Проточного Система экспозиции для оценки взвешенных наносов Воздействие на водной флоры и фауны

Резюме

A robust and flexible flow-through exposure system designed to maintain sediment in suspension is presented. The system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory.

Аннотация

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended sediment on various aquatic species and life stages in the laboratory by using pumps and automating delivery of sediment and water to simulate suspension of sediment. FLEES data are used to develop exposure-response curves between the effects on aquatic organisms and suspended sediment concentrations at the desired exposure duration. The effects data are used to evaluate management practices used to reduce the interactions between aquatic organisms and anthropogenic causes of suspended sediments. The FLEES is capable of generating total suspended solids (TSS) concentrations as low as 30 to as high as 800 mg/L, making this system an ideal choice for evaluating the effects of TSS resulting from many activities including simulating low ambient levels of TSS to evaluating sources of suspended sediments from dredging operations, vessel traffic, freshets, and storms.

Введение

Дноуглубительные операции используют механические методы для удаления донных отложений из гаваней и судоходных каналов. Во время удаления, некоторая часть возмущенного осадка подвешен в толще воды, потенциально делая это источником физического стресса для водных видов. В дополнение к приостановлено, осадок может транспортироваться от драги условиями окружающей среды, прежде чем остановиться из толщи воды. Сочетание этих двух механизмов означает, что водный организм, происходящие вблизи операционной драги могут подвергаться воздействию взвешенных наносов и страдают от побочных эффектов. Для решения таких проблем, экологические окна (сезонные ограничения по углублению дна) , которые обычно используются в качестве практики управления с целью уменьшения или устранения риска потенциально вредного воздействия взвешенных отложений от дноуглубительных работ на водные ресурсы ^1,2.

Экологические окна чаще всего созданы для защиты находящихся под угрозой исчезновения, угрозы иликоммерчески ценные виды , такие как бельмо (Sander vitreus) и восточная устрицы (Crassostrea virginica) ^3. Сопутствующее обоснование для введения экологических окон часто фокусируется на том , как драги деятельность потенциально может нарушить физическое (например, взвешенных наносов) способность животного завершить определенную часть своей истории жизни. Этапы жизни часто цитируемые яйца и личинки для сохранения путей миграции открыты для проходных видов ^3. Тем не менее, имеется ограниченная информация о видоспецифические биологические эффекты , имеющие отношение к взвешенных частиц ^4,5 доступного для информирования с использованием экологических окна в качестве инструмента управления рисками.

По этим причинам, спасается был спроектирован, построен и используется для имитации суспензии осадка, а также определить его влияние на ранних стадиях жизни водных организмов. Спасается исследования используют мелкозернистую частицы осадка (т.е. преимущественно илы,глины и мелкие пески), которые, скорее всего, останутся в суспензии и мигрировать дальше всего от источника. Спасается способна испытывать рыбьей икры и личинок, но она также может быть модернизированы для размещения других водных организмов, что делает его уникальные способности. Полученные данные биологической реакции могут быть использованы для оценки влияния взвешенных осадков. Следующие процедуры обеспечивают обзор того, как эта технология может быть построена и эксплуатируется с получением повторяемые концентрации взвешенных наносов и данных эффектов с использованием различных водных видов.

протокол

Все спасается эксперименты с позвоночные были проведены в рамках соответствующего инженера научно-исследовательский центр (ERDC) Экологическая лаборатория институционального ухода за животными и использование протоколов.

1. спасается модули, водяную баню и Акварию

1. Получить деревянные столбы, шпильки и фанеры для построения модуля. Построить модули (по количеству и размеру), аналогичные базовым верстаке для удовлетворения целей исследования.
   1. Вырезать фанеры (0,127 см) для верхней и полки. Нарезать сообщения (10.16 х 10.16 см) для ног. Для верхней части, вырезать шипы (5,08 х 10,16), построить рамку и закрепить фанеру к раме. Вырезать выемку в верхней части каждой ноги, чтобы создать уступ и болт верхней рамы к ногам.
   2. Для полки, вырезать шпильки (5,08 х 10,16), построить рамку и крепят фанеры (0,127 см) к раме. Вырезать выемку из ног 45 см от дна и запри полки рамы к ногам. Убедитесь, что сборка является квадратным и уровень.
2. Получение воды бака ванны от производителя стекловолокна танк, специализирующихся на аквакультуре цистернах. Установить в модуль стенду баке не больше, чем 152 см в длину х 91 см в ширину и 61 см в высоту. Подключить два 2,54 см поливинилхлорид (ПВХ) муфты скольжения на одном конце резервуара по волокну Остекление муфты заподлицо с внутренней поверхностью днища резервуара.
   1. Место цистерны на строящейся модуля стенда с танковыми стоков , стоящих в конце стенда воды будет стекать (рисунок 1). Марка на фанерной этаже стенда, где отверстия цистерны расположены.
   2. Вставьте бак обратно и используя 3,175 см отверстие пропила два отверстия в фанере для баковых стоков. Вставьте бак обратно так дрены сидеть в проруби. Подключите один из танковых стоков в стоком в полу, а другой в теплообменник чиллера.
      Примечание: В этом разделе предполагается санитарный слив канализации уже на месте.

