우리는이 작품의 다양한 측면, 특히 도나 하트 맨, 아론 맥스웰, 에릭 밀러와 앨리슨 앤더슨에 포함 된 다수의 필드와 실험실 도우미 감사합니다. 이 연구에 대한 자금 지원은 미국 환경 보호국 (EPA) 지역 III의 지원을 통해 미국 지질 조사국에 의해 제공되었다. 이 연구는 부분적으로 결과 원정대 지원 계​​약 번호 FP-91766601-0 미국 EPA에 의해 수여을 달성하기 위해 과학에서 개발되었다. 이 문서에서 설명하는 연구는 미국 EPA에 의해 투자되었지만, 기관의 요구 피어 및 정책 검토를 실시되지 않았으며, 따라서 반드시 기관의 의견을 반영하지 않으며, 공식적인 승인은 추정 될 수 없습니다.

1. 대상 사이트 유역 평가에 포함 <ol><li> 물리 화학적 및 생물학적 조건 3, 7에 영향을하고있는 대상 8 자리 수문 단위 코드 (HUC) 유역 내에서 지배적 인 토지 이용 활동을 식별합니다. 참고 :이 방법은 관심 유역 내에서 중요한 스트레스의 기존 지식을 가정합니다. 그러나, 이러한 노력에 도움이 될 수있는 시스템에 익숙 규제 기관 또는 유역 그룹을 컨설팅. </li><li> 지배적 인 토지 이용 활동의 선택 풍경 기반 조치 [예를 들어, 2011 국토 커버 데이터베이스 (NLCD)] 3, 7. <ol><li> 각 토지 이용 활동 (10)을위한 최고의 풍경 기반 조치를 식별하는 데 도움이 출간 된 문헌을 참조하십시오. 사용할 수있는 지역 고유의 풍경 데이터 세트를 식별하고 얻기 위해 천연 자원 기관에 문의하십시오. 그러나, 새로운 풍경 변수 또는 데이터 세트를 생성 할 필요가있다. </li></ol></li><li>토지 피복을 집계 및 사용은 1 속성 : 24,000, 1 : 지리 정보 (GIS) 소프트웨어를 사용하여 10 국가 수로 측량 데이터 세트 (NHD) 저수지. <ol><li> 24,000 또는 1 : 100,000 유역 고유 식별자가 각 1 확인합니다. 고유 식별자로 사용자 정의 숫자 또는 범주 ID를 사용합니다. </li><li> 벡터 데이터를 집계 각 유역 내에 (예를 들면, 점 또는 선). <ol><li> 분석 도구 상자의 통계 툴 세트 내에서 집계 교차 도구를 사용하여 각 유역 내의 모든 벡터 기능을 요약한다. 입력 존 기능, 존 필드와 유역 고유 식별자 및 입력 클래스 기능으로 관심의 벡터 데이터 세트와 NHD의 집수 레이어를 선택합니다. </li><li> 표로 풍경 집수 층 속성을 가입. 마우스 오른쪽 목차에서 저수지 층을 클릭하고 조인하고 드롭 다운 메뉴에서 관련된다 선택하고들에서 회원 가입ubsequent 메뉴를 선택합니다. (가)에 기초 할 것이다 조인 필드와 고유 식별자를 선택 1.3.2.1에서 출력 테이블 테이블 합류로서, 상기의 기초가 될 것이다 조인 테이블의 필드와 고유 식별자. </li></ol></li><li> 공간 분석 도구 상자의 구역적인 도구 세트 내에 위치한 표로 영역 도구를 사용하여 래스터 데이터를 집계. <ol><li> 공간 분석 확장을로드합니다. 사용자 지정 메뉴에서 선택 확장. 확장 대화 상자에서 공간 분석 확장에 해당하는 확인란을 선택합니다. </li><li> 표로 영역 대화 상자에서 입력 래스터 또는 기능 영역 데이터로 NHD의 집수 Shape 파일, 고유 식별자를 선택합니다 (예를 들어, FEATUREID) 영역 필드, 입력 래스터 또는 기능으로 토지 피복 데이터 세트 (예를 들어, NLCD) 등 클래스 데이터. </li><li> 표로 풍경이 표로으로, 단계 1.3.2.2에서 프로토콜 다음 집수 층 속성을 가입조인 테이블로 지역 결과 테이블. </li></ol></li></ol></li><li> 모든 NHD의 저수지에 대한 프리 속성을 축적. <ol><li> http://www2.epa.gov/waterdata/nhdplus-tools에 할당 및 축적 도구 (CA3TV2)를 속성 NHDPlusV2 유역을 다운로드합니다. 1 속성의 축적 CA3TV2의 축적 기능을 사용하여 10 만 NHD의 저수지 11. 참고 : 24,000 규모의 NHD (12) 유역 : 우리는 하나가 프리 속성 누적 사용자 지정 작성된 코드를 사용했다. CA3TV2 사용에 대한 자세한 설명은 도구에 통합하고 도움말 기능을 통해 액세스 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 축적 된 풍경 속성에 기반하여 연구 사이트와 같은 NHD의 저수지를 선택합니다. <ol><li> 주요 토지 이용 활동 (그림 1A)의 누적 값에 대한 모든 NHD의 저수지의 산포도를 만듭니다. </li><li> 선택 학습 사이트 (약 8 자리 HUC 유역 40 사이트) 전체 R을 대표하는대상 유역 (그림 1B) 내에서 발견 지배적 인 토지 이용 활동으로 인한 영향 플랜지. 독립 (단일 토지 이용 활동에 의해 영향을 즉,) 스트레스 구배 및 스트레스 조합 (즉, 다수의 토지 이용 활동에 의해 영향) (그림 1B)에서 사이트를 선택합니다. </li><li> 그 조사 부위가 공간적 하류 배수에 대하여 대상 유역 서로 독립적 걸쳐 분산되도록. 각 개인과 결합 된 스트레스 구배에 속하는 사이트는 유사한 평균 분지 지역이 있는지 확인합니다. </li></ol></li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54095/54095fig1.jpg" /> 대한 NHD의 저수지 그림 1. 가설 산점도 2 토지 이용 활동에 영향을 미칠 수 있습니다. w 가상 내의 모든 NHD의 저수지에서 2 토지 이용 활동의 영향의 크기atershed (N = 4229) (A). 선정 된 연구 사이트 독립과 함께 스트레스 구배 (B)에 대하여 유역에서 관찰 조건의 전체 범위를 나타냅니다 (N = 40). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54095/54095fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 물리 화학적 및 생물학적 자료 수집 2. 