pH 传感器：水质探头

为什么要测量 pH 值？

pH 值是对水的酸碱性的测量。pH 值小于 7 的水呈酸性；pH 值大于 7 的水呈碱性（碱性）。水的 pH 值由溶解的 pH 活性盐决定。例如，在纯净水中溶解氢氧化钠会增加 pH 值，因为氢氧根离子是 pH 活性碱；在纯净水中溶解硫化氢会降低 pH 值，因为氢离子是 pH 活性酸。然而，在水中溶解氯化钠不会改变 pH 值，因为钠和氯都不是 pH 活性离子。

水的 pH 值决定了溶解的、具有 pH 值活性的盐的形态。例如，假设氨基化肥通过降雨径流流入河流。如果河流的 pH 值低于 9，则大部分氨以氨 NH3 的形式存在。如果河流的 pH 值高于 9，则大部分氨以铵 NH4+ 的形式存在。这一点很重要，因为氨对生物群有毒，而铵则是生物群的营养物质。

pH 值还决定了金属在水中的溶解度。在 pH 值较低时，铁和铬等金属的可溶性较高，因此更容易被鱼类和其他生物群吸收。pH 值高时，金属的溶解度较低，更有可能与沉积物结合，而无法被生物群吸收。

长期 pH 值趋势的变化预示着需要对水及其污染源进行更详细的化学研究。

如何测量 pH 值？

pH 值通过 pH 传感器和参比电极进行测量。pH 传感器是一个小玻璃球，里面装有已知 pH 值的电解质。如果样品水的 pH 值与电解质的 pH 值不同，玻璃球上就会产生电压。该电压会随着样品水的 pH 值发生可预测的变化，并通过参比电极进行测量。参比电极中的电解质与样品水之间不是通过玻璃球，而是通过一种微孔材料（通常是聚四氟乙烯）隔开的，这种材料可以让电解质接触到水，而不会很快被水稀释。

水质仪器中有两种参比电极。第一种采用少量高粘度 “胶化 “电解质。胶状电解质参比电极不需要定期更换电解质。不过，由于用户无法更换电解液，因此大约每年必须更换一次或更频繁。

第二种参比电极采用大量低粘度（未胶化）电解质。由此产生的 “流动连接 “通常比胶凝电解质参比电极的测量更稳定，尤其是当胶凝电解质老化时。流动连接电解液每两个月左右需要更换一次新的电解液。不过，重新填充电解液意味着您不必更换整个参比电极（与胶凝电解液型参比电极一样）。

用于 pH 值测量的参比电极可同时促进 ORP 电极和离子选择性电极 (ISE) 的测量。

pH 传感器通常使用市售标准（称为 pH 缓冲液）进行校准。您可以选择两点或三点 pH 校准。两点校准使用 7（中性）缓冲液和第二个缓冲液，后者的值接近您要监测的水域的值，通常是 4 缓冲液（酸性）或 10 缓冲液（碱性）。如果测量的水域 pH 值可能明显高于或低于 7，则可以使用 7、4 和 10 缓冲液进行三点校准，从而略微提高测量精度。