Name: capturing flow-weighted water and suspended particulates from agricultural canals during drainage events
Uploaded: 2017-11-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 26 s
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Desideriamo ringraziare Johnny Mosley per aiuto con campionamento di campo e Viviana Nadal, Pablo Vital e Irina Ognevich per aiuto con analisi di laboratorio.

1. installazione di Datalogger e lavorazioni <ol><li>identificare una farm studio ed installare un datalogger che innesca un autocampionatore per raccogliere campioni di flusso composito su una base proporzionale del flusso, che richiede il monitoraggio dei livelli di canale, pompa testa rivoluzioni ed equazione di taratura pompa.</li>
</ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig1.jpg" /> Figura 1: campionatore ISCO utilizzato per auto-programma-campionamento procedure per l'acqua di drenaggio composito e particolato campionamento delle acque. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig1large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="3"> <li>monitorare i livelli di canale fattoria utilizzando trasduttori di pressione installati nei canali di afflusso e deflusso adiacenti alla stazione di pompa.</li>
	<li>Pompa monitor velocità utilizzando interruttori di prossimità installati sulle teste pompa; velocità viene registrata dal datalogger in giri al minuto (rpm). 
	Nota: Interruttori di prossimità sono pezzi di metallo che una volta passato sopra ogni altro conteggio il numero di giri/min. Essi sono saldati sulla testa pompa.</li>
	<li>Pioggia di misura utilizzando un ribaltamento benna pluviometro che è collegato al datalogger. 
	Nota: Il datalogger comunica di telemetria radio su una stazione radio base situata presso UF/IFAS Everglades Research and Education Center. Telemetria non è necessario per la raccolta del campione di controllo, solo per la raccolta dei dati e archiviazione.</li>
</ol> 2. Ponderati per il flusso di campionamento delle acque di drenaggio <ol><li>flusso di drenaggio calcola utilizzando un datalogger e un'equazione di taratura della pompa per ciascuna pompa. Campionamento di ponderati per il flusso di drenaggio avviene mediante un campionatore automatico che viene azionato dal datalogger dopo aver raggiunto un volume di drenaggio limite. 
	Nota: I tassi di velocità e flusso di pompa variano oltre 24 h. Il campionamento di ISCO è innescato dal volume di acqua scaricata, non il tasso. L'autocampionatore è programmato per raccogliere un sottocampione dopo un volume fisso di acqua di scarico. Il volume di acqua di scarico è calibrato basato sul numero di giri pompa.</li>
	<li>Raccogliere un campione di acqua composito (minimo 500 mL) utilizzando un in situ automatizzato campionatore situato presso la stazione di pompa e programmarlo per catturare ogni giorno un campione composito acqua durante gli eventi di drenaggio. 
	Nota: Il campionatore ISCO è piumato ai serbatoi di raccolta utilizzando tubi deviato attraverso un datalogger che preleva un campione di 2 L ogni 2 min fino a 400 L.</li>
	<li>Volumi che programma campione per consentire un massimo di 30 campioni per 24h scaricano periodo.
	<ol><li>Programma datalogger per raccogliere campioni di composito flow attenendosi alla seguente procedura: inserire programma &#8594; programma &#8594; campionamento basato sul flusso &#8594; impulsi campione ogni 1 &#8594; 30 campioni compositi &#8594; Volume di campione di 130 mL &#8594; Calibra Volume [n] del campione &#8594; immettere l'ora di inizio [NO] &#8594; programmare la sequenza completa.</li>
	</ol></li> <li>Conservare i campioni di composito ponderati per il flusso in un loco in frigorifero a 4 ° C fino alla raccolta e trasporto di nuovo al laboratorio per l'analisi in un secchiello pieno di ghiaccio.</li>
	<li>Analizzare i campioni di acqua per P solubile reattiva entro 24 ore dal momento della raccolta del campione. Campioni utilizzati per analisi totale P (TP) possono essere acidificati e conservati a 4 ° C per fino a 28 giorni 15.</li>
</ol> 3. Acquisizione di particolato sospeso <ol><li>posto una serie di due 200 L PVC vasche di sedimentazione per raccogliere l'acqua di scarico di fattoria canale nel corso della durata del periodo di drenaggio per catturare e caratterizzare le particelle in sospensione.
	<ol><li>Programma il datalogger per raccogliere le particelle in sospensione campioni attenendosi alla seguente procedura: programma &#8594; campionamento basato sul tempo &#8594; assaggiare ogni 2 min &#8594; campioni compositi [200] &#8594; calibrare il Volume di campione [NO] &#8594; immettere Start Time [NO] &#8594; Sequenza completa &#8594; pulsante campionamento.</li>
	</ol></li> <li>Raccogliere ponderati per il flusso di drenaggio acqua nelle vasche di impostazione (2 L ogni 2 min) basato sul volume d'acqua durante un periodo di raccolta di 24 h.</li></ol>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig2.jpg" /> Figura 2: due 200 L serbatoi utilizzati per raccogliere l'acqua di drenaggio. Particelle in sospensione vengono trasferiti in cinque-gallone secchi e trasferirsi fuori nella parte inferiore del serbatoio. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="3"> <li>sifone l'acqua in eccesso utilizzando tubi flessibili come particelle iniziano a stabilirsi nei serbatoi.</li>
	<li>Di trasferimento del particolato in cinque-gallone secchi, li trasportano al laboratorio e metterli in frigorifero a 4 ° C.</li>
	<li>Sifone fuori l'acqua in eccesso dopo assestamento per 24 h e trasferire il particolato in coni di sedimentazione Imhoff.</li>
	<li>Dopo assestamento per almeno 1 h, sifone l'acqua in eccesso, un'ultima volta prima di particelle depositate vengono trasferite in vasetti di pre-pesati 500 mL tappo a vite per la conservazione a 4 ° C.</li>
	<li>Pesare vasetti con campioni di particolato.</li>
	<li>Procedere con analisi di frazionamento di fosforo come descritto da Hedley e Stewart 14.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56088/56088fig3.jpg" /> Figura 3: Imhoff sedimentazione coni utilizzati per raccogliere il particelle in sospensione catturati nella vasca di sedimentazione. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56088/56088fig3large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</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. 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Non ci sono nessun divulgazioni associati a questo studio.

