Name: continuous hydrologic and water quality monitoring of vernal ponds
Uploaded: 2017-11-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 37 s
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著者らは、ペンシルバニア状態大学オフィスの物理的な植物 (OPP) 資金調達のためこの研究をサポートするために感謝したいと思います。さらに、このプロジェクトの共同応援夫妻エリザベス ・ w ・ ボイヤー、デビッド A. ミラーとペンシルベニア州立大学でトレイシー Langkilde に感謝したいと思います。

1 ヴァーナル池形態のアンケートを実施して <ol><li>ベンチマークとして指定し、小さな調査やフラグをマークを付ける場所を選択します。 。
	注: 場所必要があります池よりも標高が高くなっていて視界のすべての場所から池の向こう側</li>。
	<li>ベンチマーク参照立面図を割り当てる; 正確な数は重要ではありません、それは単に他のすべての高することができます比較する参照を提供します</li>。
	<li>作るトランセクト池の面積は、3 m × 3 m グリッドの結果を 3 m 間隔でテープ メジャーを使用して、フラグをマーク、(の例を参照してください 図 1).</li>
	<li>3 m で (すなわち 地面) の池の底の標高を決定する間隔のそれぞれに沿ってトランセクト自動レベルを用いた平準化棒の高さを測定することによって。池のあらゆる面で最高の標高にプロファイルを拡張することを確認します</li>。
	<li>各トランセクトの終わり、視をベンチマークにして高度を記録します</li>。
	<li>ベンチマークの違いとして調査の誤差を判断する &#39; 割り当てられた s 昇格 (すなわち、ステップ 1.2 で割り当てられた参照値) プロファイルに最も遠い場所から測定した標高トランセクトと</li>。
	<li>は AE としてプロファイルのための閉鎖の許容誤差 (AE) を計算 K = (2 * M) 0.5 K は 0.001 と 1 の定数、M 上のベンチマークと最も遠い位置の間の距離 (マイル) ではプロファイルします 。
	注: K の値は、この場合 0.1 10 として取ることができる調査の必要な精度に依存します</li>。
	<li>比較調査の誤差計算手順 1.6 AE では、1.7 の手順で計算されます。調査の誤差が大きい場合 AE より、トランセクト (1.3 と 1.4 の手順) を平準化のためのプロファイルをやり直します。調査の誤差が、AE、そのため平準化プロファイルより小さい場合トランセクトが完了したら、次の沢の平準化プロファイルを行う</li>。
	<li>手順を通じて実施する 1.8 1.4 プロファイル 3 m 間隔で知られている標高 (プロファイルの例は、 図 1 のトランセクトを参照) のグリッドを作成する他の方向に池の間で平準化を繰り返します</li>。
	<li>池ステージ ストレージ曲線を開発は、池を渡る調査 3 m × 3 m のグリッド間で知られている (ベンチマーク) に関して標高一度 。
	注: より大きい間隔を使用ことができます、しかし、池量と水位の関係を決定する際にエラーが増加します</li>。
