水环境eDNA无人值守系统的应用

目前，环境DNA（eDNA）采样及分析已经成为一种变革性技术，但样本采集方法缺乏标准化，而且要以有效的频率进行采样需要大量的现场工作。于是，能够支持现场以一定频率的、自主工作采样的eDNA采样系统提供了解决这些问题的可行方案。我们展示了四个案例研究的结果，这些研究使用了美国地质调查局快速环境eDNA评估和部署倡议及网络（READI-Net）项目的一个原型自主eDNA采样器。这些案例研究涉及在各种河流栖息地短期部署一个eDNA自动采样器（美国史密斯公司—上海蔚雨科技有限公司代理），(a)探究高频全自动采样设备的采样质量，及(b)这些自动样本与手动收集的样本进行基准对比。高频自动采样揭示了eDNA浓度的时间相关性，并提供了关于eDNA与环境协变量（如排放和浊度）关联的宝贵洞见。

评估表明，自动采样设备的检测率与人工采样样本相似，并获得了一致乃至更高的eDNA浓度及检出率。同时，自动采样系统中得到了最小的携带污染。可以预见，eDNA自动采样器在减少人力成本的同时，能够使eDNA采集流程标准化，并探究环境变量对eDNA结果的影响。

技术参数：

型号：eDNA ASC

原产地：美国

品牌：史密斯

通道数：8个

环境温度：＞0℃

取水高度：0~2米

防水等级：IP43

流速范围：0.1~1.4L每分钟

GPS功能：GNSS

水泵接口：按压式 0.375英寸管径

泵吸力：10~12PSI

规格：78.74×53.34×39.37cm

重量：45kg

续航方式：交流电源供电/电池续航：30天

案例1：美国地质调查局哈德逊河流域部署

全自动采样系统被安装在美国地质调查局（USGS）位于纽约州奥尔巴尼以北大约13公里的哈德逊河上的一个测流站（图1）。该测流站位于河流公里数248附近，距离特洛伊大坝（及相关船闸和水电站）上游约0.2公里，这是大西洋上游的第一个内陆流域。在这个位置，河流的海拔高度大约为5米，宽度为280米，排水面积为20,953平方公里，年平均流量为每秒411.7立方米。取水口位于测流站房屋垂直下方大约5米，水平方向17米处，这要求自动采样器跨越这个高度差和距离进行吸水。除了为自动采样器提供保护外，测流站还在部署期间记录了瞬时（15分钟间隔）河流水位、流速和浊度数据。流量是使用指数速度法计算的，浊度监测使用了YSI EXO2声纳和浊度传感器。

案例2：爱达荷州樱桃溪

在位于蒙大拿州博兹曼东南35公里，樱桃溪岸边安装了自动采样系统，距离其与麦迪逊河汇合处上游约25公里。樱桃溪的海拔范围从源头约2652米，到研究地点约1717米，再到与麦迪逊河汇合处约1350米。自动采样器所在位置的排水面积和坡度分别为79平方公里和1.5%。在研究期间，溪流宽度约为3米，流量约为0.20立方米/秒。这段溪流是一个大型本地鱼类恢复项目的一部分。

案例3：伊利诺伊州Loggers Creek

     设备安装在爱达荷州博伊西的Loggers溪岸边，距离其与博伊西河汇合处上游约2.4公里。Loggers溪是一条长5公里、浅、坡度低的溪流，位于博伊西河洪泛平原，蜿蜒穿过博伊西市中心东侧的住宅区，海拔830米。在研究期间，溪流宽度约为3米，流量约为0.67立方米/秒。

自动采样系统完成了两次离散收集，从2023年7月26日至28日和8月1日至3日，每天采集八次样本（每三小时一次），共计31个样本。我们在8月3日收集了最后一个现场样本后，用自动采样器采集了一个现场空白样本。

案例4：Big Piney River, St. Robert, 密苏里州

自动采样系统被放置在位于密苏里州圣罗伯特以东6.5公里处的Big Piney河岸边。Big Piney河位于奥扎克高地地区，是密苏里河流域的一部分，从密苏里州卡布尔附近的上游源头向东北方向流动177公里，最终与加斯科内德河汇合。自动采样器位于河流公里标记13附近，该处河流的大致海拔为230米，宽度为40米，流域面积为1878平方公里。最近的美国地质调查局（USGS）测量站，位于自动采样器位置上游大约19公里处，平均年流量为20.5立方米/秒。

相关样本调查研究数据可浏览网络资料文献：Field Trials of an Autonomous eDNA Sampler in Lotic Waters