Sensori di gas di dissoluzione totale: Monitoraggio della qualità dell’acqua

Perché dovrei misurare il Gas Disciolto Totale?

Il gas disciolto totale (TDG) è la somma delle pressioni parziali di tutti i gas presenti in un campione d’acqua. Normalmente, la somma delle pressioni parziali dei gas sarà di circa un’atmosfera (15 psi) per qualsiasi acqua esposta all’atmosfera. La pressione parziale di ogni gas sarà uguale al contributo di quel gas alla pressione atmosferica, ovvero circa il 20% di ossigeno, il 79% di azoto e l’1% di gas in tracce.

Tuttavia, alcuni fenomeni naturali possono modificare la somma delle pressioni parziali e i costituenti relativi della miscela di gas. Ad esempio, una colonia di alghe può aumentare la pressione parziale dell’ossigeno dal 20% della pressione totale al 60% o più del totale, poiché le alghe creano ossigeno durante la fotosintesi. Le stesse alghe possono ridurre la pressione del gas totale disciolto a livelli pericolosamente bassi quando consumano ossigeno durante la fase di respirazione.

La ragione più comune per misurare il Gas Disciolto Totale è il rilevamento di pressioni anomale di gas causate dalla turbolenza dell’acqua, ad esempio quella dello sfioratore di una diga. L’acqua che cade a una distanza significativa prima di riversarsi in un lago o in un fiume può trasportare una quantità di gas tale da raddoppiare il Gas Disciolto Totale nel volume d’acqua interessato. Inoltre, mentre i pesci nuotano dentro e fuori l’acqua con gas disciolti totali aberranti, le diminuzioni improvvise di gas disciolti totali possono rompere i vasi sanguigni delle branchie e gli aumenti improvvisi di gas disciolti totali possono far scoppiare le vesciche natatorie.

I cambiamenti nelle tendenze dei gas totali disciolti a lungo termine possono segnalare la necessità di uno studio chimico più dettagliato dell’acqua e delle sue fonti di contaminazione.

Come si misura il TDG (Total Dissolved Gas)?

Il gas disciolto totale viene misurato creando una piccola sacca di gas adiacente a un trasduttore di pressione e isolando tale sacca dall’acqua con una membrana polimerica. Poiché la membrana è permeabile ai gas, deve esserci un equilibrio tra le pressioni parziali dei gas all’interno della tasca di gas e i gas presenti nell’acqua.

Se il sensore di gas disciolti totali è in aria, dovrebbe produrre un valore vicino alla pressione barometrica locale (circa 760 mm Hg al livello del mare). Se il sensore è immerso in acqua in equilibrio con l’aria, la lettura non cambierà. Se il sensore è immerso in acqua che non è in equilibrio con l’aria, la lettura del sensore si regolerà verso l’alto o verso il basso in quanto il gas attraversa la membrana per raggiungere l’equilibrio di pressione parziale con l’acqua.

I sensori di gas disciolti totali sono calibrati in fabbrica per la risposta alla pendenza, ma occasionalmente devono essere ricalibrati per l’impostazione dello zero. Ciò avviene calibrando il sensore in base alla pressione barometrica dell’aria locale.

Cosa devo sapere sulla misurazione del gas disciolto totale TDG sul campo?

È importante ricordare che la membrana polimerica del sensore di gas disciolti totali tende ad assorbire acqua. L’assorbimento dell’acqua rende difficile alle molecole di gas attraversare la membrana, rallentando così il tempo di risposta. La variazione può essere significativa, da 5 minuti per una membrana appena immersa a 30 minuti o più per una membrana che è stata in acqua per alcune ore.

In alcuni casi, il vapore acqueo (che è un componente gassoso, proprio come l’ossigeno e l’azoto) si condenserà all’interno della tasca gassosa. Questo rallenterà ulteriormente il tempo di risposta perché anche l’acqua intrappolata deve essere portata in equilibrio ogni volta che il Gas Disciolto Totale cambia all’esterno della membrana. Per ovviare a questo problema, le membrane di Gas Disciolto Totale inzuppate possono essere rimosse e fatte asciugare all’aria per un giorno o due, dopo aver scosso la condensa all’interno della membrana. Se lo strumento deve essere rimesso in funzione immediatamente, la membrana di Gas Disciolto Totale può essere sostituita con una nuova e asciutta. Sono disponibili punte di membrana facili da sostituire a un costo nominale.