</ol> 2。ヴァーナルの池を決定する &#39; s ステージ ストレージ曲線 注: 春分池は池の水位と水の量との間のユニークな関係を持っています。この関係はステージ ストレージ曲線と呼ばれる。
<ol><li>池の最高と最低の標高を決定するセクション 1 で収集した標高データを使用しています</li>。
	<li>最高と最低標高の違いを確認し、0.1 〜 0.2 m の等高線間隔は 11 を推奨の輪郭線を描画する間隔を選択します</li>。
	<li>は、各輪郭 (私) の表面積を計算します。これは手動、プラニ メーターを使用するか、または地理情報 (GIS) ソフトウェアを使用して電子的に行うことができます</li>。
	<li>を使って各等高線の間隔 (V は私) の間の体積を計算、平均断面法: 
	<img alt="Equation 1"src="/files/ftp_upload/56466/56466eq1.jpg"/> E は等高線の標高 .</li>
	<li>は、各等高線の間隔の間の体積の合計として春分の池の総容積 (V P) を計算: 
	<img alt="Equation 2"src="/files/ftp_upload/56466/56466eq2.jpg"/> 注: ここで H は池の最大の深さ。表 1 に例が示されています</li>。
	<li>は、深さの関数として池の累積出来高をグラフによって池のためステージ ストレージ関係を決定します。
	<ol><li>使用のとして水位を水位センサーをインストールした後、&#34; ステージ &#34; 水ボリューム、または池内のストレージを見積もると 。
		注意: ステージ ストレージ曲線の例は 図 2 に示すです。ステージ ストレージ曲線測定水位に変換するヴァーナルの池で最低点上記水位センサーをインストールすると場合のオフセットが必要 (st を決定する水位センサーによって記録された水位に 3.3 の手順でオフセットを追加年齢).</li>
	</ol></li></ol> 3。監視ステーションをインストールする 注: 目的のパラメーターのためのセンサーこの研究含まれて (水位と温度を測定) 圧力トランスデューサー、溶存酸素濃度、酸化還元潜在的な電気伝導度、pH、および転換のバケツの雨量計。酸化還元・溶存酸素センサーの pH プローブ、センサーごとの展開する前にラボで校正する必要が &#39; のユーザー マニュアル。ここでは、展開時にすべてのセンサーを接続する中央データロガー (15 分間隔でデータを記録するプログラム) が選択されます。実行可能な代わりとなるシナリオは、各センサーが自律と各センサーは、独自のデータを記録するので、ない中央データロガーを 1 つの必要性を行うだろう。
<ol><li>コンクリート ブロックや木の杭 ( 図 3) に (を除いて雨量計) センサーの各添付。ホースク ランプを使用するか、zip のヴァーナルの池 (または関心の深さ) の下部にあるセンサーが維持できるように関係。
	<ol><li>は、膜を通して拡散に酸素を許可する (取扱)、単位角度では溶存酸素センサーを添付します。それを計測する圧力は、水柱と水位は縦の方法に記録すべき圧力トランスデューサー アップライトをインストールします</li>。
	</ol></li> <li>研究期間中にドライになることがない池の中心に向かって位置にマウントされたセンサーをインストールします</li>。