Рисунок 1. Принципиальная схема рыбы Личинки и яйца экспозиции Система (спасается). Спасается имеет модульную конструкцию и поэтому транспортабельны. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2. Полиэтилен бак. 19 L куполообразный нижний полиэтиленовый бак, показывающий утечку переполнения (сверху, со вставкой экрана; 1.3.1; 5.6.1), входное отверстие взвесь воды (правый локоть; 1.3.2), выпускное отверстие насоса (в центре нижней части; 1.3.3), на входе в насос (от центра вниз; 1.3.4), OBS зонд и зажим (4.1), а нижний экран (черное кольцо на нижней части; 5.6.1). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть большую версию тего фигура.

3. Получают 19 L куполообразную нижний полиэтиленовый бак (27,9 см диаметр х высота 36,2 см).
   1. Для построения стока переполнения, используйте отверстие пилу и вырезать отверстие диаметром 2,54 см 5 см от верхней части бака. Установите переборка фитинга и вставку на внешней стороне переборки, чтобы служить в качестве стока переполнения.
   2. Для того, чтобы построить вход / водяной взвеси, используйте отверстие пилы и сократить еще 2,54 см Диаметр отверстия 5 см от верхней части аквариума. Установите другой штуцер переборок и резьбовое локоть штуцер для шланга (Рисунок 2).
   3. Для того, чтобы построить выходе из насоса, используйте отверстие пилу и вырезать отверстие диаметром 2,54 см через середину днища бака и установить переборка фитинга. Заправьте внешнюю сторону переборки с локтя штуцера шланга.
   4. Для построения входе насоса, используйте отверстие пилы и отрезать еще один отверстие диаметром 2,54 см, расположенный от центра днища резервуара и установить переборка фитинга. Заправьте внешнюю сторонупереборка с локтя штуцера шланга.
4. На внешней стороне резервуара водой ванны, измеряют 9 см от дна и провести линию по всей длине резервуара. После линии и с отверстием увидел, вырезать пару отверстий диаметром 2,54 см по длине водяной бани для каждого аквариума (10 полных отверстий, равномерно распределить). Установить переборки фитинги.
5. Получить приводные насосы магнитные (максимальная скорость потока 28 л / мин) для рециркуляции воды в аквариумах и диспергировании осадков. Установите насосы на подставке, которая будет соответствовать под водяной бане вдоль борта, содержащей отверстия для подключения к аквариумах. Установите переключатель встроенного шнура для каждого насоса или проволоки насосов к распределительной коробке для власти.
6. Заправьте внешнюю сторону танка переборками водяной бане со шлангом заусениц. Присоединить винилового шланга к входному отверстию насоса и выпускное отверстие и подключить его к переборок, идущих в соответствующий аквариум. Внутри водяной бане установить быстрого отсоединения вставки в переборке.
7. Поместите аквариумы в ванну воды в два ряда; с тремя аквариумах в одном ряду расположенных по длине водяной бани , а остальные аквариумах во втором ряду (рисунок 3).

Рисунок 3. Водяная баня. Обзор водяную баню с пятью аквариумах, расположенных в два ряда. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

8. Подключите каждый аквариум к насосу. Присоединить винилового шланга к шлангу заусениц, установленных на нижней части аквариумах и прикрепить к быстрого отсоединения клапана шланга заусеницы. Подключите быстро разрывает соединение между насосом и аквариумом. Установить шаровой клапан в этой связи, чтобы изолировать насос для целей технического обслуживания.
9. Подключение стока переполнения каждого аквариума к общимслить с помощью винилового шланга. Подключите общий сток к стоку воды ванны.
10. Соедините вход взвесь / вода каждого аквариума к суспензии и воды системы, установленной на верхней части модуля.
11. Маунт два светодиодные светильники, предназначенные для использования в аквариуме, примерно 60 см выше аквариумах в каждом модуле. Используйте легкий контроллер (беспроводное подключение к огням) , чтобы варьировать интенсивность света, цвет света, и световой цикл (например, 16 ч света:. 8 ч темный) для удовлетворения потребностей эксперимента.
12. Установите таймер в лаборатории, чтобы контролировать окружающее освещение.

2. Система шламовые

1. Поместите один 450 L конуса дном полиэтиленовый бак с крышкой и стоять в конце последнего модуля в строке (любой конец может быть использован), чтобы служить в качестве шламового резервуара. Смонтировать небольшой погружной насос внутри бака для создания суспензии осадка / воды. Установить теплообменник Охладитель воды, смежную с баком для контроля температуры суспензии. Используяотверстие увидел, вырезать 2,54 см отверстие в крышке резервуара , чтобы обеспечить доступ к датчику мутности для контроля шлама (рисунок 4).

