Advancing the Use of Passive Gravity Flow Samplers for Storm Event Pollution Characterisation
Author
Roelofs, Ruben Bernard
Term
4. term
Education
Publication year
2017
Submitted on
2017-06-10
Pages
86
Abstract
This thesis evaluates whether multiple passive gravity flow samplers (passive stormwater sampler bottles, PSSBs) mounted vertically can be used to characterize pollution during individual storm events. In a field study in Auckland, New Zealand, the approach was tested in an urban stream and at the outfall of a small piped catchment. A flow-proportional autosampler with stage/flow measurements served as the baseline. Eight PSSBs were deployed in three mounting configurations and used to collect ten events analyzed for suspended sediment concentration (SSC); one event was also analyzed for metals and nutrients. For each event, the mean SSC from the PSSBs was compared to the autosampler’s event mean concentration (EMC), and loads, concentration ranges, and maximum concentrations over the hydrograph were examined. An initial, low-mounted configuration produced a strong positive bias (PSSB SSC 64–400% above EMC). Higher mounting strategies improved agreement: a configuration with equal height increments showed an average deviation of 35% (max 96%), while a configuration with decreasing increments achieved an average deviation of 24% (max 44%). PSSBs often captured the highest concentrations on the rising limb of the hydrograph, whereas the autosampler sometimes captured maxima around peak discharge; in some cases the PSSBs missed those peaks (up to 66% lower than the autosampler maximum). For the two improved configurations, PSSB-derived site mean concentrations deviated by 34% in the stream and 26% at the outfall. For metals and nutrients (one event), deviations up to 60% were observed, yet both methods portrayed similar patterns relative to regional ranges. Overall, with appropriate mounting, multiple PSSBs can yield event mean concentrations within a factor of two of an autosampler and capture both intra- and inter-event variability. The method occupies a middle ground between single grab sampling and autosamplers and can be a useful supplementary tool depending on study goals and site conditions. However, findings are preliminary due to the limited number of events, analytes, and locations; further work is needed to quantify uncertainty, refine deployment strategies, and assess applicability across catchments and pollutants.
Denne afhandling undersøger, om flere passive gravitationsflow-prøvetagere (passive stormwater sampler bottles, PSSB’er) monteret i en lodret konfiguration kan bruges til at karakterisere forurening under enkeltstående regnhændelser. I et feltstudie i Auckland, New Zealand, blev metoden afprøvet i en bybæk og ved udløbet fra et lille, rørlagt afløbssystem. En automatisk prøvetager med flow-proportional strategi og målinger af vandstand/flow fungerede som reference. Otte PSSB’er blev monteret i tre forskellige konfigurationer og brugt til at indsamle i alt ti hændelser, der blev analyseret for suspenderet sedimentkoncentration (SSC); én hændelse blev desuden analyseret for metaller og næringsstoffer. For hver hændelse blev gennemsnittet af PSSB-SSC sammenlignet med hændelsesmiddelkoncentrationen (EMC) fra autosampleren, og der blev set på last, koncentrationsspænd og de højeste koncentrationer over hændelsens forløb. En lavt monteret, indledende konfiguration gav en markant positiv bias (PSSB-SSC 64–400 % over EMC). Højere monteringsstrategier forbedrede overensstemmelsen: en konfiguration med lige store højdeskridt viste en gennemsnitlig afvigelse på 35 % (maks. 96 %), mens en konfiguration med aftagende højdeskridt gav en gennemsnitlig afvigelse på 24 % (maks. 44 %). PSSB’erne fangede ofte de højeste koncentrationer på hydrogrammets stigende flanke, mens autosampleren nogle gange registrerede topkoncentrationer omkring maksimal afstrømning; i enkelte tilfælde missede PSSB’erne disse toppe (op til 66 % lavere end autosamplerens maksimum). For de to forbedrede konfigurationer afveg PSSB-baserede site-middelkoncentrationer med 34 % i bybækken og 26 % ved udløbet. For metaller og næringsstoffer (én hændelse) var afvigelser op til 60 %, men begge metoder tegnede et sammenligneligt billede i forhold til regionale referenceområder. Samlet set kan korrekt monterede multiple PSSB’er give hændelsesmiddelkoncentrationer inden for en faktor 2 af en automatisk prøvetager og samtidig belyse variation både inden for og mellem hændelser. Metoden placerer sig mellem enkelt grabprøvetagning og autosamplere i nøjagtighed og kan være et nyttigt supplement afhængigt af undersøgelsens mål og lokalitet. Resultaterne er dog foreløbige, idet de bygger på et begrænset antal hændelser, stoffer og lokaliteter; yderligere arbejde er nødvendigt for at kvantificere usikkerhed, optimere monteringsstrategier og vurdere anvendeligheden på tværs af oplande og forureningsparametre.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords