные с использованием методологии выборки схватить предоставлять данные для только определенный момент времени, и концентрации могут меняться со временем, особенно в ответ на таяние снегов и дождей события, которые вызывают поверхностного стока. Таким образом выборки, предназначена для захвата событий, которые могут привести к изменениям концентрации должны проводиться более тщательно понять временные вариации параметров качества воды.

Изменения в протокол

Различные варианты существуют для разработки, мониторинга станций для гидрологии и качества воды. Датчики, описанные в разделе 3 Протокола не являются самостоятельными, означает, что они должны быть подключены к внешней измерители Записанная и загружают данные. Существуют различные автономные датчики, особенно для уровня воды и температуры воды. Датчик определенного уровня воды, который был выбран для этого приложения есть вентиляционная труба, которая включает датчик для компенсации давления воздуха, и поэтому она не требует дополнительного датчика вне воды. Некоторые низкой стоимости в situ датчики также доступны для широкого круга физических и химических параметров, помимо тех, которые описаны здесь, включая разнообразные растворенных ионов (например, нитратов, нитритов, аммиака, натрия).

Кроме того это может быть желательным для сбора измерений на разных глубинах в течение весеннего пруд или в различных местах по всему пруду. Некоторые из параметров, которые могут варьироваться в зависимости от глубины, температуры, растворенного кислорода и окислительно-восстановительные потенциал. Этот протокол может быть изменен путем добавления реплицировать датчики для мониторинга сети для изучения изменчивости различных пространственных разрезов (например, каждые несколько метров через пруд) или по вертикали в толщу воды (например, каждые несколько сотен см в профиле воды). Для этих приложений, имея один регистратор записи все даты из сети датчик желательно над многих автономных датчики, которые требуют загрузки от каждого отдельного датчика, а не с одного центрального местоположения на весеннего пруд.

Будущие приложения

Преимущество установки, описанных в настоящем Протоколе является, что может использоваться любая переменная интерес для запуска автоматического пробоотборника, подключив кабель связи, которые могут пойти от регистратор для автоматизированной сборники (например, МСКЗ). Логеры используют язык программирования, похож на C, который позволяет методов Роман выборки на работу. Например, желчного и др. 16 , 17 используется поток данных, собранных в режиме реального времени для прогнозирования штормовых гидрографы и надлежащим образом пространства темп потока пробы через гидрограф, в результате Роман шторм конкретной выборки протокол, который адекватно расположенных образцы на больших и малых гидрографы. Примеры использования данных, собранных в этот протокол выборки может с использованием измерения уровня воды для сбора образцов после дождя событие, которое привело к значительному росту уровня воды, или другая крайность, срабатывает образцов во время период засухи, когда Весенняя пруд может быстро теряют воду.

Другое будущее приложение может разработки реального времени сети мониторинга весеннего прудов в пределах исследование области интереса. К примеру Вернал пруды через градиент воздействия человека может выбран, с каждый пруд, инструментированный с же датчики качества и количества воды. Эти станции затем могли общаться друг с другом через мобильные модемы или радио сетей, включение данных быть доступными удаленно и предоставление данных для исследователей в режиме реального времени.

Учитывая сокращение глобальной амфибий и важность весеннего прудов как Хабитат для разведения и метаморфозы, этот протокол стремится решить нехватка непрерывного мониторинга данных для весеннего прудов через градиент воздействия человека. Амфибии, которые используют эти весеннего пруды могут exhibit сайт верности18,19,20, что означает, что они возвращаются к породе в том же месте (или в сравнительно небольшом расстоянии) каждый год. Таким образом понимание динамики этих критических разведение обитания и использование этих знаний для разработки политики, относящиеся к эфемерной водно-болотных угодий жизненно важное значение для их выживания. Важно понимать, что гидрологии и биогеохимических циклов весеннего пруды для того, чтобы лучше разрабатывать политику, восстановлению деградированных среды обитания и защиты существующих мест обитания.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Авторы хотели бы поблагодарить Пенсильвании государственного университета управления из физической завод (OPP) для финансирования для поддержки этого исследования. Кроме того мы хотели бы поблагодарить доктора Элизабет W. Бойер, Дэвид а. Миллер и Трейси Langkilde в университете штата Пенсильвания для их совместной поддержки этого проекта.

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).
Непрерывная гидрологических и весеннего прудов мониторинг качества воды
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