Sensoren voor totaal opgelost gas: Bewaking waterkwaliteit

Waarom zou ik totaal opgelost gas willen meten?

Totaal opgelost gas (TDG) is de som van de partiële drukken van alle gassen in een watermonster. Normaal gesproken is de som van de partiële drukken van de gassen ongeveer één atmosfeer (15 psi) voor elk water dat aan de atmosfeer is blootgesteld. De partiële druk van elk gas is gelijk aan de bijdrage van dat gas aan de atmosferische druk, d.w.z. ongeveer 20% zuurstof, 79% stikstof en 1% sporengassen.

Bepaalde natuurverschijnselen kunnen echter de som van de partiële drukken en de relatieve bestanddelen van het gasmengsel veranderen. Zo kan een algenkolonie de partiële zuurstofdruk verhogen van 20% van de totale druk tot 60% of meer van het totaal als de algen zuurstof creëren tijdens de fotosynthese. Diezelfde algen kunnen de totale opgeloste gasdruk verlagen tot gevaarlijk lage niveaus als ze zuurstof verbruiken tijdens de ademhalingsfase.

De meest voorkomende reden voor het meten van totaal opgelost gas is het detecteren van abnormale gasdrukken veroorzaakt door turbulent water, bijvoorbeeld in de overlaat van een dam. Water dat een aanzienlijke afstand valt voordat het in een meer of rivier spat, kan genoeg gas meeslepen om het totaal opgeloste gas in het betreffende watervolume te verdubbelen. En als vissen in en uit het abnormaal hoge totaal opgeloste gas in het water zwemmen, kunnen plotselinge dalingen in het totaal opgeloste gas de bloedvaten in de kieuwen doen scheuren en plotselinge stijgingen in het totaal opgeloste gas kunnen de zwemblaas doen barsten.

Veranderingen in de langetermijntrends voor totaal opgelost gas kunnen wijzen op de noodzaak voor meer gedetailleerd chemisch onderzoek van het water en de verontreinigingsbronnen.

Hoe wordt TDG Totaal Opgelost Gas gemeten?

Totaal opgelost gas wordt gemeten door een kleine gaszak te creëren naast een drukopnemer en deze gaszak te isoleren van het water met een polymeermembraan. Omdat het membraan doorlaatbaar is voor gassen, moet er een evenwicht zijn tussen de partiële druk van de gassen in de gaskamer en de gassen in het water.

Als de sensor voor totaal opgelost gas zich in lucht bevindt, moet hij een meetwaarde geven die dicht bij de plaatselijke barometerdruk ligt (ongeveer 760 mm Hg op zeeniveau). Als de sensor is ondergedompeld in water dat in evenwicht is met de lucht, verandert de meting niet. Als de sensor wordt ondergedompeld in water dat niet in evenwicht is met de lucht, zal de aflezing van de sensor naar boven of naar beneden bijgesteld worden wanneer het gas over het membraan beweegt om een partiële-drukevenwicht met het water te bereiken.

Sensoren voor totaal opgelost gas zijn in de fabriek gekalibreerd voor hellingsrespons, maar moeten af en toe opnieuw worden gekalibreerd voor de nulinstelling. Dit wordt gedaan door de sensor te ijken aan de plaatselijke barometerdruk in lucht.

Wat moet ik weten over TDG meting van totaal opgelost gas in het veld?

Het is belangrijk om te onthouden dat het polymeermembraan van de Total Dissolved Gas-sensor de neiging heeft om water te absorberen. Waterabsorptie maakt het moeilijk voor gasmoleculen om door het membraan te bewegen, waardoor de reactietijd wordt vertraagd. De verandering kan aanzienlijk zijn, van 5 minuten voor een pas ondergedompeld membraan tot 30 minuten of meer voor een membraan dat al een paar uur in het water ligt.

In sommige gevallen zal waterdamp (dat net als zuurstof en stikstof een gasbestanddeel is) condenseren in de gaszak. Dit vertraagt de reactietijd nog meer omdat het ingesloten water ook in evenwicht moet worden gebracht telkens als het totale opgeloste gas buiten het membraan verandert. Om dit probleem te verhelpen, kunnen doorweekte membranen voor totaal opgelost gas worden verwijderd en gedurende een dag of twee in lucht worden gedroogd, nadat eventueel condensaat in het membraan is uitgeschud. Als het instrument onmiddellijk opnieuw gebruikt moet worden, kan het Total Dissolved Gas-membraan ook vervangen worden door een verse, droge membraan. Eenvoudig te vervangen membraantips zijn verkrijgbaar tegen een nominale prijs.