Рисунок 4. шламонакопителя. Конус дна взвесь бак с крышкой и подставкой поли. температура суспензии воды контролируется охладителем воды, расположенной на полу слева от стенда. Резервуар соединен с воздушным управлением двойной мембранный насос (слева на первом плане), чтобы обеспечить суспензию для каждого аквариума (2.2). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

2. Смонтировать пневматический двойной диафрагмой насоса на стенде рядом с шламонакопителя. Подключите слив шламонакопителя к входному отверстию насоса. Включение тройник ПВХ (для прямой суспензии к насосу или к лабораторным стоком) и клапанов КоннЭСТ бак к насосу, чтобы изолировать бак и насос для технического обслуживания. Для питания насоса, подключите его к воздушному компрессору лабораторного корпуса в.
3. Для того, чтобы обеспечить суспензию для каждого аквариума по требованию, смонтировать ПВХ трубы поверх модулей и создать линию рециркуляции. В момент использования расположенного дальше всего от шлама резервуара, установить обратную линию для транспортировки неиспользованную суспензии обратно в резервуар. Используйте гибкие ПВХ и союзные фитинги для соединения между модулями.
4. Подключите взвесь электромагнитные клапаны к рециркуляцией шламовой трубы с помощью тройники, шаровые краны и союзные фитинги, чтобы изолировать соленоидов от главной трубы ПВХ для технического обслуживания. Убедитесь, что электромагнитные клапаны расположены над аквариумом будет поставлять.
5. С помощью кольцевой пилы, вырезать отверстия диаметром 2,54 см в верхней части модуля, чтобы соединить каждый электромагнитный клапан на соответствующий аквариум.
6. Подключение ПВХ трубки, установленной на верхней части модуля вблизи шламонакопителя с воздушным приводом насоса с использованием flexiblе ПВХ и фитинги союза. Подключение линии возврата к верхней части резервуара шлама.
7. Для того, чтобы регулировать количество суспензии, введенной на электромагнитный клапан, установить регулятор давления воды в обратном трубопроводе. Настройка, чтобы создать нужное давление.

3. Система водоснабжения

1. Установите второй полиэтиленовый бак соответствующего объема (например, 500 л) с крышкой и стоять , чтобы служить в качестве резервуара для воды. Установить теплообменник Охладитель воды, смежную с баком для регулирования температуры воды. Установите магнитный привод насос рядом с баком для воды. Подключите водяной бак и насос, как описано в разделе 2.2.
2. Для того, чтобы обеспечить водой каждого аквариума по требованию, смонтировать ПВХ трубы поверх модулей и создать линию рециркуляции. Установите трубу ПВХ выше, чем суспензия рециркуляционной трубы. В момент использования расположенного дальше всего от резервуара для воды, необходимо установить сливной трубопровод для транспортировки неиспользованную воду обратно в резервуар. Используйте гибкие ПВХ и Unióп фитинги для соединения между модулями.
3. Подключение воды электромагнитные клапаны к рециркуляцией водопроводу с помощью тройники, шаровые краны и фитинги накидные, чтобы изолировать соленоидов от главной трубы ПВХ для технического обслуживания. Установите соленоиды позади и выше, чем пульпа электромагнитный клапан. Подключение воды электромагнитный клапан с взвесь электромагнитный клапан через винилового шланга и шланга анкерных фитингов так, что, когда вода соленоид включается она смоет оставшиеся суспензии из линии.
4. Соедините трубы ПВХ, установленный на верхней части модуля вблизи водоема к водяному насосу, используя гибкие ПВХ и фитинги союза. Подключите обратную линию к верхней части резервуара для воды.
5. Для того, чтобы регулировать количество воды, вводимой с помощью электромагнитного клапана, установить регулятор давления воды в обратном трубопроводе. Настройка, чтобы создать нужное давление.

