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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Vi è una necessità critica per gli strumenti e le metodologie in grado di gestire sistemi acquatici di fronte alle condizioni di futuro incerto. Forniamo i metodi per condurre una valutazione spartiacque mirato che consente ai responsabili delle risorse per la produzione di modelli di effetti cumulativi del paesaggio a base per l'utilizzo all'interno di un quadro scenario di gestione analisi.

Abstract

Vi è una necessità critica per gli strumenti e le metodologie in grado di gestire sistemi acquatici all'interno di bacini pesantemente influenzato. Gli attuali sforzi spesso sono insufficienti a causa di una incapacità di quantificare e prevedere complessi effetti cumulativi di scenari di uso del suolo attuali e futuri in materia scale spaziali. L'obiettivo di questo manoscritto è quello di fornire metodi per condurre una valutazione spartiacque mirato che consente ai responsabili delle risorse per la produzione di modelli di effetti cumulativi del paesaggio a base per l'utilizzo all'interno di un quadro scenario di gestione analisi. Siti vengono prima selezionati per l'inclusione all'interno della valutazione svolta da identificare i siti che cadono lungo le pendenze e le combinazioni di fattori di stress noti indipendenti. tecniche di campo e di laboratorio vengono poi utilizzati per ottenere dati sulle caratteristiche fisiche, chimiche, ed effetti biologici delle molteplici attività di uso del suolo. L'analisi di regressione lineare multipla viene poi utilizzato per la produzione di modelli di effetti cumulativi del paesaggio a base per la previsione aquacondizioni di tic. Infine, i metodi per incorporare modelli di effetti cumulativi in un quadro analisi di scenario per la gestione e decisioni di regolamentazione di guida (per esempio, permettendo e mitigazione) all'interno di bacini di sviluppo attivamente sono discussi e dimostrati per 2 sub-bacini all'interno della regione mineraria vetta del centro di Appalachia. L'approccio di valutazione e la gestione dei bacini idrici fornite nel presente documento consente ai responsabili delle risorse per facilitare l'attività economica e lo sviluppo, proteggendo le risorse acquatiche e produrre opportunità per i benefici ecologici netti attraverso il risanamento mirato.

Introduzione

Alterazione antropica del paesaggio naturale è tra i più grandi minacce attuali per gli ecosistemi acquatici di tutto il mondo 1. In molte regioni, ha continuato il degrado ai tassi correnti si tradurrà in un danno irreparabile alle risorse acquatiche, in ultima analisi, limitando la loro capacità di fornire servizi ecosistemici preziosi e insostituibili. Quindi, vi è una necessità critica per gli strumenti e le metodologie in grado di gestire sistemi acquatici all'interno di sviluppo bacini 2-3. Ciò è particolarmente importante dato che i manager sono spesso il compito di conservazione delle risorse acquatiche di fronte alle pressioni socio-economiche e politiche per proseguire le attività di sviluppo.

Gestione dei sistemi acquatici nelle regioni in via di sviluppo attivamente richiede una capacità di prevedere probabili effetti delle attività di sviluppo proposti nel contesto della preesistente paesaggio naturale e antropico attributi 3, 4. Una grande sfida per AquatIC di gestione delle risorse all'interno di bacini pesantemente degradati è la capacità di quantificare e gestire complessi (ad esempio, additivi o interattivi) gli effetti cumulativi di più fattori di stress di uso del suolo a rilevanti scale spaziali 2, 5. Nonostante le sfide attuali, tuttavia, le valutazioni degli effetti cumulativi vengono incorporati in linee guida di legge in tutto il mondo 5-6.

Valutazioni spartiacque mirate a verificare l'intera gamma di condizioni rispetto a molteplici fattori di stress di uso del suolo in grado di produrre dati in grado di modellare effetti cumulativi complessi 7. Inoltre, incorporando tali modelli in un quadro di analisi di scenario [predire cambiamenti ecologici in una vasta gamma di sviluppo realistico o proposto o gestione dei bacini idrografici (restauro e mitigazione) scenari] ha il potenziale per migliorare notevolmente la gestione delle risorse idriche nel contesto dei bacini pesantemente influenzato 3, 5, 8 -9. Più in particolare, analisi di scenario fornisceun quadro per l'aggiunta di obiettività e trasparenza alle decisioni di gestione incorporando l'informazione scientifica (relazioni ecologiche e modelli statistici), obiettivi di regolamentazione e delle parti interessate ha bisogno in un unico quadro decisionale 3, 9.