필드 프로토콜 참고 : 각 사이트의 모든 데이터는 일반 기본 흐름 조건에서 동일한 사이트를 방문하는 동안 수집되어야한다. 여기에 제시된 프로토콜 환경 보호 (WVDEP) (13)의 웨스트 버지니아학과에 대한 표준 운영 절차를 나타냅니다. 특정 유역이 평가되는 대한 주 또는 연방 정부가 인정하는 절차를 사용하는 것이 더 적절할 수있다. <ol><li> 최대 150의 최소 길이와 함께, 40 × 활성 채널 폭 (ACW) 각 사이트의 샘플링 범위를 서술300m 3, 7. </li><li> 샘플 수질 전체 샘플링 위치 (예를 들면, 직접 지류 또는 배수관 입력에 의해 영향을받지 않는다)의 특징 물을 움직이는 위치에서 속성. <ol><li> 휴대용 센서를 사용하여 용존 산소, 특정 전도도, 온도 및 산도의 즉각적인 조치를 얻습니다. 제조업체의 지침에 따라 각 샘플링 이벤트 이전에 센서를 보정합니다. </li><li> 물 샘플 수집하기 전에 탈 이온수로 씻어 여과 장치. </li><li> 용해 된 금속의 분석 물 250 ㎖ (혼합 된 셀룰로오스 에스테르 막 필터, 0.45 ㎛의 공극 크기) 필터. 금속이 용액에 용해 상태로 유지하기 위해 pH를 &lt;2로 수정합니다. 주 : 산의 정확한 부피 시료 채취 다음 물을 샘플에 첨가 될 수있다. 대안 적으로, 올바른 볼륨 샘플링 이벤트 이전 병에 첨가 될 수있다. 의 pH &lt;2 해결하는 데 필요한 볼륨 산 강도에 따라 달라집니다.<ol><li> 여기에 설명 된 연구를 위해 각각의 사이트에서 하나의 필터링 된 샘플을 수집하고 용해 된 알루미늄, 칼슘, 철, 마그네슘, 망간, 나트륨, 아연, K, 바륨, 카드뮴, 크롬 (Cr), 니오 비움 및 Se로 (3)의 판단에 질산 해결 7. 참고 : 분석의 선택은 유역 별 토지 이용 활동에 의해 인도되어야한다. </li></ol></li><li> 완전히 물 열에서 샘플 병을 침지하여 250 ml의 여과되지 않은 샘플 (들)를 수집합니다. 부드럽게 남아있는 공기를 영구 삭제하는 동시에 샘플 병에 뚜껑을 배치하는 병을 짠다. pH는 &lt;(2)에 시료 (S)를 수정하는 경우 (예를 들어, 양분 영향을 미치는 생물학적 활성을 방지) 필요. <ol><li> 여기에 설명 된 연구의 경우, 각 사이트에서이 필터링되지 않은 샘플을 수집합니다. 두 번째 필터링되지 않은 샘플을 수정하고 총과 중탄산염 알칼리도, CL, SO 4를 결정하는 데 사용하지 마십시오 NO 2, NO 3 총 P.의 결정에 황산 제를 해결하고, 총 그렇게 용해뚜껑 3, 7. 참고 : 분석의 선택은 유역 별 토지 이용 활동에 의해 인도되어야한다. </li></ol></li><li> 각 샘플링 이벤트 기간 동안 사용 된 각각의 정착을위한 필드를 비워 얻습니다. 최종 샘플로 탈 이온수를 사용하여 (필터링, 즉, 린스 고정) 샘플 수집을 위해 모든 프로토콜에 따라 필드 공백을 얻습니다. 참고 : 필드의 공백이 샘플 수집 및 분석에 오염을 식별하는 데 사용됩니다. </li><li> 모든 분석이 완료 될 때까지 4 ℃에서 모든 물 샘플을 저장합니다. 모든 분석이 자신의 지정된 유지 시간 (14) 내에서 측정해야합니다. </li></ol></li><li> 각 샘플 사이트에서 방전을 측정한다. <ol><li> 동일한 크기의 증가에 젖은 스트림 폭을 나눈다. </li><li> 각 구간의 중간 점에서 깊이 및 평균 유속을 측정한다. <ol><li> 깊이 게이지로드를 사용하여, 물의 표면에 대한 스트림 층까지의 거리로 깊이를 측정한다. </li><li> curre을 사용하여NT 미터는 60 %의 물 깊이에서 물 속도를 측정한다. </li></ol></li><li> 모든 부분에 걸쳐 속도, 깊이와 폭의 곱의 합으로 방전을 계산한다. </li></ol></li><li> 각 사이트에있는 대형 무척추 동물 커뮤니티 샘플. <ol><li> 킥 샘플을 구하는 샘플링 범위의 전체 길이에 걸쳐 분산 4 별도의 대표 riffles에서 (순 치수 335 × 508mm 2 500 μm의 메쉬). <ol><li> 각 킥 위치에서 흐름을 스트리밍하고 바로 상류 스트림 침대의 0.50 × 0.50 m 2 (즉, 0.25 m, 2) 지역을 방해하는 수직 킥 그물을 배치합니다. 모든 생물을 확인하고 파편 킥 순으로 다운 스트림 흐름. </li><li> (스트림 침대의 1.00 평방 미터 대표) 즉시 95 % 에탄올로 유지 하나의 복합 샘플로 4 킥 샘플에서 미생물 및 이물질을 결합합니다. </li></ol></li></ol></li><li> 물리적 서식지의 질을 측정및 스트림 범위에 걸쳐 복잡성. <ol><li> thalweg (주 또는 가장 빠른 흐름이 발생되는 스트림의 부분)를 따라 균등하게 간격 지점에서 수심, 유압 채널 단위 유형, 퇴적물 클래스 및 물고기 커버 물체까지의 거리를 측정하십시오. 스트림 &lt;5m 폭 스트림에 대한 모든 0.5 ACW&gt; 15 폭 5m에 대한 측정마다 1 ACW을 가져 가라. <ol><li> 각 thalweg 위치가 (예를 들어, 리플, 실행, 수영장 또는 글라이드) (16)를 위치하는 내 채널 단위를 분류. </li><li> 깊이 게이지로드를 사용하여, 물의 표면에 대한 스트림 층까지의 거리로 깊이를 측정한다. </li><li> 무작위로 퇴적물의 조각을 파악하고 그 웬트워스 크기 분류 (미사, 모래, 자갈, 자갈, 돌맹이) (17)을 결정한다. </li><li> 각 thalweg 지점에서 가장 가까운 커버 물체까지의 거리를 추정한다. 참고 : 물고기 커버가 20.3을 은폐 할 수있는 활성 채널에서 어떤 구조로 정의된다2cm (8) 물고기 18. </li></ol></li><li> 활성 채널 내에서 큰 나무가 우거진 파편의 모든 조각을 계산합니다. </li><li> 미국 환경 보호국 (EPA) 빠른 시각적 서식지 평가 (RVHA)으로 추정 서식지의 질은 19 프로토콜. </li></ol></li><li> 연구 사이트의 무작위로 선택된 10 %에서 중복 측정 및 샘플을 얻습니다. 