4. Датчики, сбора данных, управления и автоматизации приборов

1. Установите оптический датчик обратного рассеяния(OBS) в каждом аквариуме рядом с входным отверстием суспензии / воды для измерения мутности (нефелометрическая единиц мутности, NTU). Установите датчик таким образом, что он погружен в воду примерно на 5 см ниже поверхности воды с датчиком, обращенной к середине резервуара. , С помощью хомута или другого устройства для установки датчика.
2. С помощью кольцевой пилы, лючки диаметр сверла по меньшей мере, два 2,54 см в верхней части каждого модуля стенда, чтобы обеспечить доступ к OBS шнуров электрических распределительных коробок, установленных на верхней части каждого модуля.
3. Установить OBS в суспензии резервуара и поместить датчик таким образом, что он полностью погружен около 20 см ниже поверхности воды.
4. Проволока вода и пульпа соленоидных клапанах OBSS расположены в каждом аквариуме и шламонакопителя, а термопара расположена в каждой из водяной бани, в электрораспределительных коробках, установленный на верхней части модуля и к устройству сбора данных. Установить быстро отсоединяется на терминальных концах всех проводов, где это возможно.
5. Использование системного проектирования Platформа и среда разработки для разработки приложения компьютера для сбора данных, управления и автоматизации приборов ^6. С помощью этой программы, разработать приложение, чтобы интегрировать OBS и электромагнитные клапаны для измерения мутности и введения суспензии и воды в каждом аквариуме.
6. Для создания различных NTU режимов воздействия, разработать программу , чтобы создать индивидуальные профили для каждого аквариума ^6. Создание вкладок и графический пользовательский интерфейс (GUI) для профилей програмирование аквариума. Добавьте вкладку "Профили".
   1. Программирование программного обеспечения для контроля продолжительности воздействия в течение нескольких минут для каждого аквариума. Включать последовательность петли, чтобы непрерывно повторять указания длительности воздействия до тех пор, определенное условие не будет достигнуто, такой как отрезок времени. Включение итерации, чтобы контролировать, сколько раз цикл будет повторяться до окончания или перейти к следующему набору инструкций.
   2. Программирование программного обеспечения для установки уровня NTU в каждом аквариуме. Интеграция NTU лEvel в тот же цикл / последовательность итераций управляющей длительности воздействия. Используйте эту функцию для создания различных режимов воздействия (например, непрерывный, не импульсный, или нет воздействия) для заданных длительностей.
   3. Программирование программного обеспечения для управления временем открытия электромагнитных клапанов системы водоснабжения для подачи воды в каждый аквариум в секундах (например, 10 с для аквариума 1, 25 с для аквариума 2 и т.д.). Интегрировать воды соленоид Время работы в последовательности цикл / итерации контрольного длительность экспозиции и уровни NTU.
   4. Разработка программы, чтобы сохранить все шаги в соответствии с 4.4 как «профиль» для каждого аквариума. Включите возможность, чтобы позволить пользователю вызывать сохраненные профили.
7. Создать новую вкладку и GUI. Добавьте вкладку "Профиль Статус". Дизайн графический интерфейс для отображения живого резюме текущего загруженного профиля, включая текущий активный последовательности петли, времени испытания истекшего и времени тестирования оставшегося.
8. Создать новую вкладку и GUI дляустановки значений электромагнитного клапана системы водоснабжения и суспензии. Добавьте вкладку 'Valve Setup'.
   1. Программирование интервала цикла воды клапана в секундах. Дизайн этого интервала в виде последовательности петли, используемой для установки времени между событиями, когда все системы водоснабжения соленоидов открыть последовательно (на этапе 4.4.3 пользователя запрограммирован, как долго каждый клапан будет оставаться открытым). Запрограммируйте задержку воды клапана в секундах. Используйте функцию задержки , чтобы установить время между клапанами открытия (например, 2 с после предыдущего клапана закрыт на следующий клапан открывается).
   2. Программирование интервала цикла взвесь клапана в секундах. Дизайн этого интервала в виде последовательности петли, чтобы установить время между событиями, когда все уровни NTU, измеренные с помощью OBS в каждом аквариуме сверяются множества NTU в профиле аквариума. Проверьте клапаны и датчики последовательно. Если NTU в аквариуме ниже, чем установка профиля NTU затем запрограммировать компьютер, чтобы открыть клапан суспензии.
   3. Запрограммировать время открытия клапана взвесь в секундах. Использовать этофункция для управления, как долго клапан остается открытым, если суспензия требуется. Программирование задержки клапана суспензии в секундах. Используйте задержку, чтобы установить время между отверстиями клапана.
      Примечание: Убедитесь, что интервал цикла (этап 4.6.1 и 4.6.2) достаточно долго, чтобы позволить воде и шламовых введений до начала следующего цикла.
   4. Создание кнопок для ручного включения / выключения каждого клапана воды системы водоснабжения и взвесь.
9. Создать новую вкладку и GUI для настройки OBS датчики, расположенные в каждом аквариуме и шламонакопителя (N = 16). Добавьте вкладку "OBS Setup". Дайте каждому OBS имя.
   1. Создайте функцию для ввода данных из тестового сертификата OBS изготовителя для расчета корректировки для каждого OBS. Введите стандартный NTU низкий (самый низкий NTU записи) и стандартный NTU высокий (наивысший NTU записано), а также диапазон напряжения для низких и высоких NTU.
10. Создать новую вкладку и GUI для отображения в реальном масштабе времени измерения NTU и настройка NTU для каждого аквариума, а такжекак температура воды в каждой из вод ной бане. Создание кнопки для запуска / остановки всех профилей. Создать возможность индивидуально приостановить или прекратить индивидуальный профиль.
    1. Создайте функцию для входа показания температуры воды для каждой водяной бане, параметры NTU и измерения для каждого аквариума и времени данных в электронную таблицу. Добавьте вкладку «водяную баню».

