झील eutrophication महत्वपूर्ण पोषक स्रोतों की पहचान करने और नियंत्रित करने की जरूरत है, जिससे दुनिया भर में एक पानी की गुणवत्ता मुद्दा है. तलछट कोर से फास्फोरस रिहाई दरों की प्रयोगशाला दृढ़ संकल्प आंतरिक फास्फोरस लोडिंग की भूमिका का निर्धारण और प्रबंधन के निर्णय के मार्गदर्शन के लिए एक मूल्यवान दृष्टिकोण है.
Eutrophication दुनिया भर में झीलों में एक पानी की गुणवत्ता मुद्दा है, और पोषक स्रोतों की पहचान करने और नियंत्रित करने के लिए एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है. झील अवसादों से आंतरिक फास्फोरस (पी) लोड हो रहा है eutrophic में कुल पी लोड का एक बड़ा हिस्सा है, और कुछ mesotrophic, झीलों के लिए खाते में कर सकते हैं. तलछट कोर से पी रिहाई दरों की प्रयोगशाला दृढ़ संकल्प आंतरिक पी लोडिंग की भूमिका का निर्धारण और प्रबंधन के निर्णय के मार्गदर्शन के लिए एक दृष्टिकोण है. तलछट पी रिहाई की प्रयोगात्मक निर्धारण के लिए दो प्रमुख विकल्प आंतरिक भार के आकलन के लिए मौजूद हैं: समय और पी जन संतुलन पर hypolimnetic पी में परिवर्तन की सीटू माप में. आंतरिक पी लोड यों की प्रयोगशाला आधारित तलछट incubations उपयोग कर प्रयोगात्मक दृष्टिकोण यह झील प्रबंधन और बहाली के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है, जिससे एक सीधा तरीका है.
तलछट कोर की प्रयोगशाला incubations आंतरिक बनाम बाहरी पी भार के रिश्तेदार महत्व को निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं,साथ ही साथ झील प्रबंधन और अनुसंधान के सवालों का जवाब एक किस्म के लिए इस्तेमाल किया जाएगा. हम एक एल्यूमीनियम सल्फेट (फिटकिरी) तलछट पी रिहाई को कम करने के लिए उपचार के प्रभाव का आकलन करने के लिए तलछट कोर incubations के प्रयोग को वर्णन. इस दृष्टिकोण का उपयोग कर जांच की जा सकती है कि अन्य अनुसंधान सवालों पी रिहाई पर तलछट मेजबान और bioturbation का प्रभाव शामिल हैं.
दृष्टिकोण भी सीमाएं हैं. पोषक रिहाई को मापने के लिए क्या समय अवधि में निर्णय लेने, और संभव कोर ट्यूब कलाकृतियों को संबोधित पूरी झील को तलछट कोर से extrapolating परिणाम: मान्यताओं को सम्मान के साथ किया जाना चाहिए. झील में अस्थायी और स्थानिक redox स्थिति का आकलन करने के लिए एक व्यापक भंग ऑक्सीजन निगरानी रणनीति तलछट कोर incubations से अनुमानित वार्षिक पी भार में अधिक से अधिक आत्मविश्वास प्रदान करता है.
दुनिया भर में झीलों की बढ़ती संख्या के सांस्कृतिक eutrophication से पीड़ित के रूप में, पानी की गुणवत्ता गिरावट के कारणों का दृढ़ संकल्प झील प्रबंधन और बहाली के लिए तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है. यह सबसे अक्सर algal विकास 1 सीमित पोषक तत्व है के रूप में झीलों के लिए फास्फोरस (पी) लोड हो रहा है आम तौर पर, eutrophication में फंसा है. ऐतिहासिक, झीलों को पी लदान की मात्रा का ठहराव बिंदु और Nonpoint स्रोतों के माध्यम से जल में बाहरी स्रोतों, या पी उद्भव पर जोर दिया. हालांकि, झील अवसादों से आंतरिक लोड हो रहा है eutrophic झीलों 2-5 में कुल पी लोड का एक बड़ा हिस्सा है, नहीं तो बहुमत के लिए खाते में कर सकते हैं. इस प्रकार, झीलों के लिए बाहरी लदान में भी पर्याप्त कटौती की वजह से अवसादों 5-8 से पी रिहाई की अधिभावी प्रभाव को पानी की गुणवत्ता में सुधार के रूप में परिणाम को विफल कर सकते हैं. क्योंकि लागत और पी नियंत्रण की कठिनाई सहित पी लोडिंग की पारिस्थितिकी और सामाजिक प्रभाव, की, यह पी भार होना महत्वपूर्ण है किसही पिछले एक प्रबंधन रणनीति अभिनीत करने के लिए पहचान की.