복제 방법은 샘플링 및 실험실 분석 정확도를 추정하는데 사용된다. </li></ol> 물리 화학적 및 생물학적 데이터 3. 실험 프로토콜 참고 : 물 화학을 정량화하기위한 실험 프로토콜을 묘사하는 것은이 논문의 범위를 벗어난다 속성. 그러나, 현재의 연구는 물과 폐기물 (14)에 대한 표준 화학적 방법을 사용했다. <ol><li> 각 대형 무척추 동물 샘플에 포함 된 표본 생물은 각 사이트에서 대형 무척추 동물 커뮤니티의 대표 표본을 얻기 위해 (섹션 2.4 프로토콜을 사용하여 수집). <ol><li> 100 2 (2에서 5 × 20 측정) 정렬 격자로 전체 복합 대형 무척추 동물 샘플을 놓습니다. 무작위로 1 ~ 100 각 1 표 2에 숫자를 할당합니다. </li><li> 카운트 정렬 개인의 갯수가 200 ± 20 %가 될 때까지 임의로 선택되는 1 내지 2 그리드 내의 모든 생물체를 확인하기 위해 실체 현미경을 사용한다. 이러한 메리트와 커민스 (20)에 의해 발표 된 것과 같은 대형 무척추 동물 키를 사용 속에 생물을 확인합니다. </li><li> 커뮤니티 통계에 속 수준의 풍부한 데이터를 컴파일 [예를 들어, 총 풍요 로움과 % Ephemeroptera, 강도래 목, 및 Trichoptera (EPT)] 통계 모델 및 이후의 시나리오 분석 3, 7 응답 변수로 사용합니다. </li></ol></li></ol> 4. 통계 및 시나리오 분석 <ol><li> 인스 트림 물리적, 화학적 예측 일반화 선형 모델을 구축하고, 풍경 기반 indicato에서 생물학적 조건지배적 인 토지 이용 활동의 RS. 주 : 프로토콜 및 통계적 분석은 컴퓨팅 (버전 3.2.1) (21)에 대한 R 언어와 환경에서 실시 하였다. <ol><li> 샤피로-Wilk 사용하여 정상에 대한 시험 검사 [R 패키지에 shaprio.test () 함수는 21 통계]과 파라 메트릭 분석의 가정을 만나고 관계를 선형화 변수를 변환. </li><li> 모든 토지 이용 예측 인자 중 양방향 상호 작용을 지정 맞추기 초기 최대 모델 [GLM () R 패키지의 기능은 21 통계]. </li><li> 최소 적절한 모델 3, 7, 22를 식별하는 역방향 결실을 적용한다. <ol><li> 최대 모델의 최하위 (즉, 변화의 최소한의 설명) 변수를 식별 [요약 () R 패키지의 기능은 21 통계]를 제외이 변수 [GLM () R 패키지의 기능이 21 통계]으로 새 모델에 맞게 . </li><li> 변수를 제거 계속나머지 예측을 일탈 테이블과 우도 비 테스트 [23 lmtest R 패키지 lrtest () 함수]의 분석을 이용하여 각각의 반응 변수에 대한 최대 모델과 크게 다르지 않다 0 설명력 큰 차이까지. </li></ol></li></ol></li><li> 현재의 상황을 예측하고있다. <ol><li> 유역 목표에 걸쳐 모두 취소 샘플링 NHD의 저수지 내에서 물리 화학적, 생물학적 조건이 주어진 현재의 풍경 특성을 예측하는 최종 모델을 사용하여 [예측 () R 패키지의 기능은 21 통계]. </li><li> GIS 소프트웨어의 예측을 시각화합니다. <ol><li> NHD의 저수지에 대한 예측에 가입하세요. 마우스 오른쪽 목차에서 저수지 층을 클릭하고 조인하고 드롭 다운 메뉴에서 관련된다 선택하고 다음 메뉴에서 가입하세요. (가)에 기반한다 조인 필드로 고유 식별자를 선택, 예측이 테이블로 파일을 합류한다및 조인 테이블의 필드와 고유 식별자에 기초 할 것이다 </li><li> 오른쪽 저수지 층을 클릭하고 속성을 선택합니다. 레이어 속성 대화 상자에서 심볼로지의 탭을 선택하고 수량을 클릭합니다. 값 필드로 관심의 예측 값을 선택하고 적용을 클릭합니다. 참고 범위 값은 수동으로 분류 버튼을 사용하여 인식 생태적 조건과 일치하도록 변경 될 수있다. </li></ol></li></ol></li><li> 행동 시나리오는 다양한 토지 이용 시나리오에서 수생 조건에서 예측 된 변화를 비교 분석한다. <ol><li> 그럴듯한 미래의 개발 또는 완화 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 현재의 풍경 데이터 세트를 업데이트합니다. 여기에 설명 된 연구를 위해 수동으로 속성 테이블 내에서 관심의 유역에 대한 풍경 값을 누적 업데이트 (예를 들어, 광산 토지 피복에 숲 10 에이커 변경). <ol><li> 가출의 집수를 선택선택 드롭 다운 메뉴에있는 속성 기능에 의해 선택을 사용하여 t. 속성 대화 상자에 의해 선택에서 레이어로 NHD의 저수지를 선택합니다. 고유 식별자 속성을 두 번 클릭 =을 선택하고 식 상자에 관심 유역에 대한 식별자를 입력합니다. </li><li> 권리 내용의 테이블에있는 저수지 층을 클릭하고 드롭 다운 메뉴에서 열기 속성 표를 선택하여 NHD 집수 속성 테이블을 엽니 다. 선택된 저수지를 보여주기 위해 선택합니다. </li><li> 선택된 저수지가 보여주는 바로 관심의 열을 클릭하고 필드 계산기에 입력 새로운 시뮬레이션 값을 선택합니다. 참고 : 여러 개의 저수지가 큰 공간 규모에서 발생하는 여러 공간적으로 명시적인 개발 또는 관리 활동을 시뮬레이션하기 위해 변경 될 수 있습니다. 참고 : 또한, 원래 벡터 및 래스터 데이터 셋은 원래 철을 새로운 기능을 디지털화 또는 변경 및 제거하여 업데이트 할 수 있습니다atures는 기존의 토지 이용에 미치는 영향 (24)의 새로운 토지 이용 활동 또는 관리를 시뮬레이션합니다. 이것은 편집기 툴바를 사용하여 달성 될 수있다. </li></ol></li><li> 재 할당 및 재 축적 풍경 단계 1.3-1.4 제시 프로토콜을 사용하는 모든 NHD의 저수지 속성. </li><li> 업데이트 된 가로 데이터 세트의 함수로 물리 화학적, 생물학적 조건을 예측 [예측 () R 패키지의 기능은 21 통계]. </li><li> 시각화 단계 4.2.2에 제시 프로토콜을 사용하여 다른 토지 이용 시나리오에서 조건을 예측했다. </li></ol></li></ol>

