파블로 생체와 조니 모 슬 리에 대 한 필드 샘플링, 도움말 및 비비 아나 나 달과 이리나 Ognevich 실험실 분석에 대 한 감사 하 길.

1. Datalogger 설치 및 동작 <ol><li>연구 농장을 식별 하 고 운하 레벨 모니터링에 필요한 흐름 비례 기초에 복합 흐름 샘플을 수집 하는 autosampler는 datalogger 설치 펌프 헤드, 혁명과 펌프 캘리브레이션 방정식.</li>
</ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig1.jpg" /> 그림 1: ISCO 샘플러 프로그램 자동 샘플링 하는 데 사용 복합 배수 물과는 미 립 자에 대 한 절차 샘플링 물. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="3"> <li>유입 및 유출 펌프 역에 인접 한 운하에 설치 된 압력 트랜스듀서를 사용 하 여 팜 채널 레벨 모니터링.</li>
	<li>모니터 펌프 펌프 헤드에 설치 된 근접 스위치를 사용 하 여 속도, 속도 분당 회전 (rpm)에 datalogger에 의해 기록 됩니다. 
	참고: 근접 스위치는 조각 금속 때 통과 서로 수 rpm의 수. 그들은 펌프 헤드에 용접 된다.</li>
	<li>는 팁을 사용 하 여 측정 강우량 양동이 데이터로 거에 연결 된 비 게이지. 
	참고: datalogger UF/IFAS 버 연구 및 교육 센터에 위치한 기본 라디오 방송국을 라디오 원격으로 통신 합니다. 원격 제어 샘플 수집, 데이터 수집 및 저장에 대 한 필요 하지 않습니다.</li>
</ol> 2. 배수 흐름 중 물 샘플링 <ol><li>각 펌프는 데이터로 거 및 펌프 캘리브레이션 방정식을 사용 하 여 계산 배수 흐름. 배수 흐름 중 샘플링 트리거 배수 볼륨 달성 후 datalogger에 의해 움직여 지는 autosampler에 의해 이루어집니다. 
	참고: 펌프 속도 및 흐름 속도 24 h 이상 다릅니다. ISCO 샘플링 물 방전 속도 하지 볼륨에 의해 트리거됩니다. autosampler 물의 고정된 볼륨 방전 후 하위 샘플을 수집 하도록 프로그램 되어있다. 물 방전의 볼륨 펌프 rpm의 수에 따라 교정.</li>
	<li>는 제자리에서 자동된 샘플러 펌프 역에 위치를 사용 하 여 복합 물 샘플 (최소 500 mL)을 수집 하 고 배수 이벤트 기간 동안 매일 복합 물 샘플을 잡으려고 그것 프로그램. 
	참고: ISCO 샘플러는 최대 400 매 2 분 2 L 샘플 데이터로 거를 통해 우회 하는 튜브를 사용 하 여 컬렉션 탱크 plumed는 L.</li>
	<li>프로그램 샘플 트리거 볼륨 24 시간 당 30 샘플의 최대 허용 기간 방전.
	<li>프로그램 다음이 단계를 수행 하 여 복합 흐름 샘플을 수집 하는 데이터로 거 <ol>: 입력 프로그램 &#8594; 프로그램 &#8594; 흐름 기반 샘플링 &#8594; 샘플 마다 1 펄스 &#8594; 30 복합 샘플 &#8594; 130 mL의 샘플 볼륨 &#8594; 보정 샘플 량 [아니오] &#8594; 시작 시간 [아니오]를 입력 &#8594; 완전 한 시퀀스 프로그램.</li>
	</ol></li> <li>수집 및 교통 얼음 채워진 쿨러에서 분석을 위한 실험실에 다시 때까지 4 ° C에서 현장 냉장고에 흐름이 중 복합 샘플 저장.</li>
	<li>샘플 컬렉션의 시간에서 24 시간 안에 용 해 반응 p 물 샘플을 분석합니다. 총 P (TP) 분석에 사용 되는 샘플을 산성화 하 고 최대 28 일 15 4 ° C에서 저장 수.</li>
</ol> 3. 캡처 일시 중지 입자 <ol><li>장소 두 200 L PVC 침전 탱크의 배수 기간 일시 중단 된 미 립 자 특성을 기간 동안 농장 운하 방전 물을 수집 시리즈.
	<ol><li>Datalogger를 일시 중단 된 입자를 수집 다음이 단계에 따라 샘플 프로그램: 프로그램 &#8594; 시간 기준 샘플링 &#8594; 매 2 분 샘플 &#8594; 복합 샘플 [200] &#8594; 보정 샘플 볼륨 [아니오] &#8594; 시작 시간 입력 [아니오] &#8594; 시퀀스 완료 &#8594; 샘플링 버튼.</li>
	</ol></li> <li>24 h 컬렉션 기간 동안 물의 량에 따라 설정 탱크 (2 L 2 분 마다)에 흐름이 중 배수 물 수집.</li></ol>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig2.jpg" /> 그림 2: 배수 물을 수집 하는 데 사용 하는 두 200 L 탱크. 일시 중단 된 미 립 자는 탱크의 바닥에 침전 하 고 5 갤런 양동이에 전송 됩니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="3"> <li>입자 탱크에 정착을 시작으로 호스를 사용 하 여 초과 물을 사이 펀.</li>
	<li>5 갤런 물통에 있는 입자를 전송, 실험실 등을 맞댄 그들을 수송 하 고 4에서 냉장고에 넣어 ° c.</li>
	<li>사이 펀 24 h에 대 한 정착 후 초과 물 고 임 호프 콘 정착에 입자 전송.</li>
	<li>적어도 1 시간을 위한 정착 후 사이 펀 초과 물이 침전된 입자 4에서 스토리지에 대 한 사전 무게 500 mL 나사 상단 항아리로 전송 되기 전에 마지막으로 한 ° C.</li>
	<li>미 립 자 샘플 항아리 무게.</li>
	<li>헤 들 리가 스튜어트 14에 의해 설명 된 대로 인 분류 분석 진행.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig3.jpg" /> 그림 3: 임 호프 콘 수집 하는 데 사용 정착은 일시 중단 된 미 립 자 침전 탱크에서. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<ol>
