عندما تَفْهمُ مِنْ أين الأكسجينِ المُحلّىِ يَجيءُ مِنْالجزء الأولوكم هو متفاوت توزيعه من خلال بركة على مدى يوم واحد )الجزء الثانيالسؤال التالي عملياً: كيف يمكنك قياسه بشكل مستمر وموثوق؟ وقد استخدمت أربعة طرق تاريخية، ولكن هناك طريقتان فقط لا تزالان مشتركتين في رصد الإنتاج اليوم.
" وينكلر " (Iodometric)
The Winkler method is a wet-chemistry technique: divalent manganese is oxidized by dissolved oxygen in the sample to form a precipitate, which — under acidic conditions - releases iodine in an amount directly proportional to the original DO concentration. ذلك اليودِ ثمّ يَتقيّدُ ضدّ a حلّ thiosulfate الصوديومِ المعياريِ لحساب DO.
- الدقة: مرتفعة - حوالي 0.2 ملغم/لتر، على مدى يتراوح بين 0 و10 ملغم/لتر، ولا يزال استخدام مختبرات الأساليب المرجعية لتحديد أدوات أخرى.
- دروباك: يدوياً، مرتكزاً على الثبات، وبطيء ولا يمكن تشغيلها بصورة مستمرة أو غير مجهزة، مما يستبعدها من أجل رصد البركة أو العمليات في الوقت الحقيقي.
2. Membrane (Clark-Type) Electrode Methods
Membrane electrodes measure DO electrochemically behind a gas-permeable membrane (commonly PTFE, PVC, polyethylene, or silicone rubber) that lets oxygen through but blocks the bulk solution. يستخدم متغيران:
Cell Electrodes
The electrode couples a noble-metal cathode (platinum, gold, or silver) with an easily oxidized anode (typically lead), immersed in a potassium hydroxide/potassium chlorrolyte. وبما أن الأكسجين ينتشر من خلال الميمبراين، فإنه ينخفض في المهد بينما يتم تأكسس الأنود، مما يولد تياراً متناسباً مع تركيز الجرعة - تلقائياً، دون أي طفرة استقطاب خارجية. وهذا يعني أن أجهزة الاستشعار المغلفة لا تحتاج إلى أجهزة الاستشعار القطبية لفترة الدفء، ولكنها تستهلك الأكسجين )وتستهلك ببطء النصر( كجزء من القياس، والقراءات حساسة لمعدل التدفق عبر الأغبياء.
الكهرباء القطبية
وهنا، يجلس فهد بلاتينيوم وفنود فضي/سيفر - كلوريد في كهرباء كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد كلوريد، حيث طُبّق عليها تيار خارجي للاستقطاب. (أوكسيجين) يُقلّص معبر الأغبياء في الهرّة، ويُعتبر التيار النثري الناتج متناسباً مع التعاطي بعد الحصول على تعويض عن درجة الحرارة عن طريق عامل حرائق مُبنى. ونظرا لأن الفولط المطبق يستغرق وقتا للاستقرار، فإن المسبارات القطبية تحتاج عادة إلى ما يقرب من 15 دقيقة من الدفء/الاستقطاب قبل أن يتسنى قراءة دقيقة.
القيود المتقاسمة للكهرباء ويحتاج كلا النوعين إلى استبدال نسيج عظمي دوري وإعادة تصفية الكهروليت، وكلاهما حسّاس لمعدل التدفق ويحتاج إلى معايرة منتظمة، ويستهلكان الأكسجين أثناء القياس - وهو ما يمكن أن يؤدي في حد ذاته إلى تحطيم القراءات في مياه منخفضة جدا.
٣ - الازدراء الضوئي - المعيار الحالي للرصد المستمر
تعمل أجهزة استشعار الفلور على مبدأ مختلف تماماً خال من الغشاء: تهدئة الأكسجين من الفلور. جهاز إل دي أزرق يُثير تَغْطُّ الفلورسنتِ على جهازِ الإستشعارِ، الذي ثمّ يَضِعُ الضوءَ الأحمرَ ويَكْشفُ ظهرَ إلى حالةِه الأرضيةِ على a وقت خاصّ. ويتفاعل جزيئات أوكسيجين - لكونها شبه مغناطيسية - مع الجزيئات الفلورية المثيرة ويقلص كل من كثافة الفلور وزمانها، في أعقاب العلاقة بين Stern-Volmer:
I0/ I = / /0/ = 1 + كافSv[O2]
حيث0/0 هي كثافة الفلور/الحياة التي لا يوجد فيها أي أكسجين، وهي قيم تحت مستوى الأكسجين الفعلي للعينة، KSv هو ثاقب (ستيرن فولمر) لجهاز الاستشعار المعين و2هو الضغط الجزئي للأكسجين ومن خلال قياس التغير في عمر الفلور (الذي هو أكثر استقراراً من قياس الكثافة وحدها)، فإن أجهزة الاستشعار تعمل مباشرة، ثم تطبق درجة حرارة أوتوماتيكية وتعويضاً عن الضغط عن طريق جهاز استشعار في درجة الحرارة.
