أجهزة استشعار الغازات الذائبة الكلية: مراقبة جودة المياه

لماذا أريد قياس الغاز المذاب الكلي؟

الغاز المذاب الكلي (TDG) هو مجموع الضغوط الجزئية لجميع الغازات في عينة الماء. وعادةً ما يكون مجموع الضغوط الجزئية للغازات حوالي ضغط جوي واحد (15 رطل لكل بوصة مربعة) لأي ماء معرض للغلاف الجوي. سيكون الضغط الجزئي لكل غاز مماثلًا لمساهمة هذا الغاز في الضغط الجوي، أي حوالي 20% أكسجين و79% نيتروجين و1% غازات نزرة.

ومع ذلك، يمكن لبعض الظواهر الطبيعية أن تغير مجموع الضغوط الجزئية والمكونات النسبية لمزيج الغاز. على سبيل المثال، يمكن لمستعمرة الطحالب أن ترفع الضغط الجزئي للأكسجين من 20% من الضغط الكلي إلى 60% أو أكثر من الإجمالي حيث تخلق الطحالب الأكسجين أثناء عملية البناء الضوئي. ويمكن لهذه الطحالب نفسها أن تقلل من الضغط الكلي للغاز المذاب إلى مستويات منخفضة بشكل خطير لأنها تستهلك الأكسجين أثناء مرحلة التنفس.

السبب الأكثر شيوعًا لقياس الغاز المذاب الكلي هو الكشف عن ضغوط الغازات غير الطبيعية الناجمة عن المياه المضطربة، على سبيل المثال تلك الموجودة في مجرى تصريف سد ما. يمكن للمياه التي تسقط لمسافة كبيرة قبل أن تتناثر في بحيرة أو نهر أن تحبس ما يكفي من الغاز لمضاعفة الغاز المذاب الكلي في حجم المياه المتأثرة. وبينما تسبح الأسماك داخل وخارج المياه المرتفعة بشكل غير طبيعي في المياه بسبب ارتفاع الغاز الكلي المذاب في الماء، يمكن أن يؤدي الانخفاض المفاجئ في الغاز الكلي المذاب إلى تمزق الأوعية الدموية في الخياشيم، ويمكن أن تؤدي الزيادات المفاجئة في الغاز الكلي المذاب إلى انفجار مثانات السباحة.

يمكن أن تشير التغييرات في اتجاهات الغازات الذائبة الكلية على المدى الطويل إلى الحاجة إلى دراسة كيميائية أكثر تفصيلاً للمياه ومصادر تلوثها.

كيف يتم قياس الغاز المذاب الكلي TDG؟

يُقاس إجمالي الغاز المذاب عن طريق إنشاء جيب غاز صغير مجاور لمحول ضغط، وعزل جيب الغاز هذا عن الماء بغشاء بوليمر. نظرًا لأن الغشاء قابل للنفاذ إلى الغازات، يجب أن يكون هناك توازن بين الضغوط الجزئية للغازات داخل جيب الغاز والغازات في الماء

إذا كان مجس الغاز المذاب الكلي في الهواء، فيجب أن ينتج قراءة قريبة من الضغط الجوي المحلي (حوالي 760 ملم زئبق عند مستوى سطح البحر). إذا كان المستشعر مغمورًا في ماء متوازن مع الهواء، فلن تتغير القراءة. إذا كان المجس مغمورًا في ماء ليس في حالة توازن مع الهواء، فإن قراءة المجس سوف تتكيف لأعلى أو لأسفل مع انتقال الغاز عبر الغشاء للوصول إلى توازن الضغط الجزئي مع الماء.

تتم معايرة أجهزة استشعار الغاز المذاب الكلي في المصنع للاستجابة للانحدار، ولكن يجب إعادة معايرتها من حين لآخر لضبط الصفر. يتم ذلك عن طريق معايرة الحساس للضغط الجوي المحلي في الهواء.

ما الذي يجب أن أعرفه عن قياس الغاز المذاب الكلي TDG في الحقل؟

من المهم أن تتذكر أن غشاء البوليمر الخاص بمستشعر الغاز المذاب الكلي يميل إلى امتصاص الماء. ويؤدي امتصاص الماء إلى صعوبة انتقال جزيئات الغاز عبر الغشاء، مما يؤدي إلى إبطاء زمن الاستجابة. يمكن أن يكون التغيير كبيرًا، من 5 دقائق للغشاء المغمور حديثًا إلى 30 دقيقة أو أكثر للغشاء الذي ظل في الماء لبضع ساعات.

في بعض الحالات، سيتكثف بخار الماء (وهو أحد مكونات الغاز، تمامًا مثل الأكسجين والنيتروجين) داخل جيب الغاز. وسيؤدي ذلك إلى زيادة بطء زمن الاستجابة لأن الماء المحبوس يجب أن يدخل في حالة توازن في أي وقت يتغير فيه الغاز المذاب الكلي خارج الغشاء. وكعلاج لهذه المشكلة، يمكن إزالة أغشية الغاز المذاب الكلي الرطبة وتجفيفها في الهواء لمدة يوم أو يومين، بعد التخلص من أي مكثفات داخل الغشاء. إذا كانت هناك حاجة إلى إعادة نشر الأداة على الفور، يمكن أيضًا استبدال غشاء الغاز المذاب الكلي بغشاء جاف جديد. تتوفر أطراف الغشاء سهلة الاستبدال بتكلفة رمزية.