Vi presentiamo una metodologia per valutare e gestire gli effetti cumulativi delle molteplici attività di utilizzo del territorio in un quadro di analisi di scenario. Per prima cosa viene descritto come i siti per l'inclusione nella valutazione svolta sulla base di noti fattori di stress di uso del suolo bersaglio in modo appropriato. Descriviamo tecniche di campo e di laboratorio per ottenere dati sugli effetti ecologici delle molteplici attività di uso del suolo. Descriviamo brevemente le tecniche di modellazione per la produzione di modelli di effetti cumulativi del paesaggio-based. Infine, si discute come incorporare modelli di effetti cumulativi in un quadro di analisi di scenario e dimostrare l'utilità di questa metodologia nel favorire decisioni normative (ad esempio, permettendo e riposoorazione) all'interno di un bacino intensamente estratto nel sud della West Virginia.

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Protocollo

1. Siti di destinazione per l'inclusione nella valutazione dei bacini idrici

  1. Identificare le attività di uso del suolo dominanti all'interno del 8 cifre codice unità idrologico (HUC) spartiacque di destinazione che stanno avendo un impatto fisico-chimiche e condizione biologica 3, 7.
    Nota: Questa metodologia presuppone la conoscenza preesistente di stress importanti all'interno del bacino di interesse. Tuttavia, consulenza agenzie di regolamentazione o gruppi spartiacque che hanno familiarità con il sistema può aiutare in questo sforzo.
  2. Selezionare le misure di paesaggio a base di attività di uso del suolo dominanti [ad esempio 2011 copertura National Land Database (NLCD)] 3, 7.
    1. Consultare letteratura pubblicata per aiutare a identificare le migliori misure di paesaggio-based per ogni territorio attività di impiego 10. Contattare le agenzie di risorse naturali per identificare e ottenere la serie di dati paesaggistici regionali specifici che sono disponibili per l'uso. Tuttavia, può essere necessario creare nuove variabili paesaggio o insiemi di dati.
  3. Tabulare copertura del suolo e l'uso attribuisce ai 1: bacini 100.000 dataset idrografia nazionale (NHD) utilizzando il software di informazione geografica (GIS): 24.000 o 1.
    1. Assicurarsi che ogni 1: 24.000 e 1: 100.000 utenza ha un identificatore univoco. Utilizzare qualsiasi identificativo numerico o categoriale definito dall'utente come l'identificatore univoco.
    2. Tabulare dati vettoriali (ad esempio, punti o linee) di cui di ciascun bacino.
      1. Riassumere tutte le funzioni vettoriali di ciascun bacino con lo strumento Tabulate Intersezione all'interno del set di strumenti statistiche della casella degli strumenti di analisi. Selezionare il livello di utenza NHD come la caratteristica zona di ingresso, la captazione identificativo univoco come il campo di zona, e il set di dati vettore di interesse come la caratteristica di classe di ingresso.
      2. Unisciti alla paesaggio tabulati attribuisce al livello di bacino. Fare clic destro sul livello di bacini nella tabella dei contenuti e selezionare unisce e si riferisce dal menu a discesa e iscriviti dalle smenù ubsequent. Selezionare l'identificatore unico come il campo che sarà basata sul join, la tabella di output dal 1.3.2.1 come il tavolo da unire, e l'identificatore unico come il campo nella tabella che il join sarà basato su.
    3. Tabulare i dati raster utilizzando lo strumento Tabulate zona situata all'interno del set di strumenti zonale della casella degli strumenti Spatial Analyst.
      1. Caricare l'estensione Spatial Analyst. Selezionare le estensioni dal menu Personalizza. Nella finestra di dialogo Estensioni, selezionare la casella corrispondente alla estensione Spatial Analyst.
      2. Nella finestra di dialogo Tabulate Area, selezionare l'utenza shapefile NHD come i dati raster in ingresso o di zona caratteristica, l'identificatore univoco (ad esempio, FeatureId) come il campo di zona, e il set di dati di copertura del suolo (ad esempio, NLCD) come raster di ingresso o funzione dati della classe.
      3. Unisciti alla paesaggio tabulati attribuisce al livello di utenza seguenti protocolli in fase 1.3.2.2, con il tabulatetabella dei risultati della zona come la tabella unirsi.
  4. Accumula attributi di paesaggio per tutti i bacini NHD.
    1. Scarica il NHDPlusV2 Bacino attributo Assegnazione e strumento di accumulo (CA3TV2) a http://www2.epa.gov/waterdata/nhdplus-tools. Utilizzare la funzione di accumulo di CA3TV2 per l'accumulo di attributi per 1: 100.000 NHD bacini 11.
      Nota: Abbiamo usato il codice scritto personalizzato che si accumula attributi paesaggio per 1: 24.000 NHD scala idrografici 12. Istruzioni dettagliate per l'utilizzo di CA3TV2 sono integrati nello strumento e si può accedere tramite la funzione di Guida.
  5. Selezionare bacini NHD come siti di studio in base agli attributi del paesaggio accumulati.
    1. Creare un diagramma a dispersione di tutti i bacini NHD rispetto ai valori accumulati delle principali attività di uso del suolo (Figura 1A).
    2. Selezionare i siti di studio (circa 40 siti a 8 cifre HUC spartiacque) per rappresentare l'intera range di influenza da attività di uso del suolo dominanti presenti all'interno del bacino di destinazione (Figura 1B). Selezionare siti all'interno gradienti indipendenti stressanti (vale a dire, influenzati da una singola attività di uso del suolo) e combinazioni stressanti (vale a dire, influenzato da molteplici attività di uso del suolo) (Figura 1B).
    3. Assicurarsi che i siti di studio sono distribuiti spazialmente in tutto il bacino di destinazione e indipendenti l'una dall'altra rispetto al drenaggio a valle. Assicurarsi che i siti che rientrano nell'ambito di ogni sfumatura individuale e combinata di stress hanno anche simili superfici medie dei bacini.