لماذا أصبح الفلور الفشل في رصد العمليات والميدان:
- لا ميمبراني، لا كهروليت، لا خطوة استقطاب - لا شيء للاستبدال بين المعايرة
- لا يستهلك الأكسجين أثناء القياس، لذلك لا يتأثر بمعدل التدفق
- غير متداخلة مع الكبريتيد أو غيرها من الملوثات الكهربية النشطة التي تقذف أجهزة استشعار بالكهرباء
- انخفاض معدلات الانجراف الطويلة الأجل، والاستجابة السريعة، وبشكل عام تحسين دقة النشر المستمر عن كهرباء الغشاء
مقارنة الطرائق
| الطريقة | الاستخدام المستمر | الصيانة | حساسه؟ | الدقة النموذجية |
|---|---|---|---|---|
| تمثال وينكلر | لا (فقط) | عالية (العناصر، دليل) | غير متوفر | 0.2 ملغم/ L |
| الكهرومغناطيسي | نعم | العصر الحديث - العالي (مبراين/إلكتروليت) | نعم | تحديث |
| الكهرباء القطبية | نعم (بعد الدفء) | حديثة - عالية | نعم | تحديث |
| الفلور الضوئي | نعم | منخفض | لا | عالية، منخفضة الانجراف |
تشويش أوكسجين سينسور
من أجل فحص البقعة و معايرة المختبر أو التمرين أو المتر النقال لا يزال على ما يرام رصد مستمر في البركات والدبابات مياه الصرف الصحي والأحواض، أو معالجة المياه - حيث تكون الموثوقية، والصيانة المنخفضة، والمقاومة للإثارة أكثر من غيرها - فإن أجهزة الاستشعار القائمة على الفلور هي الآن التخلف العملي.
كاسيس حساسات الأكسجين التي حلت مبنية على هذا المبدأ في حالة الاستخدام تلك بالضبط، وهي مناسبة بشكل طبيعي إلى جانبنا الآخر أجهزة استشعار جودة المياه للمواقع التي تجري عمليات رصد متعددة المستويات. المواصفات النموذجية لهذه الفئة من الأجهزة:
إذا كنتم تنشرون مراقبة دو عبر عدة بركات أو دبابات أو مراحل علاجية، وترغبون في مضاهاة نطاق الاستشعار، والناتج، والارتقاء بمجموعتكم المحددة، الاتصال بفريق كاسيس - يمكننا أن نساعدك على التكهن بالتشكيل الصحيح على أساس ظروف المياه والأرجحية اليومية التي تغطيها الجزء الأول و الجزء الثاني من هذه السلسلة
الأسئلة الشائعة
Q: What is the most accurate method for measuring dissolved oxygen?
A: وينكلر (المقاييس) هو الطريقة المرجعية للمختبر، وهي دقيقة لحوالي 0.2 ملغم/لتر على مدى يتراوح بين 0 و10 ملغم/لتر - ولكنها يدوية ولا يمكن تشغيلها باستمرار.
Q: Do membrane dissolved oxygen sensors need maintenance?
A: نعم ويحتاج كل من الكهرومغناطيسي والهيدروغرافي القطبي إلى استبدال نغمات دورية وإعادة تصفية الكهروليت، ويتأثر بمعدل التدفق، ويحتاج إلى معايرة منتظمة.
Q: Why are fluorescence dissolved oxygen sensors preferred for continuous monitoring?
A: وليس لديهم أي أمبراني أو كهروليت، ولا يستهلكون الأكسجين أثناء القياس، ولا يتأثرون بمعدل التدفق، ويقاومون تدخل الكبريتيد، ويظهرون انجرافا طويل الأجل منخفضا - مما يجعلهم متخلفين عمليا عن الرصد غير المعدل.
كم من الوقت يحتاج مسبار دو القطبي للدفء؟
A: ونظراً لأن طفرة الاستقطاب المطبقة تستغرق وقتاً للاستقرار، فإن المسبارات القطبية تحتاج عادة إلى ما يقرب من 15 دقيقة من الدفء قبل أن يتسنى قراءة دقيقة.
المراجع
- المسح الجيولوجي الأمريكي دليل ميداني وطني لجمع بيانات المياه - نوعية المياه - الفصل ألف-6-2، أوكسيغن (الغطاءات وينكلر، والكهرباء، وأساليب قياس اللوم/الفلور).
