水質モニタリング

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廃水汚染が特定の環境に影響を与えているかどうかを理解するため、または問題の原因と範囲を確立するために、管理者がベースライン条件を確立し、監視プログラムを設定することが重要です。 最小のサンプリングプロジェクトでさえ、問題を特定し、明確な方法と品質保証手順を定義し、データ処理と通信計画を検討するための慎重な計画から恩恵を受けます。

水質プログラムの重要な段階は次のとおりです。

  1. 問題を定義します。 どのような潜在的な廃水への影響を特定したいと思いますか? 廃水インフラに関するサイト固有の情報など、どのようなデータがすでに存在しますか?
  2. 可能な場合は専門家からのインプットを組み込んだプロセスを使用して、水質の対象を絞った水質モニタリングを実施します(たとえば、どのサイトを監視するか、どの指標に焦点を当てるか、データをどのように収集するか)。
  3. 汚染源の追跡に役立つ高度な研究を開発および実施する
  4. パートナー、意思決定者、およびその他の重要な利害関係者とのコミュニケーションのためにデータを分析および要約し、どのデータが視聴者にとって魅力的であるかを念頭に置いてください
  5. この情報を使用して、計画プロセスまたは管理アクションをガイドします。

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廃水に関連する水質の変化を検出するために、サンゴ礁管理者は以下の指標の測定を検討する必要があります。

植物や動物にとって不可欠な栄養素である窒素とリンは、栄養素の一般的な指標です。 窒素源には、廃水処理プラントの排水、施肥された芝生や耕作地からの流出、排水溝や浄化槽の故障、動物の糞尿や貯蔵エリアからの流出、腐食防止剤を含む産業排水などがあります。 窒素とリンの一般的な測定値には、全窒素(すべての有機および無機、サンプルに含まれる溶存および粒子状の窒素)、アンモニア、硝酸塩、亜硝酸塩、および全リン(すべての形態のリン)が含まれます。

最後に、ケイ酸塩は地下水の特徴である重要な化学的手段です。 高ケイ酸塩は淡水源を示します。 ケイ酸塩は通常、硝酸塩およびリン酸塩とともに実験室で測定されます。 これらの指標は、自動分析装置またはラボ施設でサンプルあたり最大50米ドルで測定できます。

塩分は屈折計で安価に測定でき、温度は携帯型センサーで測定できます。 塩分は、長期的な監視のためにサイトを特定するときに特に役立つ可能性があります。

溶存酸素(DO)は、海洋生物に影響を与えるため、水質を評価する上で重要なパラメーターです。

DOが低い場合は、酸素を消費している植物プランクトンまたはバクテリアが豊富にあることを示している可能性があります。 DOは、校正済みのマルチパラメータ水質計(またはゾンデ)を使用して測定されます(費用は約1,000ドルから15,000ドル)。

濁度(植物プランクトンの影響を受ける可能性のある水の透明度の重要なテスト)は、通常、透明度板を使用して太陽光が透過する深さを測定することで評価されます。

導電率計や濁度計などの他のポータブルデジタル方式は、リアルタイムでデータを収集する機能を強化しますが、メンテナンスとキャリブレーションが必要です。

のような人間の排泄物からの糞便指標細菌(FIB) E. 大腸菌の, 腸球菌または C.パーフリンジェンス 廃水を識別するために使用できます。 水中のFIBをテストする簡単なフィールドテストが開発されました。 一例は タンザニア農村部の事例 ここでは、硫化水素テストが433世帯に提供され、彼らが自分の水源を監視し、水の安全性と処理について情報に基づいた選択を行うことができるようになりました。 海洋管理者にとって残念なことに、沿岸地域では、バクテリアの濃度は通常、これらの種類のフィールドテストには低すぎるため、バクテリアを検出するにはラボ分析が必要です。

もう3,000つのオプションは、水サンプルを収集し、衛星ラボ(〜$ 11 USD)または従来のラボとSurfriderがサンプルあたり約$ XNUMX USDの費用で使用するEnterolertテスト(IDEXX)などの培養方法を使用してFIBテストを実施することです。