figure-protocol-5418
Figura 1. grafico a dispersione ipotetico di bacini NHD rispetto a influenzare da 2 attività di uso del suolo. Entità del influenza di 2 attività di uso del suolo in tutti i bacini NHD all'interno della ipotetica watershed (n = 4.229) (A). Siti di studio selezionati (n = 40) che rappresentano l'intera gamma di condizioni osservati nell'ambito spartiacque rispetto ai gradienti stressanti indipendenti e combinati (B). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

2. I protocolli di campo per la raccolta dei fisico-chimiche e dati biologici

Nota: Tutti i dati per ciascun sito devono essere raccolti durante la stessa visita in loco presso le normali condizioni di flusso di base. I protocolli presentati qui rappresentano le procedure operative standard per il Dipartimento West Virginia di Protezione Ambientale (WVDEP) 13. Potrebbe essere più opportuno utilizzare stato o procedure riconosciuti a livello federale per lo spartiacque specifica in corso di valutazione.

  1. Delineare la portata di campionamento per ogni sito da 40 × larghezza del canale attivo (ACW), con lunghezza massima e minima di 150 e300 m 3, 7.
  2. Attribuisce la qualità delle acque di esempio da luoghi con acqua in movimento che sono caratteristici di tutto il sito di campionamento (ad esempio, non direttamente influenzate da ingressi tributari o tubi di drenaggio).
    1. Ottenere misure istantanee di ossigeno disciolto, conducibilità specifica, temperatura e pH utilizzando sensori palmari. Calibrare i sensori prima di ogni evento di campionamento seguendo le istruzioni del produttore.
    2. apparecchiature di filtraggio Sciacquare con acqua deionizzata prima della raccolta del campione di acqua.
    3. Filtrare 250 ml di acqua (membrana filtrante di cellulosa esteri misti, 0,45 micron di dimensione dei pori) per l'analisi dei metalli disciolti. Fissare ad un pH <2 per garantire metalli rimangono disciolti in soluzione.
      Nota: la correttezza volume di acido può essere aggiunto al campione di acqua dopo la raccolta del campione. In alternativa, il volume corretto può essere aggiunto alla bottiglia prima dell'evento campionamento. Il volume necessario per fissare ad un pH <2 dipende forza acida.
      1. Per lo studio qui descritto, raccogliere un campione singolo filtrato da ogni sito e fissare con acido nitrico per la determinazione del disciolto Al, Ca, Fe, Mg, Mn, Na, Zn, K, Ba, Cd, Cr, Ni, e SE 3 , 7.
        Nota: La selezione di analiti dovrebbe essere guidata da spartiacque-specifiche attività di uso del suolo.
    4. Raccogliere 250 ml campione non filtrato (s) immergendo completamente il flacone del campione nella colonna d'acqua. Premere delicatamente il flacone di cancellare l'aria rimasta e, contemporaneamente, mettere il tappo sulla bottiglia campione. Fissare il campione (s) ad un pH <2 se necessario (ad esempio, prevenire attività biologica incidano nutrienti).
      1. Per lo studio qui descritto, raccogliere due campioni non filtrati da ogni sito. Fissare la prima con acido solforico per la determinazione di NO 2 e NO 3 e totale P. Non fissare il secondo campione non filtrato e usarlo per determinare l'alcalinità totale e bicarbonato, Cl, SO 4, e così totali disciolticoperchi 3, 7.
        Nota: La selezione di analiti dovrebbe essere guidata da spartiacque-specifiche attività di uso del suolo.