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T., Freund, J., Lamothe, P., Mazik, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+instream+habitat+in+the+upper+Shavers+Fork+basin+at+multiple+spatial+scales.">Quantifying instream habitat in the upper Shavers Fork basin at multiple spatial scales.</a> Proceedings of the Annual Conference of the Southeastern Association of Fisheries and Wildlife Agencies. 55, 81-94 (2001).</li><li>Barbour, M. T., Gerritsen, J., Snyder, B. D., Stribling, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPA/841-B-99-022.">EPA/841-B-99-022.</a> Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers: periphyton, benthic macroinvertebrates, and fish. 2nd edition. , (1999).</li><li>Merritt, R. W., Cummins, K. 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R., Mazzarella, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disturbance+mapping+and+landscape+modeling+of+mountaintop+mining+using+ArcGIS.">Disturbance mapping and landscape modeling of mountaintop mining using ArcGIS.</a> Proceedings of the ESRI International User Conference. , (2011).</li><li>Gerritsen, J., Burton, J., Barbour, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A stream condition index for West Virginia wadeable streams. , (2000).</li><li>Pond, G. J., Passmore, M. E., Borsuk, F. A., Reynolds, L., Rose, C. 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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scenario+analysis+and+the+Watershed+Futures+Planner:+predicting+future+aquatic+condiditons+in+an+intensively+mined+Appalachian+watershed.">Scenario analysis and the Watershed Futures Planner: predicting future aquatic condiditons in an intensively mined Appalachian watershed.</a> Environmental Considerations in Energy Productions. , 5-19 (2013).</li><li>Daraio, J. A., Bales, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+land+use+and+climate+change+on+stream+temperature+I:+daily+flow+and+stream+temperature+projections.">Effects of land use and climate change on stream temperature I: daily flow and stream temperature projections.</a> J. Am. Water Resour. As. 50, 1155-1176 (2014).</li><li>Mantyka-Pringle, C. S., Martin, T. G., Moffatt, D. B., Linke, S., Rhodes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+and+predicting+the+combined+effects+of+climate+change+and+land-use+change+on+freshwater+macroinvertebrates+and+fish.">Understanding and predicting the combined effects of climate change and land-use change on freshwater macroinvertebrates and fish.</a> J. Appl. Ecol. 51, 572-581 (2014).</li><li>Piggott, J. J., Townsend, C. R., Matthaei, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Climate+warming+and+agricultural+stressors+interact+to+determine+stream+macroinvertebrate+community+dynamics.">Climate warming and agricultural stressors interact to determine stream macroinvertebrate community dynamics.</a> Glob. Change Biol. 21, 1897-1906 (2015).</li><li>Elith, J., Leathwick, J. R., Hastie, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+working+guide+to+boosted+regression+trees.">A working guide to boosted regression trees.</a> J. Anim. Ecol. 77, 802-813 (2008).</li><li>Mattson, K. M., Angermeier, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+human+impacts+and+ecological+integrity+into+a+risk-based+protocol+for+conservation+planning.">Integrating human impacts and ecological integrity into a risk-based protocol for conservation planning.</a> Environ. Manage. 39, 125-138 (2007).</li><li>(US, U. S. E. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPA+841-B-11-002.">EPA 841-B-11-002.</a> USEPA. Identifying and protecting healthy watersheds. Concepts, assessments, and management approaches. , (2012).</li><li>Merriam, E. R., Petty, J. T., Strager, M. P., Maxwell, A. E., Ziemkiewicz, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+contaminant+mixtures+in+multi-stressor+Appalachian+riverscapes.">Complex contaminant mixtures in multi-stressor Appalachian riverscapes.</a> Environ. Toxicol. Chem. , (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