Autocampionatori per raccolta del particolato sono stati collocati vicino l'uscita dell'acqua di drenaggio pompa stazione datalogger. Energia elettrica era fornita da batterie da 12 V che pagano da pannelli solari. I campionatori sono stati controllati dal datalogger in loco, che acceso gli autocampionatori quando le pompe di uscita ha funzionato e disattivate quando smise di pompaggio. Aperture di linee di aspirazione del campionatore sono state posizionate 0,5 m sopra il fondo del canale e upflow dalla stazione di pomp...

Il destino ed il trasporto di particelle in sospensione è stata oggetto di numerosi studi a causa del suo ruolo nell'eutrofizzazione, specialmente in sistemi agricoli1,2. Una valutazione completa dei nutrienti contenuti nel particolato all'interno di un sistema acquatico è necessaria indagare su numerose questioni ambientali quali, l'interno cicli dei nutrienti e rilasciare al sovrastante acqua colonna3, stabilità del substrato, disponibilità di luce all'interno della colonna d'acqua e alla fine problemi relativi alla qualità dell'acqua a ecosistemi a valle4. La quantità di fosforo (P) memorizzata nel modulo del particolato (materia organica o sedimenti) è in genere maggiore in acqua colonna5. Uno studio condotto da Kenney et al. 6 ha mostrato che sedimenti recenti che sono stati depositati nel lago Lochloosa, in Florida, sono stati tra la fascia di età del 1900 e 2006. Questi sedimenti più giovani contenevano P quasi 55 volte più di quello che era presente nella colonna d'acqua. Un approccio per caratterizzare il potenziale impatto che particelle possono avere su un particolare sistema è di creare un inventario quantitativo di fosforo memorizzato nel sedimento scaricata durante gli eventi di drenaggio. Raccolta e l'analisi di queste particelle scariche può aiutare a stimare arricchimento in nutrienti a valle gli impatti sugli ecosistemi sensibili.
Eventi di tempesta in genere rappresentano una piccola frazione di tempo, ma possono contribuire la maggior parte dei P carico scarico nel drenaggio di fattoria. Infatti, al fine di impedire l'allagamento di campi, un grande volume di acqua viene drenato in brevi periodi di tempo. Tassi di intensità e flusso di pioggia sono di vitale importanza fattori in grado di controllare la concentrazione di sedimenti sospesi nel deflusso overland7di guida. Progettazione di metodi di monitoraggio che cattura campioni ponderati per il flusso d'acqua composito contribuirebbe a evitare errori associati a fenomeni complessi, ad alta intensità. Durante gli eventi di scarico elevate come le tempeste, i rapidi e drastici cambiamenti nelle concentrazioni potrebbero non essere rappresentante della concentrazione media della sostanza inquinante per il volume incrementale. Pertanto, campioni di acqua di flusso-weighted rappresenta molto più accuratamente la concentrazione di un evento di rilascio come è una sommatoria di carichi per un periodo di tempo8. I campioni di flusso-weighted più comuni sono automaticamente raccolti campioni discreti o compositi. Catturando le particelle in sospensione esportate dalla fattoria drenaggio durante lo scarico permette di quantificare la gravità dell'evento il carico P. Il metodo descritto in questo studio aiuta a catturare le particelle che possono successivamente essere caratterizzate per diverse proprietà fisiche e chimiche. La novità di scarico di drenaggio utilizzando un metodo di flusso continuo composito fronte grab campionamento di campionamento è che è una migliore rappresentazione delle condizioni di campo sopra l'intera durata dell'evento di drenaggio. Considerando che, afferrare il campionamento è una "istantanea" nel tempo e potrebbe non essere completamente rappresentare l'effetto di tutta la manifestazione.