कम से कम दो अलग तंत्र अवसादों से फास्फोरस रिहाई के लिए जिम्मेदार हैं. 1) के दौरान की स्थिति को कम करने अनॉक्सिता या हाइपोक्सिया की अवधि, पानी स्तंभ 9-11 में अवसादों से भंग फॉस्फेट के प्रसार के कारण, तलछट पानी इंटरफेस में लोहे oxyhydroxides से फॉस्फेट की desorption में परिणाम कर सकते हैं. तलछट सतह के 2) अशांति, पवन प्रेरित मेजबान तथा bioturbation के माध्यम से, पानी स्तंभ को resuspended तलछट कणों या तलछट ताकना पानी से भंग पी की रिहाई से पी के दोनों desorption द्वारा पानी कॉलम में पी की रिहाई में परिणाम कर सकते हैं क्रमश: 11-13.
तीन प्रमुख दृष्टिकोण झीलों 14,15 करने के लिए आंतरिक पी लोड हो रहा बढ़ाता के लिए उपलब्ध हैं. (1) समय के साथ hypolimnetic कुल फास्फोरस (टीपी) में परिवर्तन के सीटू माप में इस्तेमाल किया जा सकता है जब निगरानीडेटा उपलब्ध हैं. सीटू माप के आधार पर आंतरिक भार का अनुमान पर्यावरणीय डेटा के निहित स्थानिक और लौकिक परिवर्तनशीलता के साथ जुड़े उच्च परिवर्तनशीलता से ग्रस्त हैं और अपर्याप्त निगरानी आवृत्ति 14 से प्रभावित किया जा सकता है. पूरा पी बजट का निर्माण किया जा सकता है जब (2) जन संतुलन, आंतरिक लदान का अनुमान किया जा सकता है. हालांकि, यह पर्याप्त डेटा एक पूरा पी बजट 16 का निर्माण करने के लिए पी आदानों और निर्यात पर उपलब्ध हैं कि दुर्लभ है. (3) प्रयोगात्मक निर्धारित तलछट पी रिहाई दरों आंतरिक पी भार की गणना करने के लिए पी रिलीज (यानी anoxic अवधि) की क्षेत्रीय सीमा और अवधि के बारे में जानकारी, के साथ संयोजन में इस्तेमाल किया जा सकता है. यह भी (नीचे देखें) सीमाएँ हैं, हालांकि यह आंतरिक पी भार मात्रा का ठहराव का एक सीधा तरीका है.
