연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

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Summary

기술 및 최종 사용자 기대에 상승의 발전 필요 및 오염 부하 추정에 대 한 더 높은 시간 해상도 데이터의 사용 증가 했다. 이 프로토콜 연속 제자리에 수 질 모니터링 데이터를 얻기 위해 더 높은 시간 해상도 정보 물에 대 한 리소스 관리 결정 하는 방법을 설명 합니다.

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Aryal, N., Reba, M. L. Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds. J. Vis. Exp. (127), e56036, doi:10.3791/56036 (2017).

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Abstract

오염 물질 농도 및 watersheds 로드 시간과 공간으로 상당히 다릅니다. 수 자원 오염 물질의 크기에 대 한 정확 하 고 시기 적절 한 정보 및 결정 정보 물 자원 관리에 대 한 오염 부하의 드라이버를 이해 하기 위한 전제 조건입니다. 일반적으로 사용 되는 "샘플링 잡아" 방법 (즉, 스냅숏 농도) 샘플링 시간에 오염 물질의 농도 제공 하 고 아래 수 있습니다-또는 오염 물질 농도 및 로드 overpredict. 양분과 앙금의 지속적인 모니터링 최근 받았습니다 진보로 인해 더 많은 관심 컴퓨팅, 기술 및 저장 장치를 감지. 이 프로토콜에 센서, sondes, 계측 지속적으로 제자리에 질산염, 암모늄, 탁도, pH, 전도도, 온도 및 용 존된 산소 (DO)를 모니터링 하 고 두 개의 스트림 (도 랑)에서 부하 계산의 사용을 보여 줍니다. 2 농업 watersheds입니다. 적절 한 교정, 유지 보수, 및 센서 및 sondes 파울와 파편 형성 등 어려운 상황을 극복 하 여 좋은 수 질 데이터를 얻을 수 있습니다. 메서드 또한 다양 한 크기의 watersheds에서 사용 하 고 농업, 숲, 그리고/또한 도시 토지에 의해 특징 수 있습니다.

Introduction

수 질 모니터링 분수령 음모 또는 필드에서 범위 수 있습니다 기여 영역의 크기에 따라 다양 한 공간 스케일에서 오염 물질의 농도에 정보를 제공 합니다. 이 모니터링 수행 시간, 단일 이벤트, 하루, 계절, 또는 1 년의 기간 동안 됩니다. (예: 질소와 인) 영양분과 침전 물, 주로 관련 된 수 질 모니터링에서 획득 정보를 사용할 수 있습니다: 1) hydrological 프로세스와 전송 스트림, 오염 물질의 변화를 이해 등 농업 배수도 랑; 2) 양분 및 앙금 부하 감소 및 증가 수 질; 분수령에 적용 하는 관리 관행의 효율성을 평가 3) 평가 하류; 물에 침전 물과 영양분의 배달 그리고 4) 영양분과 토사는 hydrological 이해 및 물 오염 물질 수송 및 역학의 시간적, 공간적 범위 결정 하는 품질 프로세스의 모델링 개선.

이 정보는 수생 생태계 복원, 지속 가능한 계획, 및 물 자원1의 관리에 매우 중요 합니다.

가장 일반적으로 사용 되는 방법은 영양소에 대 한 그리고 침전 물 분수령에 모니터링 잡아 샘플링. 잡아 샘플링 샘플링2시 스냅숏 농도를 정확 하 게 나타냅니다. 자주 샘플링 한다면 그것 또한 시간 오염 물질 농도의 변화를 묘사할 수 있다. 그러나, 자주 샘플링은 집중 하 고 비싼, 자주 허무2그것을 만드는 시간 이다. 또한, 잡아 샘플링 아래 수 있습니다-또는 샘플링 시간2,,34외부 실제 오염 물질 농도과 대 평가. 따라서, 이러한 농도 사용 하 여 계산 하는 중 정확 하지 않을 수 있습니다.

또는 지속적인 모니터링 제공 정확 하 고 시기 적절 한 정보를 수 질 분, 시간, 또는 하루 등 미리 정해진된 시간 간격으로. 사용자는 그들의 요구에 따라 적절 한 시간 간격을 선택할 수 있습니다. 연구원, 계획자 및 관리자 샘플 컬렉션을 최적화할 수 있습니다 지속적인 모니터링 개발 하 고 모니터 시간 통합 통계, 총 최대 매일 같은 로드 (TMDLs); 평가 물 몸;의 레크리에이션 사용 평가 기준 스트림 조건; 그리고 공간 및 일시적으로 평가 원인-효과 관계를 확인 하 고 개발 관리 계획5,6에 오염 물질의 변형. 양분과 앙금의 지속적인 모니터링 최근 수신 진보로 인해 증가 관심 컴퓨팅 및 센서 기술, 저장 장치, 향상 된 용량 및 더 복잡 한 과정을 공부 하는 데 필요한 증가 데이터 요구 사항 1 , 5 , 7. 700 물 전문가의 세계적인 조사에서 sondes 여러 매개 변수를 사용 하 여 26%에서 2012 년 2002에서 61%로 증가 하 고 2022566%에 도달할 것으로 예상 된다. 같은 조사에서 응답자의 72%는 그들의 데이터에 맞게 그들의 모니터링 네트워크의 확장에 대 한 필요5필요 표시. 2012 년에 역 당 모니터링 변수의 수와 모니터링 네트워크에서 방송국의 수 20225각각 53%, 64%로 증가 예상 된다.

그러나, 지속적인 수 질 및 수량 농업 watersheds에서 모니터링 도전 이다. 큰 강 우 이벤트 침전 물 및 macrophytes, 센서 및 sondes에 높은 퇴적 부하와 파편 형성에 기여 하 고 씻어. 초과 질소와 인 농업 분야에 적용의 결선 현미경과 거시적인 생물의 성장에 대 한 그리고 특히 여름에 instream 센서와 sondes, 파울에 대 한 이상적인 조건을 만듭니다. 오염 및 침전 물 형성 실패, 드리프트, 신뢰할 수 없는 데이터를 생산 하는 센서를 발생할 수 있습니다. 이러한 어려움에도 불구 하 고 미세한 (분 당 낮은)으로 일시적인 해상도 데이터는 필요한 결선 프로세스 및 포인트 소스 오염, 공부 하 유역 특성 (예: 크기, 토양, 경사면, 등에 의해 영향을 받습니다. ) 타이밍 및 강 우7의 강도. 주의 필드 관찰, 자주 교정, 그리고 적절 한 청소 및 유지 보수는 센서와 미세한 시간 해상도 에서도 sondes에서 좋은-품질 데이터를 보장할 수 있습니다.

여기, 우리는 제자리에서 연속 다중 매개 물 품질 sondes, 지역 속도 및 압력 트랜스듀서 센서, autosamplers;을 사용 하 여 두 개의 농업 watersheds의 모니터링 하는 방법 토론 그들의 교정 및 유지 보수 분야; 그리고 데이터 처리입니다. 프로토콜에는 지속적인 수 질 모니터링 수행 될 수 있는 방법을 보여 줍니다. 프로토콜은 일반적으로 지속적인 수 질과 수량 어떤 종류 또는 크기 분수령의 모니터링에 적용 됩니다.

