بحيرة المغذيات هي قضية نوعية المياه في جميع أنحاء العالم، مما يجعل الحاجة لتحديد والسيطرة على مصادر المواد الغذائية الهامة. تقرير المختبر معدلات إطلاق الفوسفور من قلوب الرسوبيات هو نهج قيمة لتحديد دور الداخلية الفوسفور التحميل وتوجيه القرارات الإدارية.
التشبع الغذائي هي قضية نوعية المياه في البحيرات في جميع أنحاء العالم، وهناك حاجة ماسة لتحديد والسيطرة على مصادر المواد الغذائية. الفسفور الداخلية (P) التحميل من رواسب البحيرات يمكن أن تمثل جزءا كبيرا من العبء P الكلي في حسن التغذية، وبعض mesotrophic والبحيرات. تقرير المختبر من معدلات الانبعاث P من قلوب الرسوبيات هو نهج واحد لتحديد دور الداخلية P التحميل وتوجيه القرارات الإدارية. وجود بديلين الرئيسي في تقرير التجريبية من الرواسب الإفراج P لتقدير حمولة الداخلية: القياسات الموقعية التغيرات في P hypolimnetic مع مرور الوقت وP توازن الكتلة. المنهج التجريبي باستخدام حضانات الرواسب المختبري لقياس حمولة P الداخلي هو الطريقة المباشرة، مما يجعلها أداة قيمة لإدارة البحيرة والترميم.
يمكن حضانات المختبر من قلوب الرسوبيات مساعدة في تحديد الأهمية النسبية للداخلية مقابل الأحمال P الخارجية،وكذلك يمكن استخدامها للرد على مجموعة متنوعة من إدارة البحيرة والبحوث الأسئلة. نحن لتوضيح استخدام حضانات الأساسية الرواسب لتقييم فعالية كبريتات الألومنيوم من (الشب) العلاج للحد من الرواسب الإفراج P. الأسئلة البحثية الأخرى التي يمكن أن يتم التحقيق باستخدام هذا النهج تشمل آثار إعادة تعليق الرواسب والتعكير على الإفراج P.
لديه النهج أيضا القيود. يجب أن يتم الافتراضات فيما يتعلق: استقراء النتائج من قلوب الرسوبيات إلى البحيرة بأكملها؛ البت بشأن ما فترات زمنية لقياس تحرر العناصر الغذائية، ومعالجة الآثار المحتملة أنبوب الأساسية. استراتيجية رصد الأوكسجين المذاب شاملة لتقييم حالة الأكسدة الزمانية والمكانية في البحيرة توفر قدرا أكبر من الثقة في الأحمال P السنوية المقدرة من حضانات الأساسية الرواسب.
كما أن عددا متزايدا من البحيرات في جميع أنحاء العالم يعانون من زيادة المغذيات الثقافية، وتحديد أسباب تدهور نوعية المياه أصبحت ذات أهمية متزايدة لإدارة البحيرة والترميم. الفوسفور (P) لتحميل البحيرات متورط عموما في زيادة المغذيات، كما هو الحال في معظم الأحيان على المواد الغذائية يحد من نمو الطحالب 1. تاريخيا، ركزت الكمي للP التحميل إلى البحيرات على المصادر الخارجية، أو P منشؤها في مستجمعات المياه عبر نقطة والمصادر غير المحددة. ومع ذلك، التحميل من رواسب البحيرات الداخلية يمكن أن تمثل نسبة كبيرة، إن لم يكن الأغلبية، من الحمولة الإجمالية P في البحيرات بالنباتات المائية 2-5. وبالتالي، يمكن حتى تخفيضات كبيرة في التحميل الخارجي إلى البحيرات لم تؤد إلى تحسين نوعية المياه بسبب تأثير الأسمى الإفراج P من الرواسب 5-8. بسبب الآثار البيئية والاجتماعية للP التحميل، بما في ذلك تكلفة وصعوبة السيطرة P، فمن الأهمية بمكان أن تكون الأحمال Pتم تحديدها بدقة قبل سن استراتيجية الإدارة.
