Senzory celkového množství rozpuštěných plynů: Monitorování kvality vody

Proč bych měl měřit celkový rozpuštěný plyn?

Celkový obsah rozpuštěných plynů (TDG) je součet parciálních tlaků všech plynů ve vzorku vody. Obvykle se součet parciálních tlaků plynů pohybuje kolem jedné atmosféry (15 psi) pro jakoukoli vodu, která je vystavena atmosféře. Parciální tlak každého plynu je stejný jako podíl daného plynu na atmosférickém tlaku, tj. přibližně 20 % kyslíku, 79 % dusíku a 1 % stopových plynů.

Určité přírodní jevy však mohou měnit součet parciálních tlaků a relativní složky směsi plynů. Například kolonie řas může zvýšit parciální tlak kyslíku z 20 % celkového tlaku na 60 % nebo více, protože řasy vytvářejí kyslík během fotosyntézy. Stejné řasy mohou snížit celkový tlak rozpuštěných plynů na nebezpečně nízkou úroveň, protože spotřebovávají kyslík během fáze dýchání.

Nejčastějším důvodem měření celkového množství rozpuštěného plynu je detekce abnormálního tlaku plynu způsobeného turbulentní vodou, například v přelivu přehrady. Voda padající do značné vzdálenosti před tím, než se rozstříkne do jezera nebo řeky, může zachytit dostatečné množství plynu, které zdvojnásobí celkový obsah rozpuštěného plynu v dotčeném objemu vody. A protože ryby plavou do vody a z vody s abnormálně vysokým celkovým obsahem rozpuštěného plynu, může náhlý pokles celkového obsahu rozpuštěného plynu způsobit prasknutí cév v žábrách a náhlý nárůst celkového obsahu rozpuštěného plynu může způsobit prasknutí plovacích měchýřů.

Změny v dlouhodobých trendech celkového množství rozpuštěných plynů mohou signalizovat potřebu podrobnějšího chemického zkoumání vody a zdrojů jejího znečištění.

Jak se měří celkový rozpuštěný plyn TDG?

Celkový objem rozpuštěného plynu se měří vytvořením malé plynové kapsy v blízkosti snímače tlaku a izolací této plynové kapsy od vody pomocí polymerní membrány. Protože membrána je pro plyny propustná, musí být mezi parciálními tlaky plynů uvnitř plynové kapsy a plynů ve vodě rovnováha.

Pokud je senzor celkového rozpuštěného plynu ve vzduchu, měl by ukazovat hodnotu blízkou místnímu barometrickému tlaku (přibližně 760 mm Hg na úrovni moře). Pokud je čidlo ponořeno do vody v rovnováze se vzduchem, údaj se nezmění. Pokud je čidlo ponořeno do vody, která není v rovnováze se vzduchem, údaj čidla se upraví směrem nahoru nebo dolů, protože plyn prochází membránou, aby dosáhl rovnováhy částečného tlaku s vodou.

Snímače celkového množství rozpuštěných plynů jsou z výroby kalibrovány pro odezvu na sklon, ale příležitostně je třeba je překalibrovat pro nastavení nuly. To se provádí kalibrací senzoru podle místního barometrického tlaku vzduchu.

Co bych měl vědět o měření celkového množství rozpuštěného plynu TDG v terénu?

Je důležité si uvědomit, že polymerní membrána senzoru celkového množství rozpuštěných plynů má tendenci absorbovat vodu. Absorpce vody ztěžuje molekulám plynu průchod membránou, a tím zpomaluje dobu odezvy. Tato změna může být značná, od 5 minut u čerstvě ponořené membrány až po 30 minut nebo více u membrány, která byla ve vodě několik hodin.

V některých případech dochází ke kondenzaci vodní páry (která je stejně jako kyslík a dusík součástí plynu) uvnitř plynové kapsy. To dále zpomaluje dobu odezvy, protože zachycená voda musí být rovněž uvedena do rovnováhy při každé změně celkového množství rozpuštěného plynu mimo membránu. Jako náprava tohoto problému se mohou rozmočené membrány pro celkový rozpuštěný plyn vyjmout a sušit na vzduchu po dobu jednoho nebo dvou dnů poté, co se vytřepal veškerý kondenzát uvnitř membrány. Pokud je třeba přístroj okamžitě znovu nasadit, lze membránu Total Dissolved Gas rovněž vyměnit za čerstvou a suchou. Snadno vyměnitelné koncovky membrán jsou k dispozici za symbolickou cenu.