프로토콜은 작은 랑 유역 (HUC 080202040803, 53.4 km2 지역)에 동북 아칸소 낮은 세인트 프랜시스 분 지 (HUC 080202030801, 23.4 km2 지역)에서 실시 됐다. 이 두 watersheds 미시시피 강의 속국으로 배수. 미시시피 강의 지류를 모니터링 하기 위한 필요 더 낮은 미시시피 강 보존 위원회, 멕시코 Hypoxia 태스크 포스의 걸프 유역 관리 계획을 개발 하 고 관리 작업의 진행 상황을 기록 하 여 확인 되었다 8 , 9. 또한, 이러한 watersheds 초점 watersheds 미국 농 무부의 자연 자원 보존 서비스 (NRCS 미국 농 무부)에 의해 양분과 앙금 오염 감소에 대 한 잠재력을 기반으로 특징 수 질10개선. 가장자리의 필드 모니터링 되 고 수행 됩니다 이러한 watersheds에11주 미시시피 강 분 지 건강 한 분수령 이니셔티브 (MRBI) 네트워크 일환으로. (즉, 사이트 위치, 유역 특성, ) watersheds의 자세한 내용은 (2017)6Aryal Reba에 제공 됩니다. 즉, 작은 강 버렸다고 분 지는 주로 갯벌 명 개 토양, 하 고 면화, 콩은 주요 작물, 반면 낮은 세인트 프랜시스 분 지는 주로 Sharkey 점토 토양, 그리고 쌀과 콩은 주요 작물. 각 유역에서 제자리에서 지속적인 물 수량 및 품질 (즉, 방전 온도, pH, 할, 탁도, 전도도, 질산염, 및 암모늄) 모니터링 실시 되었다 3 개의 역이 프로토콜을 사용 하 여 주류에서 오염 부하와 hydrological 과정에서 공간과 일시적인 가변성을 이해 합니다. 또한, 주간 물 샘플 수집 되었고 부유 토사 co에 대 한 분석ncentration입니다.

Protocol

1. 사이트 선택

  1. 분수령 선택
    1. 오염 문제, 분수령의 우선 순위, 연구 시설, 사이트에 대 한 액세스에 근접의 크기에 따라 watershed(s)을 선택 하 고 데이터 목표.
  2. 스트림 샘플링 위치
    1. 스트림 샘플링 위치 연구 목적에 따라 선택.
      참고: 최적의 샘플링 위치는 횡단면, 안전 하 고 쉽게 액세스할 수, geophysically 안정 되어 있는 (즉, 일정 한 횡단면 및 은행 악기 역 주택 지원), 그리고 대표 내에서 잘 혼합 12 , , 13 14. 역 하지 즉시 합류 두 스트림 및 스트레이트 채널 섹션에서에서 다운스트림 수렴 또는 분기 채널 횡단면 없이 더 많은 동종 및 대표 14.
    2. Hydrological 배치 및 부하를 계산 하는 횡단면에서 품질 측정 물.
      참고: 영양분과 분수령에 앙금의 공간 변화 파악, 잠재적인 소스는 유역 전체를 대상으로 여러 스테이션 선택.

2. 계측기 및 센서 선택

  1. 선택 기기 및 센서 출력을 측정 하 고 수 질을 의도 간격에서 물 샘플을 수집. 악기 및 센서 데이터 필요, 분수령, 및 사용 가능한 리소스에 따라 선택.
    참고: 이상적인 센서 신뢰할 수 있는, 정확 하, 과민 한, 정확한, 낮은-비용, 고 스트림 환경에 적합 하 고 제한 된 유지 보수 및 현장 기술자 13의 최소한의 교육 요구. 농업 유역에서 파울와 파편 형성 관심사의 큰 원인이 있다. 따라서, 자동 세척 및 안티 파울 링 기능을 갖춘 sondes 선호 됩니다.
    1. 사용 autosampler, sondes, 지역 속도는 센서, 압력 변환기, 그리고 휴대용 유량 계.
      참고:는 sonde 한다 탁도 센서 및 pH, 암모늄, 질산염, 청소 브러쉬 청소와 퍼가 고 센서.
      참고:이 프로토콜에 악기는 autosampler, 호스, 여과기 또는 흐름 모듈 및 영역 속도 센서의 구성 물 샘플링 단위를 말합니다.
  2. 선택 수 질 매개 변수는 데이터 목표, 센서 비용 및 가용성에 따라. 온도, pH, DO, 전도도, 탁도, 암모늄와 질산염 15 분 마다 측정
    참고: 온도, pH, DO, 전도도 가장 일반적인 매개 변수 선택 및 질산염, 암모늄, 고 탁도 덜 일반적인 있지만 인기 1 ,를 얻고 있다 반면 지질 역에 측정 된다 14.
    참고: 데이터 목표 유역 특성에 따라 달라 집니다. 예를 들어 질소와 인 모니터링에 있을 수 있습니다 더 중요 한 인 도시 watersheds에서 모니터링에 비해 농업 watersheds.

