水環(huán)境eDNA無人值守系統(tǒng)的應(yīng)用

目前,，環(huán)境DNA（eDNA）采樣及分析已經(jīng)成為一種變革性技術(shù),，但樣本采集方法缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，而且要以有效的頻率進(jìn)行采樣需要大量的現(xiàn)場工作,。于是,，能夠支持現(xiàn)場以一定頻率的、自主工作采樣的eDNA采樣系統(tǒng)提供了解決這些問題的可行方案,。我們展示了四個案例研究的結(jié)果,，這些研究使用了美國地質(zhì)調(diào)查局快速環(huán)境eDNA評估和部署倡議及網(wǎng)絡(luò)（READI-Net）項(xiàng)目的一個原型自主eDNA采樣器。這些案例研究涉及在各種河流棲息地短期部署一個eDNA自動采樣器（美國史密斯公司—上海蔚雨科技有限公司代理）,，(a)探究高頻全自動采樣設(shè)備的采樣質(zhì)量,，及(b)這些自動樣本與手動收集的樣本進(jìn)行基準(zhǔn)對比。高頻自動采樣揭示了eDNA濃度的時間相關(guān)性,，并提供了關(guān)于eDNA與環(huán)境協(xié)變量（如排放和濁度）關(guān)聯(lián)的寶貴洞見,。

評估表明，自動采樣設(shè)備的檢測率與人工采樣樣本相似,，并獲得了一致乃至更高的eDNA濃度及檢出率,。同時，自動采樣系統(tǒng)中得到了最小的攜帶污染,。可以預(yù)見，eDNA自動采樣器在減少人力成本的同時,，能夠使eDNA采集流程標(biāo)準(zhǔn)化,，并探究環(huán)境變量對eDNA結(jié)果的影響。

技術(shù)參數(shù)：

型號：eDNA ASC

原產(chǎn)地：美國

品牌：史密斯

通道數(shù)：8個

環(huán)境溫度：＞0℃

取水高度：0~2米

防水等級：IP43

流速范圍：0.1~1.4L每分鐘

GPS功能：GNSS

水泵接口：按壓式 0.375英寸管徑

泵吸力：10~12PSI

規(guī)格：78.74×53.34×39.37cm

重量：45kg

續(xù)航方式：交流電源供電/電池續(xù)航：30天

案例1：美國地質(zhì)調(diào)查局哈德遜河流域部署

全自動采樣系統(tǒng)被安裝在美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）位于紐約州奧爾巴尼以北大約13公里的哈德遜河上的一個測流站（圖1）,。該測流站位于河流公里數(shù)248附近,，距離特洛伊大壩（及相關(guān)船閘和水電站）上游約0.2公里，這是大西洋上游的第一個內(nèi)陸流域,。在這個位置,，河流的海拔高度大約為5米,，寬度為280米，排水面積為20,953平方公里,，年平均流量為每秒411.7立方米,。取水口位于測流站房屋垂直下方大約5米，水平方向17米處,，這要求自動采樣器跨越這個高度差和距離進(jìn)行吸水,。除了為自動采樣器提供保護(hù)外，測流站還在部署期間記錄了瞬時（15分鐘間隔）河流水位,、流速和濁度數(shù)據(jù),。流量是使用指數(shù)速度法計(jì)算的，濁度監(jiān)測使用了YSI EXO2聲納和濁度傳感器,。

案例2：愛達(dá)荷州櫻桃溪

在位于蒙大拿州博茲曼東南35公里,，櫻桃溪岸邊安裝了自動采樣系統(tǒng)，距離其與麥迪遜河匯合處上游約25公里,。櫻桃溪的海拔范圍從源頭約2652米,，到研究地點(diǎn)約1717米，再到與麥迪遜河匯合處約1350米,。自動采樣器所在位置的排水面積和坡度分別為79平方公里和1.5%,。在研究期間，溪流寬度約為3米,，流量約為0.20立方米/秒,。這段溪流是一個大型本地魚類恢復(fù)項(xiàng)目的一部分。

案例3：伊利諾伊州Loggers Creek

     設(shè)備安裝在愛達(dá)荷州博伊西的Loggers溪岸邊,，距離其與博伊西河匯合處上游約2.4公里,。Loggers溪是一條長5公里、淺,、坡度低的溪流,，位于博伊西河洪泛平原，蜿蜒穿過博伊西市中心東側(cè)的住宅區(qū),，海拔830米,。在研究期間，溪流寬度約為3米,，流量約為0.67立方米/秒,。

自動采樣系統(tǒng)完成了兩次離散收集，從2023年7月26日至28日和8月1日至3日,，每天采集八次樣本（每三小時一次）,，共計(jì)31個樣本。我們在8月3日收集了最后一個現(xiàn)場樣本后,，用自動采樣器采集了一個現(xiàn)場空白樣本,。

案例4：Big Piney River, St. Robert, 密蘇里州

自動采樣系統(tǒng)被放置在位于密蘇里州圣羅伯特以東6.5公里處的Big Piney河岸邊,。Big Piney河位于奧扎克高地地區(qū)，是密蘇里河流域的一部分,，從密蘇里州卡布爾附近的上游源頭向東北方向流動177公里,，最終與加斯科內(nèi)德河匯合。自動采樣器位于河流公里標(biāo)記13附近,，該處河流的大致海拔為230米,，寬度為40米，流域面積為1878平方公里,。最近的美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）測量站,，位于自動采樣器位置上游大約19公里處，平均年流量為20.5立方米/秒,。

相關(guān)樣本調(diào)查研究數(shù)據(jù)可瀏覽網(wǎng)絡(luò)資料文獻(xiàn)：Field Trials of an Autonomous eDNA Sampler in Lotic Waters