クロロフィル a は、植物プランクトン藻類を含むすべての植物に見られる主要な緑色の光合成色素であり、プランクトンの一次生産者の代理人です。 サンゴ礁水中のクロロフィルaの濃度は、ほとんどの海洋動物の直接的または間接的な食料源である植物プランクトンの存在量とバイオマスの指標です。 低クロロフィル a レベルは良好な水の状態を示唆しています。 しかし、問題となるのは高レベルの長期持続であるため、クロロフィル a 植物プランクトンバイオマスの季節変化を定量化するために、少なくとも毎月監視する必要があります。 クロロフィル a ろ過および実験装置で測定でき、実験室に送られる場合、サンプルあたり最大20米ドルの費用がかかります。

これらのデータは、何年にもわたって収集された場合、パターンと大きな変化を特定できます。 管理者はこの情報を使用して、サンゴの健康状態とサンゴ被覆率のパターンとの相関を開始できます。 これらの指標も比較的費用対効果が高いです。 ポータブルキットまたは比較的安価な(<$ 1000 USD)ハンドヘルドデバイスで実行できるフィールドテストがいくつかあります。 これらのフィールドテストでは、少量の水サンプルが必要であり、数分以内に結果が得られます。 監視プログラムに取り組む時間や予算が限られている管理者にとって、これらは使用できる最初の方法です。 管理者は、これらの方法に対する検出限界が何であるか、そしてそれらが彼らの地域で適切であるかどうかを検討するかもしれません。 たとえば、澄んだ海では、クロロフィル信号を拾ったり、透明度板を使用したりするのは難しいかもしれません。

INDICATOR試験方法/材料
クロロフィルaクロロフィルメーター
DO(溶存酸素)センサー測定または熱量計
総溶解固形物(TDS)または濁度透明度板、濁度計、またはセンサー

他の発生源または要因がレベルの変更に寄与する可能性があるため、これらの指標が廃水汚染を直接意味するものではないことを認識することが重要です。 たとえば、栄養素は農業または開発に由来する可能性があり、糞便指標細菌は動物または土壌に由来する可能性もあります。

微量汚染源

海洋中の廃水の存在を特定することは困難であり、一般的に廃水中に見られるさまざまな汚染物質を特定するために複数のテストに依存しています。 医薬品や洗剤代謝物や食品添加物などの有機廃棄物化合物などの人的資源を含む窒素同位体と汚染物質を測定するより高度なテストは、廃水とその発生源を確認するのに役立ちます。 に登録する 廃水汚染オンラインコース さまざまな種類の化学トレーサーを使用して、高濃度の栄養素がどこから来ているのかをよりよく理解する方法について詳しく学びます。

これらのテストは、より具体的な測定を提供し、廃水に一般的に関連する汚染物質を特定できますが、専門の高価な機械と訓練を受けた技術者へのアクセスが必要なため、実行に費用がかかることがよくあります。
INDICATOR試験方法
カフェイン質量分析
DNAラボテスト(eDNA qPCRまたは蛍光定量化)
錠剤などの医薬品ELISA、バイオアッセイ
内分泌かく乱物質(例、エストロゲン)質量分析、バイオアッセイ(魚または組織培養物の曝露)
バクテリア(E.coli、E.faecalis、C.perfringens)従属栄養プレートカウント、マイクロアレイ、またはqPCRによる定量化測定
金属質量分析
窒素同位体質量分析
ステロール質量分析
スクラロース質量分析

水サンプルは現場で採取され、分析を実行するために濃縮する必要がある大量の水を必要とすることがよくあります。 ラボが近くにない場合、サンプルを出荷できますが、温度、時間、およびコストはすべて制限されます。 管理者は、地元の大学とのコラボレーションやパートナーシップの構築に取り組むことをお勧めします。地元の大学は、学生が実際の問題に取り組むことに興奮していることが多く、助成金でサンプル分析とデータ分析のコストを相殺するのに役立ちます。 各水質指標は、私たちの水に含まれる汚染物質の理解に貢献します。 排出場所のマッピングと組み合わせて、いくつかの指標の測定値をまとめた監視および分析戦略により、廃水汚染の種類と発生源をより正確に特定できます。

開業医向けのより詳細な水質モニタリング方法については、「リソース」セクションを参照してください。

マウイの水質

マウイ島沖の水質が悪い。 写真©BillRathfon for Hui O Ka Wai Ola(Association of the Living Waters)、The NatureConservancyのパートナーシップ