	<li>は、センサーと定規や測量機器を使用して、池の最低点の垂直方向の間隔を決定します。2.6 の手順の説明に従ってステージ ストレージ曲線の開発に使用するためこの距離を記録 (すなわち、オフセット関連深さ池の水の深さに圧力トランスデューサーを使用して測定したとき必要になる可能性があります).</li>
	センサーの配線を保護するためにパイプを <li>ながら彼らは、水に浸漬することができます、センサー線がマウスに脆弱性または使用して、これを防ぐため、池の水位が低いときにそれらにかむことができる他の動物 apolyvinyl 塩化 (省略可、ただし推奨)。 図 4 に示すように、塩ビ管 (3 m 長い、6.35 cm 直径) を介してヴァーナルの池の端までセンサー ワイヤを実行します 。
	注: 一時的なインストール用 (例えば、数週間、数ヶ月に) 塩ビ管は、不要なみなすことができる</li>。
	<li>セット、三脚と旅のそれぞれに杭を挿入することによって地面にそれをマウント足を od 。
	注: いくつかの背の高い三脚も、インストールを必要とする雷のロッドがあります。
	<ol><li>池は水のときにも、それがアクセスできるように春分の池の端の近く、三脚を配置します</li>。
	</ol></li> <li>エンクロージャ ボックス データロガーおよびエンクロージャ ボックス ( 図 4) の上にマウントされる太陽電池パネルのための三脚の上の部屋を残して、三脚の上にバッテリー (12 V) をアタッチします</li>。
	<li>は、三脚の上に 10 W 太陽電池パネルを接続し、太陽に向かって角度。太陽角度計算機 12 使用できます、必要な場合、パネルをインストールするために最適な角度を特定する</li>。
	余地がある場合、<li>は三脚に雨量計を取り付けます。それ以外の場合、木の杭や池と三脚 ( 図 4) の端の近くの金属のポールに取り付けます。雨量計が (もしあれば) 約池の木のカバーを表すツリーのカバーをあることを (可能な場合) を確認します</li>。
	<li>ボックスの底に穴を通してエンクロージャ ボックスにすべてのセンサーとソーラー パネルの配線をもたらすします</li>。
	<li>がすべてのセンサーをデータロガーに接続 &#39; センサーに従って s 配線パネル &#39; 命令またはデータロガー &#39; s 配線図。 図 5 a の例を参照してください</li>。
	<li>は充電 ( 図 5 b) に 12 v バッテリーにソーラー パネルの配線を接続します 。
	注: はソーラー パネルからバッテリーがあまりにも多くの電力を受信しないことを確認する (推奨) 電圧レギュレータがありますバッテリーを選択します</li>。
	<li>データロガーとセンサーに電力を供給するデータロガー ( 図 5 b) の電源入力パネルにバッテリーを接続します</li>。
	<li>データロガーに水分の損傷の可能性を減らすためにエンクロージャ ボックス内に乾燥剤パックを配置します</li>。
	<li>推奨は省略できます: センサ ネットワークが正しく動作していることを確認する ( 図 5 b) のシリアル ケーブルを使用してデータロガー、データロガー通信ソフトウェアでフィールドのノート パソコンを接続します</li>。
	<li>は、エンクロージャ ボックスを閉じます、ワイヤ入力ボックスから昆虫や水を保つためにエンクロージャ ボックスの下部にある穴の周りに粘土を置きます。機器のセキュリティを重視する場合、南京錠でエンクロージャ ボックスに固定します</li>。
</ol>