	<li>Sims, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+loss+in+agricultural+drainage:+historical+perspective+and+current+research.">Phosphorus loss in agricultural drainage: historical perspective and current research.</a> J. Environ. Qual. 27, 277-293 (1997).</li><li>Van Esbroeck, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+and+subsurface+phosphorus+export+from+agricultural+fields+during+peak+flow+events+over+the+non-growing+season+in+regions+with+cool,+temperate+climates.">Surface and subsurface phosphorus export from agricultural fields during peak flow events over the non-growing season in regions with cool, temperate climates.</a> J. Soil Water Conserv. 72, 65-76 (2017).</li><li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+mass+balance+and+internal+load+in+an+impacted+subtropical+isolated+wetland.">Phosphorus mass balance and internal load in an impacted subtropical isolated wetland.</a> Water Air Soil Pollut. 218, 619-632 (2011).</li><li>Eyre, B. D., McConchie, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+implications+of+sedimentological+studies+for+environmental+pollution+assessment+and+management:+Examples+from+fluvial+system+in+north+Queensland+and+western+Australia.">The implications of sedimentological studies for environmental pollution assessment and management: Examples from fluvial system in north Queensland and western Australia.</a> Sediment. Geol. 85, 235-252 (1993).</li><li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil+phosphorus+release+and+storage+capacity+from+an+impacted+subtropical+wetland.">Soil phosphorus release and storage capacity from an impacted subtropical wetland.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. , 74 (2010).</li><li>Kenney, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-basin,+mass-balance+approach+for+identifying+critical+phosphorus-loading+thresholds+in+shallow+lakes.">Whole-basin, mass-balance approach for identifying critical phosphorus-loading thresholds in shallow lakes.</a> Journal of Paleolim. 51, 515-528 (2014).</li><li>Freebairn, D. N., Wockner, G. 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A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+inventory+and+phosphorus+fractions+for+water+conservation+area+canals+in+the+Everglades.">Sediment inventory and phosphorus fractions for water conservation area canals in the Everglades.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. 70, 863-871 (2006).</li><li>Reddy, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forms+of+soil+phosphorus+in+selected+hydrologic+units+of+Florida+Everglades.">Forms of soil phosphorus in selected hydrologic units of Florida Everglades.</a> Soil Sci. Soc. Amer. J. 62, 1134-1147 (1998).</li><li>Hedley, M. J., Stewart, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+to+measure+microbial+phosphate+in+soils.">Method to measure microbial phosphate in soils.</a> Soil Biol. Biochem. 14, 377-385 (1982).</li><li>O'Dell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Method 365.1, Revision 2.0: Determination of Phosphorus by Semi-Automated Colorimetry. , (1993).</li><li>Bhadha, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+aquatic+vegetation+on+phosphorus+loads+in+the+Everglades+Agricultural+Area.">Effect of aquatic vegetation on phosphorus loads in the Everglades Agricultural Area.</a> J. Aqu. Pla. Man. 53, 44-53 (2015).</li></ol>