La zona agricola di Everglades (EAA) nel sud della Florida, Stati Uniti d'America è una grande distesa delle Everglades originale che era channelized e drenato per l'agricoltura, lo sviluppo commerciale e residenziale. Quasi 1100 milioni di m3 di acqua viene scaricata ogni anno da e attraverso l'EAA a sud e Sud-Est9. Terreni nei CEA sono Histosol che comunemente contengono oltre 85% organico materia di peso e hanno meno di 35% minerale contenuto10. Sedimenti di Canal in genere hanno densità all'ingrosso bassa (tra 0,14 g cm-3 a 0,35 g cm-3), contenuto di sostanza organica ad alta (tra 31-35%) e valori di P totale (TP) fra 726-1,089 mg kg-1 11.
Ai fini di questa dimostrazione, una fattoria all'interno di CEA è stata selezionata. Il hydroscape di come l'acqua scorre all'interno di CEA è dipende da pompe e gravità. Ogni farm nei CEA comprende almeno un canale principale e più campo fossati. Il campo fosse gestito perpendicolare al canale principale. Le pompe in genere servono un duplice scopo; Essi consegnare irrigazione acqua alla fattoria e anche di scarico dell'acqua di drenaggio esterno. Quando i campi hanno bisogno di essere svuotato, acqua nel canale principale viene abbassato e scarichi di acque dal campo nelle fosse, guidate da un gradiente idraulico. A causa di solo una leggera pendenza nella superficie maggior parte delle precipitazioni che si verifica sui flussi campi attraverso il profilo del terreno in transito al campo fossati.  Durante l'irrigazione, il sistema è invertita. Non c'è nessuna rete di mattonelle di drenaggio nei CEA. La tavola di acqua è mantenuta ad un'altezza specifica a causa di uno strato di confinamento di subalterno di roccia calcare i terreni.  Acqua viene portato attraverso i principali canali; campo fossati sono pieni, e acqua è permesso di infiltrarsi nel profilo del terreno di innalzare i livelli di falda nei campi. In genere, richieste per l'acqua di irrigazione nei CEA si verificano nel mese di marzo, aprile e maggio (stagione secca), con molto poco scarico di drenaggio. Al contrario, il volume di acqua che è scaricata tra giugno e ottobre (stagione delle piogge) è significativamente più alto. La presenza di canale banca berme e fossati consente minimo deflusso superficiale come una potenziale fonte di carico P in fattoria canali12.
In questo esperimento visivo, vi presentiamo un metodo novello di acquisizione ponderati per il flusso di particelle in sospensione durante gli eventi di drenaggio che possono essere utilizzati successivamente per la caratterizzazione chimico-fisica come densità apparente, contenuto di sostanza organica e frazionamento P13 ,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

Lo scopo di questo studio è di descrivere i metodi utilizzati per catturare ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dai canali di fattoria durante il drenaggio scaricano eventi. Azienda agricola canali possono essere arricchiti da sostanze nutrienti quali fosforo (P) che sono suscettibili di trasporto. Fosforo in forma di particelle in sospensione può contribuire significativamente ai carichi P complessivi in acqua di drenaggio. Un sedimentazione serbatoio esperimento è stato condotto per catturare le particelle in sospensione durante eventi discreti drenaggio. Acqua di scarico del canale di fattoria è stato raccolto in una serie di due vasche di sedimentazione di 200 L per tutta la durata dell'evento di drenaggio, in modo da rappresentare un sottocampione composito dell'acqua dello scarico. Coni di sedimentazione Imhoff in definitiva utilizzati per saldare fuori le particelle in sospensione. Ciò si ottiene di sifonatura acqua dalle vasche di sedimentazione tramite i coni. Le particelle vengono poi raccolti per le analisi fisico-chimiche.

