1. Internetinių vandens kokybės stebėjimo jutiklių apibrėžimas
Internetinis vandens kokybės stebėjimo jutiklis – tai tikslus analitinis prietaisas, nuolat realiuoju laiku aptinkantis vandens telkinių fizinius ir cheminius parametrus. Jis paverčia subtilius medžiagos koncentracijos ar būdingo intensyvumo pokyčius į standartinius, apdorojamus elektrinius signalus, leidžiančius 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę automatiškai įrašyti, rodyti ir analizuoti vandens aplinkos stebėjimo sistemų duomenis.
Paprasčiau tariant, pagrindinis internetinių vandens kokybės stebėjimo jutiklių veikimo mechanizmas priklauso nuo dviejų pagrindinių galimybių:
jutimo ir
signalo konvertavimo..
Jutimas : su specialiais jautriais komponentais, tokiais kaip jonų elektrodai, laidžios membranos ir optiniai zondai, jutikliai sukelia specifines fizines ar chemines reakcijas su tikslinėmis vandens mėginiuose esančiomis medžiagomis, kad užfiksuotų vandens kokybės pokyčius realiuoju laiku.
Signalo konvertavimas : subtilūs reakcijų pokyčiai (įskaitant potencialų skirtumą, srovę, šviesos intensyvumą ir temperatūros pokyčius) paverčiami standartizuotais elektros išvesties signalais, įskaitant 4–20 mA analoginius srovės signalus ir skaitmeninio ryšio signalus.
Kaip pagrindinė išmaniųjų vandens aplinkos stebėjimo sistemų priekinė aparatinė įranga, internetiniai vandens kokybės stebėjimo jutikliai yra plačiai naudojami
Akvakultūros vandens kokybės stebėjimo sistema , internetinės automatinės stebėjimo stotys, vandens aplinkos stebėjimo plūdurai, mobilūs stebėjimo laivai ir pramoninio vandens stebėjimo realiuoju laiku scenarijai.
2. Penki įprastiniai vandens kokybės matavimo parametrai
Penki įprastiniai vandens kokybės parametrai yra pagrindiniai ir autoritetingiausi rodikliai, skirti įvertinti pagrindinę vandens aplinkos būklę, apimantys fizinius, cheminius ir ekologinius vandens telkinių charakteristikų matmenis. Visuotinai pripažinti pagrindiniai parametrai yra šie:
Vandens temperatūra : pagrindinis pataisos parametras beveik visiems vandens kokybės matavimams. Jis tiesiogiai veikia ištirpusio deguonies kiekį vandenyje, mikrobų aktyvumą ir vandens cheminių reakcijų greitį, o tai yra pagrindinė vandens aplinkos vertinimo nuoroda.
pH vertė : pagrindinis vandens telkinių rūgštingumą ir šarmingumą apibūdinantis rodiklis. Tai daro didelę įtaką vandens organizmų išlikimui ir dauginimuisi, taip pat įvairių teršalų migracijai, transformacijai ir sodrėjimui vandenyje.
Ištirpęs deguonis (DO) : Nurodo vandenyje ištirpusio molekulinio deguonies koncentraciją. Tai kritinis vertinimo indeksas, leidžiantis spręsti apie vandens telkinių savaiminio išsivalymo galimybes ir vandens ekologinės aplinkos sveikatos būklę.
Laidumas : netiesiogiai atspindi bendrą ištirpusių jonų koncentraciją vandenyje, atitinkančią vandens druskingumą ir bendrą ištirpusių kietųjų medžiagų kiekį (TDS). Jis gali efektyviai apibūdinti vandens telkinių mineralizacijos laipsnį ir neorganinės taršos lygį.
Drumstumas : rodo vandens telkinių šviesos blokavimo laipsnį, kurį sukelia skendinčios nuosėdos, dumbliai, organinės šiukšlės ir kitos kietosios dalelės. Tai svarbus vizualinis ir fizinis rodiklis vandens švarai ir skendinčios taršos laipsniui įvertinti.
Pastaba : penkių įprastų parametrų konfigūracija gali būti šiek tiek pakoreguota pagal konkrečius taikymo scenarijus. Atsižvelgiant į individualius stebėjimo poreikius, redokso potencialas (ORP) arba druskingumas gali pakeisti dalinius parametrus, o pirmiau minėti penki rodikliai išlieka plačiausiai pritaikyta ir pramonės pripažinta standartine konfigūracija.