이 연구와 관련 된 아무 공개 있다.

미 립 자 컬렉션은 종료 근처에 배치 했다 배수 장치 물에 대 한 autosamplers 펌프 역 습도. 전원 12 V 배터리 태양 전지 패널에 의해 부과 됩니다에 의해 공급 되었다. autosamplers 현장 습도 출구 펌프, 실행 하 고 펌핑이 중지 하는 경우 그들을 해제 하는 때에 autosamplers에 의해 통제 되었다. 샘플러 입구 라인의 구멍 펌프 역에서 운하 바닥 및 upflow 위 0.5 m은 배치 했다. 흡입구 라인 운하 바닥 및 zip는 철?...

운명과 전송 일시 중단 된 입자의 양화, 특히 농업 시스템1,2에 있는 그것의 역할 때문에 수많은 연구의 대상이 되었습니다. 수생 시스템 내에서 미 립 자 물질에 포함 된 양분의 종합 평가 영양분의 내부 순환 등 수많은 환경 문제를 조사 하 고는 overlying 물 열3, 출시 하는 데 필요한 기판의 안정성, 물 열, 그리고 결국 하류 생태계4물 질 우려 내 빛 가용성. 유기 문제 (앙금) 미 립 자 형태로 저장 하는 인 (P)의 양은 일반적으로 물 열5보다 큽니다. Kenney 외의해 연구. 6 최근 앙금 호수 Lochloosa, 플로리다에서 예금 되었다 1900의 연령 범위 사이의 2006는 나타났다. 이러한 젊은 앙금 물 열에 존재 했던 그 보다 약 55 배 더 많은 P 포함. 입자는 특정 시스템에 미칠 수 있는 잠재적인 영향을 특성화 하는 한 가지 방법은 인 배수 이벤트 기간 동안 배출 하는 침전 물에 저장 된의 양적 인벤토리를 수행 하는 것입니다. 컬렉션 및 이러한 방전 된 입자의 분석은 다운스트림 영양 농축 민감한 생태계에 미치는 영향을 추정 하는 것을 도울 수 있다.
폭풍 이벤트는 일반적으로 시간의 작은 분수를 나타내는 아직 농장 배수에서 P 부하 방전의 대부분을 기여할 수 있습니다. 이 홍수에서 분야를 방지 하기 위해 많은 양의 물은 시간의 짧은 기간 동안 배수 때문입니다. 강 우 강도와 흐름 요금은 중요 한 육로 결선7에 일시 중단 된 앙금의 농도 제어할 수 있는 요소를 운전. 복합 물 흐름 중 샘플을 캡처 방법을 모니터링 설계 복잡 하 고 높은 강도 비 이벤트와 관련 된 오류가 발생 하지 않도록 도움이 되겠습니다. 폭풍 같은 높은 방전 이벤트, 동안 농도에서 신속 하 고 과감 한 변화 증분 볼륨에 대 한 평균 오염 물질 농도의 대표 않을 수 있습니다. 따라서, 흐름 중 물 샘플 훨씬 더 정확 하 게 방전 이벤트의 농도를 나타냅니다 그것은8시간 동안 부하의 합계. 가장 일반적인 흐름 중 샘플 자동 수집된 개별 또는 복합 샘플이 있습니다. 