اثنين على الأقل من آليات مختلفة هي المسؤولة عن إطلاق الفوسفور من الرواسب. 1) يمكن خلال فترات نقص الأكسجين أو نقص الأكسجة، والحد من ظروف تؤدي إلى الامتزاز من الفوسفات من oxyhydroxides الحديد في الكوامن والمياه، مما تسبب في انتشار الفوسفات الذائب من الرواسب في عمود الماء 9-11. 2) اضطراب سطح الرواسب، من خلال الناجم عن الرياح إعادة تعليق والتعكير، يمكن أن يؤدي إلى إطلاق سراح P في عمود الماء إما عن طريق الامتزاز من P من جزيئات الرسوبيات معلق أو إطلاق المنحل P من الرواسب المياه المسام لعمود الماء ، على التوالي 11-13.
تتوفر لقياس الداخلية P التحميل إلى البحيرات 14،15 ثلاثة مناهج رئيسية. (1) في القياسات الموقعية التغيرات في الفوسفور الكلي hypolimnetic (TP) مع مرور الوقت يمكن استخدامها عند الرصدتتوافر عنها بيانات. تعاني تقديرات الحمل الداخلي على أساس القياسات الموقعية من التباين العالية المرتبطة التباين المكاني والزماني المتأصلة البيانات البيئية ويمكن أن تتأثر بسبب عدم كفاية الرصد تردد 14. (2) يمكن استخدام الرصيد الجماهيري لتقدير التحميل الداخلية، عندما الميزانيات P كاملة يمكن بناؤها. ومع ذلك، فإنه من النادر أن تتوافر بيانات كافية متوفرة على المدخلات P والصادرات لبناء ميزانية كاملة P 16. يمكن (3) يمكن استخدامها تجريبيا في أسعار الإفراج الرواسب P، بالاشتراك مع المعلومات على النطاق المساحي ومدة الإفراج P (أي الفترة نقص الأكسجين)، لحساب الحمل P الداخلية. هذه هي طريقة مباشرة لالداخلية الكمي الحمل P، على الرغم من أنه لديه قيود جدا (انظر أدناه).
لأن قرارات الإدارة في كثير من الأحيان يجب أن يتم في الوقت المحدد مضغوط موازين بسبب قيود التمويل أو الضغوط الاجتماعية، وتقرير التجريبية الداخلية Pالحمل يمكن أن يكون لها أكبر فائدة لإدارة البحيرة واستعادة لأنه يتطلب وقتا والبيانات أقل من في الموقع ونهج التوازن الشامل. حضانات المختبر من قلوب الرسوبيات، جنبا إلى جنب مع مراقبة الأحمال الخارجية، وقد استخدمت لتحديد المساهمات النسبية من الداخلية والخارجية الأحمال P، بهدف توجيه القرارات الإدارية لتحسين المغذيات التحكم بالمصادر 2،4،17. في بحيرتين ميشيغان مع تطوير الشاطئ واسعة ونسب عالية من سطح منيع (> 25٪) في الأحواض الفرعية المتاخمة مباشرة إلى البحيرة، وقدرت حمولة P الداخلية لحساب لمدة تصل إلى 80٪ من إجمالي حمولة P، مما دفع التوصيات للتركيز جهود الإدارة على الحد من الرواسب الإفراج P 2،4. في المقابل، أظهرت الدراسات التجريبية من الرواسب من بحيرة الأقل نموا في المنطقة نفسها التي تتألف الداخلية التحميل 7٪ فقط من إجمالي حمولة P، مما دفع توصية للتركيز استراتيجيات إدارة P في واtershed 17. التجارب الأساسية الرواسب كما استخدمت في بحيرة ميشيغان لتحديد مدى فعالية المحتملة للكبريتات الألومنيوم (الشبة) العلاج للحد من الرواسب P معدلات الانبعاث 2، والشب الأكثر فعالية الجرعات والآثار تركيز الرواسب إعادة تعليق 13، وفعالية ل العلاج الشب الموضع 1 سنة 18 و 5 سنوات 19 في بعد العلاج. تقرير التجريبية من الحمل P الداخلية هو نهج فعالة لتوفير الإجابات على الأسئلة الأساسية للإدارة في البحيرات بالنباتات المائية.
