Czujniki całkowitego gazu rozpuszczonego: Monitorowanie jakości wody

Dlaczego miałbym mierzyć całkowity gaz rozpuszczony?

Całkowity rozpuszczony gaz (TDG) to suma ciśnień cząstkowych wszystkich gazów w próbce wody. Zazwyczaj suma ciśnień cząstkowych gazów wynosi około jednej atmosfery (15 psi) dla każdej wody wystawionej na działanie atmosfery. Ciśnienie parcjalne każdego gazu będzie takie samo jak jego udział w ciśnieniu atmosferycznym, tj. około 20% tlenu, 79% azotu i 1% gazów śladowych.

Jednak pewne naturalne zjawiska mogą zmienić sumę ciśnień cząstkowych i względne składniki mieszaniny gazów. Na przykład kolonia glonów może podnieść ciśnienie parcjalne tlenu z 20% całkowitego ciśnienia do 60% lub więcej całkowitego ciśnienia, gdy glony wytwarzają tlen podczas fotosyntezy. Te same glony mogą obniżyć ciśnienie całkowitego rozpuszczonego gazu do niebezpiecznie niskiego poziomu, ponieważ zużywają tlen podczas fazy oddychania.

Najczęstszym powodem pomiaru całkowitego rozpuszczonego gazu jest wykrycie nieprawidłowego ciśnienia gazu spowodowanego przez turbulentną wodę, na przykład w przelewie zapory. Woda spadająca na znaczną odległość przed rozbryzgiem do jeziora lub rzeki może porwać wystarczającą ilość gazu, aby podwoić całkowitą ilość rozpuszczonego gazu w dotkniętej objętości wody. A gdy ryby wpływają i wypływają z wody o nieprawidłowo wysokiej całkowitej zawartości rozpuszczonego gazu, nagły spadek całkowitej zawartości rozpuszczonego gazu może spowodować pęknięcie naczyń krwionośnych w skrzelach, a nagły wzrost całkowitej zawartości rozpuszczonego gazu może spowodować pęknięcie pęcherzy pławnych.

Zmiany w długoterminowych trendach całkowitego rozpuszczonego gazu mogą sygnalizować potrzebę bardziej szczegółowych badań chemicznych wody i źródeł jej zanieczyszczenia.

Jak mierzony jest całkowity gaz rozpuszczony TDG?

Całkowity gaz rozpuszczony jest mierzony poprzez utworzenie małej kieszeni gazowej przylegającej do przetwornika ciśnienia i odizolowanie tej kieszeni gazowej od wody za pomocą membrany polimerowej. Ponieważ membrana jest przepuszczalna dla gazów, musi istnieć równowaga między ciśnieniami cząstkowymi gazów wewnątrz kieszeni gazowej a gazami w wodzie

Jeśli czujnik całkowitego rozpuszczonego gazu znajduje się w powietrzu, powinien dawać odczyt zbliżony do lokalnego ciśnienia barometrycznego (około 760 mm Hg na poziomie morza). Jeśli czujnik jest zanurzony w wodzie w równowadze z powietrzem, odczyt nie zmieni się. Jeśli czujnik jest zanurzony w wodzie, która nie jest w równowadze z powietrzem, odczyt czujnika będzie regulowany w górę lub w dół, ponieważ gaz przemieszcza się przez membranę, aby osiągnąć równowagę ciśnienia cząstkowego z wodą.

Czujniki całkowitego gazu rozpuszczonego są fabrycznie skalibrowane pod kątem reakcji na nachylenie, ale czasami muszą być ponownie skalibrowane w celu ustawienia zera. Odbywa się to poprzez kalibrację czujnika do lokalnego ciśnienia barometrycznego w powietrzu.

Co powinienem wiedzieć o pomiarze całkowitego gazu rozpuszczonego TDG w terenie?

Należy pamiętać, że polimerowa membrana czujnika całkowitego rozpuszczonego gazu ma tendencję do pochłaniania wody. Absorpcja wody utrudnia cząsteczkom gazu przemieszczanie się przez membranę, spowalniając w ten sposób czas reakcji. Zmiana może być znacząca, od 5 minut w przypadku świeżo zanurzonej membrany do 30 minut lub więcej w przypadku membrany, która znajdowała się w wodzie przez kilka godzin.

W niektórych przypadkach para wodna (która jest składnikiem gazu, podobnie jak tlen i azot) skrapla się wewnątrz kieszeni gazowej. Spowoduje to dalsze spowolnienie czasu reakcji, ponieważ uwięziona woda musi również zostać doprowadzona do równowagi za każdym razem, gdy całkowity gaz rozpuszczony zmienia się poza membraną. Jako środek zaradczy na ten problem, zawilgocone membrany Total Dissolved Gas mogą zostać usunięte i wysuszone na powietrzu przez dzień lub dwa, po tym jak wszelkie skropliny wewnątrz membrany zostaną wytrząśnięte. Jeśli konieczne jest natychmiastowe ponowne uruchomienie urządzenia, membranę Total Dissolved Gas można również wymienić na świeżą i suchą. Łatwe do wymiany końcówki membran są dostępne za symboliczną opłatą.