우리는 평가하고 크게 영향을 유역에서 여러 토지 이용 활동의 누적 효과를 관리하기위한 프레임 워크를 제공합니다. 여기에 설명 된 방법은 이전에 크게 영향을 유역 5-6에 수생 시스템 관리와 관련된 제한 사항을 확인 해결합니다. 특히, 대상 유역 평가 설계 (즉, 개인과 함께 스트레스를 따라 샘플링 축), 7 쉽게 해석 및 구현 가능한 모델링 기술 3을 통해 관련 공?...

자연 경관의 인위적 변화는 세계 1 걸쳐 수중 생태계에 가장 큰 현재의 위협 중 하나입니다. 많은 지역에서, 현재 속도로 계속 저하는 궁극적으로 매우 중요하고 소중한 생태계 서비스를 제공하는 능력을 제한, 수생 자원에 치명적인 손상을 가져올 것입니다. 따라서, 공구 및 현상 2-3 유역 내에 수생 시스템을 관리 할 방법에 대한 중대한 필요성이있다. 이 관리자는 종종 개발 활동을 계속하는 사회 경제적, 정치적 압력에 직면 해양 자원을 보존하는 임무 것을 주어진 특히 중요하다. 적극적으로 개발 지역 내 수생 시스템의 관리, 3 속성 기존의 자연 및 인위적 풍경의 컨텍스트 내에서 제안 된 개발 활동의 가능성이 효과를 예측하는 능력을 요구한다 4. 큰 도전을 aquat하기크게 저하 유역 내에서 IC 자원 관리는 현재의 어려움에도 불구하고 정량화 및 관련 공간 규모 2, 5에 여러 토지 이용 스트레스의 복잡한 (즉, 첨가제 또는 상호 작용) 누적 효과를 관리 할 수있는 능력.이다, 그러나, 누적 효과의 평가는 통합되고있다 세계 5-6에 걸쳐 규제 지침. 복잡한 누적 효과 (7)를 모델링 할 수있는 데이터를 생성 할 수있는 여러 지표 사용 스트레스에 대한 조건의 전체 범위를 샘플링하도록 설계 대상 유역 평가. 또한, 시나리오 분석 프레임 워크 내에 이러한 모델을 포함 [실제 또는 제안 개발 또는 유역 관리 (복원 및 완화) 다양한 시나리오 하에서 생태계 변화를 예측하는 것은] 크게 크게 영향 유역 3, 5에서 8 수생 자원 관리를 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고 -9. 특히, 시나리오 분석 제공과학 정보 (생태 학적 관계 및 통계 모델), 규제 목표 및 이해 관계자를 통합하여 경영 의사 결정에 ​​객관성과 투명성을 추가하기위한 프레임 워크는 하나의 의사 결정 프레임 워크 3, 9로해야합니다. 우리는 평가 및 시나리오 분석 프레임 워크 내에 다수의 토지 사용 활동의 누적 효과를 관리하기위한 방법을 제시한다. 우리는 먼저 적절하게 알려진 토지 이용의 스트레스를 기반으로 유역 평가를 내 포함을위한 사이트를 대상으로하는 방법에 대해 설명합니다. 우리는 여러 토지 이용 활동의 생태에 미치는 영향에 대한 데이터를 얻기위한 현장 및 실험실 기술에 대해 설명합니다. 우리는 잠시 프리 기반의 누적 효과 모델을 생성하기위한 모델링 기법을 설명한다. 마지막으로, 우리는 시나리오 분석 프레임 워크 내 누적 효과 모델을 통합하는 방법을 논의하고 (규제 의사 결정을 돕는에서 예를 들어, 허용하고 나머지는이 방법의 유용성을 입증남부 웨스트 버지니아에서 집중적으로 채굴 유역 내 연설).

