pHセンサー水質プローブ

なぜpHを測定するのか？

pHは、水の酸性度またはアルカリ性を示す測定値である。pHが7より小さい水は酸性で、pHが7より大きい水はアルカリ性（塩基性）である。水のpHは、溶解したpH活性塩によって決まる。例えば、純水に水酸化ナトリウムを溶かすと、水酸化物イオンはpH活性のある塩基であるためpHが上昇し、純水に硫化水素を溶かすと、水素イオンはpH活性のある酸であるためpHが低下する。しかし、塩化ナトリウムを水に溶かしても、ナトリウムも塩化物もpH活性イオンではないため、pHは変化しない。

水のpHは、溶解したpH活性塩の形態を決定する。例えば、アンモニアを主成分とする肥料が、降雨の流出によって河川に流れ込んだとする。河川のpHが9以下であれば、存在するアンモニア種のほとんどはアンモニア、NH3の形になる。河川のpHがpH9を上回ると、存在するアンモニア種のほとんどはアンモニウム、NH4+の形になる。これは、アンモニアが生物相に有毒であるのに対して、アンモニウムは生物相の栄養塩 素となりうるため、重要である。

pHは水中の金属の溶解度も決定する。鉄やクロムのような金属は、pHが低いほど溶けやすくなり、魚類やその他の生物相が取り込みやすくなる。pHが高いと、金属は溶けにくくなり、生物相が利用するよりも堆積物に結合する可能性が高くなる。

長期的なpHトレンドの変化は、水とその汚染源について、より詳細な化学的調査が必要であることを示している。

pHはどのように測定するのですか？

pHはpHセンサーと参照電極で測定する。pHセンサーは、pHが既知の電解液で満たされた小さなガラス球です。試料水のpHが電解液のpHと異なる場合、ガラス球全体に電圧が生じます。この電圧はサンプル水のpHによって予測通りに変化し、参照電極を通して測定されます。参照電極は、ガラス球によってではなく、多くの場合テフロンである微小多孔質材料によってサンプル水から分離された電解質を含み、電解質が水によってすぐに希釈されることなく水に接触することを可能にします。

水質測定器には2種類の参照電極がある。1つ目は、少量の高粘度 “ゲル化 “電解液を使用するものです。ゲル化電解質参照電極は、定期的な電解質の交換を必要としません。しかし、ユーザーが電解液を交換できないため、およそ1年に1回、またはそれ以上の頻度で交換しなければなりません。

第二のタイプの参照電極は、大量の低粘度(ゲル化していない)電解質を使用します。その結果生じる “流動接合 “は、通常、ゲル化電解質参照電極よりも、特にゲル化電解質が古くなるにつれて、より安定した測定を確立します。フローイングジャンクション電解液は、2ヶ月に1回程度、新しい電解液を必要とします。しかし、電解液を補充することは、(ゲル化電解質モデルのように)参照電極全体を交換する必要がないことを意味します。

pH測定に使用される参照電極は、ORP電極やイオン選択性電極（ISE）での測定を同時に促進することができます。

pHセンサーは通常、pH緩衝液と呼ばれる市販の標準液で校正されます。pH校正には2点校正と3点校正があります。2点校正では、7（中性）緩衝液と、通常4緩衝液（酸性）または10緩衝液（塩基性）という、モニターする水域の値に近い2番目の緩衝液を使用します。pHが7を大きく上回ったり下回ったりする可能性のある水域で測定する場合は、7、4、10のバッファーを使用する3点校正で測定精度をわずかに上げることができます。