3. Optinių vandens kokybės jutiklių klasifikacija ir principai
Optiniai vandens kokybės jutikliai aptinka vandens kokybės parametrus, pagrįstus vandens medžiagų ir šviesos optine sąveika, įskaitant šviesos sugertį, sklaidą, fluorescenciją ir fosforescenciją. Nenaudojami reagentai, greitas atsako greitis ir didelė anti-elektromagnetinių trukdžių savybė, todėl jie tapo pagrindiniais stebėjimo įrenginiais didelio tikslumo vandens aplinkos aptikimui. Pagrindiniai tipai ir programos yra apibendrinti toliau:
3.1 Ultravioletinio matomo (UV-Vis) sugerties spektro jutikliai
Veikimo principas : Pagal Beer-Lambert įstatymą, jutiklis aptinka vandens mėginių šviesos sugerties intensyvumą esant tam tikram ultravioletinių ir matomų bangų ilgiui ir kiekybiškai apskaičiuoja tikslinių teršalų koncentraciją pagal tiesinį ryšį tarp absorbcijos ir medžiagos koncentracijos.
Pagrindinės programos : cheminio deguonies poreikio (COD), nitrato azoto (NO3-N), bendros organinės anglies (TOC) ir būdingų organinių teršalų, tokių kaip benzeno serijos vandenyje, aptikimas realiuoju laiku.
3.2 Fluorescenciniai jutikliai
Darbo principas : Apšvitinkite vandens mėginius tam tikro bangos ilgio sužadinimo šviesa ir aptikkite ilgos bangos spinduliuotės šviesos, kuri susidaro sužadinant vandenyje esančias fluorescencines medžiagas, intensyvumą, kad būtų galima kiekybiškai stebėti tikslines medžiagas.
Pagrindinės programos
• Chlorofilo-a jutikliai: įvertinkite dumblių biomasę ir tankį aptikdami chlorofilo fluorescencijos intensyvumą vandenyje, iš anksto įspėdami apie dumblių žydėjimą ir vandens eutrofikaciją.
• CDOM/FDOM jutikliai: stebėti spalvotų ištirpusių organinių medžiagų (CDOM) ir fluorescencinių ištirpusių organinių medžiagų (FDOM) koncentraciją, taikomą organinės taršos atsekimui ir vandens ekologiniam vertinimui.
• Naftos teršalų jutikliai: naudokite unikalias naftos medžiagose esančių policiklinių aromatinių angliavandenilių fluorescencines charakteristikas, kad internetu būtų galima stebėti išsiliejusią alyvą ir naftos taršą.
3.3 Drumstumo / išsklaidytos šviesos jutikliai
Darbo principas : aptikti šviesos sklaidos intensyvumą, kurį sukuria vandenyje suspenduotos dalelės. Vandens drumstumui įvertinti dažniausiai naudojami 90° išsklaidytos šviesos aptikimo arba 180° perduodamos šviesos aptikimo režimai.
Pagrindinės taikymo sritys : Tiesioginis ir didelio tikslumo realaus laiko vandens drumstumo matavimas paviršiniame vandenyje, buitinėse nuotekose ir pramoninėse nuotekose.
3.4 Lazerio spektro jutikliai
Darbo principas : Lazerį naudokite kaip šviesos šaltinį, kurio pranašumai yra didelis monochromatiškumas, didelis ryškumas ir maži trukdžiai. Kartu su Ramano spektroskopija ir derinamo diodo lazerio absorbcinės spektroskopijos technologija pasiekiamas itin jautrus pėdsakų aptikimas.
Pagrindinės taikymo sritys : ištirpusių dujų (metano, anglies dioksido ir kt.) pėdsakų ir mažos koncentracijos mikroteršalų aptikimas vandenyje, tinkamas aukšto lygio vandens aplinkos stebėjimui.
4. Joninių vandens kokybės jutiklių klasifikacija
Jonų vandens kokybės jutikliai yra profesionalūs konkrečių joninių medžiagų vandenyje aptikimo prietaisai. Jų pagrindinė technologija pagrįsta jonų selektyviais elektrodais ir pažangiais elektrocheminiais jutimo principais. Jie gali tiksliai užfiksuoti tikslinių jonų aktyvumą ir koncentraciją vandens mėginiuose, pasižymintys paprasta struktūra, greita reakcija ir mažomis sąnaudomis, ir yra plačiai naudojami įprastiniam vandens kokybės joninio indekso stebėjimui.