प्रबंधन के निर्णय अक्सर संकुचित समय पर किया जाना चाहिए क्योंकि कारण धन प्रतिबंध या सामाजिक दबाव, आंतरिक पी की प्रयोगात्मक दृढ़ संकल्प तराजूयह सीटू और बड़े पैमाने पर संतुलन के दृष्टिकोण की तुलना में कम समय और डेटा की आवश्यकता के बाद से लोड झील प्रबंधन और बहाली के लिए अधिक से अधिक उपयोगिता हो सकती है. बाहरी भार की निगरानी के साथ संयुक्त तलछट कोर, प्रयोगशाला incubations, पोषक स्रोत नियंत्रण 2,4,17 अनुकूलन करने के लिए प्रबंधन के निर्णय का मार्गदर्शन करने के लक्ष्य के साथ, आंतरिक और बाहरी पी भार के रिश्तेदार योगदान निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. झील को सीधे आसन्न उप घाटियों में व्यापक तटरेखा विकास और अभेद्य सतह के उच्च प्रतिशत (> 25%) के साथ दो मिशिगन झीलों में, आंतरिक पी लोड सिफारिशों उत्साह, कुल पी भार के 80% के लिए खाते में अनुमान लगाया गया था तलछट पी रिहाई 2,4 को कम करने पर प्रबंधन के प्रयासों को ध्यान केंद्रित करने के लिए. इसके विपरीत, एक ही क्षेत्र में एक कम विकसित झील से तलछट की प्रयोगात्मक अध्ययन आंतरिक लोड हो रहा है वा में पी प्रबंधन रणनीति ध्यान केंद्रित करने के लिए एक सिफारिश उत्साह, कुल पी भार के केवल 7% की रचना से पता चला कि17 tershed. तलछट कोर प्रयोगों भी सबसे कुशल फिटकिरी एकाग्रता और तलछट मेजबान 13 के प्रभाव खुराक, तलछट पी रिहाई दरें 2 को कम करने के लिए एल्यूमीनियम सल्फेट (फिटकिरी) उपचार के संभावित प्रभाव को निर्धारित करने के लिए एक मिशिगन झील में प्रयोग किया जाता है, और एक की प्रभावकारिता किया गया है सीटू फिटकिरी उपचार 1 साल 18 और 5 साल के 19 में इलाज के बाद. आंतरिक पी लोड की प्रायोगिक दृढ़ संकल्प eutrophic झीलों में प्रमुख प्रबंधन प्रश्नों के उत्तर प्रदान करने के लिए एक प्रभावी तरीका है.
झीलों के लिए पोषक तत्वों लोड हो रहा है पर्यावरण और आर्थिक दोष 21-23 दोनों में परिणाम कर सकते हैं, इसलिए यह समाज पोषक स्रोतों की प्रकृति और उन्हें कैसे प्रबंधित करने के लिए समझता है कि महत्वपूर्ण है. उचित योगदान स्रोत (यानी झील अवसादों या वाटरशेड निवेश) जिससे हितधारकों की ओर से झील बहाली और हताशा में झटके में जिसके परिणामस्वरूप, प्रबंधन कार्रवाई के लिए लक्षित नहीं है अगर पोषक लोड को कम करने के लिए महंगा प्रयास पानी की गुणवत्ता में सुधार नहीं हो सकता है. विशेष रूप से उथले eutrophic झीलों में, आंतरिक फास्फोरस लोड की मात्रा का ठहराव पानी की गुणवत्ता की स्थिति में सुधार करने के लिए एक प्रबंधन रणनीति की पहचान करने में एक महत्वपूर्ण कदम है. अवसादों पोषक तत्वों का एक प्रमुख स्रोत के रूप में फंसा रहे हैं यहां तक कि जब पी के बाहरी आदानों अंततः अवसादों में जमा है और ईंधन भविष्य आंतरिक लोड हो रहा 24,25 <बाद से, बाहरी पी लोड में कटौती, eutrophication को समाप्त करने के लिए किसी भी झील प्रबंधन रणनीति में शामिल किया जाना चाहिए/ Sup>.
अन्य दृष्टिकोण आंतरिक पी लोड आकलन करने के लिए मौजूद हैं, पी रिहाई दरों की प्रयोगात्मक दृढ़ संकल्प प्रबंधन और अनुसंधान के सवालों का जवाब एक किस्म को समायोजित किया जा सकता है कि एक सीधा तरीका है. स्प्रिंग लेक, मिशिगन से एकत्र तलछट कोर की प्रयोगशाला incubations, एक फिटकिरी उपचार 2 और सबसे कुशल आवेदन एकाग्रता 13 के संभावित प्रभाव का निर्धारण किया गया. इन प्रयोगशाला आधारित अध्ययन से निष्कर्ष का एक परिणाम के रूप में, हितधारकों फिटकिरी उपचार स्प्रिंग झील तलछट में पी रिहाई पर नियंत्रण कर सकता है कि विश्वास विकसित की है. नतीजतन, वे एक फिटकिरी उपचार निधि के लिए एक 10 साल के मूल्यांकन को मंजूरी दे दी, बाद में तलछट कोर incubations उपचार इलाज के बाद 1 साल 18 और 5 साल के 19 तलछट पी प्रवाह को कम करने में प्रभावी था कि पता चला. तलछट कोर incubations भी तलछट मेजबान 13 के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है </समर्थन> और bioturbation पी रिहाई पर (जी Nogaro और ए हैरिस, अप्रकाशित डेटा).