<ol>
	<li>Korfel, C. A., Mitsch, W. J., Hetherington, T. E., Mack, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrology+physiochemistry,+and+amphibians+in+natural+and+created+vernal+pool+wetlands.">Hydrology physiochemistry, and amphibians in natural and created vernal pool wetlands.</a> Restor. Ecol. 18 (6), 843-854 (2010).</li><li>Colburn, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vernal Pools: Natural History and Conservation. , (2004).</li><li>Collins, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amphibian+decline+and+extinction:+What+we+know+and+what+we+need+to+learn.">Amphibian decline and extinction: What we know and what we need to learn.</a> Dis Aquat Org. 92, 93-99 (2013).</li><li>Wake, D. B., Vredenburg, V. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+we+in+the+midst+of+the+sixth+mass+extinction?+A+view+from+the+world+of+amphibians.">Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians.</a> Proc Nat Acad Sci USA. 105, 11466-11473 (2008).</li><li>IUCN. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Conservation International and Nature Conservancy. , (2004).</li><li>Smits, A. P., Skelly, D. K., Bolden, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amphibian+intersex+in+suburban+landscapes.">Amphibian intersex in suburban landscapes.</a> Ecosphere. 5 (1), 11 (2014).</li><li>Brooks, R. T., Miller, S. D., Newsted, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+urbanization+on+water+and+sediment+chemistry+of+ephemeral+forest+pools.">The impact of urbanization on water and sediment chemistry of ephemeral forest pools.</a> J. Freshwater Ecol. 17 (3), (2002).</li><li>Czajka, C. P., Londry, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+transformation+of+estrogens.">Anaerobic transformation of estrogens.</a> Environ. Sci. Technol. 367, 932-941 (2006).</li><li>Dytczak, M. A., Londry, K. L., Oleszkiewicz, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotransformation+of+estrogens+in+nitrifying+activated+sludge+under+aerobic+and+alternating+anoxic/aerobic+conditions.">Biotransformation of estrogens in nitrifying activated sludge under aerobic and alternating anoxic/aerobic conditions.</a> Water Environ. Res. 80 (1), 47-52 (2008).</li><li>Field, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Landscape Surveying. , (2012).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solar+Angle+Calculator.">Solar Angle Calculator.</a> Solar Electricity Handbook. , (2017).</li><li>Brooks, R. T., Hayashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depth-area-volume+and+hydroperiod+relationships+of+ephemeral+(vernal)+forest+pools+in+southern+New+England.">Depth-area-volume and hydroperiod relationships of ephemeral (vernal) forest pools in southern New England.</a> Wetlands. 22 (2), 247-255 (2002).</li><li>Laposata, M. M., Dunson, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+spray-irrigated+wastewater+effluent+on+temporary+pond-breeding+amphibians.">Effects of spray-irrigated wastewater effluent on temporary pond-breeding amphibians.</a> Ecotox. Environ. Safe. 46 (2), 192-201 (2000).</li><li>Qian, Y. L., Mecham, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effects+of+recycled+wastewater+irrigation+on+soil+chemical+properties+on+golf+course+fairways.">Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways.</a> Agron. J. 97 (3), 717-721 (2005).</li><li>Karraker, N. E., Gibbs, J. P., Vonesh, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+road+deicing+salt+on+the+demography+of+vernal+pool-breeding+amphibians.">Impacts of road deicing salt on the demography of vernal pool-breeding amphibians.</a> Ecol. Appl. 18 (3), (2008).</li><li>Gall, H. E., Jafvert, C. T., Jenkinson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+hydrograph+modeling+with+real-time+monitoring+to+generate+hydrograph-specific+sampling+schemes.">Integrating hydrograph modeling with real-time monitoring to generate hydrograph-specific sampling schemes.</a> J. Hydrol. 393, 331-340 (2010).</li><li>Gall, H. E., Sassman, S. A., Lee, L. S., Jafvert, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hormone+discharges+from+a+Midwest+tile-drained+agroecosystem+receiving+animal+wastes.">Hormone discharges from a Midwest tile-drained agroecosystem receiving animal wastes.</a> Environ. Sci. Technol. 45, 8755-8764 (2011).</li><li>Pittman, S. E., Jendrek, A. L., Price, S. J., Dorcas, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Habitat+selection+and+site+fidelity+of+Cope's+Gray+Treefrog+(Hyla+chrysoscelis)+at+the+aquatic-terrestrial+ecotone.">Habitat selection and site fidelity of Cope's Gray Treefrog (Hyla chrysoscelis) at the aquatic-terrestrial ecotone.</a> J. Hepatol. 42 (2), 378-385 (2008).</li><li>Vandewege, M. W., Swannack, T. M., Greuter, K. L., Brown, D. J., Forstner, M. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breeding+site+fidelity+and+terrestrial+movement+of+an+endangered+amphibian,+the+Houston+Toad+(Bufo+Houstonensis).">Breeding site fidelity and terrestrial movement of an endangered amphibian, the Houston Toad (Bufo Houstonensis).</a> Herpet. Conserv. Bio. 8 (2), 435-446 (2013).</li><li>Homan, R. N., Atwood, M. A., Dunkle, A. J., Karr, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+orientation+by+adult+and+juvenile+wood+frogs+(Rana+Sylvatica)+and+american+toads+(Bufo+Americanus)+over+Multiple+Years.">Movement orientation by adult and juvenile wood frogs (Rana Sylvatica) and american toads (Bufo Americanus) over Multiple Years.</a> Herpet. Conserv. Bio. 5 (1), 64-72 (2010).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