5. Экспериментальная подготовка

1. Соберите осадок из зоны обычно вынутого для поддержания глубины канала навигации, в непосредственной близости от видов, вызывающих озабоченность, и, как известно, не хватает исторического загрязнения. Сбор осадка с помощью захвата пробник или аналогичный (например, Van Veen). Поместите осадок в 19 л пластиковых ведер и корабль в течение ночи на льду. Хранить осадки при температуре 4 ° С до использования.
2. Влажные сито осадка через сито 1 см для удаления крупного мусора; затем просеивают через сито из нержавеющей стали 450 мкм. Сохранил мелкозернистый (мелкие пески, илы и глины)частиц, проходящих сквозь сито для экспериментального использования.
3. Анализ просеивают отложений для химического загрязнения (например, металлы, полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные дифенилы и т.д. Для аналитических методов см USEPA ^7). Охарактеризуйте физико - химические параметры , такие как распределение размера зерна (процент песка, ила и глины), рН, солености, органического углерода и органического вещества ⁸ в соответствии с требованиями исследования.
4. Определить продолжительность воздействия (например, 72 ч) и концентрации в TSS (например, 0, 100, 250, и 500 мг / л) на основе существующих данных или другой информации , характеризующей взвешенных наносов интереса.
   Примечание: Используйте TSS в качестве воздействующей концентрации, а не NTU. ТСС квантифицирует массу частиц, присутствующих в толще воды, так и непосредственно относится к физическим и поведенческих эффектов, таких как износ, потери ориентации и меньшего объема пищи, проявляемой некоторыми организмами.
5. Установите NTU-Взаимоотношения TSSnship для каждого спасается аквариума.
   1. Включите все спасается аппаратные средства, используемые для сбора данных, управления прибором и автоматизации. Случайным назначить процедуры УТП спасается аквариумы с помощью таблицы случайных чисел или другой подходящий метод. В GUI профиле, создать профиль для каждого аквариума, чтобы выполнить 72 ч (4320 мин) непрерывного воздействия с использованием соответствующих концентраций TSS, сгенерированные из таблицы случайных чисел.
   2. Используйте профессиональное суждение, чтобы первоначально программировать окончания NTU для удовлетворения концентрации TSS в каждом аквариуме. Для контроля (0 мг / л ТСС) установить NTU до 0; 100 мг / л ТСС установить NTU до 100; 250 мг / л TSS установить NTU до 280; и 500 мг / л ТСС установить NTU до 600.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Каждый OBS зонд будет иметь несколько иной чтение NTU, которое присуще для изготовления зонда.
   3. Установите время открытия для системы водоснабжения электромагнитных клапанов до 10 с для каждого аквариума.
   4. Сохранить профиль для каждого аквариума.
   5. На вкладке Настройка клапана, программа вода и взвесьКлапан цикла интервала. Установить интервал воды цикла для 600 с и задержку воды клапана в течение 5 с. Установить интервал цикла суспензии в течение 180 с, открыв в течение 3 сек и задержки в течение 1 сек.
      Примечание: С помощью этой программы, в тесте на 72 ч в каждом модулей NTU аквариуме будет проверяться 1,440 раз с помощью компьютера, чтобы определить, есть ли дополнительная суспензия будет введена и водяные клапаны откроются 432 раз. Отверстия шламовые клапана имеют положительную корреляцию с увеличением окончания NTU. Как правило, при 100 мг / л шламовых открытых клапанах для приблизительного общей сложности 5% от длительности воздействия или 72 отверстий; 250 мг / л ≈ 11% (158 отверстий); и 500 мг / л ≈ 35% (504 отверстия). Для равных обменов громкости между аквариумах регулировать время открывания воды электромагнитных клапанов для аквариумах назначенных нижних модулей NTU. Это приведет к увеличению отверстий взвесь клапанов при более низких модулей NTU.
   6. Заполните шламонакопителя с углеродной фильтруется лабораторной воды. Запустить насос для рециркуляции воды. В отдельном контейнере, используют механическую мешалку и гомогенизируют Т.Е.го осадка.
   7. После того, как осадок гомогенизируют, удалить небольшую часть (≈500 мл) и ввести в шламонакопителя, используя градуированный химический стакан из полипропилена. Продолжайте вводить осадка до 1000 NTU не будет достигнута.
   8. В программе, перейдите на вкладку водяную баню и начать все профили аквариума. Эксплуатация спасается в течение по крайней мере 1 ч так модулей NTU может стабилизировать в каждом аквариуме перед сбором приостановленного пробы осадка. Включите данные входа в систему для записи NTU показания каждого аквариума OBS.
   9. Мера TSS с использованием трех 100 мл воды образцы, собранные из каждого аквариума назначенного лечения TSS <500 мг / л. Отдельно измеряют TSS с использованием трех 50 мл воды образцов, собранных из каждого аквариума лечения TSS, большей или равной 500 мг / л.
   10. Мера TSS с помощью вакуумной фильтрации выбираемых через предварительно взвешенную фильтровальную бумагу 0,45 мкм. Сразу же после фильтрации, высушить фильтр и содержимое при 105 ° С в течение минимум 4 ч, а затем на повторное взвешивание с точностью до 0,1 мг. Использование тон в среднем из трех образцов в качестве меры TSS в каждом аквариуме.
   11. Сравнение средних значений, полученных в разделе 5.5.4 для наблюдаемых измерений NTU, записанных для каждого аквариума. Перепрограммирование пределы NTU до желаемой концентрации TSS не достигается (например., 600 NTU ≈ 500 мг / л TSS).
6. Определить размер ячейки экрана, необходимого, чтобы содержать животных в каждом аквариуме.
   1. Для более крупных животных , таких как рыбы (например.,> 3 см) или моллюсками месте экран на дне , чтобы отделить животных от отверстия насоса. Установите вставку экрана в перелива дренажного переборке аквариума, чтобы предотвратить побег.
   2. Содержат небольшие этапы жизни , такие как рыбы икры, личинок и мальков в камере (диаметр 10,16 см (ID) на 12,7 см в длину (1029 мл) , изготовленную из ПВХ трубы) для погружаясь в аквариуме спасается (рисунок 5).
      1. Вырезать шириной три 8,25 см и 9,52 см в длину отверстия из стороны камеры. Установите нейлоновую ткань на экран ботаТом камеры и на отверстиях, вырезанных из стороны. Используйте колпачок ПВХ в качестве съемной крышкой для введения и удаления подопытных животных.
      2. Вырежьте круглое отверстие в крышке, достаточном для просмотра подопытных животных сверху, оставляя край для крепления ткани экрана нейлона. Установить все экраны на внутренней стороне камеры, чтобы предотвратить организмов от контакта с острыми кромками из ПВХ.
         Примечание: Выберите размер ячейки экрана, который содержит подопытных животных в то время позволяя подвешенный тестовое осадка для входа.
      3. Полностью погрузить камеру в середине или в сторону аквариума, приостановив его вертикально с помощью трех коротких отрезков веревки (# 18 белый витой каменщик линия) и крючки, построенные из электрического провода. Свяжите сцепки завязывать Блейка возле каждого крючка и отрегулировать длину веревки, чтобы выровнять камеру.
7. Определите, сколько аквариуме бак объем обмена требуется в день для достижения целей проекта и качества воды. Отрегулировать тон регулятор давления воды (см раздел 2.2) и соленоида время открытия (например, открыт каждые 10 мин в течение 10 с) для создания требуемого расхода воды. Наполните водой ванны с водой и эксплуатировать охладитель воды теплообменников, чтобы подтвердить, что испытательные температуры могут быть достигнуты и поддерживаться.