3. Sonde 교정 및 프로그래밍

  1. 보정 센서 제조업체 권장 사항에 따라 sonde에. 로컬 환경 조건에 따라 필요한 경우에 교정 프로토콜을 수정.
    참고: 교정의 주파수는 센서 노출 되는 환경에 따라 달라 집니다. 일반적으로, 그것은 2-4 주 이내 내린다. 여기는 sondes 성장 하는 시즌 동안 2 주마다 교정 및 비 성장 3 주마다 시즌 (11 ~ 4 월).
  2. 실험실에서 철저 하 게 교정 하기 전에 sonde를 청소. 소프트 브러쉬 (예를들면, 칫 솔) 및 soap 또는 다용도 청소기를 사용 하 여 센서 표면 청소. Circulator와이 퍼 및 6 각형 알 렌 키;를 사용 하 여 브러시 제거 와 퍼 브러시 청소.
  3. PH 참조 전극에 전해질을 부 어 하 고 신선한 전해질 솔루션, 리필 전해질 용액의 전도도 유지 하기 위해 염화 칼륨 소금 펠 릿을 추가 합니다. 밀폐; 되도록 뚜껑을 닫습니다 모자에 망 되는 하는 동안 일부 전해질 밖으로 유출 된다. 이온된 수와 sonde 린스.
  4. 는 sonde 하단의 달려있다 쉬운 가공 허용 테이블 탑 위에 약 20-30 cm를 튼튼한 지원에는 sonde를 일시 중단 합니다. 통신 케이블을 사용 하 여 컴퓨터에 있는 sonde를 연결 합니다. 제조 업체를 시작 ' s 소프트웨어. 보도 " sonde 작동 " sonde 프로그램에 입력 하.
  5. 설정에서 교정 표준의 수는 " 매개 변수 설치 " 탭. 다음 순서에 따라 센서 보정: 전도도, pH, DO, 탁도, 질산염, 및 암모늄.
    참고: 교정의 순서는 중요 한, 질 산 암모늄으로 센서 사용 전도성 및 pH 값.
    참고: 교정 표준 수는 전도도 대 한 2, 2 또는 pH에 대 한 3에 대 한 1, 2 또는 탁도 대 한 4, 질산염, 2 및 염화 2.
  6. 나타난 디 물으로 여러 번 씻어 하 고 건조 표준 교차 오염을 방지 하기 위해 센서를 도입 하기 전에 물티슈로 나타난 사용.
    참고: 각 센서 보정 하기 전에 참고 센서 읽고 다음 표준에 대 한 값:, pH 7, 디와 50 NTU 탁도 50 mg/L, 및 50 mg/l.에 대 한 염화 질 산 이 값은 센서 분야에서 정확 했다 여부를 평가 사용할 수 있습니다. 그들은 또한 사용할 수 있습니다 신중 하 게 필드 값을 수정 하.
  7. 표준, 각 센서 (단계 3.8-3.13)의 교정 후 " 성공적인 교정 " 표시; 보정 실패 하면 센서를 재설정 하 고 다시 시도 하십시오 것입니다. 만약 센서 여전히 실패는 소모품 교체 해야 할 수도 있습니다 또는 센서 공장 수리를 할 수 있습니다.
    참고: 두 센서 재설정 됩니다 재설정 질산염 이나 암모늄 센서.
  8. 2-포인트 캘리브레이션; 건조 센서에 대 한 0 μ s/cm와 1412 µs/c m를 사용 하 여 표준 솔루션에 대 한 전도도 센서 보정. 선택 " SpCond [µs/c m] "에 있는 " 교정 " 탭. 완전 하 게 잎사귀와 센서의 타원형 부분 건조. 입력 " 0.0 " µs/c m에서 입력 " 보정. "
    1. 삽입 주머니에 표준 센서의 타원형 부분을 완전히 커버. 센서 안정화 독서 (~ 2-5 분)까지 기다려, 입력 " 1412 " μ s/cm, 입력 " 보정. " " 성공적인 교정 " 나타납니다; 보정 실패 하면 센서를 재설정 하 고 다시 시도 하십시오.
  9. PH 7 사용 하 여 pH 10 표준 pH 센서를 교정 하 고 ph 4 교정의 선형성을 확인 하십시오. 선택은 " pH [단위] " 보정 탭에서 탭 파우치 pH 접합 및 참조 전극으로 pH 7 표준 삽입. 그것에 대 한 안정화를 약 5 분 기다립니다. 입력 " 7.0 "으로 pH 값 및 입력 " 보정. "
    1. 전극 헹 구 고 건조 물티슈를 사용 하 여. PH 10 삽입 하 고 따라는 pH 7에 관해서는 동일한 절차. PH 보정 곡선의 선형성은 충족; 확인 4 삽입 보정된 센서는 pH 4.0 표준에 대 한 4 ± 0.2를 읽어야 한다.
  10. 온도 안정, 공기 포화, 이온 수를 사용 하 여 DO 센서 보정 (18 M Ω-cm) 단일 표준으로.
  11. 선택
      는 " LDO % [토] " 탭 디 물 거의 전체 수준에와 교정 컵을 작성 하 고는 sonde에 컵을 놓습니다. 온도 센서 및도 막 물에 의해 덮여 완전히 되도록 sonde 반전.
    1. 백분율 채도 독서를 안정화 하기 위해 약 5 분을 기다립니다. 안정, 일단 입력 " 100 " % 채도 대 한. 현지 기상 관측소를 선택 하 여 기 압 mmHg에 입력 하 고 입력 " 보정. "
      참고: 디 물은 온도 안정화 및 공기 포화 가스 교환에 대 한 실험실에 적어도 하룻밤 분위기를 열어 두면 채도, 고 온도 안정화입니다. 압 할 포화 온도 (sonde 자체에 의해 측정 되는) 외에 대기 압력에 달려 있기 때문에, 제공 될 필요가.
    2. 확인 축척 되어야 0.5-1.5, 허용 교정에 대 한. 교정 프로그램을 종료, 터미널 모드를 입력, 화살표를 사용 하 여 강조 표시를 " 로그에 " 누르고 " 입력. " 강조 " 수준 3 " 누르고 " 입력. " 강조 " 설치 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 센서 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 할 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 할 % 토 " 누르고 " 입력. " 축척 비율을 참고.
    3. 보도 " Esc " 종료 입력 하 " sonde 작동 " 다시. 선택은 " 교정 탭 " 계속 보정.
    4. Sonde 다시 반전 하 고 센서 얼굴 지상 있도록 중단.
  12. 4 표준을 사용 하 여 탁도 센서 보정: 200 NTU, 100 NTU, 50 NTU, 디. 선택은 " 탁 [NTUs] " 탭. 교정 컵에서 충분 한 디 물 최소한 탁도 센서의 하단 커버를 넣어. 안정화 하는 탁도 독서를 하자. 점을 입력 " 1 " 디 표준는 " 0.6 " NTU 탁도 값, 그리고 " 보정. "
    1. 마찬가지로, 다른 표준에 대 한 탁도 센서를 보정. 표준, 병을 아래로 선회를 조직 하 여 거품 형성을 방지 (동요 하지 않는) 표준 컵 따라 붓는.
    2. 모든 표준 보정 후 디와 50 NTU 보고 보정 허용 (즉, ± 1% 이내)에 대 한 센서 판독값 확인.
  13. 2 개의 표준을 사용 하 여 질산염 센서 보정: 높은 (50 mg/L 3 --N) 및 낮은 (5 mg/L 3 --N). 선택은 " 3 - [mg/L-N] " 탭.
    1. 부 50 mg/L 3/4까지 교정 컵을 채우기 위해 표준 완전 하 고 방수 연결 sonde에 컵을 놓습니다. 그렇게 질 산 및 온도 센서는 완전히 덮여 있는 sonde를 반전. 15 분 (또는 독서 안정 될 때까지) 기다립니다. 안정, 일단 입력 표준 수준 " 1 "의 값과 " 46.2. "는 노트북에서 온도 및 mV 수치를 기록. 입력 " 보정. "
      참고: 질산염 센서는 전도성 및 pH 센서 이외에 온도 센서를 사용 하 여.
    2. 린스 센서 디 물으로 여러 번 하 고 잎사귀와 함께 그들을 건조. 낮은 표준에 대해 동일한 절차를 반복 합니다. 두 개의 전압 읽기의 차이 50-65 mV, 고 온도 수치 차이 허용 되도록 보정을 위한 5 ° F을 초과 하지 않아야 합니다.
  14. 질산염 센서와 유사 하 게 암모늄 센서 보정.
  15. 다시 설치와이 퍼와 브러시를 보정 하 고. 선택은 " SelfClean [레 브] " 탭 선택 " 1 " 회전 입력 " 보정. "
    참고:와 퍼와 브러쉬 한 번 회전.
  16. 모든 센서 보정은 일단은 sonde 프로그램. 입력 " pc 시간 설정된 시계 "에 " 시스템 " 동기화 탭. 4 기존 로그 파일이 있는 경우 가장 오래 된 로그 파일을 삭제 하 고 새 로그 파일을 만듭니다. 로그 파일 생성 되 면 모니터링 매개 변수 및 로그온 매개 변수를 선택 합니다. 시작을 선택 하 여 모니터링 기간 (즉, 다음 교정, 농업 watersheds에 보통 2-3 주까지) 및 간격 (15 분)을 선택 하 고 로그 파일의 로깅 간격 시간 종료. 로그 파일 저장.
    참고: 언제 든 지는 sonde 저장할 수 있는 로그 파일을 최대 4.
  17. 내부 배터리 전압을 확인 하 고 필요한 경우 내부 배터리를 대체 합니다.
    1. 선택은 " 온라인 모니터링 " 탭 및 온라인 모니터링 시작.
    2. 내부 배터리 전압 읽기를 확인 하십시오. 인 경우 10.5 V 아래 8 개의 새로운 C 배터리와 함께 그것을 대체.
      참고:는 sonde 녹화 중지 내부 배터리 전압 대 ~9.0 떨어지면
    3. 실리콘 실 란 트를 사용 하 여 밀봉 방수 연결 배터리 구획의 모자.
  18. 센서 가드를 부착 하 고 양동이에 넣어 반정도 물.
    참고: 양동이에 sondes 전송 및 (재) 설치 사이트에 준비 되어 있다. sondes 제대로 작동 하려면 pH 전극에 대 한 침수 합니다.