<table><tbody><tr><td>Slack Invert Sampling Kit</td><td>Wildco</td><td>3-425-N56</td><td></td></tr><tr><td>HDPE Square Jars</td><td>US Plastic Corp</td><td>66188</td><td>32 oz; for storing fixed, composite invertebrate samples</td></tr><tr><td>Ethyl Alcohol 190 Proof</td><td>PHARMCO-AAPER</td><td>111000190</td><td>For fixing and storing invertebrate samples</td></tr><tr><td>5 in. by 20 in. Macroinvertebrate sub-samplilng grid</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>This item cannot be purchased and must be made in house</td></tr><tr><td>Stereomicroscope Stemi 2000 with stand C LED</td><td>ZEISS</td><td>000000-1106-133</td><td>For macroinvertebrate sorting and identification</td></tr><tr><td>Thermo Scientific Nalgene Reusable Filter Holders with Receiver</td><td>Fisher Scientific</td><td>09-740-23A</td><td></td></tr><tr><td>Immobilon-NC Transfer Membrane</td><td>Millipore</td><td>HATF04700</td><td>Triton-free, mixed cellulose exters, 0.45&amp;nbsp;&amp;#956;m, 47&amp;nbsp;mm, disc</td></tr><tr><td>Actron Vacuum Pump Brake Bleeder Kit</td><td>Advanced Auto Parts</td><td>CP7835</td><td></td></tr><tr><td>Nitric Acid Solution</td><td>HACH</td><td>254049</td><td>1:1, 500&amp;nbsp;ml</td></tr><tr><td>Oblong NDPE Wide Mouth Bottles</td><td>Thomas Scientific</td><td>1229Z38</td><td>250 ml; for collection of water samples</td></tr><tr><td>650 Multi-parameter display, standard memory</td><td>Fondriest Environmental</td><td>650-01</td><td></td></tr><tr><td>600XL Sonde with temperature/conductivity sensor</td><td>Fondriest Environmental</td><td>065862</td><td></td></tr><tr><td>pH calibration buffer pack</td><td>Fondriest Environmental</td><td>603824</td><td>2 pints each of pH 4, 7, &amp;amp; 10</td></tr><tr><td>conductivity standard</td><td>Fondriest Environmental</td><td>065270</td><td>1 quart, 1,000 &amp;micro;S</td></tr><tr><td>Flo-Mate 2000</td><td>TTT Environmental</td><td>2000-11</td><td></td></tr><tr><td>Keson English/Metric Open Reel Fiberglass Tape</td><td>Forestry Suppliers</td><td>40025</td><td>300&#039;/100 m</td></tr><tr><td>ArcGIS 10.3.1</td><td>ESRI</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

watershed planning within a quantitative scenario analysis framework

도구와 크게 영향 유역 내에 수생 시스템을 관리 할 수​​있는 방법에 대한 중요한 필요가있다. 현재의 노력은 종종 정량화 및 관련 공간 규모에서 현재와 미래의 토지 이용 시나리오의 복잡한 누적 효과를 예측하는 무능력의 결과로 짧은 가을. 이 논문의 목적은 시나리오 분석 관리 프레임 워크 내에서 사용하기위한 프리 기반의 누적 효과 모델을 생성하기 위해 자원 관리자를 해주는 대상 유역 평가를 수행하기위한 방법을 제공하는 것이다. 사이트는 최초의 독립 그라디언트 및 알려진 스트레스의 조합에 따라 낙하 사이트를 식별하여 유역 평가에 포함되도록 선택된다. 필드와 실험 기술은 그 물리 화학적 데이터 및 다수의 토지 사용 활동의 생물학적 효과를 얻기 위해 사용된다. 다중 선형 회귀 분석은 다음 아쿠아 예측 프리 기반의 누적 효과 모델을 생성하는데 이용된다틱 조건. 마지막으로, 적극적으로 개발 유역 내에서 (예를 들어, 허용 및 완화) 관리 및 규제 의사 결정을 안내하기위한 시나리오 분석 프레임 워크 내에서 누적 효과 모델을 통합하는 방법을 논의하고 중앙 애팔 래 치아의 산 광산 지역 내 2 서브 유역에 대한 입증된다. 여기에 제공된 유역 평가 및 관리 방법은 수자원을 보호하고 표적 치료를 통해 순 생태 혜택의 기회를 생산하면서 경제 및 개발 활동을 촉진하기 위해 자원 관리자 수 있습니다.