Рисунок 5. спасается вспомогательной камеры. Обзор экспонирования вспомогательной камеры подвешенной в аквариуме без добавления осадка (слева). Рыба личинки соответствующего размера может содержаться внутри вспомогательной камеры, чтобы уменьшить вероятность побега и травмы (справа). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

6. Экспериментальные процедуры

1. Включите все спасается аппаратные средства, используемые для сбора данных, инструмент контролироватьd автоматизации. Заполните аквариумы, водяные бани и резервуар для воды с требуемой испытательной воды. Начать все теплообменники Охладитель воды. Подтвердите и отрегулировать световой цикл.
   1. Заполните шламонакопителя с углерода фильтруется водопроводной воды. Запустить насос для рециркуляции воды. С помощью механического миксера и гомогенизируют контейнер исследуемого осадка. После того, как осадок гомогенизируют, удалить небольшую часть (≈500 мл) и ввести в шламонакопителя. Продолжайте вводить осадка до 1000 NTU не будет достигнута.
   2. В GUI профиле, создать профиль для каждого аквариума, чтобы выполнить 72 ч (4320 мин) непрерывного воздействия с использованием тех же TSS назначения, используемые в процессе подготовки. Используйте данные, полученные в ходе экспериментальных препаратов для программирования окончания NTU для удовлетворения концентрации TSS в каждом аквариуме. Для контроля (0 мг / л ТСС) установить NTU до 0; 100 мг / л ТСС установить NTU до 100; 250 мг / л TSS установить NTU до 280; и 500 мг / л ТСС установить NTU до 600.
   3. На вкладке Настройка клапана, использовать данные получены из подготовка триона (раздел 5.5.8), чтобы запрограммировать интервал цикла клапана воды и шлама. Установить интервал воды цикла для 600 с и задержку воды клапана в течение 5 с. Установить интервал цикла суспензии в течение 180 с, открыв в течение 3 сек и задержки в течение 1 сек.
   4. Представьте животных в аквариумах с использованием руководящих принципов, изложенных в утвержденном по уходу за животными и использование протокола. Для яиц, трансфер из накопительную емкость к экспозиционной камере с помощью пластиковой пипетки передачи. Для более крупных рыб, таких как мальков (общая длина 2-8 см), используйте нейлоновую сетку аквариума.
2. После того, как животные снабжены в аквариумах, получить доступ к GUI и на вкладке водяную баню начать все профили аквариума. Эксплуатация спасается в течение по крайней мере 1 ч так модулей NTU может стабилизировать в каждом аквариуме перед сбором приостановленного пробы осадка. Включите данные входа в систему для записи NTU показания каждого аквариума OBS.
3. Поддерживать спасается ежедневно долива воды и шлама резервуаров с тестовым воды и донных отложений.
   Примечание: Частота суспензии введений является POSITIVELу коррелирует с увеличением уровня NTU. Таким образом, количество воды и осадка используется каждый день зависит от запрограммированных модулей NTU и требуемых обменов громкости. Как правило, 25-50 гал можно использовать каждый день либо в воде, или в суспензии.
   1. Аккуратно протрите OBS зондов ежедневно с влажной тканью, чтобы удалить отложения скапливаются на сенсорной поверхности. Проверить Чиллеры и насосы для нормальной работы. Сбор параллельных измерений TSS ежедневно, чтобы предсказать TSS на оставшуюся часть дня на основе измерений NTU, записанных через заданные промежутки времени с помощью компьютерной программы.
4. Измерение температуры, растворенного кислорода, рН (и другие параметры в зависимости от вида и других требований) ежедневно для каждого аквариума, используя ручной мульти-Probe качества воды прибор, предназначенный для этой цели.
5. Прекратить эксперимент автоматически, указав продолжительность экспозиции в каждом профиле аквариума или вручную путем остановки всех профилей аквариума.
6. Определение экспериментальных конечных точек бе измеряли такие как инкубационных успех, время люком, смертности, роста (длины и веса), а валовой морфологии.