कई अतिरिक्त तलछट विश्लेषण तलछट पी रिहाई परिणामों की व्याख्या में उपयोगी है कि जानकारी प्रदान करने के लिए कोर incubations के साथ संयोजन के रूप में किया जा सकता है. तलछट के शीर्ष 5 या 10 सेमी तलछट टी.पी., porewater एसआरपी, अनुक्रमिक पी विभाजन, और धातु 4,18,19 के विश्लेषण के लिए कोर से extruded किया जा सकता है. आंतरिक लदान अध्ययन में उपयोगी हो सकता है कि अनुक्रमिक पी fractionation 26 के एक उदाहरण 1) एल्यूमीनियम एक redox असंवेदनशील (अल पी का प्रतिनिधित्व करता है जो (अल पी) या लोहा (Fe-P),) और करने के लिए बाध्य पी की राशि का निर्धारण शामिल है anoxic परिस्थितियों में घुलनशील हो जाते हैं, और दोनों स्थिर खनिज संघों कर रहे हैं जो 2) कैल्शियम (सीए पी) या मैग्नीशियम (मिलीग्राम पी), कर सकते हैं कि एक redox के प्रति संवेदनशील (Fe-P) खनिज एसोसिएशन. इसके अलावा, तलछट फ़े: पी अनुपात अवसादों के संभावित पी बाध्यकारी क्षमता पर अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए गणना की जा सकती. रहते हैं कि लौह युक्त तलछटपी अनुपात 15 से ऊपर हैं (वजन) के द्वारा 27: ऑक्सीकरण फ़े जब बहुत छोटी सी पी रिलीज करने के लिए दिखाया गया है. इन अतिरिक्त तलछट विश्लेषण आंतरिक लोड ऊष्मायन 4,18,19 निम्नलिखित कोर पर प्रदर्शन, या आंतरिक भार कोर संग्रह के बार में ले लिया लेकिन रिलीज दर माप के लिए इस्तेमाल नहीं दोहराने के कोर पर किया जा सकता है.
तलछट पी प्रवाह की प्रयोगात्मक दृढ़ संकल्प के लाभ के बावजूद, दृष्टिकोण सीमाओं के बिना नहीं है. मान्यताओं के नंबर अक्सर परिणाम के लिए अनिश्चितता जोड़ सकते हैं कि किया जाना चाहिए:
(डेटा के कई साल और अधिक मजबूत जानकारी प्रदान करते हैं) तलछट कोर ऊष्मायन दृष्टिकोण के रूप में छोटे रूप में एक वर्ष में उचित आंतरिक पी भार का अनुमान उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि यह देखते हुए, यह झील प्रबंधन के निर्णय को सूचित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है. झील प्रबंधन या बहाली की योजना विकसित करने के लिए इस्तेमाल किया, यह वित्तीय संसाधनों के लिहाज से उपयोग सुनिश्चित करने में मदद कर सकते हैं. आंतरिक पी लोड प्रबंधन पहले ही आ गई है जहां झीलों में, तलछट कोर incubations उपचार की प्रभावकारिता की पुष्टि कर सकते हैं और अगर warranted, प्रबंधन की गति को संशोधित करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा.
The authors have nothing to disclose.
लेखकों कृतज्ञता जेम्स स्मिट और कर्ट थॉम्पसन द्वारा प्रदान क्षेत्र और प्रयोगशाला सहायता को स्वीकार करते हैं. इस प्रोटोकॉल विकसित किया गया था, जिसके लिए मूल के अध्ययन के लिए अनुदान स्प्रिंग झील झील बोर्ड 2,13,18,19 द्वारा प्रदान की गई थी, ग्रांड वैली स्टेट में और जिम डंकन, डेव फरहत, और राष्ट्रपति के कार्यालय, पर्यावरण गुणवत्ता 4 के मिशिगन विभाग विश्वविद्यालय 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 |