既存のメソッドの意義
ストリームの監視開発米国地質調査 (USGS) によって確立された方法論がありますが、このような広範な監視プログラムを理解ヴァーナル池ダイナミクスの存在はしません。このプロトコルが水文学的アプローチを開始する方法についてのガイダンスを提供しようし、水質モニタリングどのように物理的および化学的要因を理解すること?...

ヴァーナルの池は、通常秋から春へ水を含み、夏の間は乾燥、一時、浅い湿地です。水分と一般的に呼ばれる、ヴァーナルの池の浸水期間は降水量と蒸発散量の1によって主に制御されます。
ヴァーナルの池は、ヴァーナルのプール、一時的な池、一時的な池、季節池、地理的に孤立した湿地2としてを参照できます。アメリカ合衆国北東部では、ヴァーナル池最も頻繁彼らは、両生類の繁殖地として、初期のライフ ステージ (すなわちオタマジャクシ) と変身中にサポートを提供する重要な生息地によって特徴付けられます。カリフォルニア州のヴァーナルの池は、ユニークな植生と2をサポートしている絶滅危惧植物によって特徴付けられます。
土地利用および気候変動に、ためこれらの生息地はますます脅かされているし、両生類個体群は主に人為的活動3,4のため大幅にグローバルな減少を経験しています。汚染のための水の品質問題がまた最近両生類が要因に考え辞退グローバル5 です。さらに、最近の研究は、人間排水6によって影響を受けるヴァーナルの池に生息するカエルの陰陽特性の高められた発生を明らかにしました。したがって世界的な両生類の減少への貢献者を理解する自然と影響を受けるヴァーナル池のより集中的なモニタリングを実施する必要があります。
測定および監視する必要があります春分の池の物理的なパラメーターには、池の形態と水のレベルが含まれます。形態は、池の形状し、池の間で標高の変化を決定する調査によって開発されました。データを使用すると推定される池のボリュームを有効にする、ステージ ストレージ曲線を確立調査は、水位測定に基づきます。ヴァーナルの池の水位は沈殿物によって大きく影響を受けて、ので測定は最も短い (すなわち、数分数時間から程度) と長期変動 (はすなわちの両方をよく理解する高時間分解能ですべきであります。月への年) の順序水位。
ヴァーナル池の機能に影響を与える知られている興味の水の品質パラメーターには、温度、pH、電気伝導率、溶存酸素濃度、酸化還元電位が含まれます。これらのパラメーターすべて測定するその場で比較的安価の技術とセンサ ネットワークをことができます。いくつかの水のいくつかの栄養の種 (すなわち、ケルダール窒素) やその他の汚染物質を (すなわち、新たな汚染物質) などの品質パラメーターを収集し、処理のため研究室にもたらしたのサンプルが必要と解析。
繁殖両生類の幼生の初期の発達段階の適切な生息地として水を機能するヴァーナル池の能力に影響を与える重要なパラメーター レベル、pH、溶存酸素濃度.比較的自然のままの風景の中に位置するヴァーナルの池と比べると、電気伝導率、pH、減少の高レベル溶存酸素濃度と高濃度の培養液は、人為的影響を受けますヴァーナルの池に記録されています。活動2,7。削減または嫌気性の条件は、これらの生息地は、特に人為的な活動による影響を受けているものがあります。栄養池内サイクリング、内分泌かく乱化合物や他の汚染物質8,9の劣化を軽減を変更する微生物のコミュニティでシフトがあります。
本稿の目的は、水の量とヴァーナル池の品質を監視するため駅を確立する方法の情報を提供するためにです。このメソッドは、任意のヴァーナルの池に適用することができますが、サイトへのアクセスが必要です (すなわちサイトでパブリック プロパティ上にあるまたは、装置を設置する土地の所有者権限を持っている必要があります)。