    5. Ottenere un campo vuoto per ogni fissativo usato durante ogni evento di campionamento. Ottenere gli spazi del campo, seguendo tutti i protocolli per la raccolta dei campioni (ad esempio, il risciacquo, il filtraggio, fissaggio) con acqua deionizzata come campione finale.
      Nota: gli spazi del campo sono utilizzati per identificare la contaminazione nella raccolta e analisi dei campioni.
    6. Conservare tutti i campioni di acqua a 4 ° C fino a quando tutte le analisi sono state completate. Assicurarsi che tutti gli analiti sono misurati all'interno del loro tempo di mantenimento specificato 14.
  3. Misurare lo scarico in ogni sito di campionamento.
    1. Dividere la larghezza flusso bagnata in incrementi uguali dimensioni.
    2. Misurare profondità e velocità media della corrente al punto medio di ciascuna sezione.
      1. Utilizzando una bacchetta calibro di profondità, misurare la profondità come la distanza dal letto flusso alla superficie dell'acqua.
      2. Utilizzando un current metro, misurare la velocità dell'acqua in profondità d'acqua del 60%.
    3. Calcolare scarico come la somma del prodotto della velocità, profondità e larghezza attraverso tutte le sezioni.
  4. Assaggiate la comunità macroinvertebrati in ogni sito.
    1. Ottenere campioni calcio (dimensioni nette 335 × 508 millimetri 2 con maglie di 500 micron) da 4 riffles rappresentativi distinti distribuiti per tutta la lunghezza del raggio di campionamento.
      1. In ogni località calcio, posizionare la rete calcio perpendicolare al flusso di flusso e disturbare una zona 0,50 × 0,50 m 2 (cioè, 0,25 m 2) del letto del torrente immediatamente a monte. Assicurarsi che tutti gli organismi e detriti flusso a valle in rete calcio.
      2. Combinare gli organismi e detriti dai campioni 4 calcio in un campione composito singolo (che rappresenta 1,00 m 2 del letto del torrente) e subito preservare con il 95% di etanolo.
  5. Misurare la qualità degli habitat fisicoe la complessità in tutta la portata del flusso.
    1. Prendere le misure di profondità d'acqua, idraulica tipo di canale-unità, classe di sedimenti, e la distanza per oggetto la copertura del pesce in punti distribuiti uniformemente lungo le thalweg (porzione della corrente attraverso il quale si verifica il flusso principale o più rapida). Prendere le misure ogni 1 ACW per i flussi <5 m di larghezza e ogni 0,5 ACW per i flussi> 5 m di larghezza 15.
      1. Classificare l'unità di canale all'interno del quale ogni sede fondovalle si trova (ad esempio, fucile, correre, piscina, o glide) 16.
      2. Utilizzando una bacchetta calibro di profondità, misurare la profondità come la distanza dal letto flusso alla superficie dell'acqua.
      3. Casualmente individuare un pezzo di sedimenti e determinare la sua classificazione di dimensioni Wentworth (limo, sabbia, ghiaia, ciottoli, boulder) 17.
      4. Stimare la distanza da ogni punto thalweg all'oggetto copertura più vicino.
        Nota: coperchio pesce è definito come qualsiasi struttura nel canale attivo in grado di nascondere un 20,32 cm (8 pollici) di pesce 18.
    2. Contare tutti i pezzi di grandi detriti legnosi all'interno del canale attivo.
    3. Qualità degli habitat stima con l'Agenzia statunitense Environmental Protection (EPA) valutazioni rapide habitat visivi (RVHA) protocolli 19.
  6. Ottenere misurazioni duplicati e campioni da un selezionato casualmente il 10% dei siti di studio. misure duplicati vengono usati per stimare il campionamento e analisi di laboratorio di precisione.

