המחקר התאפשרה בשל מימון של פרוייקט הערכה אפקטים השימור (CEAP). אנו מודים במיוחד עבור גישה לאתרי רשות מן המפיקים, סיוע במחקר מחברי יחידת המחקר של ניהול המים משרד החקלאות-ARS-דלתא, וניתוח לדוגמה על ידי צוות במתקן המחקר Ecotoxicology, אוניברסיטת מדינת ארקנסו. החלק של מחקר זה נתמך על ידי פעילות התוכנית השתתפות ARS, מנוהל על ידי המכון אוק רידג על מדע, חינוך (ORISE) דרך הסוכנויות הסכם בין מחלקת האנרגיה של ארצות הברית לבין משרד החקלאות. ORISE מנוהלת על ידי ORAU תחת מספר חוזה דו דה-AC05-06OR23100. כל הדעות המובעות הנייר הזה של המחבר, אינן משקפות בהכרח את מדיניות ונופים של משרד החקלאות, ארס, דו או ORAU/ORISE.

<ol><li>Pellerin, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1752-1688.12386/pdf">Emerging Tools for Continuous Nutrient Monitoring Networks: Sensors Advancing Science and Water Resources Protection.</a> J Am Water Resour Assoc. 52 (4), 993-1008 (2016).</li>
<li>Rozemeijer, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+and+Evaluation+of+a+New+Passive+Sampler+for+Measuring+Average+Solute+Concentrations+in+a+Catchment+Scale+Water+Quality+Monitoring+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Tech%22%5BJournal%5D)">Application and Evaluation of a New Passive Sampler for Measuring Average Solute Concentrations in a Catchment Scale Water Quality Monitoring Study.</a> Environ Sci Tech. 44 (4), 1353-1359 (2010).</li>
<li>Cassidy, R., Jordan, P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169411003301">Limitations of instantaneous water quality sampling in surface-water catchments: Comparison with near-continuous phosphorus time-series data.</a> J. Hydrol. 405 (1-2), 182-193 (2011).</li>
<li>Facchi, A., Gandolfi, C., Whelan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+river+water+quality+sampling+methodologies+under+highly+variable+load+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">A comparison of river water quality sampling methodologies under highly variable load conditions.</a> Chemosphere. 66 (4), 746-756 (2007).</li>
<li>Hamilton, S. <a target="_blank" href="http://pages.aquaticinformatics.com/web-report.html">Global hydrological monitoring industry trends</a>. , Aquatic Informatics. Vancouver, B.C. (2012).</li>
<li>Aryal, N., Reba, M. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880916305436">Transport and transformation of nutrients and sediment in two agricultural watersheds in Northeast Arkansas.</a> Agric Ecosyst Environ. 236, 30-42 (2017).</li>
<li>National Research Council (U.S.). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Confronting+the+nation%27s+water+problems%3A+The+role+of+research%22">Confronting the nation's water problems: The role of research</a>. , National Academies Press. (2004).</li>
<li>LMRRA (Lower Mississippi River Resource Assessment). <a target="_blank" href="http://www.mvm.usace.army.mil/Portals/51/docs/missions/projects/LMRRA/LMRRA_Final%20Assessment%20Public.pdf?ver=2016-09-15-141848-490">Final Assessment in Response to Section 402 of WRDA 2000 Public Review Draft</a>. , (2015).</li>
<li>MWNTF (Mississippi River/Gulf of Mexico Watershed Nutrient Task Force). <a target="_blank" href="https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-07/documents/htf-goals-framework-2015.pdf">New Goal Framework</a>. , Washington, DC. (2008).</li>
<li>USDA-NRCS (The United States Department of Agriculture-Natural Resources Conservation Service). Mississippi River Basin Healthy Watersheds Initiative Maps and List of Watershed. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/national/programs/initiatives/?cid=nrcsdev11_023896">http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/national/programs/initiatives/?cid=nrcsdev11_023896</a> (2016).</li>
<li>Reba, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.jswconline.org/content/68/2/45A.full.pdf+html">A statewide network for monitoring agricultural water quality and water quantity in Arkansas.</a> J. Soil Water Conserv. 68 (2), 45a-49a (2013).</li>
<li>Duncan, D., Harvey, F., Walker, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDuncan%2C+D+%22Australian+Water+Quality+Centre%22">Australian Water Quality Centre</a>. , Environment Protection Authority. Australia. (2007).</li>
<li>Hamilton, S. <a target="_blank" href="http://pages.aquaticinformatics.com/web-whitepaper-5-essentials.html">The 5 essential elements of a hydrological monitoring program</a>. , Aquatic Informatics. (2012).</li>
<li>Wagner, R. J., Boulger, R. W. Jr, Oblinger, C. J., Smith, B. A. <a target="_blank" href="https://pubs.usgs.gov/tm/2006/tm1D3/pdf/TM1D3.pdf">Guidelines and standard procedures for continuous water-quaity monitors-Station operation, record computation, and data reporting:
 U.S. Geological Survey Techniques and Methods 1-D3</a>. , Virginia. (2006).</li>
<li>World Metorological Organization. <a target="_blank" href="http://www.wmo.int/pages/prog/hwrp/publications/stream_gauging/1044_Vol_I_en.pdf">Manual on Stream Gauging Volume I-Fieldwork</a>. , (2010).</li>
<li>American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Standard+methods+for+the+examination+of+water+%26+wastewater%22">Standard methods for the examination of water & wastewater</a>. , 21st ed, American Public Health Association. (2005).</li>
<li>ASTM (American Society of Testing and Materials) D3977-97. <a target="_blank" href="https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D3977-97.htm">Standard test methods for determining sediment concentration in water samples</a>. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (1997).</li>
<li>O'Connor, D. J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/WR003i001p00065/abstract">The temporal and spatial distribution of dissolved oxygen in streams.</a> Water Resour Res. 3 (1), 65-79 (1967).</li>
<li>Dabney, S. M. <a target="_blank" href="http://www.jswconline.org/content/53/3/207.abstract">Cover crop impacts on watershed hydrology.</a> J Soil Water Conserv. 53 (3), 207-213 (1998).</li>
<li>Udawatta, R. P., Motavalli, P. P., Garrett, H. E., Krstansky, J. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880906001034">Nitrogen losses in runoff from three adjacent agricultural watersheds with claypan soils.</a> Agric Ecosyst Environ. 117 (1), 39-48 (2006).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