<table><tbody><tr><td>CR1000</td><td>Campbell Scientific</td><td>16130-23</td><td>Measurement and Control Datalogger</td></tr><tr><td>ENC12/14-SC-MM</td><td>Campbell Scientific</td><td>30707-88</td><td>Weatherproof Enclosure Box (12&quot; x 14&quot;)</td></tr><tr><td>CS451-L</td><td>Campbell Scientific</td><td>28790-82</td><td>Pressure Transducer</td></tr><tr><td>CM305-PS</td><td>Campbell Scientific</td><td>20570-3</td><td>47&quot; Mounting Pole (Tripod)</td></tr><tr><td>TE525-L</td><td>Texas Electronics</td><td>7085-111</td><td>Tipping Bucket Rain Gauage (0.01 inch)</td></tr><tr><td>CS511-L</td><td>Campbell Scientific</td><td>26995-41</td><td>Dissolved Oxygen Sensor</td></tr><tr><td>SP10</td><td>Campbell Scientific</td><td>5278</td><td>10 W Solar Panel</td></tr><tr><td>PS150-SW</td><td>Campbell Scientific</td><td>29293-1</td><td>12 V Power Supply with Voltage Regulator &amp;amp; 7 Ah Rechargeable Battery</td></tr><tr><td>CSIM11-ORP</td><td>Wedgewood Analytical</td><td>22120-72</td><td>Oxidation-reduction potential probe</td></tr><tr><td>CSIM11-L</td><td>Wedgewood Analytical</td><td>22119-151</td><td>pH probe</td></tr><tr><td>CS547A-L</td><td>Campbell Scientific</td><td>16725-229</td><td>Water conductivity probe</td></tr><tr><td>A547</td><td>Campbell Scientific</td><td>12323</td><td>CS547(A) Conductivity Interface</td></tr><tr><td>CST/berger SAL &#039;N&#039; Series Automatic Level Package</td><td>CST/berger</td><td>55-SLVP32D</td><td>Automatic Survey Level, Tripod, and 8&#039; survey rod</td></tr></tbody></table>

continuous hydrologic and water quality monitoring of vernal ponds

ヴァーナル池、ヴァーナルのプールとも呼ばれますは、重要な生態系サービスと様々 な絶滅危惧種の生息地を提供します。しかし、彼らは頻繁に不完全に理解され、けいこ風景の脆弱な部分です。気候変動と同様、土地利用および経営慣行は、世界的な両生類の減少に貢献をすると考えられています。しかし、これらの影響の程度を理解するより多くの研究が必要です。ヴァーナルの池の形態とディテール ヴァーナル池の水分の期間にわたって水の質と量のデータを収集するために使用することができます監視ステーションを特徴付けるための方法論を紹介します。どのように形態を特徴付けるヴァーナル池ステージ ストレージ曲線を開発し現地調査を実施するための方法論を提供します。さらに、降雨データの監視し同様、水位、温度、pH、酸化還元電位、溶存酸素、ヴァーナルの池の水の電気伝導度の監視のための方法論を提供します。この情報は、ヴァーナルの池を提供する生態系サービスとこれらのサービスを提供するために彼らの能力に人為的活動の影響をより定量化する使用できます。

ヴァーナル池は、凸から凹にまっすぐ斜面に至るまでプロファイルを持つ幅広い形態を表わすことができます。中央ペンシルバニアのヴァーナルの池のための例の形態は、図 1、ステージ ストレージ曲線 (図 2表 1) この池の結果とともに表示されます。最大の池の深さは水分のみ池形態12と弱?...

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Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds

連続的な水文水質ヴァーナル池のモニタリングと

生態系サービスとヴァーナル池やこれらのサービスを提供するために彼らの能力に人間活動の影響によって提供されるプロセスを理解すること集中的な水理モニタリングが必要です。その場の監視装置を使用してこのサンプリング プロトコルは、水のレベルと品質に人為の影響を理解する開発されました。

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

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Research

JoVE Journal

Environment

9.2K ビュー.  Pennsylvania State University. 生態系サービスとヴァーナル池やこれらのサービスを提供するために彼らの能力に人間活動の影響によって提供されるプロセスを理解すること集中的な水理モニタリングが必要です。その場の監視装置を使用してこのサンプリング プロトコルは、水のレベルと品質に人為の影響を理解する開発されました。

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Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

統合フィールドLysimetryと間隙水土壌中の化学物質の移動性の評価のためのサンプリングと設立植生

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

環境学

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.

定量的シナリオ分析フレームワーク内の流域計画

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

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.