Результаты

Серия эксплуатационных пробегов выполняется перед началом эксперимента, чтобы гарантировать, что спасается доставляет соответствующие концентрации осадков в каждом аквариуме (разделы 5.5 и 6.2). На рисунке 6 показано , как концентрации NTU поддерживаются в эксп?...

Обсуждение

Технология спасается улучшает существующих методов , путем сохранения ^4,9 и контроля взвешенных отложений в широком диапазоне времени воздействия и концентрации взвешенных наносов с использованием автоматизированного с компьютерным управлением системы. Технология является ги...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Parts List for one FLEES Module, Water Bath, and Aquarium
post, wood - used to build module (cut to 78 in)	Local vendor	N/A	Quantity: 4 Size: 4 in x 4 in x 8 ft
plywood, marine grade - fastened to wooden posts about 18 in off ground - for holding water bath (60 in x 42 in)	Local vendor	N/A	Quantity: 1 Size: 3/4 in x 4 ft x 8 ft
plywood - fastened on top of wooden posts - for holding pipes, solenoids and electrical (60 in x 42 in)	Local vendor	N/A	Quantity: 1 Size: 1/4 in x 4 ft x 8 ft
stud, wood - used to brace plywood and wooden posts (cut to fit)	Local vendor	N/A	Quantity: 4 Size: 2 in x 4 in x 96 in
tank, fiberglass - water bath with two drains: 1) to supply chiller; and 2) to drain water	Hydro Composites, LLC, Stockdale, TX, USA	FBT-226	Quantity: 1 Size: 150-gal
chiller, water with self contained pump - for water bath; chiller sits under module	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA	CFF-500	Quantity: 1 Size: 1/2 hp
tank, domed bottom - FLEES aquaria - sit inside water bath	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	5197	Quantity: 5 Size: 19 L
tank, stand - acrylic stand, 12 in x 12 in x 6 in - to hold aquaria	custom built by ERDC shops	N/A	Quantity: 5 Size: custom
urethane, liquid- to seal carboy plug and prevent leaking	Forsch Polymer Corporation, Englewood, CO	60A Liquid Urethane	Quantity: 5 Size: epoxy kit
pump, magnetic drive - to suspend sediment in each aquarium	March Manufacturing Inc., Glenview, IL, USA	MDX-3-1/2 115 v	Quantity: 5 Size: 28 liter per min
light, LED - installed over water bath	C2 Development, Inc., Ames, IA, USA	Hydra 26	Quantity: 2 Size: based on area to light
pipe, PVC schedule 40 - installed in drain of water bath to control water level	Local vendor	N/A	Quantity: - Size: 1 in
fittings, bulkhead - for aquaria/water bath connections to pumps, drains, water and slurry lines	Lifegard Aquatics, Cerritos, CA, USA	R270900	Quantity: 20 Size: 1/2 in FPT x FPT
fittings, quick-disconnect, male pipe threaded inserts - insert in tank bulkhead	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA	EW-31303-36	Quantity: 10 Size: 1/2 in MPT
fittings, quick-disconnect, valved hose barbs - connection between aquarium and insert in tank bulkhead	Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA	EW-31303-11	Quantity: 10 Size: 1/2 in
fittings, black HDPE threaded elbow - for aquaria vinyl tube connections to slurry/water line and pump	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	62043	Quantity: 20 Size: 1/2 NPT x 1/2 in Hose ID
fittings, black HDPE threaded adapter - for connections between pump and tank bulkhead	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	62017	Quantity: 10 Size: 1/2 NPT x 1/2 in Hose ID
tube, vinyl - connect slurry/water line to aquaria and to connect pumps to aquaria	Local vendor	N/A	Quantity: 25 ft Size: 1/2 in ID
tube, vinyl - connect to aquaria drains inserts and water bath drain	Local vendor	N/A	Quantity: 25 ft Size: 5/8 in ID
clamp, hose, stainless steel - to clamp vinyl tube to hose barbs	Local vendor	N/A	Quantity: 40 Size: #8
Name	Company	Catalog Number	Comments
Parts list for Slurry System
chiller, water with self contained pump - sits off to side of slurry tank	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA	CFF-500	Quantity: 1 Size: 1/2 hp
125 gallon open top cone bottom tank w/Stand - 42 in x 35 in - contains the water and sediment to make slurry	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8586	Quantity: 1 Size: 125 gal
Cover for 125 gallon tank	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8935	Quantity: 1 Size: 42 in x 35 in
valve, PVC - connect tank drain to pump - isolate for maintenance	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 2 Size: 1-1/2 in
pump, double diaphragm mounted on stand - used to recirculate slurry	Wilden-pumps.co.uk & Air Pumping Ltd., Essex, UK	P2/PPPP/WF/WF/PTV/400	Quantity: 1 contact distributor