Il metodo descritto in questo studio ci permette di catturare acqua e particolato che si sta scaricando durante eventi di pompaggio nei canali di aziende agricole. L'acqua e le particelle che vengono raccolti sono ponderati per il flusso, il che significa che essi siano rappresentativi di tutta la durata dell'evento pompaggio e non solo un'istantanea di un tempo; che lo rende altamente rappresentativo del tipo di materiale che è scaricato. L'acqua e le particelle in sospensione possono e...

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

Nutrienti presenti in forma di particolato possono contribuire significativamente all'utenza complessiva nelle acque di drenaggio agricolo. Questo studio descrive un nuovo metodo per acquisire ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dalla fattoria canale di drenaggio per l'intera durata dell'evento di drenaggio.

Acquisizione ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dai canali agricoli durante eventi di drenaggio

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Environment

15.8K Views.  University of Florida. Nutrienti presenti in forma di particolato possono contribuire significativamente all'utenza complessiva nelle acque di drenaggio agricolo. Questo studio descrive un nuovo metodo per acquisire ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dalla fattoria canale di drenaggio per l'intera durata dell'evento di drenaggio.

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Colorimetric Paper-based Detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from Large Volumes of Agricultural Water

This protocol describes rapid colorimetric detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from large volumes (10 L) of agricultural waters. Here, water is filtered through sterile Modified Moore Swabs (MMS), which consist&#160;of a simple gauze filter enclosed in a plastic cartridge, to concentrate bacteria. Following filtration, non-selective or selective enrichments for the target bacteria are performed in the MMS. For colorimetric detection of the target bacteria, the enrichments are then assayed using paper-based analytical devices (&#181;PADs) embedded with bacteria-indicative substrates. Each substrate reacts with target-indicative bacterial enzymes, generating colored products that can be detected visually (qualitative detection) on the &#181;PAD. Alternatively, digital images of the reacted &#181;PADs can be generated with common scanning or photographic devices and analyzed using ImageJ software, allowing for more objective and standardized interpretation of results. Although the biochemical screening procedures are designed to identify the aforementioned bacterial pathogens, in some cases enzymes produced by background microbiota or the degradation of the colorimetric substrates may produce a false positive. Therefore, confirmation using a more discriminatory diagnostic is needed. Nonetheless, this bacterial concentration and detection platform is inexpensive, sensitive (0.1 CFU/ml detection limit), easy to perform, and rapid (concentration, enrichment, and detection are performed within approximately 24&#160;hr), justifying its use as an initial screening method for the microbiological quality of agricultural water.

Colorimetric Paper-based Detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from Large Volumes of Agricultural Water

A protocol involving integrated concentration, enrichment, and end-point colorimetric detection of foodborne pathogens in large volumes of agricultural water is presented here. Water is filtered through Modified Moore Swabs (MMS), enriched with selective or non-selective media, and detection is performed using paper-based analytical devices (&#181;PAD) imbedded with bacterial-indicative colorimetric substrates.

Colorimetrico carta a base di rilevamento di<em&gt; Escherichia coli</em&gt;,<em&gt; Salmonella</em&gt; Spp., E<em&gt; Listeria monocytogenes</em&gt; Da grandi volumi di acqua agricolo

This protocol describes rapid colorimetric detection of Escherichia coli, Salmonella spp., and Listeria monocytogenes from large volumes (10 L) of ...

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Ambiente

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.

Progettazione e Costruzione di un Research Facility deflusso urbano

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 ...

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.

Un protocollo per Condurre Pioggia di simulazione per studiare deflusso del suolo

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

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.

Spartiacque Planning all&#39;interno di una analisi quantitativa quadro Scenario

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

A Flow-through Exposure System for Evaluating Suspended Sediments Effects on Aquatic Life

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.

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.

Un sistema di esposizione di flusso-through per valutare sospeso Sedimenti Effetti sulla vita acquatica

This paper describes the Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES). The flow-through exposure system is used to investigate the effects of suspended ...

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.

Sistemi di trattamento vegetale per la rimozione dei contaminanti associati alla tossicità dell&#39;acqua superficiale nell&#39;agricoltura e nella rottura urbana

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.

Instream continuo monitoraggio delle sostanze nutrienti e sedimenti nei bacini agricoli

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.

Continuo idrologici e monitoraggio della qualità di Vernal stagni di acqua

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.

Gli impatti di irrigazione delle acque reflue su conducibilità idraulica del suolo: accoppiata campo campionamento e determinazione in laboratorio della conducibilità idraulica satura

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

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 ...

Acquisizione ponderati per il flusso di acqua e particelle in sospensione dai canali agricoli durante eventi di drenaggio

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Colorimetrico carta a base di rilevamento di