新しいウィンドウで開きますホイ・オ・カワイ・オラ

Hui O Ka Wai Olaは、ハワイ保健省のクリーンウォーターブランチの基準とプロトコルに沿った市民科学の水質サンプリングプログラムです。 収集されたサンプルとデータは、水質基準と管理計画に関する意思決定に使用されます。 現場で収集されたサンプルは、水質モニタリング手順を専門とする地元の高校の研究室に運ばれます。 フィールドサンプリングの取り組みからのデータは、分析に使用される継続的な監視をサポートするデータベースに統合され、汚染イベントを追跡し、水質とサンゴ礁の傾向を経時的に認識します。

このプログラムは、XNUMXつの水質指標が提示する可能性のある制限を認識しています。 各水質指標は理解に貢献しますが、単一の測定で十分に決定的なものはありません。 したがって、いくつかの指標の測定値をまとめた戦略の方が価値があります。 参照  汚染閾値に関する世界的な合意がないため、これは特に重要です。 たとえば、腸球菌が最も一般的に測定されます 糞便指標菌(FIB) ビーチの閉鎖と勧告を決定するために使用される海洋環境で。 しかし、下水で見つかった別の細菌、 ウェルシュ菌は、ハワイの下水汚染のより正確な指標と見なされていますが、全国的な使用は承認されていません。 参照 下水汚染に対する海洋の回復力についての協調的な理解の欠如は、海洋と人間の両方の健康に影響を与えるため、効果的な保護のために局所的なベースラインを確立し、努力を監視する必要があります。 このプログラムの詳細については、 ウェビナー Hui O Ka WaiOlaについて。

プログラムを監視するためのリソースとツール

データの視覚化とモデリング、リモートセンシング、および空間画像の取り組みは、廃水汚染の監視の取り組みを補完し、管理アクションに情報を提供するのに役立ちます。 ローカルデータを使用して作成されたモデルは、水質を予測できます。 

他のツールは、アオコ、サンゴの白化現象、海面の変動、富栄養化の可能性に関するグローバルなデータを収集します。これらは、ローカルでの適用と関連性があります。 これらは 新しいウィンドウで開きます公開されているデータ 汚染源を理解するために、廃水処理プラントの場所などの地域の地理データと組み合わせることができます。 管理者は、これらのデータをフィールドテストおよびラボテストと組み合わせて、ベースライン条件を理解し、監視テストに優先順位を付け、データギャップを特定して、時間の経過に伴う水質の変化をより正確に定量化することもできます。

  • 新しいウィンドウで開きますヒールザベイのナウキャストビーチレポートカードは、米国カリフォルニア州のビーチの水質を予測するためのモデルであり、汚染イベントに対する一般の認識を向上させます。
  • 海の転換点 インタラクティブマップで、観察されたサンゴ礁の状態とともに、水質(窒素やリンのレベルなど)の定量化可能な測定値を示します。 このツールは、ハワイ諸島のデータセットを提供し、サンゴ礁の生態系を保護するための管理アクションをサポートします。 また、窒素とリンの供給源を幅広く調べるInVESTNDRモデルを使用して作成された栄養層も含まれています。
  • オーシャンヘルスインデックス 脅威と回復力に基づいた世界の海洋健康スコアを示します。 海洋廃水汚染に固有のデータ層が開発中であり、廃水汚染の影響のデータ分析と評価に役立ちます。
  • アレンコーラルアトラス 高解像度の衛星画像と高度な分析を利用して、世界のサンゴ礁をかつてないほど詳細にマッピングします。 これらの製品は、地球全体のサンゴ礁の科学、管理、保全、および政策をサポートしています。 (NOAAコーラルリーフウォッチの海面水温製品はアトラスに含まれています。)
水質フィールド測定

Hui O Ka WaiOla市民科学者による水質フィールド測定。 写真©BillRathfon

下水汚染を特定するための革新的で費用効果の高い測定および報告ツールの必要性が残っています。 ザ・ 新しいウィンドウで開きます オーシャンヘルスインデックス はNCEASが実施したプロジェクトで、脅威と回復力に基づいて海洋の健康スコアを提示します。 海洋の下水汚染に固有のデータ層が開発中であり、下水汚染の影響のデータ分析とマルチスカラー評価に役立ちます。

泡立つ下水排水 泡立つ下水 排水。 写真© マシューチャットフィールド</

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