4. 계측기 및 센서 설치

  1. 영역 속도 센서 및 흐름 모듈
    1. 마운트 선택 된 횡단면에 강판에 안전 하 게 영역 속도 센서. 강철 플레이트에 마운트는 " L " 게시물 스트림 (즉, 채널의 깊은 부분)의 thalweg에서 구동 하는 Telspar에 탑재 된 브라켓 ( 그림 1) ( 그림 1); 확장은 " L " Telspar 게시물의 상류 부류 그래야 이어야 한다 충분히 흐름 스트림의 Telspar 게시물의 존재에 의해 영향을 받지 않습니다. 에 센서를 배치는 " L "는 센서의 팁 상류 흐름 라인을 따라 얼굴 스트림 침대에 대괄호.
      참고: Telspar 게시물의 효과 평가할 수 있습니다 시각적으로 게시물의 소개와 Telspar 게시물 없이 상류 또는 양적 사용 센서 판독값 센서 위치에 흐름 방해를 만드는 경우. 이 프로토콜에서 단면 변화는 무시할 간주 되었다. 평가 될 경우, 여러 sondes 또는 센서는 횡단면에 배치할 수 있습니다. 영역 속도 센서 측정값 평균 속도 초음파 도플러 메서드를 사용 하 여. 그것은 흐름 깊이 또는 속도 프로 파일링 및 현장 교정에 따라 변환 인수를 필요 하지 않습니다. 흐름 모듈 6.1 m/s-1.5에서 속도 9.15 m 0.01 m에서 깊이 측정합니다. 이와 같이, 그것은 다른 watersheds에 적용.
    2. 방전, 계산 하는 횡단면의 영역을 측정.
      참고: 소프트웨어 직접 계산할 수 지역 채널 또는 방정식의 모양을 제공 하는 경우.
      참고: 센서에서 데이터 흐름 모듈에 직접 기록 됩니다 및 제조 업체를 사용 하 여 컴퓨터에 다운로드 될 수 있다 ' s 소프트웨어 및 통신 케이블.

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그림 1. 전형적인 Instream 모니터링 역 (안 배율)의 레이아웃.
역에는 sonde 강철 케이블, carabiner, 깃 봉을 사용 하 여 중단은 Telspar 포스트를 포함 되어 있습니다. 여 깃 봉 표시 되지 않습니다. L-브래킷 영역 속도 센서 탑재 스트림 침대에 배치 되 고 볼트와 너트를 사용 하 여 게시물을 단단히 확보. (그림에는 표시 되지 않음) autosampler 끝에 여과기를 포함 하는 호스에서 물 샘플을 당긴 다. 영역 속도 센서 케이블 (표시 되지 않음) 흐름 모듈에 연결 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

  1. 압력 트랜스듀서 (센서 PT)
    1. 영역 속도 센서를 사용할 수 없는 때마다 측정 압력 변환기를 사용 하 여 깊이.
    2. Telspar 게시물 안에 PT 센서 설치 고 강철 와이어와 깃 봉; 센서의 팁 그냥 스트림 침대를 터치 한다. 15 분 간격으로 물 깊이 측정 하기 위해 PT 센서 프로그램.
  2. 수동 방전 측정
    1. PT 센서 측정 장치, 방전으로 방송국 수동으로 흐름의 범위는 방전을 측정 하 여 무대 방전 곡선을 만들, 덮고 적어도 낮은, 중간, 및 높은 흐름입니다. 흐름의 폭에 따라 여러 세그먼트 (30-60 c m), 단면적을 나눕니다. 휴대용 유량 계를 사용 하 여 세그먼트의 중심선에서 평균 속도 측정 합니다. 깊이 경우 < 10 cm, 최대 속도 측정 하 고 평균 속도 얻으려면 0.9를 곱합니다. 깊이 10-75 cm, 평균 속도 15를 결정 하기 위해 깊이 0.6에서 속도 측정. 보다 큰 75 cm 깊이 대 한 3 깊이 (0.2, 0.6, 0.8 물 표면에서 깊이)에서 속도 측정 하 고 그들에 평균 15.
    2. 세그먼트의 깊이, 폭, 평균 속도 사용 하 여 세그먼트의 방전을 계산 하 고 모든 세그먼트를 총 방전에서 방전 합계.
    3. 낮음, 보통 및 높은 흐름을 취재 하는 흐름의 범위에 대 한 절차를 따릅니다.
    4. 무대 (즉, 수동 출력 측정 시 압력 변환기에 의해 측정 하는 흐름의 깊이)와 측정 된 방전 사이의 관계를 결정.
      참고: 방전 속도 수동으로 측정 하 너무 높은 경우에, 임시 영역 속도 센서를 사용할 수 있습니다 방전 영역 속도 센서에 의해 측정 및 PT 센서에 의해 측정 깊이 사이의 관계를 만듭니다.
  3. 물 질 멀티 파라미터 sonde
    1. carabiner sonde 안전 하 고 쉽게 설치 및 제거 ( 그림 1)에 대 한와 철강 선, 깃 봉, Telspar 포스트에는 sonde를 탑재. 특히 홍수 동안 스트림 물 떠 올 수 있는 파편 또는 나무 로그에서 손상을 방지 하기 위해 Telspar 게시물의 하류 쪽에는 sonde를 놓습니다. 장소는 sonde의 하단은 sonde에 침전 물 형성의 가능성을 줄이기 위해 스트림 침대 위에서 적어도 1-10 cm.
      참고:는 sonde 항상 물에 침수 한다. 따라서, 다양 한 흐름을 스트림는 sonde는 sonde에 앙금의 축적을 줄이기 위해 충분히 높은 고에서 공기에 노출 되는 sonde를 방지 하기 위해 충분히 낮은 되어야 합니다. 그러나, 덜 가변 흐름 채널, sonde를 둘 수 있습니다 같은 센서는 물 표면 아래 약 10 ㎝.
      참고: 경우는 sonde 깊이 센서, 채널 침대에서 깊이 센서의 높이 측정 해야 채널 침대 위에 깊이 센서의 설치의 깊이 대 한 계정.
    2. Sonde 내부 건전지 또는 외부 배터리 전원. 휴대용 배터리 상자를 사용 하 여 외부 배터리와는 sonde를 연결 하는 통신 케이블. 15 분 마다 데이터를 수집 하는 데이터 통신 케이블을 사용 하 여 컴퓨터에 직접 다운로드 sonde 프로그램.
  4. Autosampler
    1. autosampler는 안정적인 지상에 스트림 은행의 상단에 날씨 보호 주택에 설치. 리드 산 성 배터리 autosampler 파워입니다. 충전 배터리 현장 20 W 태양 전지 패널을 설치.
    2. Telspar 포스트 또는 L-브래킷 물에서 여과기 파이프 고 호스 autosampler 연결.
      참고: 여과기와 호스를 통해 스트림에서 autosampler 끌어 물.
      참고: 여과기 파이프의 위치는 대표 데이터를 얻을 해야 합니다. 이 프로토콜에서 그것은 아무 단면 변화를 가정 하 고 배치 했다.
    3. Autosampler 샘플 물 주간 또는 필요에 따라 프로그램. 제조업체에서 제공한 autosampler 설명서를 참조 하십시오.
      참고:는 autosampler 샘플 물 강우량, 흐름, 시간, 또는 조합에 따라 프로그래밍할 수 있습니다. 샘플러는 많은 병으로 한 샘플, 하나로 많은 샘플 샘플 프로그램 될 수 있다 병 (합성), 또는 조합.
      참고:는 autosampler 물 (2000 mL) 추가 매개 변수는 실험실에서의 분석에 필요한 볼륨을 수집합니다. 연속 수 질 모니터링 된 sonde를 사용 하 여, 뿐만 아니라 샘플 중단된 앙금 농도 대 한 주간 기준 분석.

5. 센서와 Sonde 유지 보수

  1. 깨끗 한 영역 속도 센서 또는 센서 표면 근처에 파편을 줄이기 위해 모든 방문.
  2. 자주는 sonde에 센서를 보정.
    참고: 주파수 시즌, 수 문학, 분수령, 센서 유형, 및 파울의 속도 따라 달라 집니다. 여기 선택 watersheds에서 교정 필요 했다 매 2 주마다 좋은-품질 데이터를 수집.
  3. 제조업체에서 권장 하는 대로
  4. 소모 부품을 교체.
    참고:이 pH 참조 전극/모자, 모자 (멤브레인) 할 센서, 이온-팁 센서 (센서의 질산염과 암모늄) 및 순환와 퍼 브러쉬 포함.
  5. Sonde 공장 수리를 위해 필요한 경우 전송 (즉, 센서 재설정 하 고, 보정 후에, 표준에 대 한 허용 값을 읽지 않습니다 또는 센서 교정 실패 하는 경우).