마흔 1 : 24,000 NHD의 저수지는 석탄 강에서 연구 사이트, 웨스트 버지니아 (그림 2)로 선정되었다. 학습 사이트는 표면 광산 (%의 토지 면적 24), 주거 개발 [구조 밀도 (no./km 2)], 지하 광산 [국가 오염 물질 배출 제거 시스템 (NPDES) 허가 밀도 (아무의 범위에 영향을 걸쳐 선정되었다. / km 2) 각 주요 토지 이용 활동이 고립과 범위 수 (그?...

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Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework

도구 및 불확실한 미래 상태에 직면 수계를 관리 할 수​​있는 방법에 대한 중요한 필요가있다. 우리는 시나리오 분석 관리 프레임 워크 내에서 사용하기위한 프리 기반의 누적 효과 모델을 생성하기 위해 자원 관리자를 해주는 대상 유역 평가를 수행하기위한 방법을 제공한다.

정량적 인 시나리오 분석 프레임 워크 내에서 계획을 유역

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

watershed-planning-within-a-quantitative-scenario-analysis-framework

Universidad San Sebastian

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Geographic Information Systems (GIS)

SCIENTISTS IN ACTION

7.9K 조회수.  West Virginia University.  도구 및 불확실한 미래 상태에 직면 수계를 관리 할 수​​있는 방법에 대한 중요한 필요가있다. 우리는 시나리오 분석 관리 프레임 워크 내에서 사용하기위한 프리 기반의 누적 효과 모델을 생성하기 위해 자원 관리자를 해주는 대상 유역 평가를 수행하기위한 방법을 제공한다. 

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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.

농업과 도시 유출수의 지표수 독성과 관련된 오염 물질 제거를위한 식물 처리 시스템

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

연구

환경과학

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.

연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

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

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage discharge events. Farm canals can be enriched by nutrients such as phosphorus (P) that are susceptible to transport. Phosphorus in the form of suspended particulates can significantly contribute to the overall P loads in drainage water. A settling tank experiment was conducted to capture suspended particulates during discrete drainage events. Farm canal discharge water was collected in a series of two 200 L settling tanks over the entire duration of the drainage event, so as to represent a composite subsample of the water being discharged. Imhoff settling cones are ultimately used to settle out the suspended particulates. This is achieved by siphoning water from the settling tanks via the cones. The particulates are then collected for physico-chemical analyses.

Nutrients present in particulate form can contribute significantly to the overall loads in agricultural drainage waters. This study describes a novel method to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canal drainage over the entire duration of the drainage event.

배수 이벤트 기간 동안 흐름 중 물과 농업 운하에서 일시 중단 된 입자를 캡처

The purpose of this study is to describe the methods used to capture flow-weighted water and suspended particulates from farm canals during drainage ...

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.

토양의 유압 전도도에 폐수 관개 영향: 필드 샘플링 고 포화 된 유압 전도도의 실험실 결정

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

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

토양 재배포 및 토양 유기 탄소를 매핑할 지형 모델 확장에 대 한 주요 부품의 사용

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&ndash;Environment Interactions

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating a knowledge gap. To meet the challenge of improving crops to feed the growing global population, this gap must be bridged.
Physiological traits are considered key functional traits in the context of responsiveness or sensitivity to environmental conditions. Many recently introduced high-throughput (HTP) phenotyping techniques are based on remote sensing or imaging and are capable of directly measuring morphological traits, but measure physiological parameters mainly indirectly.
This paper describes a method for direct physiological phenotyping that has several advantages for the functional phenotyping of plant&#8211;environment interactions. It helps users overcome the many challenges encountered in the use of load-cell gravimetric systems and pot experiments. The suggested techniques will enable users to distinguish between soil weight, plant weight and soil water content, providing a method for the continuous and simultaneous measurement of dynamic soil, plant and atmosphere conditions, alongside the measurement of key physiological traits. This method allows researchers to closely mimic field stress scenarios while taking into consideration the environment&#8217;s effects on the plants&#8217; physiology. This method also minimizes pot effects, which are one of the major problems in pre-field phenotyping. It includes a feed-back fertigation system that enables a truly randomized experimental design at a field-like plant density. This system detects the soil-water-content limiting threshold (&#952;) and allows for the translation of data into knowledge through the use of a real-time analytic tool and an online statistical resource. This method for the rapid and direct measurement of the physiological responses of multiple plants to a dynamic environment has great potential for use in screening for beneficial traits associated with responses to abiotic stress, in the context of pre-field breeding and crop improvement.

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&#8211;Environment Interactions

This high-throughput, telemetric, whole-plant water relations gravimetric phenotyping method enables direct and simultaneous real-time measurements, as well as the analysis of multiple yield-related physiological traits involved in dynamic plant&#8211;environment interactions.

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating ...

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 ...

Mesocosm-Scale Constructed Wetland Design for Wastewater Treatment

Oil sands process-affected water (OSPW), a by-product of bitumen extraction through surface mining in Alberta, Canada, contains various constituents of concern, including naphthenic acid fraction compounds (NAFCs). These organic compounds are particularly worrisome due to their toxicity and persistence in the environment. Constructed wetland treatment systems (CWTS) use plants and their associated microbes to attenuate contaminants in wastewater. Field-scale CWTS have been presented as a potential large-scale treatment option for OSPW, specifically for degrading NAFCs. To optimize the use of CWTS for large-scale treatment of NAFCs in OSPW, it is essential to deepen our understanding of various design parameters and explore ways to enhance efficacy.
Mesocosm-scale experiments serve as a valuable intermediary, bridging the gap between complex field trials and controlled laboratory settings. Mesocosms provide a controlled, replicable environment to study the effects of various parameters such as substrate, plant species, temperature, and retention time while incorporating ecological complexities in their design. Published and previous work has shown that this method is successful in evaluating the impacts of different parameters on the efficacy of CWTS to attenuate NAFCs in OSPW. This protocol outlines the design and setup of a surface flow wetland mesocosm, along with the experimental approach for treating NAFCs in OSPW. This method can be adapted to treat other wastewaters across diverse geographical locations.