المغذيات التحميل إلى البحيرات يمكن أن يؤدي إلى ضعف البيئية والاقتصادية على حد سواء 21-23، وبالتالي، فمن الأهمية بمكان أن يفهم طبيعة المجتمع من مصادر المواد الغذائية وكيفية إدارتها. محاولات مكلفة للحد من تحميل المغذيات قد لا تحسين نوعية المياه إذا لم يتم استهداف مصدر المساهمة المناسبة (أي رواسب البحيرات أو المدخلات مستجمعات المياه) للعمل الإدارة، مما يؤدي إلى انتكاسات في استعادة البحيرة والإحباط من جانب أصحاب المصلحة. ولا سيما في البحيرات بالنباتات المائية الضحلة، القياس الكمي للتحميل الفوسفور الداخلي هو خطوة حاسمة في تحديد استراتيجية الإدارة لتحسين ظروف ونوعية المياه. حتى عندما يتم تورط الرواسب كمصدر رئيسي من العناصر الغذائية، يجب تضمين تخفيضات في الحمل P الخارجية في أي استراتيجية لإدارة البحيرة لتخفيف التشبع الغذائي، لأن المدخلات الخارجية من P تتراكم في نهاية المطاف في الرواسب والوقود التحميل الداخلية المستقبل 24،25 </ سوب>.
على الرغم من وجود مناهج أخرى لتقدير حمولة P الداخلية، وتحديد التجريبية من معدلات الانبعاث P هو الطريقة المباشرة التي يمكن تعديلها للرد على مجموعة متنوعة من إدارة البحوث والأسئلة. حضانات المختبر من النوى الرواسب المجمعة من بحيرة الربيع، ميشيغان، واستخدمت لتحديد مدى فعالية المحتملة للعلاج الشب 2 وتركيز التطبيق الأكثر كفاءة 13. نتيجة من نتائج هذه الدراسات المعملية، وضعت أصحاب المصلحة الثقة أن العلاج الشب يمكن السيطرة الافراج P في الرواسب الربيع بحيرة. وبالتالي، فإنها وافقت على تقييم 10 عاما لتمويل علاج الشب؛ كشفت اللاحقة حضانات الأساسية الرواسب أن العلاج كان فعالا في تقليل الرواسب P تدفق 1 سنة 18 و 5 سنوات 19 بعد العلاج. كما تم استخدام حضانات الأساسية الرواسب لتقييم آثار الرواسب إعادة تعليق 13 </سوب> والتعكير (G. نوجارو وA. هاريس، بيانات غير منشورة) على الإفراج P.
العديد من التحليلات الرواسب إضافية يمكن القيام بها بالتعاون مع حضانات الأساسية لتوفير معلومات مفيدة في تفسير النتائج الرواسب الإفراج P. أعلى 5 أو 10 سم من الرواسب يمكن مقذوف من النوى لتحليل الرواسب TP، porewater SRP، متتابعة P تجزئة، والمعادن 4،18،19. مثال على متسلسلة P تجزئة 26 يمكن أن تكون مفيدة في الدراسات التحميل الداخلية ينطوي على تحديد مبلغ P بد أن 1) الألومنيوم (سورة P) أو الحديد (الحديد P)، وهو ما يمثل الأكسدة حساسة (آل P) و جمعية المعدنية حساسة الأكسدة (الحديد ف) التي يمكن أن تصبح قابلة للذوبان في ظل ظروف نقص الأكسجين، و2) الكالسيوم (CA-P) أو المغنيسيوم (مغ-P)، وكلاهما الجمعيات المعدنية مستقرة. علاوة على ذلك، الرواسب الحديد: نسب P يمكن أن تحسب لتقديم فكرة عن القدرات ملزم P المحتملة من الرواسب. الرواسب الغنية بالحديد التي لا تزال قائمةأكسدة وقد ثبت للافراج عن القليل جدا عندما P الحديد: نسب P هم فوق 15 (من حيث الوزن) 27. هذه التحليلات الرواسب إضافية لا يمكن أن يؤديها على النوى التالية الحمل الحضانة الداخلية 4،18،19، أو على تكرار النوى التي اتخذت في وقت جمع حمولة الأساسية الداخلية ولكنها لا تستخدم لقياس معدل الإصدار.