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

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

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in water resources is a prerequisite for understanding the drivers of the pollutant loads and for making informed water resource management decisions. The commonly used &#34;grab sampling&#34; method provides the concentrations of pollutants at the time of sampling (i.e., a snapshot concentration) and may under- or overpredict the pollutant concentrations and loads. Continuous monitoring of nutrients and sediment has recently received more attention due to advances in computing, sensing technology, and storage devices. This protocol demonstrates the use of sensors, sondes, and instrumentation to continuously monitor in situ nitrate, ammonium, turbidity, pH, conductivity, temperature, and dissolved oxygen (DO) and to calculate the loads from two streams (ditches) in two agricultural watersheds. With the proper calibration, maintenance, and operation of sensors and sondes, good water quality data can be obtained by overcoming challenging conditions such as fouling and debris buildup. The method can also be used in watersheds of various sizes and characterized by agricultural, forested, and/or urban land.

With the advancement of technology and the rise in end-user expectations, the need and use of higher temporal resolution data for pollutant load estimation has increased. This protocol describes a method for continuous in situ water quality monitoring to obtain higher temporal resolution data for informed water resource management decisions.

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

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

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.

排水のイベント中に水の流れ加重と農業用水路から浮遊微粒子をキャプチャ

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

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol for performing in situ juvenile exposure tests within oligotrophic river catchments over one-month and three-month periods. Two methods (in both modifications) are presented to evaluate the juvenile growth and survival rate. The methods and modifications differ in value for the locality bioindication and each has its benefits as well as limitations. The sandy cage method works with a large set of individuals, but only some of the individuals are measured and the results are evaluated in bulk. In the mesh cage method, the individuals are kept and measured separately, but a low individual number is evaluated. The open water exposure modification is relatively easy to apply; it shows the juvenile growth potential of sites and can also be effective for water toxicity testing. The within-bed exposure modification needs a high workload but is closer to the conditions of a natural juvenile environment and it is better for reporting the real suitability of localities. On the other hand, more replications are needed in this modification due to its high-hyporheic environment variability.

Bioindication Testing of Stream Environment Suitability for Young Freshwater Pearl Mussels Using In Situ Exposure Methods

In situ bioindications enable determination of the suitability of an environment for endangered mussel species. We describe two methods based on the juvenile exposure of freshwater pearl mussels in cages to oligotrophic river habitats. Both methods are implemented in variants for open water and hyporheic water environments.

若い淡水パール ムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

Knowledge of habitat suitability for freshwater mussels is an important step in the conservation of this endangered species group. We describe a protocol ...

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.

水質評価のための実験室用微小宇宙におけるリン放出の測定

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.

その場で 乱されていない土壌の土壌水分センサー

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

Concentration of Virus Particles from Environmental Water and Wastewater Samples Using Skimmed Milk Flocculation and Ultrafiltration

Water and wastewater-based epidemiology have emerged as alternative methods to monitor and predict the course of outbreaks in communities.&#160;The recovery of microbial fractions, including viruses, bacteria, and microeukaryotes from wastewater and environmental water samples&#160;is one of the challenging steps in these approaches. In this study, we focused on the recovery efficiency of sequential ultrafiltration and skimmed milk flocculation (SMF) methods using Armored RNA as a test virus, which is also used as a control by some other studies. Prefiltration with 0.45 &#181;m and 0.2 &#181;m membrane disc filters were applied to eliminate solid particles before ultrafiltration to prevent the clogging of ultrafiltration devices. Test samples, processed with the sequential ultrafiltration method, were centrifuged at two different speeds. An increased speed resulted in lower recovery and positivity rates of Armored RNA.&#160;On the other hand, SMF resulted in relatively consistent recovery and positivity rates of Armored RNA. Additional tests conducted with environmental water samples demonstrated the utility of SMF to concentrate other microbial fractions. The partitioning of viruses into solid particles might have an impact on the overall recovery rates, considering the prefiltration step applied before the ultrafiltration of wastewater samples. SMF with prefiltration performed better when applied to environmental water samples&#160;due to lower solid concentrations in the samples and thus lower partitioning rates to solids. In the present study, the idea of using a sequential ultrafiltration method arose from the necessity to decrease the final volume of the viral concentrates during the COVID-19 pandemic, when the supply of the commonly used ultrafiltration devices was limited, and there was a need for the development of alternative viral concentration methods.