3. I protocolli di laboratorio per fisico-chimici e biologici

Nota: Descrivendo protocolli di laboratorio per la quantificazione chimica dell'acqua attributi è al di fuori del campo di applicazione di questo manoscritto. Tuttavia, l'attuale studio utilizzato metodi chimici standard per acqua e rifiuti 14.

  1. organismi sottocampione contenuti all'interno di ogni campione di macroinvertebrati (raccolti utilizzando protocolli nella sezione 2.4) per ottenere un sottocampione rappresentativo della comunità macroinvertebrati in ogni sito.
    1. Posizionare l'intero campione macroinvertebrati composito in un 100 in 2 a griglia di smistamento (misura 5 × 20 a 2). Casualmente assegnare ogni 1 in 2 griglia un numero da 1 a 100.
    2. Utilizzare uno stereo microscopio per contare e identificare tutti gli organismi entro selezionati casualmente 1 a 2 griglie finché il numero totale di individui smistate è di 200 ± 20%. Identificare gli organismi di genere utilizzando i tasti di macroinvertebrati, come quelle pubblicate da Merritt e Cummins 20.
    3. Compilare i dati a livello di genere abbondanza nella metriche della comunità [ad esempio, totale ricchezza e% Ephemeroptera, Plecotteri, e Tricotteri (EPT)] per l'uso come variabili di risposta a modelli statistici e la successiva analisi di scenario 3, 7.