6. 필드와 실험실 분석

  1. 센서를 유지 하 고는 autosampler 사용할 수 없는 경우 사이트에 자동으로 수집된 물 샘플 또는 수동으로 샘플 하 고 수집 물 샘플을 수집 하는 견학에 미리 준비. 검사 목록 (표 1)에 나열 된 항목을 포함 하도록 있는지 확인 하십시오.
  2. 깨끗 한에서 물 샘플을 수집 (즉,: 산 세척 하 고 헹 궈)와 항아리 (10 패)을 건조, 그들, 그리고 최대한 빨리 분석을 위한 실험실에 얼음에 그들을 수송.
    참고: 수집된 물 샘플은 실제 조건 하에서 대표적인 샘플 샘플링의 시간에서 그리고 특정 위치; 오염에 대 한 수집 된 샘플의 무결성을 보존 해야 하 고 물리, 화학, 그리고 생물학 변경 12.
    참고: 필요한 컨테이너 자료 다를 수 있습니다 관심의 일부 analytes에 대 한 반면 산성화 및 여과 해야 사이트.
  3. 는 열 분석lected 물 승인된 지주 16 시간 전에 표준 방법을 사용 하 여 실험실에서 샘플.
    참고: 물 샘플을 분석할 수 EPA 353.2;를 사용 하 여 질 산, EPA 353.2;에 대 한 4500-NO3 아 질산염, EPA 365.1;에 대 한 4500-NO2 4500-인산 염, EPA 350.1;에 대 한 PI 총 질소, EPA 365.4; 4500-PJ 4500-PJ 총 인, 총 중단된 한 고체, 2540-C는 2540-D에 대 한 총 녹은 고체 및 일시 중단 된 앙금 농도 16 , 17 D 3977-97.
  4. 분석 하는 동안 적절 한 품질 관리 및 검사, 공백, 표준, 복제, , 등을 따라. 따라 품질 보증 프로젝트 계획 (QAPP).
  5. 샘플 수집 및 실험실 직원에 대 한 양육 시트의 수를 각각의 복사본을 보관. 양육 권 시트의 체인에 필드에서 관찰 된 특이 한 또는 주목할 만한 이벤트 참고.

7. 데이터 수집 및 분석

  1. sondes, 흐름 모듈, 그리고 실험실에서 수집 물 품질 및 수량 데이터.
  2. 모든 원시 데이터의 복사본을 저장 하는 데이터 수정 및 분석 작업 전에.
  3. 신중 하 게 탁도에 수집 된 데이터를 검사 하 고 모든 0을 제거 (예를 들어, 0.0 NTU), NAN, 또는 무리 한 값 (예: 3000 NTU, 센서의 탐지의 상한) 추가 분석 전에.
    참고: 주의 해야 행사 때 모든 데이터를 제거. 그들은 필드 노트에서 특정 조건을 식별 하 고 데이터는 합리적인 결정 하는 경우에 제거 됩니다.
  4. PT 센서에서 출력을 계산 하는 단계-방전 관계를 사용 하 여.
    참고: PT 센서에 의해 측정 하는 깊이 압력 보상 해야 합니다.
    1. 사용 제조 업체 (현장에서 Inc.) 소프트웨어, " Baromerge, " 후 PT 센서 데이터를 수정 하려면.
      참고: 데이터 많은 기 압 값을 수동으로 입력 하 고 자동으로 baroTroll 로그 파일 고정된 압 값으로 수정 될 수 있습니다. 이 프로토콜 가까운 위치에 배포 하는 baroTroll 로그 파일 사용 하 여 PT 센서 데이터를 자동으로 수정.
  5. 영역 속도 센서 데이터에 대 한 센서 유물을 될 수 있는 모든 부정적인 흐름 제거.
    주의: 가끔 있을 수 있습니다 실제로 사이트에 따라 음의 흐름. 이 경우, 부정적인 속도 무시 하지 마십시오.
  6. 계산 역에서 업스트림 또는 다운스트림 방전과 방전 사이 선형 회귀를 사용 하 여 누락 된 방전 데이터.
    참고: 관계 이어야 한다 통계적으로 의미는 일반적으로 모든 업스트림 및 다운스트림 방송국 방전 사이 케이스입니다. 여기 테스트 watersheds에서 관계는 상당한 (p < 0.01)와 상관 계수 93% 보다 컸다. 그러나, 방전 데이터 누락 채워질 수 있다만 사이트 간의 거리가 짧은 고 유역 특성 유지와 비슷한 경우이 메서드를 사용 하 여.
  7. 누락 수 질 데이터를 기입 하지 마십시오.
    참고: 많은 변수 (즉, 타이밍 및 비료, 방전은 증가 또는 감소 여부, 사이트 특정 조건, 의 응용 프로그램)에 의해 수 질 데이터 영향을 받습니다.
  8. 일시 중단 된 앙금 농도 (SSC) 실험실 결과에서 고 탁도 (NTU)는 스트림에서 측정 간의 회귀 분석을 수행.
    참고: 이러한 회귀는 앙금 크기 분포, 민감한 SSC의 중요 한 하지만 변수 분수를 구성 하는 모래, 회귀 됩니다 가난한. 그러나, 그것은 모래와 벌금 샘플 분석 중 구분 되 고 벌금 SSC에 상관 향상 될 수 있습니다. 회귀 분석을 사용 하 여 연속 SSC 값 계산.
  9. 방전, 오염 물질 농도 따라 이후 흐름 중 농도 공식 1 6을 사용 하 여 계산 합니다. 흐름-가 중 평균 농도 (FWMC) 매일 시간대 별 데이터를 사용 하 여 계산 합니다. 또는, 15 분 데이터를 사용 하 여 시간 단위로 계산 FWMCs도 시간 통합.
    Equation
    어디
    FWMC 매일 흐름-가 중 평균 농도 =
    c = 농도의 i 번째 샘플
    t 시간, 1 시간 =
    q = 내가 방전 샘플
    나 = 1 24
  10. 데이터 목표를 충족 하기 위해 적절 한 통계 기법 적용. 데이터 할 때 정상이 아닌, 그들 정상 또는 평균 ± interquartile 범위를 사용 하 여 데이터를 변환. 정상이 아닌 데이터에 대 한 비-파라 메 트릭 테스트를 수행.

Representative Results

Aryal와 레바 (2017) 간행물에서이 프로토콜 전송 영양분과 두 개의 작은 농업 watersheds6에 앙금의 변화를 공부 하 고 사용 되었다. 이 프로토콜에서 추가 결과 아래 설명 되어 있습니다.

강 우 유출 수 질 관계:

지속적인 모니터링의 강도 15 분 데이터 (그림 2A)를 사용 하 여 하 게 되는 원인-효과 관계, 강우량, 결선, 탁도, 사이의 관계 등을 공부 하기 좋은 시간 해상도 사용자에 선택할 수 있습니다. 강 우 데이터 날씨 방송국 (www.weather.astate.edu), 하나는 작은 랑 유역과 낮은 세인트 프랜시스 분 지에서 다른 6.3 마일 내에서 다운로드 했다. 7/22 09:00 00:00, 총 강우량의 25.4 m m가 발생 했습니다. 강우량 7/22 17시 45분에서 4.89 m3/s를 00시 0.71 m3/s에서 방전을 증가. 강우량의 공간 변화와 흐름의 대부분에 기여 하는 쌀과 콩 필드의 배수 패턴에 묶여 가능성이 이벤트 기간 동안 여러 로컬 방전 봉우리 했다. 아래 세인트 프랜시스 분 지 지역 행 작물, 주로 콩 및 쌀의 약 94%를 했다. 방전으로 인해, 다른 14 m m 비 이벤트 7/23 07시 발생 하 고 5 h 동안. 따라서, 다른 증가에 측정 했다.