Virus concentration from environmental water and wastewater samples is a challenging task, carried out primarily for the identification and quantification of viruses. While several virus concentration methods have been developed and tested, we demonstrate here the effectiveness of ultrafiltration and skimmed milk flocculation for RNA viruses with different sample types.

スキムミルク凝集と限外ろ過を用いた環境水および廃水サンプルからのウイルス粒子の濃縮

Water and wastewater-based epidemiology have emerged as alternative methods to monitor and predict the course of outbreaks in communities.&#160;The ...

Parameterizing V-notch Weir Equations for Flow Monitoring in a Drainage Control Structure

Accurate estimation of drainage discharge (flow rate or water volume per unit time) is essential for calculating nutrient loads delivered to surface water and assessing the performance of edge-of-field conservation practices. Determining drainage flow rates requires monitoring the head in a drainage control structure and applying an appropriate equation for the weir installed in the structure. Previous studies that developed calibrated equations for weirs in control structures have produced different equations (i.e., different weir flow equation coefficients) for the same type of weir and control structure size. This study describes procedures for setting up experimental water flow rate and head measurements within a drainage control structure and developing a weir equation for flows contained within a V-notch weir. Additionally, the procedure for obtaining a weir equation for overtopping flows -- when the water level exceeds the top of the V-notch weir -- is outlined. This process involves using the weir equation developed in the laboratory for a V-notch weir and an online tool, the &#34;Weir Flow Equation Coefficients Calculator&#34;, developed by the authors. The online tool can also generate weir flow equation coefficients for both V-notch-contained and overtopping flows across various sizes of Agri Drain water control structures, even when users lack site-specific flow rate vs. head relationship.

This protocol describes methods for obtaining weir flow equation coefficients for a V-notch weir within a drainage control structure using (1) a laboratory calibration procedure and (2) an online tool, the "Weir Flow Equation Coefficients Calculator", developed by the authors. These methods apply to flows contained within the V-notch and overtopping flows.

排水制御構造における流量監視のためのVノッチ堰方程式のパラメータ化

Accurate estimation of drainage discharge (flow rate or water volume per unit time) is essential for calculating nutrient loads delivered to surface water ...

連続的な水文水質ヴァーナル池のモニタリングと

要約

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この動画の章

統合フィールドLysimetryと間隙水土壌中の化学物質の移動性の評価のためのサンプリングと設立植生

定量的シナリオ分析フレームワーク内の流域計画

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

排水のイベント中に水の流れ加重と農業用水路から浮遊微粒子をキャプチャ

若い淡水パールムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

水質評価のための実験室用微小宇宙におけるリン放出の測定

その場で乱されていない土壌の土壌水分センサー

スキムミルク凝集と限外ろ過を用いた環境水および廃水サンプルからのウイルス粒子の濃縮

排水制御構造における流量監視のためのVノッチ堰方程式のパラメータ化

連続的な水文水質ヴァーナル池のモニタリングと

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統合フィールドLysimetryと間隙水土壌中の化学物質の移動性の評価のためのサンプリングと設立植生

定量的シナリオ分析フレームワーク内の流域計画

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

連続インストリームの栄養素と農業生態系流域における堆積物の監視

排水のイベント中に水の流れ加重と農業用水路から浮遊微粒子をキャプチャ

若い淡水パール ムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

水質評価のための実験室用微小宇宙におけるリン放出の測定

その場で 乱されていない土壌の土壌水分センサー

スキムミルク凝集と限外ろ過を用いた環境水および廃水サンプルからのウイルス粒子の濃縮

排水制御構造における流量監視のためのVノッチ堰方程式のパラメータ化

若い淡水パールムール貝原露出メソッドを使用して Bioindication ストリーム環境適合性のテスト

その場で乱されていない土壌の土壌水分センサー