농장에서 내보낸된 일시 중단 된 입자를 포착 하 여 방전 동안 배수를 P 로드 이벤트의 심각도 정할 수 있습니다. 이 연구 도움 캡처 나중 다양 한 물리적, 화학적 속성 특징 수 입자 메서드를 설명 합니다. 배수 방전 잡아 샘플링 대 연속 합성 흐름 방법을 사용 하 여 샘플링의 참신 배수 이벤트의 전체 기간 동안 필드 조건의 더 나은 표현 다는 것 이다. 반면에, 잡아 샘플링 시간에는 "스냅샷" 완벽 하 게 되지 않을 수 있습니다 전체 이벤트의 효과를 나타냅니다.
미국 사우스 플로리다에 버 글레이즈 농업 지역 (EAA) 채널화 되었고 농업, 상업, 및 주거 개발에 대 한 배수는 원래 버의 큰 창 공 이다. 거의 남쪽 그리고 남동9EAA 통해 물 1100 백만 m3 매년 방전 이다. EAA에 토양은 일반적으로 포함 하는 Histosols 35% 미네랄 콘텐츠10미만 이상 유기 85% 무게에 의해 문제가 있고. 운하 퇴적 물 일반적으로 있다 (0.14 g cm-3 0.35 g c m-3에), 사이 낮은 대량 밀도 높은 유기 물 내용 (31-35%) 사이 총 P (TP) 값은 726-1,089 mg k g-1 11사이.
이 데모에서는 목적에 EAA 내 농장 선정 됐다. 어떻게 물에 EAA 내의 흐름의 hydroscape 펌프와 중력에 따라 달라 집니다. 적어도 하나의 주요 운하에는 EAA에 각 팜 구성 및 여러 필드 랑. 필드는 주요 운하를 실행된 수직을 버렸다고. 펌프는 일반적으로 섬 기는 이중; 그들은 농장을 관개 물을 제공 하 고 또한 방전 배수 물 오프. 필드 배수 될 필요가, 주요 운하에 물을 낮 췄 다 고 필드에서 물도 랑, 유압 기온 변화도 의해 구동으로 빼낸. 필드에 전송에서 토양 프로필을 통해 필드 흐름에서 발생 하는 강우량의 대부분은 표면에 약간의 경사 때문 버렸다고.  관개, 동안 시스템으로 반전 됩니다. 아무 네트워크 타일 배수는 EAA에의 있다. 물 테이블 토양 석회석 암반 부하의 confining 계층 인해 특정 높이에서 유지 됩니다.  주요 운하; 물 올린 필드 랑 가득, 그리고 물 침투 토양 프로필 필드에 물 테이블 레벨을 올릴 수 있습니다. 일반적으로, 요구는 EAA에 관개 물에 대 한 3 월, 4 월, 5 월 (건기) 중 아주 작은 배수 방전 발생합니다. 반면, 6 월과 10 월 (우기) 사이 보직 물 볼륨 크게 높은 수준 이다. 농장에 P 로드의 운하12운하 은행 berms 및도 랑의 존재 최소 표면 결선에 대 한 수 있습니다.
이 시각적 실험에 우리 대량 밀도, 유기 물 내용, P 분류13 등 physico-화학 특성에 나중에 사용할 수 있는 배수 이벤트 기간 동안 일시 중단 된 입자 흐름 중의 새로운 방법을 제시합니다 ,14.