예상 대로 출력 다음 비 이벤트 하 고 점차적으로 인해 (그림 2A) 탁도 증가. 탁도 증가 13 NTU에서 7/21 23시 34분에 409 NTU 7/23 02시 04분에서. 가장 높은 탁도 hydrograph의 증가 방전 부분 동안 얻은 것입니다. 그것은 농업 분야에서 토양 입자를 씻어 첫 번째 플러시 때문일. 방전, 것과 같이 탁도 또한 두 봉우리를 분명히 보였다.

Figure 2
그림 2입니다. 강우량, 방전, 및 낮은 세인트 프랜시스 분 지, 농업 유역에서에서 이벤트 별로 수 질 변화.
(A) 강우량, 방전 및 탁도. (B) 질산염, 암모늄, 고 전도도 7/21에서 7/26. 분수령 작물의 대다수는 콩 및 쌀 이었다. 강우량, 방전, 고 탁도 음모는 각각 60, 15 및 15 분 데이터에 근거한 다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

마찬가지로, 질산염, 암모늄, 고 전도도 결선 및 시간 (그림 2B)와 유사 했다. 결선 이벤트 중 질산염 농도 필드에서 집중된 결선의 혼합으로 인해 증가 하거나 희석 효과 인해 감소 수 합니다. 고려 시간 프레임에서 질 산 7/22 02시 04분에서 4.52 mg/L까지 증가 하 고 점차적으로 감소. 질산염의 최근에 적용 된 첫 번째 플러시 결선과 일치 하지만 사용 하지 않는 수용 성 질소 멀리 세척 되었다. 질산염 농도의 두 번째 피크 방전, 두 번째 피크와 대응 하지만 그것은 첫 번째 피크 보다 낮은 농도 했다. 이 때문에 첫 번째 플러시에 의해 쉽게 수용 성 질소의 유실 가능성이 높습니다. 질 산 봉우리의 모양 크기에 차이도 불구 하 고 두 이벤트 기간 동안 유사 했다.

평균 암모늄 농도 0.80 mg/L, 때문일 쌀 분야에서 기여 했다. 암모늄 농도 (즉, 방전의 증가와 증가) 두 방전 봉우리 약간 다양 합니다. 그러나, 두 번째 방전 피크와 암모늄 농도 증가 질산염 (그림 2B)와 같은 이유로 첫 번째 방전 피크 보다을 했다. 질산염, 것과 같이 암모늄 농도 전에 방전 만족 만족.

전도도 기간 동안 93-495 µS/c m에서 배열 했다. 전도도를 방전 반비례 관계를 보였다 (그림 2A 와 2B) (즉, 전도성 높은 기본 흐름 중 이었고 두 피크 방전 동안 흐름의 증가와 감소). 질산염과 암모늄 질산염과 암모늄 기본 조건 보다 더 높은 되었다 하더라도 피크 방전 동안 물의 전도도 감소 이후 물 전도도 가능성이 작은 참여자를 했다. 빗 물, 더 낮은 전도도 희석 스트림에 물 더 낮은 전도도에 공헌할 지도 모른다.

PH, 온도의 일주 변화는 sonde 결과 (그림 3) 명확 하 게 표시 되어 있습니다. 온도 변화에서 36.1 24.6 ° c에서 7/9-7/10. 스트림에서 물 온도가 이었다 최저 06시 ~ 07시 최고에 17시 ~ 18시.

Figure 3
그림 3입니다. PH, 온도, 및 낮은 세인트 프랜시스 분 지, 농업 유역에서에서 스트림 섹션에서의 일주 변화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

용 존된 산소 자정부터 06시 최저 했다. 식물의 광합성 활동 시작 후 일출, DO는 7/9 (9.98 mg/L, 144.9% 채도)에 16시 19분, 7/10 (11.21 mg/L, 159.9% 채도)에 15시 34분에 만족 때까지 꾸준히 증가 했다. 꾸준히 자정까지 감소 하 고 지속적 남아 있었다. 박테리아와 조류의 호흡, 광합성, 탄소 및 질소 산화 및 온도 가능성이 할18의 일주 변화를 영향을 받습니다.

PH는 7.4와 7/9-7/10에서 7.8 사이 다양합니다. PH 7/9 (7.78) 17시 34분, 17: 04에 7/10 (7.77)에 가장 높은 했다. PH의 일주 변화는 또한 호흡, 광합성, 및 감소 pH, 이산화탄소 광합성 동안 제거 되 고 수 중 시스템에서 호흡 중 추가 됩니다 이후 용량, 버퍼링의 속도 의해 영향을 받습니다.

더 긴 기간을 측정 하는 경우 그림 2그림 3에 표시 하는 농도 (즉, 한 달, 계절, 년) 수 질 자연 또는 관리 되는 조건 하에서 시간 변경 하는 방법에 정보를 제공할 수 있습니다.

템포ral 오염 부하의 (월간) 변화:

스트림의 섹션에 일시적인 변화는 다른 시간의 척도에 공부 될 수 있다. 월별 변화는 작은 랑 유역, 북동부 아칸소에 작은 농업 유역에서 연중 (그림 4) 유역에서 질소와 침전 물 손실의 패턴을 공개 했다. 오염 부하는 초여름에서 높은 그리고 늦은을. 9 월과 10 월의 달 낮은 오염 로드, 낮은 흐름 때문에 주로 특징 이었다. SSC는 최근 수확 하 고 방해 필드에 강우량으로 인해 11 월과 12 월에 최고 이었다. 데이터는 또한 변화 했다 매우 높은 일일 부하 크게 변화 하는 강우량 이벤트에 의해 주도 됐다 이후 다는 것을 보여주었다. 높은 로드 중 늦은을 (11 월과 12 월) 시연 영양소 감소 프로그램 그들이 11 월/12 월 부하 감소에 집중 하는 경우에 더 효과가 있을 수 있습니다. 따라서, 겨울 덮개 작물19, 사용 등에서 오염 물질의 손실을 줄일 수 있는 기술은 분수령 관리 프로그램에서 고려 되어야 한다.

Figure 4
그림 4입니다. 질산염, 암모늄, 및 작은 랑 유역 출구에서 SSC 부하 (kg/d)의 월별 변화.
값은 평균 ± interquartile 범위. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

오염 부하의 공간 변이:

프로토콜은 분수령 내의 여러 방송국을 선택 하는 경우 일시적인 유사 이외에 공간 변화에 대 한 데이터를 제공할 수도 있습니다. 오염 물 여행 스트림 분명히 질산염과 암모늄 부하를 증가 하는 농업 유역 (그림 5) 쇼에 로드 합니다. 9.6 k g/하 질 산 연간에 손실 8-14 kg은 / 하 연간 범위 비슷한 토양 typs20작은 농업 watersheds에 있는 보고 된 미주리. 이러한 유형의 정보 instream 물 관리 사례 및 다른 사람의 사이에서 오염 물질 수송의 효율성을 평가 하기 위해 사용할 수 있습니다.

Figure 5
그림 5입니다. 질 산 그리고 작은 랑 유역에서 암모늄 전송.
업스트림, 미드, 및 다운스트림 사이트 위치 했다 약 2 km 떨어져. 값 8 월 2015에 대 한 매일 매일 의미의 평균 ± 표준 오차입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

센서 오염 및 침전 물 형성:

농업 watersheds에서 질소, 인, 높은 농도에서 흐르는 빗 물 등 영양소의 존재는 주어진된 온도에서 발생 바이오 파울 링 속도 가속화할 수 있습니다. 또한, 결선 물 tilled 필드와 침식된 수로에서 발생 하는 높은 앙금 로드를 수행할 수 있습니다. 높은 앙금 부하 센서와 sonde 표면에 침전 물 입자의 증 착 및 토사의 축적 될 수 있습니다. 이러한 오염 및 침전 물 형성 드리프트 및 정확 하지 않은 결과가 발생할 수 있습니다.