בסך הכל, ניטור רציף של חומרים מזינים, משקעים יש מספר יתרונות על ניטור באמצעות שיטת הדגימה לתפוס. תהליכי איכות הידרולוגי ומים מושפעים גשמים במשך תקופה קצרה מאוד של זמן. משתמשים יכולים לקבל נתונים זמני ברזולוציה גבוהה על חומרים מזינים, משקעים ללמוד בעיות מורכבות. ניתן לקבל פרמטרים איכות מים ...

ניטור איכות המים מספק מידע על ריכוזי המזהמים בקני מידה שונים מרחבי, בהתאם לגודל של אזור תורם, אשר יכול לנוע בין מגרש שדה או על קו פרשת מים. ניטור זה מתרחש על פני תקופה של זמן, כגון אירוע אחד, יום, עונה או שנה. המידע שנלמדו לפי ניטור איכות המים, הקשורים בעיקר חומרים מזינים (למשל, חנקן וזרחן) משקעים, ניתן להשתמש כדי: 1) להבין תהליכים, את התחבורה ואת הפיכתו של מזהמי נחלים, כגון תעלות ניקוז חקלאי; 2) להעריך את היעילות של שיטות ניהול חלה על פרשת המים כדי להפחית את העומס התזונתי, משקעים וכדי להגדיל את איכות המים; 3) להעריך את המסירה של משקעים וחומרים מזינים למים במורד הזרם; . ו-4) לשפר את הדגמים של חומרים מזינים, משקעים כדי להבין את הידרולוגי ומים תהליכי איכות הקובעות מזהמים התחבורה ואת הדינמיקה מעל טווח סולמות הגיאופוליטיות והמרחביות טמפורלית.
מידע זה חיוני כדי שיחזור המערכת האקולוגית הימית תכנון בר קיימא, הניהול של משאבי המים1.
שיטת שנמצאות בשימוש נפוץ ביותר עבור מזין, משקעים ניטור בפרשת קח דגימה. קח דגימה מייצגת במדויק ריכוז בזק בזמנו של דגימה2. זה יכול גם מתארים וריאציה של ריכוזי מזהמים עם הזמן אם מבוצעת דגימה בתדירות גבוהה. אולם, דגימה בתדירות גבוהה הוא זמן אינטנסיבי ויקר, לעיתים קרובות הפיכתה מעשי2. בנוסף, ייתכן דגימה לתפוס תחת- או בהערכת יכולתו של ריכוז מזהמים בפועל מחוץ3,42,זמן הדגימה. כתוצאה מכך, נטען באמצעות ריכוז כזה וייתכן שלא תהיה מדויקת.
לחלופין, ניטור רציף מספקת מידע מדויק ומתוזמן על איכות המים בתוך מרווח זמן מוגדרים מראש, כגון דקה, שעה, או יום. המשתמשים יכולים לבחור את מרווחי הזמן המתאים בהתאם לצרכים שלהם. ניטור רציף מאפשר את החוקרים, המתכננים ומנהלי למטב את המדגם אוסף; לפתח ולעקוב אחר מדדי זמן משולבת, כגון הכולל המון היומי המרבי (TMDLs); להעריך את השימוש בגוף המים; השוררים הבסיס הנחל; והערכת במרחב של חנותם הווריאציות של מזהמים לקבוע קשרי סיבה-תוצאה ולפתח ניהול תוכנית5,6. ניטור רציף של חומרים מזינים, משקעים לאחרונה קיבלה תשומת לב מוגברת בשל התקדמות טכנולוגיית מחשוב, חיישן, את יכולת משופרת של התקני אחסון ו דרישות הנתונים גובר הצורך ללמוד תהליכים מורכבים יותר 1 , 5 , 7. סקר גלובלי של למעלה מ-700 אנשי מקצוע מים, השימוש בפרמטר מרובה sondes עלה מ 26% ל-61% משנת 2002 עד 2012, צפויה להגיע 66% עד 20225. בסקר אותו, 72% מהמשיבים ציינו הצורך הרחבת רשת ניטור שלהם להכיר את הנתונים שלהם צריך5. מספר תחנות ניטור ברשת ואת מספר משתנים לכל תחנת בפיקוח 2012 צפויים לגדול ב-53% ו- 64%, בהתאמה, על ידי 20225.