<table><tbody><tr><td>Datalogger</td><td>Campbell Scientific</td><td></td><td>model CR1000</td></tr><tr><td>Auto-sampler</td><td>ISCO</td><td></td><td>model 3700</td></tr><tr><td>Pressure transducer</td><td>KPSI</td><td></td><td>model 700</td></tr><tr><td>Tipping bucket rain guage</td><td>Texas Electronics</td><td></td><td>model TR-525</td></tr><tr><td>Potassium Chloride</td><td>Fisher</td><td>7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Hydroxide</td><td>Fisher</td><td>1310-73-2</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric Acid</td><td>Fisher</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>Sulfuric Acid</td><td>Fisher</td><td>7664-93-9</td><td></td></tr><tr><td>Potassium Persulfate</td><td>Fisher</td><td>7727-21-1</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Molybdate Tetrahydrate</td><td>Fisher</td><td>12054-85-2</td><td></td></tr><tr><td>L-Ascorbic Acid</td><td>Fisher</td><td>50-81-7</td><td></td></tr><tr><td>100 mg/L Anhydrous Phosphate Standard</td><td>ERA</td><td>061</td><td></td></tr><tr><td>Antimony Potassium Tartrate Trihydrate</td><td>Fisher</td><td>28300-74-5</td><td></td></tr><tr><td>Durapore Membrane Filters</td><td>Millipore</td><td>HVLP04700</td><td></td></tr><tr><td>Whatman #41 Filter Paper</td><td>Whatman</td><td>1441-150</td><td></td></tr><tr><td>Fixed Speed Reciprocal Shaker E6010</td><td>Eberbach Corporation</td><td>E6010.00</td><td></td></tr><tr><td>Disposable Culture Tubes</td><td>Fisher</td><td>14-961-29</td><td></td></tr><tr><td>Allegra 25R Centrifuge</td><td>Becker Coulter</td><td>U.S. 605168-AC</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Bemis Company Inc PM 999</td><td>13-374-12</td><td></td></tr><tr><td>Oak Ridge Centrifuge Tubes</td><td>Nalgene</td><td>3119-0050</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 20mL HDPE Scintillation Vials with Urea Cap</td><td>Fisher</td><td>03-337-23C</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand&amp;nbsp;Natural Polypropylene Jars with White Polypropylene Unlined Cap</td><td>Fisher</td><td>02-912-024A</td><td></td></tr><tr><td>0.45 membrane filters</td><td>Cole-Parmer</td><td>Item # UX-15945-25</td><td></td></tr><tr><td>100 ml digestion tubes</td><td>Fisher&amp;nbsp;</td><td>TC1000-0735</td><td></td></tr><tr><td>Glass funnels</td><td>Fisher</td><td>03-865</td><td></td></tr><tr><td>Spectronic 20 Genesys</td><td>Thermo-Fisher</td><td>4001-000</td><td></td></tr><tr><td>QuikChem</td><td>Latchat</td><td>8500</td><td></td></tr></tbody></table>

capturing flow-weighted water and suspended particulates from agricultural canals during drainage events

