רציף הידרולוגיה ומים איכות ניטור של בריכות סולט לייק סיטי

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

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 אנתרופוגניים^3,4. 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 פעילויות^2,7. 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).

Protocol

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).
מרווחי
4. 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.
5. בסוף כל transect, לבצע backsight של אמת המידה ולהקליט את העלאת.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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).
10. 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):
   
   איפה E גובה מתאר .
5. לחשב את הנפח הכולל (V _P) של הבריכה vernal כסכום של אמצעי האחסון בין כל מרווח מתאר:
   
   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.

תוצאות

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,

Discussion

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 ל...

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