4. Analisi statistica e di scenario

  1. Costruire modelli lineari generalizzati per la previsione in-stream fisiche, chimiche e biologiche da Indicato paesaggio-basedrs delle attività di uso del suolo dominanti.
    Nota: I protocolli e le analisi sono state eseguite nella lingua R e l'ambiente per il calcolo statistico (versione 3.2.1) 21.
    1. Test per la normalità utilizzando Shapiro-Wilk [funzione shaprio.test () in pacchetto R statistiche 21] test e trasformare le variabili per soddisfare le ipotesi di analisi parametriche e linearizzare le relazioni.
    2. Fit modelli massimi iniziali specificano interazioni a 2 vie tra tutti i predittori di uso del suolo [glm () in pacchetto R statistiche 21].
    3. Applicare una delezione all'indietro per identificare minimo modello adeguato 3, 7, 22.
      1. Identificare la variabile meno significativo (vale a dire, spiega la minor quantità di variazione) nel modello di massima [sintesi () in pacchetto R statistiche 21] e montare un nuovo modello con questa variabile esclusa [glm () in pacchetto R stats 21] .
      2. Continuare la rimozione di variabilifino a quando tutti i restanti fattori predittivi sono significativamente diversi da 0 ed esplicativo il potere non si discosta significativamente dal modello massima per ciascuna variabile di risposta utilizzando l'analisi di tabelle devianza e test del rapporto di verosimiglianza [lrtest () in pacchetto R lmtest 23].
  2. Prevedere le condizioni attuali.
    1. Utilizzare modelli finali di prevedere condizioni fisico-chimiche e biologiche determinate caratteristiche panorama attuale in tutti i bacini NHD un-campionato in tutto il bersaglio spartiacque [prevedere () in pacchetto R statistiche 21].
    2. Visualizza previsioni in software GIS.
      1. Partecipa previsioni per bacini NHD. Fare clic destro sul livello di bacini nella tabella dei contenuti e selezionare Si unisce e si riferisce dal menu a discesa e Join dal menu successivo. Selezionare l'identificatore unico come il campo che sarà basata sul join, il file delle previsioni come il tavolo da unire, E l'identificatore unico come il campo nella tabella che il join sarà basata su
      2. Fare clic destro sul livello di bacini e selezionare Proprietà. Nella finestra di dialogo Proprietà livello, fare clic sulla scheda Simbologia e selezionare quantità. Selezionare il valore previsto di interesse come il campo Valore e fare clic su Applica.
        Nota: I valori sono compresi possono essere modificati manualmente per abbinare criteri ecologici riconosciuti utilizzando il pulsante Classifica.
  3. scenario delle analisi di confrontare i cambiamenti previsti in condizioni acquatici sotto vari scenari di uso del suolo.
    1. Aggiornare il set di dati panorama attuale per simulare scenari di sviluppo futuro o di mitigazione plausibili. Per lo studio qui descritto, aggiornare manualmente accumulato valori paesaggistici per la captazione di interesse all'interno della tabella degli attributi (ad esempio, cambiare 10 acri di foreste a copertura del suolo mineraria).
      1. Selezionare la captazione di interest utilizzando la funzione di Selezione per attributi situato all'interno del menu a discesa di selezione. Nella Selezione per finestra di dialogo attributo, scegliere i bacini NHD come strato. Fare doppio clic sul attributo identificativo univoco, selezionare =, e quindi digitare l'identificativo per la captazione di interesse nella casella dell'equazione.
      2. Aprire la tabella degli attributi di utenza NHD facendo clic destro lo strato di bacini nella tabella dei contenuti e selezionando Apri tabella attributi dal menu a discesa. Scegliere di visualizzare solo bacini selezionati.
      3. Con bacini solo determinati mostrando, fare clic destro sulla colonna di interesse e selezionare Calcolatrice campo e inserire il nuovo valore simulato. Nota: bacini multipli possono essere modificati per simulare molteplici attività di sviluppo o di gestione spazialmente espliciti che si verificano in tutto grandi scale spaziali.
        Nota: In alternativa, vettoriali e raster set di dati originali possono essere aggiornati con la digitalizzazione nuove funzionalità o alterare e la rimozione originale feAtures per simulare nuova attività di uso del suolo e la gestione di un impatto 24 uso del suolo preesistente. Questo può essere realizzato utilizzando l'Editor Toolbar.
    2. Riallocare e attributi ri-accumulo orizzontale per tutti i bacini NHD utilizzando protocolli presentati in passaggi 1,3-1,4.
    3. Prevedere condizioni fisico-chimiche e biologiche in funzione del set di dati paesaggio aggiornato [prevedere () in pacchetto R statistiche 21].
    4. Visualize condizioni sotto scenari alternativi di uso del suolo utilizzando protocolli presentati al punto 4.2.2 previsto.

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Risultati

Quaranta 1: 24.000 bacini NHD sono stati selezionati come siti di studio all'interno del Coal River, West Virginia (Figura 2). Siti di studio sono stati selezionati per estendersi un'influenza gamma da miniere di superficie (% superficie 24), sviluppo residenziale [densità struttura (no./km 2)], e miniere sotterranee [sistema inquinamento eliminazione di scarico nazionale (NPDES) densità di permesso (n. / km 2)] in modo che cias...

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Discussione

Forniamo un quadro per la valutazione e la gestione di effetti cumulativi delle molteplici attività di utilizzo del territorio in bacini pesantemente influenzato. L'approccio qui descritto indirizzi precedentemente identificato limitazioni associati alla gestione di sistemi acquatici in bacini pesantemente influenzato 5-6. In particolare, il progetto di valutazione spartiacque mirati (ad esempio, il campionamento lungo fattore di stress individuale e combinata assi) produce dati che sono adatti ...

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Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Riconoscimenti

Ringraziamo il campo e di laboratorio numerosi aiutanti che sono stati coinvolti in vari aspetti di questo lavoro, in particolare Donna Hartman, Aaron Maxwell, Eric Miller, e Alison Anderson. Il finanziamento per questo studio è stato fornito dal US Geological Survey attraverso il sostegno da US Environmental Protection Agency (EPA) Regione III. Questo studio è stato in parte sviluppato sotto la scienza per ottenere risultati Fellowship numero Accordo Assistenza FP-91.766.601-0 assegnato dalla US EPA. Anche se la ricerca descritta in questo articolo è stato finanziato dalla US EPA ma non e 'stato sottoposto a pari e politica di revisione richieste dell'Agenzia e, di conseguenza, non riflette necessariamente il punto di vista dell'agenzia, e senza l'approvazione ufficiale può essere presupposta.