עם זאת, כמות מהפיקוח פרשות מים לחקלאות ואיכות מים רציפה הוא מאתגר. אירועי גשם גדול לשטוף את המשקע ואת macrophytes, לתרום עומס משקעים גבוהה הצטברות פסולת חיישנים, sondes. נגר של עודף חנקן וזרחן חלה על שטחים חקלאיים יוצר תנאים אידיאליים עבור הצמיחה של אורגניזמים מיקרוסקופיים, מאקרוסקופית, עכירות של חיישנים instream sondes, בעיקר בחודשי הקיץ. עכירות הצטברות משקעים יכול לגרום חיישנים להיכשל, הסחף של להפיק נתונים לא אמינים. למרות האתגרים הללו, עדינה יותר רזולוציה טמפורלית (כמו נמוך לפי דקות) נתונים נדרשים ללמוד על תהליכי נגר ו הלא-נקודת מקור זיהום, כפי שהם מושפעים מאפיינים קו פרשת המים (למשל, גודל, אדמה, מדרון, ועוד. ) ואת התזמון והעוצמה של המשקעים7. תצפית שדה זהיר, כיול בתדירות גבוהה, ו נאות ניקוי ותחזוקה יכול להבטיח נתונים באיכות טובה מן החיישנים sondes, אפילו ברזולוציה זמן עדינה יותר.
כאן נדון שיטת ה בחיי עיר רציף פיקוח על שתי פרשות מים חקלאיים באמצעות פרמטר ריבוי מים באיכות sondes, אזור מהירות, חיישני מתמר לחץ autosamplers; כיול ותחזוקה השדה שלהם; עיבוד נתונים. הפרוטוקול מדגים דרך שבה ניטור איכות המים מתמשך יכול להתבצע. הפרוטוקול חל בדרך כלל מים רציפה איכות וכמות ניטור כל סוג או גודל של קו פרשת המים.
הפרוטוקול בוצע ב ארקנסו הצפון הקטן תעלות. אגן נהר (ההיברו 080202040803, 53.4 km2 אזור) ואגן התחתונה סנט פרנסיס (ההיברו 080202030801, נמצא 23.4 km2 אזור). אלה שתי פרשות מים נשפכים מיובליו של נהר המיסיסיפי. הצורך בניטור מיובליו של נהר המיסיסיפי זוהה על ידי ועדת שימור התחתון של נהר המיסיסיפי, מפרץ של מקסיקו היפוקסיה כוח המשימה לפתח תוכנית ניהול קו פרשת המים וכדי להקליט את ההתקדמות של פעילויות ניהול 8 , 9. בנוסף, פרשות מים אלה מאופיינים בעושר המוקד פרשות מים על ידי שירות שימור (USDA-NRCS), משאבים טבעיים מחלקת החקלאות של ארצות הברית בהתבסס על הפוטנציאל להפחתת זיהום התזונתי, משקעים ועבור שיפור איכות המים10. פיקוח על קצה השדה מתבצע בפרשות מים אלה כחלק ברחבי המדינה רשת נהר המיסיסיפי אגן בריא פרשת יוזמה (MRBI)11. עוד פרטים על פרשות המים (קרי, לאתר מיקומים, מאפיינים קו פרשת המים, וכו ') הינם מסופקים בחדרי Aryal, ריבה (2017)6. בקיצור, באגן תעלות. הנהר הקטן יש בעיקר קרקעות חמרה סחופת, כותנה, סויה הגידולים העיקריים, ואילו התחתונה סנט פרנסיס האגן יש בעיקר אדמת חימר שארקי, אורז, סויה הם הגידולים העיקריים. על כל פרשת המים, בחיי עיר רציף מים בכמות ובאיכות ניטור (קרי, הפרשות טמפרטורה, pH, לעשות, עכירות, מוליכות, חנקתי ו אמוניום) בוצע בבית שלוש תחנות בזרם המרכזי באמצעות פרוטוקול זה כדי להבין ההשתנות יכולות את עומסי מזהמים ותהליכים ההידרולוגי. בנוסף, דגימות מים שבועי היו אסף וניתח עבור co משקעים על תנאיncentration.