على الرغم من فوائد تقرير التجريبية من الرواسب P التمويه، والنهج لا يخلو من القيود. يجب في كثير من الأحيان أن قدم عدد من الافتراضات التي يمكن أن تضيف إلى حالة عدم اليقين النتائج:
بالنظر إلى أن النهج الحضانة الأساسية الرواسب يمكن استخدامها لتوليد تقديرات الحمل P الداخلية معقولة في اقل من سنة واحدة (على الرغم من سنوات متعددة من البيانات توفر معلومات أكثر قوة)، بل هو أداة قيمة لإعلام قرارات إدارة البحيرة. عند استخدامها لتطوير إدارة البحيرة أو ترميم خطط، فإنه يمكن أن يساعد على ضمان الاستخدام الحكيم للموارد المالية. في البحيرات حيث وقعت إدارة الأحمال P الداخلية بالفعل، يمكن حضانات الأساسية الرواسب التحقق من فعالية العلاج ويمكن استخدامها لتعديل مسار الإدارة، وإذا اقتضى الأمر.
The authors have nothing to disclose.
والكتاب الامتنان على المساعدة الميدانية والمخبرية المقدمة من قبل جيمس سميث كورت وطومسون. وقدمت التمويل للدراسات الأصلية التي وضعت هذا البروتوكول من قبل الربيع بحيرة ليك مجلس 2،13،18،19، وميشيغان وزارة جودة البيئة 4، وجيم دنكان، ديف فرحات، ومكتب الرئيس في Grand ادي الدولة الجامعة 17.
Multiparameter sonde | YSI | YSI 6600 | The key parameters of interest are temperature and dissolved oxygen, although other measurements may be desired depending on the goals of the study. The other major manufacturer of multiparameter sondes is Hach (Hydrolab). |
Niskin bottle | General Oceanics | 101005 | A Van Dorn bottle can also be used. |
Carboys, 10 L | Nalgene | DS2213-0020 | Available from many laboratory supply companies, including Fisher Scientific and VWR. |
Piston corer | N/A | N/A | Details on construction materials given in Fisher et al. 1992 |
Vice grips | N/A | N/A | |
Duct tape | N/A | N/A | |
Vertical rack for holding core tubes | N/A | N/A | Custom fabricated on-site. |
Environmental growth chamber | Powers Scientific, Inc. | DS70SD | |
Compressed air with regulator | N/A | N/A | Use lab air supply or purchase from local gas supply company. |
Buffered N2 gas with regulator | N/A | N/A | Purchase from local gas supply company. |
Parker Parflex Series E (instrument grade) polyethylene tubing; 1/4" o.d., 0.04" wall, .170" i.d. | Parker | E-43-B-0100 | Tubing (from gas to chamber) |
PEEK Capillary tubing; 1/16" o.d., 1/32" i.d. | Fisher Scientific | 3050412 | Tubing (from manifold to cores) |
Union tee | Parker | 164C-4 | |
Union tee nut | Parker | 61C-4 | |
Nylon tubing; 1/4" o.d., 3/16" i.d. | US Plastics | 58042 | |
Ferrule, front and back; 1/4" | Swagelock | B-400-Set | |
Brass nut; 1/4" | Swagelock | B-402-1 | |
Brass medium-flow meterings valve; 1/4" | Swagelock | B-4MG | |
Once-piece short finger tight fittings; 1/16" | Alltech | 32070 | Half of the sampling port |
Female 10-32 to female luer; 1/4 " | Alltech | 20132 | Half of the sampling port |
Ferrule, front and back; 1/16" | Swagelock | B-100-Set | |
Brass nut fittings; 1/16" | Swagelock | B-102-1 | |
Tube fitting reducer; 1/16" x 1/4" | Swagelock | B-100-R-4 | |
PTFE tubing; 1/16" o.d., 0.040" i.d. | Grace Davison Discovery Sciences | 2106982 | |
Low-pressure PTFE tubing; 1/8" o.d., 0.1" i.d. | Fisher Scientific | AT3134 | Tubing from sampling port into core |
AirTite all-plastic Norm-Ject syringes, 50mL (60mL) luer slip (eccentric), Sterile | Fisher Scientific | 14-817-35 | |
Wheaton HDPE liquid scintillation vials, 20 mL, Poly-Seal cone liner | Fisher Scientific | 03-341-72D | |
Nylon Syringe Filter; 30mm diameter, 0.45 mm | Fisher Scientific | 03-391-1A | |
Masterflex peristaltic pump, model 755490 | Cole Parmer | A-77910-20 | |
Pall Filterite filter housing, model T911257000 | Pall Corporation | SCO 10UP | |
Graver QMC 1-10NPCS filter; 10", 1.0 mm | Flowtech Corp | N/A | |
Graver Watertec 0.2-10NPCS filter; 10", 0.2 mm | Flowtech Corp | N/A |