Constructed wetland treatment systems have been used for decades to treat wastewater, but their application to treat oil sands process-affected waters is relatively new. To explore this potential, a surface flow mesocosm design and experimental methods are outlined. This approach aims to enhance our understanding of key design parameters and improve treatment efficacy.

폐수 처리를 위한 반폐쇄생태계 규모의 건설 습지 설계

Oil sands process-affected water (OSPW), a by-product of bitumen extraction through surface mining in Alberta, Canada, contains various constituents of ...

In Silico Modeling Method for Computational Aquatic Toxicology of Endocrine Disruptors: A Software-Based Approach Using QSAR Toolbox

Computational analyses of toxicological processes enables high-throughput screening of chemical substances and prediction of their endpoints in biological systems. In particular, quantitative structure-activity relationship (QSAR) models have been increasingly applied to assess the environmental effects of a plethora of toxic materials. In recent years, some more highlighted types of toxicants are endocrine disruptors (EDs, which are chemicals that can interfere with any hormone-related metabolism). Because EDs may significantly affect animal development and reproduction, rapidly predicting the adverse effects of EDs using in silico techniques is required. This study presents an in silico method to generate prediction data on the effects of representative EDs in aquatic vertebrates, particularly fish species. The protocol describes an example utilizing the automated workflow of the QSAR Toolbox software developed by the Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) to enable acute ecotoxicity predictions of EDs. As a result, the following are determined: (1) calculation of the numerical correlations between the concentration for 50% of lethality (LC50) and octanol-water partition coefficient (Kow), (2) output performances in which the LC50 values determined in experiments are compared to those generated by computations, and (3) the dependence of estrogen receptor binding affinity on the relationship between Kow and LC50.

Quantitative structure-activity relationship (QSAR) modeling is a representative bioinformatics-assisted method in toxicological screening. This protocol demonstrates how to computationally assess the risks of endocrine disruptors (EDs) in aquatic environments. Utilizing the OECD QSAR Toolbox, the protocol implements an in silico assay for analyzing toxicity of EDs in fish.

내분비 분열기의 전산 수생 독성학을 위한 실리코 모델링 방법: QSAR 툴박스를 사용하는 소프트웨어 기반 접근 방식

Computational analyses of toxicological processes enables high-throughput screening of chemical substances and prediction of their endpoints in biological ...

생체공학

Spatial Multiobjective Optimization of Agricultural Conservation Practices using a SWAT Model and an Evolutionary Algorithm

Finding the cost-efficient (i.e., lowest-cost) ways of targeting conservation practice investments for the achievement of specific water quality goals across the landscape is of primary importance in watershed management. Traditional economics methods of finding the lowest-cost solution in the watershed context (e.g.,5,12,20) assume that off-site impacts can be accurately described as a proportion of on-site pollution generated. Such approaches are unlikely to be representative of the actual pollution process in a watershed, where the impacts of polluting sources are often determined by complex biophysical processes. The use of modern physically-based, spatially distributed hydrologic simulation models allows for a greater degree of realism in terms of process representation but requires a development of a simulation-optimization framework where the model becomes an integral part of optimization.
Evolutionary algorithms appear to be a particularly useful optimization tool, able to deal with the combinatorial nature of a watershed simulation-optimization problem and allowing the use of the full water quality model. Evolutionary algorithms treat a particular spatial allocation of conservation practices in a watershed as a candidate solution and utilize sets (populations) of candidate solutions iteratively applying stochastic operators of selection, recombination, and mutation to find improvements with respect to the optimization objectives. The optimization objectives in this case are to minimize nonpoint-source pollution in the watershed, simultaneously minimizing the cost of conservation practices. A recent and expanding set of research is attempting to use similar methods and integrates water quality models with broadly defined evolutionary optimization methods3,4,9,10,13-15,17-19,22,23,25. In this application, we demonstrate a program which follows Rabotyagov et al.'s approach and integrates a modern and commonly used SWAT water quality model7 with a multiobjective evolutionary algorithm SPEA226, and user-specified set of conservation practices and their costs to search for the complete tradeoff frontiers between costs of conservation practices and user-specified water quality objectives. The frontiers quantify the tradeoffs faced by the watershed managers by presenting the full range of costs associated with various water quality improvement goals. The program allows for a selection of watershed configurations achieving specified water quality improvement goals and a production of maps of optimized placement of conservation practices.

This work demonstrates an integration of a water quality model with an optimization component utilizing evolutionary algorithms to solve for optimal (lowest-cost) placement of agricultural conservation practices for a specified set of water quality improvement objectives. The solutions are generated using a multi-objective approach, allowing for explicit quantification of tradeoffs.

SWAT 모델을 사용하여 농업 보호 관행의 공간 Multiobjective 최적화 및 진화 알고리즘

Finding the cost-efficient (i.e., lowest-cost) ways of targeting conservation practice investments for the achievement of specific water quality goals ...