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

continuous instream monitoring of nutrients and sediment in agricultural watersheds

ריכוזי מזהמים והמון ב פרשות מים להשתנות במידה ניכרת עם זמן ומרחב. מידע מדויק ומתוזמן על הגודל של מזהמים במשאבי מים הוא תנאי הכרחי להבנת נהגי עומסי מזהמים ולקבלת החלטות מושכלות מים משאב ניהול. השיטה הנפוצה "לתפוס הדגימה" מספק את ריכוזי המזהמים בזמנו של דגימה (קרי, ריכוז בזק), ייתכן תחת- או overpredict את ריכוזי מזהמים והמון. ניטור רציף של חומרים מזינים, משקעים לאחרונה קיבל יותר תשומת לב בשל ההתקדמות בתחום המיחשוב, חישה, וטכנולוגיה התקני אחסון. פרוטוקול זה מדגים את השימוש חיישנים sondes, מכשור כדי לפקח באופן רציף בחיי עיר חנקת אמוניום, עכירות, pH, מוליכות, טמפרטורה, חמצן מומס (DO) וכדי לחשב את עומסי שני נחלים (תעלות) ב שתי פרשות מים לחקלאות. עם כיול נכונה, אחזקה, הפעולה של חיישנים, sondes, מים טובים איכות הנתונים ניתן להשיג על ידי התגברות על מצבים מאתגרים כמו עכירות הצטברות פסולת. השיטה יכול להיות גם בשימוש פרשות מים בגדלים שונים, המאופיינת קרקע חקלאית, מיוער, ו/או עירוני.