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Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
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Ethyl Alcohol 190 ProofPHARMCO-AAPER111000190For fixing and storing invertebrate samples
5 in. by 20 in. Macroinvertebrate sub-samplilng gridN/AN/AThis item cannot be purchased and must be made in house
Stereomicroscope Stemi 2000 with stand C LEDZEISS000000-1106-133For macroinvertebrate sorting and identification
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Oblong NDPE Wide Mouth BottlesThomas Scientific1229Z38250 ml; for collection of water samples
650 Multi-parameter display, standard memoryFondriest Environmental650-01
600XL Sonde with temperature/conductivity sensorFondriest Environmental065862
pH calibration buffer packFondriest Environmental6038242 pints each of pH 4, 7, & 10
conductivity standardFondriest Environmental0652701 quart, 1,000 µS
Flo-Mate 2000TTT Environmental2000-11
Keson English/Metric Open Reel Fiberglass TapeForestry Suppliers40025300'/100 m
ArcGIS 10.3.1ESRI

Riferimenti

  1. Allan, J. D. Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 35, 257-284 (2004).
  2. Merovich, G. T., Petty, J. T., Strager, M. P., Fulton, J. B. Hierarchical classification of stream condition: a house-neighborhood framework for establishing conservartion priorities in complex riverscapes. Freshwater Science. 32, 874-891 (2013).
  3. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Scenario analysis predicts context-dependent stream response to land use change in a heavily mined central Appalachian watershed. Freshwater Science. 32, 1246-1259 (2013).
  4. Petty, J. T., Fulton, J. B., Strager, M. P., Merovich, G. T., Stiles, J. M., Ziemkiewicz, P. F. Landscape indicators and thresholds of stream ecological impairment in an intensively mined Appalachian watershed. J. N. Am. Benthol. Soc. 29, 1292-1309 (2010).
  5. Seitz, N. E., Westbrook, C. J., Noble, B. F. Bringing science into river systems cumulative effects assessment practice. Environ. Impact Asses. 31, 172-179 (2011).
  6. Duinker, P. N., Greig, L. A. The importance of cumulative effects assessment in Canada: ailments and ideas for redeployment. Environ. Manage. 37, 153-161 (2006).
  7. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Landscape-based cumulative effects models for predicting stream response to mountaintop mining in multistressor Appalachian watersheds. Freshwater Science. 34, 1006-1019 (2015).
  8. Duinker, P. N., Greig, L. A. Scenario analysis in environmental impact assessment: improving explorations of the future. Environ. Impact Asses. 27, 206-219 (2007).
  9. Kepner, W. G., Ramsey, M. M., Brown, E. S., Jarchow, M. E., Dickinson, K. J. M., Mark, A. F. Hydrologic futures: using scenario analysis to evaluate impacts of forecasted land use change on hydrologic services. Ecosphere. 3, 1-25 (2012).
  10. Gergel, S. E., Turner, M. G., Miller, J. R., Melack, J. M., Stanley, E. H. Landscape indicators of human impacts to riverine systems. Aquat. Sci. 64, 118-128 (2002).
  11. McKay, L., Bondelid, T., Dewald, T., Johnston, J., Moore, R., Rea, A. NHDPlus Version 2: User Guide. , (2012).
  12. Strager, M. P., Petty, J. T., Strager, J. M., Barker-Fulton, J. A spatially explicit framework for quantifying downstream hydrologic conditions. J. Environ. Manag. 90, 1854-1861 (2009).
  13. WVDEP (Virginia Department of Environmental Protection). Standard operating proceedures. , West Virgina Department of Environmental Protection. Charleston, West Virginia. (2009).
  14. EPA-60014-79-020. USEPA. Methods for chemical analysis of water and wastes. , Environmental Monitoring Systems Support Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency. Cincinnati, Ohio. (1983).
  15. Merriam, E. R., Petty, J. T., Merovich, G. T., Fulton, J. B., Strager, M. P. Additive effects of mining and residential development on stream conditions in a central Appalachian watershed. J. N. Am. Benthol. Soc. 30, 399-418 (2011).