sensor, optical backscatter - measure NTU in slurry tank	Campbell Scientific, Logan, UT, USA	OBS-3+	Quantity: 1 Size: 0-1000 NTU
pipe, PVC Schedule 40 - to recirculate slurry	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 20 ft Size: 1 in
pipe, flexible PVC - fitted with union and used to connect to next module	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 10 ft Size: 1 in
union, PVC Schedle 80 Socket - connect slurry line with next module	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 8 Size: 1/2 in
solenoid, plastomatic (normally closed) - introduce slurry	Plast-O-Matic Valves, Inc., Cedar Grove, NJ, USA	EASYMT4V12R24-PV	Quantity: 5 Size: 1/2 in NPT threaded, 24 VAC contact distributor
fitting, PVC tee - connect slurry pipe with solenoid	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1 in x 1 in x 1 in slip x slip x FIPT
fittings, 1 in PVC ball valve threaded - shut off for slurry delivery to solenoid/water lines	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 7 Size: 1/2 in
fittings, 1 in PVC union threaded - connect slurry solenoid to shut off valve	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1/2 in
tube, vinyl - connection between water solenoid and slurry solenoid	Local vendor	N/A	Quantity: 50 ft Size: 1/4" ID
Name	Company	Catalog Number	Comments
Parts list for Water System
chiller, water with self contained pump - sits off to side of reservoir	Remcor Products Co., Glendale Heights, IL, USA	CFF-500	Quantity: 1 Size: 1/2 hp
125 gallon open top cone bottom tank w/Stand - 42 in x 35 in - contains the water and sediment to make slurry	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8586	Quantity: 1 Size: 125 gal
Cover for 125 gallon tank	United States Plastic Corp, Lima, OH, USA	8935	Quantity: 1 Size: 42 in x 35 in
valve, PVC - connect tank drain to water pump	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 2 Size: 1 in
pump, magnetic drive, in-line use - used to recirculate water to aquaria and chiller	Little Giant, Fort Wayne, IN, USA	3-MD-SC	Quantity: 1 Size: 1/12 hp
solenoid, alco - introduce water	discontinued; ASCO, Florham Park, NJ,USA for similar	N/A	Quantity: 5 Size: 24 v, 1/4 in NIPT
fittings, black HDPE reducer connector - connect 1/4 in hose water line from solenoid  to 1/2 in hose	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1/2 in hose ID x 1/4 in hose ID
fittings, black HDPE tee - connect 1/2 in hose water line and slurry to aquaria	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1/2 in NPT x 1/2 in hose ID x 1/2 in hose ID
fittings, street elbow	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1/2 in 90° MIPT x FIPT
fittings, PVC threaded pipe nipples - connect union fittings with solenoids and other connections	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 12 Size: 1/2 in
fittings, union threaded - connect slurry/water lines with next module	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 6 Size: 1 in PVC
fittings, reducer bushing - connect to reducer tee in water line	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size: 1/2 in male by 1/4 in female FIPT
fittings, threaded pipe nipples - connection between bushing and water solenoid	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 Size:  4 in long  x 1/4 in
pipe, PVC  - make connections between tank, pump and chiller	local plumbing vendor	N/A	Quantity: 5 ft Size: Schedule 40
Name	Company	Catalog Number	Comments
Parts list for Sensors, Data Acquisition Device, and Computer Software
software, LabView	National Instruments, Austin, Texas, USA	LabView 2015 Base	Quantity: 1 Size: N/A
SCXI-1001 12-Slot Chassis, U.S. 120 VAC	National Instruments, Austin, Texas, USA	776571-01	Quantity: 1 Size: N/A
SCXI 1100 - 32-Channel, ±10 V Analog Input Module	National Instruments, Austin, Texas, USA	776572-00	Quantity: 1 Size: N/A
SCXI 1303 - Terminal block designed for high-accuracy thermocouple measurements	National Instruments, Austin, Texas, USA	777687-03	Quantity: 2 Size: N/A
SCXI 1102B - 32-Channel Thermocouple/Voltage Input Module	National Instruments, Austin, Texas, USA	776572-02B	Quantity: 1 Size: N/A
SCXI 1161 - General-Purpose Relay Module	National Instruments, Austin, Texas, USA	776572-61	Quantity: 6 Size: N/A
SCXI 1300 - General-Purpose Voltage Module	National Instruments, Austin, Texas, USA	777687-00	Quantity: 1 Size: N/A
PCMCIA Card DAQCARD-AI-16E-4	National Instruments, Austin, Texas, USA	N/A - legacy	Quantity: 1 Size: N/A used cards available online
sensor, optical backscatter - measure NTU in each aquarium	Campbell Scientific Inc., Logan, UT, USA	OBS-3+	Quantity: 5 Size: 0-1000 NTU