בתוך הפרסום (2017) Aryal, ריבה, פרוטוקול זה שימש ללמוד את התחבורה וטרנספורמציה של חומרים מזינים, משקעים שתי פרשות מים חקלאי קטן6. תוצאות נוספות של פרוטוקול זה מתוארים להלן.
גשמים יחסים איכות מים:
הכוח...

Watch this Scientific Journal Video about Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds at JoVE.com

ניטור רציף של חומרי הזנה ומשקעים בזרמים חקלאיים | סביבה | וִידֵאוֹ

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

עם התקדמות הטכנולוגיה ועם עליית שתסכים הציפיות, הגבירה הצורך ואת השימוש נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מזהמים עומס שערוך. פרוטוקול זה מתאר שיטה לניטור רציף בחיי עיר המים איכות כדי לקבל נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מים מושכלת החלטות ניהול משאבים.

Instream רציף ניטור של חומרים מזינים, משקעים ב פרשות מים לחקלאות

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

continuous-instream-monitoring-nutrients-sediment-agricultural

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Environment

Ecology

Biodiversity and Conservation

SCIENTISTS IN ACTION

11.2K Views.  Oak Ridge Institute of Science and Education (ORISE). עם התקדמות הטכנולוגיה ועם עליית שתסכים הציפיות, הגבירה הצורך ואת השימוש נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מזהמים עומס שערוך. פרוטוקול זה מתאר שיטה לניטור רציף בחיי עיר המים איכות כדי לקבל נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מים מושכלת החלטו?...

Video: Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Clean Sampling and Analysis of River and Estuarine Waters for Trace Metal Studies

Most of the trace metal concentrations in ambient waters obtained a few decades ago have been considered unreliable owing to the lack of contamination control. Developments of some techniques aiming to reduce trace metal contamination in the last couple of decades have resulted in concentrations reported now being orders of magnitude lower than those in the past. These low concentrations often necessitate preconcentration of water samples prior to instrumental analysis of samples. Since contamination can appear in all phases of trace metal analyses, including sample collection (and during preparation of sampling containers), storage and handling, pretreatments, and instrumental analysis, specific care needs to be taken in order to reduce contamination levels at all steps. The effort to develop and utilize "clean techniques" in trace metal studies allows scientists to investigate trace metal distributions and chemical and biological behavior in greater details. This advancement also provides the required accuracy and precision of trace metal data allowing for environmental conditions to be related to trace metal concentrations in aquatic environments.
This protocol that is presented here details needed materials for sample preparation, sample collection, sample pretreatment including preconcentration, and instrumental analysis. By reducing contamination throughout all phases mentioned above for trace metal analysis, much lower detection limits and thus accuracy can be achieved. The effectiveness of "clean techniques" is further demonstrated using low field blanks and good recoveries for standard reference material. The data quality that can be obtained thus enables the assessment of trace metal distributions and their relationships to environmental parameters.

Special care using "clean techniques" is required to properly collect and process water samples for trace metal studies in aquatic environments. A protocol for sampling, processing, and analytical procedures with the aim of obtaining reliable environmental monitoring data and results with high sensitivity for detailed trace metal studies is presented.

