C02 二氧化碳传感器：水质监测

为什么要测量 CO₂？

二氧化碳可通过多种途径进入水中。一些主要的陆地来源包括有机物的腐烂、碳酸盐岩的溶解、废水排放和流域排水。其他自然来源包括生物呼吸、沉积物成岩作用或火山活动。二氧化碳的一个主要来源/汇是空气/水界面的大气交换。简单地说，二氧化碳气体溶于水。

水中 CO₂ 浓度的增加会导致 pH 值下降。由于许多生物、化学和物理过程都依赖于 pH 值，pH 值的突然或快速变化可能会对这些过程的调节产生不利影响。除了 pH 值的影响之外，高浓度的 CO₂ 还会对某些生物（如鳍鱼、贝类和其他钙化生物，包括浮游植物）的发育造成危害。

如何测量 CO₂？

Solinst Eureka C02 传感器集坚固设计、易用性和多功能性于一体。测量溶解在液体中的气体时，可通过半透膜使气体从水中转移到气体顶空进行测量。测量结果以 0 – 5 伏特的电压形式输出，与所分析水样中的 CO₂ 气体量成正比并代表估计值。MantaPlus 将输出转换为 %Sat 或 ppm。

传感器的量程可以自定义设置，以最大限度地提高精确度。C02 传感器出厂前已校准。

二氧化碳气体溶于水：CO₂ (g) ↔ CO₂ (aq)。根据亨利溶解度定律，气体在液体中的溶解度与液体上方的气体分压成正比，我们可以通过测量二氧化碳的分压（pCO₂）来估算水中的二氧化碳浓度：pCO₂ =[CO₂] aq/溶解度。目前大气中的二氧化碳含量已超过 400 ppm，而 1960 年前后的记录值约为 300 ppm（增加了 30%以上），我们预计海水中的二氧化碳浓度会更高，因为碳可以被截留在水层中。这些孤立的水层受到大气平衡/交换的限制，从而导致二氧化碳的积聚，这些二氧化碳可以通过梯度缓慢扩散或通过水柱快速混合。

在野外测量 CO₂ 时需要注意什么？

配备 CO₂ 传感器的 MantaPlus 多探头可用于多种应用领域的研究，如水产养殖、废水监测、珊瑚礁监测、碳捕获储存和生物燃料等。

对于水产养殖场来说，带有 C-sense 探头的 MantaPlus 可轻松用于监测开放水域和水箱，以确保二氧化碳和其他水质参数处于理想水平。从 MantaPlus 接收数据的系统可向水产养殖科学家发出警告，提醒他们注意养殖场内不断变化的 CO₂ 水平。

废水中通常含有大量有机物，这会导致快速腐烂，并产生二氧化碳，某些池塘的二氧化碳浓度最高可达 10,000 ppm。这些 CO₂ 含量是天然水中一般 CO₂ 含量的 20 倍。如果泄漏到河口、河流或湖泊等自然水道中，这些系统和其中的生物会受到很大影响，从而改变水生栖息地的动态或生产力。

大气中 CO₂ 含量增加导致的海洋酸化会对珊瑚等高度依赖钙化作用来建造珊瑚礁的生物造成极大影响。此外，由于珊瑚礁靠近陆地，人为的富营养化会导致大量的 CO₂ 负荷，可能会大大加快水体的酸化过程，从而影响珊瑚礁，甚至使其退化。使用带有 CO₂ 传感器的 MantaPlus 多探头设备监测珊瑚礁或流入近岸环境的河流和其他水流，可以很好地显示珊瑚礁系统的预期变化。这可以为管理者提供信息，以调整、减缓或更好地控制人为输入，从而保持这些栖息地的完整性。

碳捕集与封存（CCS）是指将二氧化碳抽入深层含盐地下蓄水层，以去除地表水或大气中的碳。这些深层水域与碳交换隔绝，是二氧化碳的主要汇集地之一。含水层中的二氧化碳含量可高达 10%（100,000 ppm），是大气中二氧化碳含量的 200 倍以上。为确保二氧化碳留在地下深处，对含水层、地下水和地表水进行监测至关重要。装有 CO₂ 传感器的 MantaPlus 是一种低成本、功能强大的检测工具，可确保 CO₂ 被封存。

生物燃料工业利用大气中的 CO₂ 大规模培育藻类，以生产燃料。为适当建立藻类养殖场，需要在试验规模测试期间进行现场二氧化碳测量，以确定藻类生长的最佳水平，最大限度地提高养殖场的效率或藻类生产力。一旦养殖场开始运行，还需要对二氧化碳的流失进行监管，以符合针对此类行业制定的碳排放法律。这些养殖场的大规模性质导致了原位 pCO₂的大规模变化，使用配备 CO₂ 传感器的 MantaPlus 多探头可以轻松、准确地检测到这种变化。