  16. Bisson, P. A., Nielsen, J. L., Palmason, R. A., Grove, L. E. A system of naming habitat types in streams, with examples of habitat utilization by salmonids during low streamflow. Acquisition and utilization of aquatic habitat inventory information. Proceedings of a symposium held 28-30 October, 1981. Armentrout, N. D. , Western Division of the American Fisheries Society. Bathesda, Maryland. 62-73 (1982).
  17. Wentworth, C. K. A scale of grade and class terms for clastic sediments. J. Geol. 30, 377-392 (1922).
  18. Petty, J. T., Freund, J., Lamothe, P., Mazik, P. Quantifying instream habitat in the upper Shavers Fork basin at multiple spatial scales. Proceedings of the Annual Conference of the Southeastern Association of Fisheries and Wildlife Agencies. 55, 81-94 (2001).
  19. Barbour, M. T., Gerritsen, J., Snyder, B. D., Stribling, J. B. EPA/841-B-99-022. Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers: periphyton, benthic macroinvertebrates, and fish. 2nd edition. , US Environmental Protection Agency. Washington, DC. (1999).
  20. An introduction to the aquatic insects of North America. 4th edition. Merritt, R. W., Cummins, K. W. , Kendall/Hunt Publishing Co. Dubuque, Iowa. (2008).
  21. A language and environment for statistical computing. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria, http://www.R-project.org. Available from: http://www.R-project.org (2014).
  22. Crawley, M. J. Statistics: an introduction using R. , Wiley and Sons. Chichester, UK. (2005).
  23. Zeileis, A., Hothorn, T. Diagnostic Checking in Regression Relationships. R News. 2, 7-10 (2002).
  24. Maxwell, A. E., Strager, M. P., Yuill, C., Petty, J. T., Merriam, E. R., Mazzarella, C. Disturbance mapping and landscape modeling of mountaintop mining using ArcGIS. Proceedings of the ESRI International User Conference. , San Diego, California. (2011).
  25. Gerritsen, J., Burton, J., Barbour, M. T. A stream condition index for West Virginia wadeable streams. , Tetra Tech, Inc. Owings Mills, Maryland. (2000).
  26. Pond, G. J., Passmore, M. E., Borsuk, F. A., Reynolds, L., Rose, C. J. Downstream effects of mountaintop coal mining: comparing biological conditions using family- and genus-level macroinvertebrate bioassessment tools. J. N. Am. Benthol. Soc. 27, 717-737 (2008).
  27. Luo, Y., et al. Ecological forecasting and data assimilation in a data-rich era. Ecol. Appl. 21, 1429-1442 (2011).
  28. Petty, J. T., Strager, M. P., Merriam, E. R., Ziemkiewicz, P. F. Scenario analysis and the Watershed Futures Planner: predicting future aquatic condiditons in an intensively mined Appalachian watershed. Environmental Considerations in Energy Productions. Craynon, J. R. , Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. Englewood, CO. 5-19 (2013).
  29. Daraio, J. A., Bales, J. D. Effects of land use and climate change on stream temperature I: daily flow and stream temperature projections. J. Am. Water Resour. As. 50, 1155-1176 (2014).
  30. Mantyka-Pringle, C. S., Martin, T. G., Moffatt, D. B., Linke, S., Rhodes, J. R. Understanding and predicting the combined effects of climate change and land-use change on freshwater macroinvertebrates and fish. J. Appl. Ecol. 51, 572-581 (2014).
  31. Piggott, J. J., Townsend, C. R., Matthaei, C. D. Climate warming and agricultural stressors interact to determine stream macroinvertebrate community dynamics. Glob. Change Biol. 21, 1897-1906 (2015).
  32. Elith, J., Leathwick, J. R., Hastie, T. A working guide to boosted regression trees. J. Anim. Ecol. 77, 802-813 (2008).
  33. Mattson, K. M., Angermeier, P. L. Integrating human impacts and ecological integrity into a risk-based protocol for conservation planning. Environ. Manage. 39, 125-138 (2007).
  34. EPA 841-B-11-002. USEPA. Identifying and protecting healthy watersheds. Concepts, assessments, and management approaches. (US, U. S. E. P. A. , US Environment Protection Agency, Office of Water, Office of Wetlands, Oceans, and Watersheds. Washington, DC. (2012).
  35. Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. Complex contaminant mixtures in multi-stressor Appalachian riverscapes. Environ. Toxicol. Chem. , (2015).

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