이 연구의 목적은 물 흐름 가중치를 캡처하는 데 사용 하는 방법을 설명 하 고 배수 중 농장 운하에서 일시 중단 된 입자 방전 이벤트. 농장 운하 수송에 취약 하는 인 (P) 등 영양소에 의해 농축 수 있습니다. 일시 중단 된 미 립 자 형태로 인 배수 물에 전체 P 부하에 크게 기여할 수 있다. 침전 탱크 실험 개별 배수 이벤트 기간 동안 일시 중단 된 입자를 캡처를 실시 했다. 팜 채널 방전 물 물 보직의 복합 subsample 대표 되므로 배수 이벤트의 전체 기간 동안 두 200 L 침전 탱크의 시리즈에서 수집 되었다. 임 호프 안정화 콘 궁극적으로 일시 중단 된 미 립 자 밖으로 정착 하는 데 사용 됩니다. 이 콘을 통해 침전 탱크에서 몰래 물에 의해 이루어집니다. 미 립 자 다음 physico-화학 분석을 위해 수집 됩니다.

이 연구에서 설명 하는 방법을 물과 농장 운하에서 이벤트를 펌핑 하는 동안 배출 되는 미 립 자 물질을 캡처할 수 있습니다. 물과 수집 된 입자 이므로 흐름 가중치 들은 펌핑 이벤트 뿐 아니라 일회성 스냅숏;의 전체 기간을 대표 그것은 높은 대표적인 보직 하는 재료의 종류의 만들기. 물 및 일시 중단 된 미 립 자 다양 한 물리적, 화학적 매개 변수에 대 한 분석 하기 위?...

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

미 립 자 형태로 존재 영양소 농업 배수 물에서 전체 부하에 크게 기여할 수 있다. 이 연구에서는 배수 이벤트의 전체 기간 동안 흐름 중 물과 농장 운하 배수에서 일시 중단 된 입자를 캡처 하는 새로운 방법을 설명 합니다.

배수 이벤트 기간 동안 흐름 중 물과 농업 운하에서 일시 중단 된 입자를 캡처

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

capturing-flow-weighted-water-suspended-particulates-from

Research

JoVE Journal

Environment

15.8K 조회수.  University of Florida. 미 립 자 형태로 존재 영양소 농업 배수 물에서 전체 부하에 크게 기여할 수 있다. 이 연구에서는 배수 이벤트의 전체 기간 동안 흐름 중 물과 농장 운하 배수에서 일시 중단 된 입자를 캡처 하는 새로운 방법을 설명 합니다.

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Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use due to increased demand for landscape irrigation. Improper irrigation practices and large rainfall events can result in runoff from urban landscapes which has potential to carry nutrients and sediments into local streams and lakes where they may contribute to eutrophication. A 1,000 m2 facility was constructed which consists of 24 individual 33.6 m2 field plots, each equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated urban landscapes. Runoff volumes from the first and second trials had coefficient of variability (CV) values of 38.2 and 28.7%, respectively. CV values for runoff pH, EC, and Na concentration for both trials were all under 10%. Concentrations of DOC, TDN, DON, PO4-P, K+, Mg2+, and Ca2+ had CV values less than 50% in both trials. Overall, the results of testing performed after sod installation at the facility indicated good uniformity between plots for runoff volumes and chemical constituents. The large plot size is sufficient to include much of the natural variability and therefore provides better simulation of urban landscape ecosystems.

This paper describes the design, construction, and function of a 1,000 m2 facility containing 24 individual 33.6 m2 field plots equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated home lawns.

도시 유출의 연구 시설의 설계 및 건설

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

연구

환경과학

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

토양 유출을 연구하기 위해 강우 시뮬레이션을 실시하기위한 프로토콜

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

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.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

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

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.

정량적 인 시나리오 분석 프레임 워크 내에서 계획을 유역

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.

농업과 도시 유출수의 지표수 독성과 관련된 오염 물질 제거를위한 식물 처리 시스템

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.

연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

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

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.

지속적인 문학적 품질 모니터링 Vernal 연못의 물

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

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

토양의 유압 전도도에 폐수 관개 영향: 필드 샘플링 고 포화 된 유압 전도도의 실험실 결정

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

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.

수질 평가를 위한 실험실 소우주에서 인 방출 측정

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

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.

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