נקי דיגום ואנליזה של נהר ושפכי הנהרות ווטרס ללימודי מתכת עקבות

Most of the trace metal concentrations in ambient waters obtained a few decades ago have been considered unreliable owing to the lack of contamination ...

Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems within heavily impacted watersheds. Current efforts often fall short as a result of an inability to quantify and predict complex cumulative effects of current and future land use scenarios at relevant spatial scales. The goal of this manuscript is to provide methods for conducting a targeted watershed assessment that enables resource managers to produce landscape-based cumulative effects models for use within a scenario analysis management framework. Sites are first selected for inclusion within the watershed assessment by identifying sites that fall along independent gradients and combinations of known stressors. Field and laboratory techniques are then used to obtain data on the physical, chemical, and biological effects of multiple land use activities. Multiple linear regression analysis is then used to produce landscape-based cumulative effects models for predicting aquatic conditions. Lastly, methods for incorporating cumulative effects models within a scenario analysis framework for guiding management and regulatory decisions (e.g., permitting and mitigation) within actively developing watersheds are discussed and demonstrated for 2 sub-watersheds within the mountaintop mining region of central Appalachia. The watershed assessment and management approach provided herein enables resource managers to facilitate economic and development activity while protecting aquatic resources and producing opportunity for net ecological benefits through targeted remediation.

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems in the face of uncertain future conditions. We provide methods for conducting a targeted watershed assessment that enables resource managers to produce landscape-based cumulative effects models for use within a scenario analysis management framework.

Watershed תכנון במסגרת ניתוח תרחיש כמותי

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems within heavily impacted watersheds. Current efforts often fall ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. Yet the in situ study of DOM is difficult as the molecular complexity of the DOM pool cannot be easily reproduced for experimental purposes. Nutrient additions to streams however, have been shown to repeatedly alter the in situ and ambient DOM pool. Here we demonstrate an easily replicable field-based method for manipulating the ambient pool of DOM at the ecosystem scale. During nutrient pulse experiments changes in the concentration of both dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen can be examined across a wide-range of nutrient concentrations. This method allows researchers to examine the controls on the DOM pool and make inferences regarding the role and function that certain fractions of the DOM pool play within ecosystems. We advocate the use of this method as a technique to help develop a deeper understanding of DOM biogeochemistry and how it interacts with nutrients. With further development this method may help elucidate the dynamics of DOM in other ecosystems.

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter provides an important source of energy and nutrients to stream ecosystems. Here we demonstrate a field-based method to manipulate the ambient pool of dissolved organic matter in situ through easily replicable nutrient pulses.

הבנה מומס אורגני Biogeochemistry דרך<em&gt; באתרו</em&gt; מניפולציות מזינות במערכות אקולוגיות זרמו

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may be treated with simple systems designed to promote sorption of contaminants to vegetation and soils and promote infiltration. Two example systems are described: a bioswale treatment system for urban stormwater treatment, and a vegetated drainage ditch for treating agriculture irrigation runoff. Both have similar attributes that reduce contaminant loading in runoff: vegetation that results in sorption of the contaminants to the soil and plant surfaces, and water infiltration. These systems may also include the integration of granulated activated carbon as a polishing step to remove residual contaminants. Implementation of these systems in agriculture and urban watersheds requires system monitoring to verify treatment efficacy. This includes chemical monitoring for specific contaminants responsible for toxicity. The current paper emphasizes monitoring of current use pesticides since these are responsible for surface water toxicity to aquatic invertebrates.

This article summarizes the design attributes and the effectiveness of treatment systems that treat urban stormwater and agriculture irrigation runoff to remove pesticides and other contaminants associated with aquatic toxicity.