일주 변화 7/15, 7/16 센서 사이트에서 청소 하 고 파울 인 13 ~ 14 일 (그림 6) 후 갑자기 감소 했다 후에 증가까지 감소 한다. 성장과 결과 축적 된 sonde의 표면에 미생물의 그림 7에서 볼 수 있습니다. 파울은 표면에 심한 어디 잎사귀 또는 브러쉬 청소 하지입니다. 탁도 독서에 침전 물 형성의 효과 12/26 (그림 8)에 관찰 되었다. 12/23에 12 강수량 25 최대 탁도 증가/1595 NTU와 1073 NTU. 탁도 출력 스트림에 감소 되 면 감소 합니다. 그러나, 12/26에 큰 비가 이벤트 3000 NTU의 상한선에 도달 하는 탁도 발생 합니다. 탁도 독서 3000 NTU sonde 가드에 파편의 축적과 잡 초 및 Telspar 게시물에 대 한 식물의 존재 때문에 안정 유지. 탁도 수치가 불규칙 (즉, 15 분에서 미만 50 NTU 3000 NTU에서 갑자기 변경) 했다 파편 축적, 일단 잘못 된. 따라서, 12/29 12/26에서 탁도 데이터는 좋은 품질의 되지 않습니다.

Figure 6
그림 6입니다. 드리프트의 센서 판독값 후 2 주 동안 스트림에 Sonde 남아.
교정, 후는 sonde 7/8에 설치 된 그리고 7/22에 드리프트 시작. 7/21 후 읽고 센서에 드리프트는 정상 보다는 더 낮은에 결과. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7입니다. 브러시 및와 퍼로 닦아 후 센서 표면 (왼쪽) 및 센서 (오른쪽)의 깨끗 한 감지 표면에는 파울을 보여주는 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 8
그림 8입니다. 탁도 (NTU) 스트림 Sonde 가드에 있는 침전 물 형성 전후에.
강우량 (mm) 보조 y 축에 표시 됩니다. 탁도 12/16, 12/23, 12/25에 강우량에 대 한 우수한 응답을 보였다. 그러나, sonde 가드와 탁도 수치가 12/26 후에 12/26 만든된 침전 물 형성의 큰 강우량 이벤트 했다 결함 (주로 3000 NTU)와 엉뚱한. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

합니다 > 항목 목록 항목 목록 확인 문서 QAPP (품질 보증 프로젝트 계획) 양육 권 시트의 체인 필드 노트북 네비게이션 지도/GPS 펜, 마커, 라벨 테이프 안전 선크림/선글라스 말 벌 스프레이 구급 키트 식 수 통신 (휴대 전화) 개인 보호 장비-방수 바지, 고무 장화, 장갑, 모자 밧줄과 앵커 살 균 핸드 워시 샘플 수집, 저장, 전송 쿨러와 얼음 샘플 병 및 뚜껑 라벨 테이프 센서/계측 통신 케이블 외부 배터리를 충전 필드 노트북 Sonde 통신 케이블 'C' 배터리 브러쉬와 비누 필드 노트북 다른 도구 상자 (스크류 드라이버, 볼트 미터, 우편 넥타이, 렌치,...)

표 1입니다. 검사 목록 항목의 필드 방문 샘플 물 및 수리에 대 한 권장 하 고 센서를 유지 합니다.

Discussion

전반적으로, 양분 및 앙금의 지속적인 모니터링 잡아 샘플링 방법을 사용 하 여 모니터링 하는 여러 가지 장점이 있다. Hydrological와 물 품질 프로세스 시간의 아주 짧은 기간 동안 강우량에 의해 영향을 받습니다. 사용자는 영양분과 복잡 한 문제를 공부 하는 앙금에 높은 시간 해상도 데이터를 얻을 수 있습니다. 물 품질 같은 다른 매개 변수, 전도도, pH, 온도, 고 마, 동시에 그리고 질산염, 암모늄, 고 탁도 모니터링에 관해서는 동일한 비용에 얻어질 수 있다. 또한, 더 많은 수 질 매개 변수, 엽록소, 염 분, oxidation-reduction 잠재력, 양분 및 앙금 등의 측정을 허용 하는 제조 업체에서 다른 센서 있다.

이 프로토콜 연구;의 선택 하 신된 기간 동안 오염 물질의 시간적 변화를 식별 하는 데 수 있습니다. 분수령, 모니터링 하는 경우에 오염 물질의 공간 변화; 여러 방송국에서 실시 하는 그리고 오염 물질 모니터링의 단면 변화는 횡단면에 여러 지점에서 수행 됩니다. 이 프로토콜 같이 ph, 전도도, 일주 변화, 질 산, 염화, 탁도, 온도 수 원인-효과 관계를 보여 줍니다 및 오염 부하의 드라이버의 더 나은 이해에 기여.

양분과 앙금의 성공적인 연속 측정에도 불구 하 고 방법의 가장 큰 한계는 데이터의 손실 또는 센서 오류로 인해 저품질 데이터의 수집, 전력, 및 침전 물/파편 증강의 손실. 사이트 선택은 중요 하지만 그것은 똑같이 자주 보정을 확인 하거나 필요한 경우 보정을 내부 및 외부 배터리 (하지 태양 전원 공급) 하는 경우, 대체 다운로드 하 고 데이터를 확인 하는 것이 중요. 데이터 품질 여러 단계에서 데이터 처리 데이터 수집에서 손상 될 수 있습니다. 수집 단계,이 문서의 초점에서 발생 가능한 문제에 대 한 구제는 아래 설명 되어 있습니다.

데이터 손실:

부적절 한 센서 프로그래밍, 정전 센서, , 데이터에서 간격을 발생할 수 있습니다. 가능 하면, 태양 열 충전기 배터리를 충전 하는 방송국에 설치할 수 있습니다. 그렇지 않으면, (sondes)에 대 한 내부 및 외부의 빈번한 교체 배터리는 필요. 데이터를 자주 다운로드 하는 것은 신속 하 게 문제를 식별 하 고 메모리 제한으로 인해 데이터의 손실을, 그것을 해결 하기 위해 도움이 됩니다. 설치류는 케이블을 손상 하 고 데이터의 손실을 발생할 수 있습니다. 이러한 손실 케이블 커버 와이어 가드를 사용 하 여 피할 수 있습니다.

낮은 품질 데이터 파울:

센서 표면 그리고 결과 드리프트 또는 데이터에서 부정확성의 파울 구리 가드를 사용 하 여 구리 테이프와 센서 가드를 취재 하 여 최소화 될 수 있다 고 구리를 사용 하 여 센서 가드 주위 메쉬. 우리는 그는 sonde를 다루는 모든 기상 접착 테이프로 표면 (안 센서) 크게 촉진 센서의 청소를 발견. 와 퍼와 브러쉬, 셀프 클리닝 sondes 같은 한이 연구에 사용 된 센서 (그림 7)의 표면을 청소 하는 데 도움이. 테이프와 같은 구리 소재의 사용 경비, 또는 메쉬, 미생물 및 결과 파울의 성장을 감소.

낮은 품질 파편 형성 데이터:

센서는 sonde의 위치 및 앙금 아래에 케이블을 묻어 파편 형성을 제한할 수 있습니다. 예를 들어 배치 sonde 특정 깊이 스트림 침대 위에서 하지만 수 면 아래 침전 물 형성을 제한 하 데 도움이 됩니다. 마찬가지로, Telspar 게시물의 하류 쪽에는 sonde를 배치 감소 파편, Telspar 게시물 잡는 큰 숲, 잔디, 청소는 sonde 모든 분야 중 방문 하는 데 도움이 더 나은 품질의 데이터를 생산. 구리 메쉬 센서 가드 배치 앙금과 파편 형성, 수생 식물 및 macroinvertebrates, 파울에서 간섭을 줄일 수 있습니다.