מערכות טיפול צמחי להסרת מזהמים המשויכים לרעלת פני המים בחקלאות ובנוף העירוני

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

Capturing Flow-weighted Water and Suspended Particulates from Agricultural Canals During Drainage Events

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage discharge events. Farm canals can be enriched by nutrients such as phosphorus (P) that are susceptible to transport. Phosphorus in the form of suspended particulates can significantly contribute to the overall P loads in drainage water. A settling tank experiment was conducted to capture suspended particulates during discrete drainage events. Farm canal discharge water was collected in a series of two 200 L settling tanks over the entire duration of the drainage event, so as to represent a composite subsample of the water being discharged. Imhoff settling cones are ultimately used to settle out the suspended particulates. This is achieved by siphoning water from the settling tanks via the cones. The particulates are then collected for physico-chemical analyses.

Nutrients present in particulate form can contribute significantly to the overall loads in agricultural drainage waters. This study describes a novel method to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canal drainage over the entire duration of the drainage event.

לכידת משוקלל זרימת מים, חלקיקים מן התעלות חקלאית במהלך אירועים ניקוז

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage ...

Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds

Vernal ponds, also referred to as vernal pools, provide critical ecosystem services and habitat for a variety of threatened and endangered species. However, they are vulnerable parts of the landscapes that are often poorly understood and understudied. Land use and management practices, as well as climate change are thought to be a contribution to the global amphibian decline. However, more research is needed to understand the extent of these impacts. Here, we present methodology for characterizing a vernal pond's morphology and detail a monitoring station that can be used to collect water quantity and quality data over the duration of a vernal pond's hydroperiod. We provide methodology for how to conduct field surveys to characterize the morphology and develop stage-storage curves for a vernal pond. Additionally, we provide methodology for monitoring the water level, temperature, pH, oxidation-reduction potential, dissolved oxygen, and electrical conductivity of water in a vernal pond, as well as monitoring rainfall data. This information can be used to better quantify the ecosystem services that vernal ponds provide and the impacts of anthropogenic activities on their ability to provide these services.

Understanding the ecosystem services and processes provided by vernal ponds and the impacts of anthropogenic activities on their ability to provide these services requires intensive hydrologic monitoring. This sampling protocol using in-situ monitoring equipment was developed to understand the impact of anthropogenic activities on water levels and quality.

רציף הידרולוגיה ומים איכות ניטור של בריכות סולט לייק סיטי

Vernal ponds, also referred to as vernal pools, provide critical ecosystem services and habitat for a variety of threatened and endangered species. ...

Measuring Phosphorus Release in Laboratory Microcosms for Water Quality Assessment

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine laboratory measures of P bioavailability are based on chemical extractions performed on dried samples under oxidizing conditions. While useful, these tests are limited with respect to characterizing P release under prolonged water saturation. Labile orthophosphate bound to oxidized iron and other metals can rapidly desorb to solution in reducing environments, increasing P mobilization risk to surface runoff and groundwater. To better quantify P desorption potential and mobility during extended saturation, a laboratory microcosm method was developed based on repeated sampling of porewater and overlying floodwater over time. The method is useful for quantifying P release potential from soils and sediments varying in physicochemical properties and can improve site-specific P mitigation efforts by better characterizing P release risk in hydrologically active areas. Advantages of the method include its ability to simulate in situ dynamics, simplicity, low cost, and flexibility.

Accurate quantification of phosphorus (P) desorption potential in saturated soils and sediments is important for P modeling and transport mitigation efforts. To better account for in situ soil-water redox dynamics and P mobilization under prolonged saturation, a simple approach was developed based on repeated sampling of laboratory microcosms.

מדידת שחרור זרחן במעבדה Microcosms עבור הערכת איכות מים

Phosphorus (P) is a critical limiting nutrient in agroecosystems requiring careful management to reduce transport risk to aquatic environments. Routine ...