된 sonde 배치 상류 또는 하류 Telspar 게시물의 수, 하류 쪽에는 sonde를 중단 것이 좋습니다. 편견 없이 측정 하는 sonde에 센서에 대 한 요구는 센서 표면 물의 움직임을가지고 또는 데 서 물. (4.0 c m) 게시물과 게시물에 구멍의 얇은 폭 물 센서 표면에 흐르는 확인 하십시오. 또한, 게시물의 업스트림 측에는 sonde 때 수생 잡 초 및 식물 소재/파편 수 묶습니다 sonde 가드를이 연구에서 관찰. 상류 쪽에는 sonde를 두기의 또 다른 단점은입니다, 동안 감시 센서 보호, sonde 시체 파편/나무 게시물의 업스트림 측에 의해 손상 되 고의 위험에 아직도. 시각적으로 관찰 하 고 비교와 게시물 없이 속도 읽기 속도 측정에 게시물의 효과 테스트할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 영역 속도 센서는 약 50 cm Telspar 게시물의 상류 그리고 Telspar 게시물의 존재는 속도 영향을 주지 않았다.

특정 조건 하에서 교정의 주파수를 확인 하는 것이 중요 합니다. 보정-보정 하 여 리소스를 낭비 하지 여 데이터 품질을 저하 하지의 균형 이다. 이 연구 (즉, 뜨겁고, 다습 한 열 대 기후)에서 농업 스트림에서 실험실 교정 여름 (그림 6)에서 겨울에 매 3 주 마다 2 주 충분 했다. 그러나, 센서는 여름 동안 매주 사이트에 청소 했다.

품질 관리를 포함 한 모든 활동에 대 한는 QAPP의 준비 프로젝트 사전 검사, 잠재적인 문제를 식별 하는 데 도움이, 일관 되 고 통일, 연구를 계속 하 고 더 나은 품질의 데이터를 생산. QAPP 절차에 제공 된 지침에 따라 하는 것이 필요 합니다.

이벤트 또는 노트북 또는 사진에 특별 한 관측의 문서는 매우 중요 합니다. 여러 번, 모니터링의 결과 흔하지 않은 이벤트에 연결 됩니다. 예를 들어는 준 설 (즉, 청소) 스트림 (도 랑), 빈번 하의 증가 방전 없이 물 샘플의 탁도 증가 합니다.

현장 작업에 관련 된 인원의 안전 뿐만 아니라 악기 안전은 매우 중요 하다. 안전, 건강 및 복지 계획 프로젝트를 시작 하기 전에 고안 한다. 일부 안전 관심사의 뱀, 온도 위험, 홍수, 높은 바람, 운전 조건, 번개, 등 물류 및 권장된 항목 필드 방문 중 표 1에 제공 됩니다.

질 산 암모늄 (즉, 이온 선택적 전극) 측정을 위한 현재 기술의 한계 중 하나는 그것은 측정 하지 않습니다 그들 매우 낮은 영양소 값까지 정확 하 게 이다. 센서의 해상도 0.01 mg/L 질 산 및 암모늄 센서, 정확도 5%의 독서, 또는 ± 2mg/l. 할, 탁도, pH, 전도도 센서의 정확도 ± 0.1-0.2 mg/L, 또는 0.1%; ± 1-3 %400 NTU; ± 0.2; 그리고 ± 5 µS, 각각. 또한, 프로tocol은 어려움 때문에 범람 하는 동안 따라 어렵다.

이 프로토콜은 농업 watersheds에서 시험 되었다, 그러나 그것은 적용할 수 있습니다 또한 다른 지역, 다른 watersheds에 watersheds 다른 토지에 의해 영향을 사용 하 여 마이닝을 포함 한 활동 같은. 이 방법은 여러 오염 물질 간의 상호 작용 평가에 유용 합니다. 여기에 설명 된 방법의 미래 애플리케이션으로 센서와 sonde 가드;에 파편/앙금의 축적의 파울에 대처 하기 위해 센서 발전 추가 개선 정확성 및 정밀 센서; 무선 네트워크와 서버; 데이터 원격 전송의 개발 그리고 표준 데이터 수집 시스템, 데이터 관리 및 응용 프로그램에 대 한 더 큰 네트워크의 형성.

Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

연구 자금 절약 효과 평가 프로젝트 (CEAP)에서 때문에 가능 했다. 우리는 특히 감사 사이트 액세스 권한을 생산자에서 미국 농 무부-ARS-델타 물 관리 연구 단위, Ecotoxicology 연구 시설, 아칸소 주립 대학 직원에 의해 샘플 분석 위원에서 연구 지원에 대 한. 이 연구의 일부는 ARS 참여 프로그램, 미국 에너지 부와 농 무부 사이 부처간 합의 통해 과학 교육 (ORISE)에 대 한 오크 리 지 연구소에 의해 관리 하는 약속에 의해 지원 되었다. ORISE는 DOE 계약 번호 드-AC05-06OR23100에서 ORAU에 의해 관리 됩니다. 이 문서에 모든 의견 저자의 이며 반드시 정책 및 USDA, ARS, 미상, 또는 ORAU/ORISE을 반영 하지 않습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Multiparameter sonde Hach Hydrolab DS5X measures temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen, nitrate, ammonium, turbidity
Area velocity flow module and sensor Teledyne Isco 2150 measures average stream velocity and flow depth, and calculates flow rate and total flow based on provided cross-section area of the ditch. Stored data can be downloaded directly to computer.
Automatic portable water sampler Teledyne Isco ISCO 6712 automatically samples water in the set interval or in conjunction with flow module and sensor
Pressure Transducer In-situ Rugged Troll 100 measures presure, level and temperature in the water. Stored data can be directly downloaded to the computer
Portable flow meter Flo-mate (Hach) Marsh-McBirney 2000 For manual discharge measurement
Battery, 12 v, rechargeable UPG UB 1270 To power sonde
Battery, 12 v, rechargeable Interstate Batteries SRM 27 Lead acid battery to power autosampler
Solar panel Alt E ALT20-12P To recharge battery at the site
C-8 batteries
Calibration standards Hach or Fisher Scientific mulitple Standards of pH (4,7,10), conductivity (1412 uS/cm), nitrate (5 and 50 mg/L), ammonium (5 and 50 mg/L), and turbidity (50,100,200 NTU)
High nitrate standard Hach 013810HY 50 mg/L
Low nitrate standard Hach 013800HY 5 mg/L
High ammonium standard Hach 002588HY 50 mg/L
Low ammonium standard Hach 002587HY 5 mg/L
Turbidity standard Fisher scientific R8819050-500G 50 NTU
Turbidity standard Fisher scientific 88-061-6 100 NTU
Turbidity standard Fisher scientific R8819200500 C 200 NTU
Potassium chloride salt pellets Hach 005376HY to maintain electrolyte for pH electrode
Potassium chloride standard Fisher scientific 5890-16 1412 us/cm
Buffer solution, pH 4 Fisher scientific SB99-1 for pH sensor calibration
Buffer solution, pH 7 Fisher scientific SB108-1 for pH sensor calibration
Buffer solution, pH 10 Fisher scientific SB116-1 for pH sensor calibration
Silicon sealant Hach 00298HY For sealing sensor battery cover water tight
All purpose cleaner Sunshine Makers Inc Simple green
Wipes Kimberly-Clark
L-bracket
Telsbar post Unistrut Service Company Secure sensors and sondes in the stream
Steel wire supend sonde and PT sensor
Carabiner supend sonde and PT sensor
Allen wrench
Copper wire mesh Bird B Gone Rodent and bird control copper mesh roll
Adhesive Tape Agri Drain Corporation Tile tape, works in wet and cold weather

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References

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