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture data has been slow due to inconsistent data collection, poor standardization, and typically short record duration. Soil moisture, or quantitatively volumetric soil water content (SWC), is measured using buried, in situ sensors that infer SWC from an electromagnetic response. This signal can vary considerably with local site conditions such as clay content and mineralogy, soil salinity or bulk electrical conductivity, and soil temperature; each of these can have varying impacts depending on the sensor technology.
Furthermore, poor soil contact and sensor degradation can affect the quality of these readings over time. Unlike more traditional environmental sensors, there are no accepted standards, maintenance practices, or quality controls for SWC data. As such, SWC is a challenging measurement for many environmental monitoring networks to implement. Here, we attempt to establish a community-based standard of practice for in situ SWC sensors so that future research and applications have consistent guidance on site selection, sensor installation, data interpretation, and long-term maintenance of monitoring stations.
The videography focuses on a multi-agency consensus of best-practices and recommendations for the installation of in situ SWC sensors. This paper presents an overview of this protocol along with the various steps essential for high-quality and long-term SWC data collection. This protocol will be of use to scientists and engineers hoping to deploy a single station or an entire network.

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

The determination of soil water content is a critical mission requirement for many state and federal agencies. This protocol synthesizes multi-agency efforts to measure soil water content using buried in situ sensors.

ב Situ חיישני לחות קרקע בקרקעות ללא הפרעה

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture ...

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers (mainly phosphorus concentration and light intensity) and species composition on primary productivity. Primary productivity is mainly driven by light intensity, temperature, availability of nutrients, and distribution of the ionic species of the carbonate system in the respective depths of the euphotic zone. It is a complex system that is very difficult to simulate in the laboratory. This cheap, transportable, and easy-to-build floating barge allows measuring the primary productivity accurately-directly under the actual natural conditions. The methodology is based on measuring the primary productivity in real time using noninvasive oxygen sensors integrated into tightly sealed glass jars, enabling online oxygen flux monitoring and providing new insights into metabolic activities. Detailed seasonal in situ measurements of gross primary productivity of microbial mats (or other benthic organisms) can improve current knowledge of the processes controlling primary productivity dynamics in lentic waters.

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

Presented here is a cost-effective and transportable method/facility for measuring the primary productivity of microbial mats under actual in situ environmental temperature and light conditions. The experimental setup is based on widely available materials and can be used under various conditions while offering the advantages of laboratory-based models.

שיטה בעלות נמוכה למדידת התפוקה הראשונית באתרה של קהילות פריפיטון במים לנטיים

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers ...

הדמיה משולבת של נתונים ביו-גיאוכימיים לניהול חומרים מזינים

Visualization of Productivity Zones Based on Nitrogen Mass Balance Model in Narragansett Bay, Rhode Island

Primary productivity in the coastal regions, linked to eutrophication and hypoxia, provides a critical understanding of ecosystem function. Although primary productivity largely depends on riverine nutrient inputs, estimation of the extent of riverine nutrient influences in the coastal regions is challenging. A nitrogen mass balance model is a practical tool to evaluate coastal ocean productivity to understand biological mechanisms beyond data observations. This study visualizes the biological production zones in Narragansett Bay, Rhode Island, USA, where hypoxia frequently occurs, by applying a nitrogen mass balance model. The Bay is divided into three zones - brown, green, and blue zones - based on primary productivity, which are defined by the mass balance model results. Brown, green, and blue zones represent a high physical process, a high biological process, and a low biological process zone, depending on river flow, nutrient concentrations, and mixing rates. The results of this study can better inform nutrient management in the coastal ocean in response to hypoxia and eutrophication.

מחבר זרקור: הבנת השפעות חנקן ריברין ופרודוקטיביות ראשונית לניהול יעיל של חומרים מזינים

Here, we aim to visualize the zonation of biological productivity in Narragansett Bay, Rhode Island, based on the nitrogen mass balance model. The results will inform nutrient management in the coastal regions to reduce hypoxia and eutrophication.

תצוגה חזותית של אזורי פרודוקטיביות בהתבסס על מודל איזון מסת חנקן במפרץ נרגנסט, רוד איילנד

Primary productivity in the coastal regions, linked to eutrophication and hypoxia, provides a critical understanding of ecosystem function. Although ...