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水质传感器监测水产养殖中溶解氧和PH值


水质传感器监测水产养殖中溶解氧和PH值

文章插图
作为维持可持续海产品供应的一种方法 ， 水产养殖近年来变得越来越流行 。在水产养殖中 ， 保持合适的水质对于成功至关重要 。建立有效的水产养殖系统需要了解水产养殖的水质参数及其对海洋生物的影响 。
什么是水产养殖？
水产养殖是水生生物的养殖 ， 包括鱼类 ， 贝类和水生植物 。水产养殖有两个主要的子集 。海洋水产养殖是指自然生活在海洋中的水生物种的养殖 ， 而淡水水产养殖是指生活在湖泊 ， 溪流或河中的生物的养殖 。通过水产养殖养殖的重要物种的例子包括cat鱼 ， 罗非鱼 ， 鲑鱼 ， 虾和牡蛎 。
为什么需要水产养殖？
过度捕捞耗尽了许多地理位置的鱼类和贝类的自然供应 。同时 ， 人口增加 ， 导致对海鲜的需求增加 ， 特别是在以海鲜为主要食物来源的地区 。鱼类养殖有助于补充对海鲜的需求 ， 同时使自然水生生物种群反弹 。鱼类养殖还有助于满足对可持续生产的海鲜的需求 。但是 ， 必须指出的是 ， 并非所有水产养殖活动都是可持续的 。废物和生态系统的影响可能难以管理 ， 管理不善的水产养殖活动可能对环境有害 。
水产养殖的水质参数
水产养殖有两个主要水质参数：溶解氧、pH值 。
溶解氧
鱼和贝类需要氧气才能生存 ， 生长和繁殖 。如果鱼死掉或不能长到足够大而无法繁殖 ， 那么低的溶解氧水平会导致养鱼业失败 。
溶解氧为什么会波动？
有几个因素影响鱼类或贝类可利用的溶解氧量 。首先 ， 重要的是要考虑鱼类种群数量与其栖息地规模的比较 。水产养殖通常涉及在少量水中养成大量鱼类 。这种人为造成的人口过剩导致资源迅速消耗 ， 包括溶解氧 。因此 ， 养鱼业利用机械曝气和其他方法来补充天然氧气 。
微生物种群也影响溶解氧水平 。一些微生物 ， 例如浮游植物 ， 可以进行光合作用 。在光合作用过程中 ， 阳光和二氧化碳转化为氧气和有机物 。此过程会增加水中的溶解氧量 。浮游植物和其他微生物也会进行呼吸作用 ， 这会消耗氧气并消耗食物 。不断变化的微生物种群将根据它们执行的生化过程而改变氧气的可用性 。
监测溶解氧
在水产养殖应用中使用溶解氧传感器监测溶解氧有许多好处 。监测可以使管理人员在溶解氧下降得过低时得到通知 ， 从而危及鱼类或贝类的健康 。监控还向控制系统提供反馈 ， 控制系统可以通过机械曝气自动调节水产养殖中的氧气 。仔细控制充气系统至关重要 ， 因为这些系统需要大量的能源消耗 。针对可持续增长条件优化曝气可以节省能源并节省资金 。
氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐 。溶解氧分析仪传感器是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾或氢氧化钾电解液组成 ， 氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路 。当给溶解氧分析仪电极加上0.6～ 0.8V 的极化电压时 ， 氧通过膜扩散 ， 阴极释放电子 ， 阳极接受电子 ， 产生电流 ， 整个反应过程为：阳极 Ag+Cl→AgCl+2e- 阴极 O2+2H2O+4e→4OH- 根据法拉第定律：流过溶解氧分析仪电极的电流和氧分压成正比 ， 在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系 。

目前国内本土品牌中并没质量特别好的溶解氧传感器 ， 比较好的是由日本FIGARO公司生产的溶解氧传感器 - KDS-25B ， 汤浅溶解氧传感器KDS-25B是一款独特的原电池式传感器 ， 是专门为水质控制而开发的 。这款溶解氧传感器最显著的特点就是 ， 使用寿命长 ， 不受CO2影响 。
水产养殖中的pH
像溶解氧含量一样 ， pH值会影响鱼类的生存 ， 生长和繁殖 。pH值过高会导致鱼类死亡 。影响水质的微生物种群也可能受到pH值的影响 。一些微生物（例如浮游植物）具有重要的生化功能 ， 例如光合作用 。如前所述 ， 光合作用是溶解氧的重要来源 。光合作用还减少了水中的氨含量 ， 从而保护了鱼类免受高浓度氨中毒的伤害 。在水产养殖生境中保持适当的pH值将确保有益的微生物能够与其他微生物竞争 。这优化了鱼类生存 ， 生长和繁殖的生态系统条件 。
为什么pH会波动？
在鱼类和贝类生境中 ， pH值波动的原因很多 。酸雨或农业径流可能会污染水 。二氧化碳的排放也会影响pH值：当二氧化碳溶解在水中时 ， 反应会生成碳酸 ， 从而降低pH值 。
监测pH
一些水产养殖业使用缓冲液和化学药品来维持稳定和最佳的pH值 。使用pH传感器和变送器监测pH值有助于确定何时进行调整 。用于水产养殖的最佳pH传感器将具有平坦的测量表面 ， 该表面可自动清洁以用于可能含有悬浮固体的水中 。
PH的改变会引起水中一些化学物质含量的变化 ， 还会引起许多物质形态的改变 ， 特别是一些有毒物质存在形式的改变 ， 导致毒性的改变而间接影响到鱼类的生命活动 。还会影响水中悬浮粒子、胶体及蛋白质等的带电状态 ， 导致吸附、解吸、沉聚等 ， 同时还会破坏水体浮游植物生产的最重要的物质基础——磷酸盐和无机氮合物的供应以及Fe、C等元素的吸收 ， 从而导致光合作用及各类微生物的活动受到影响 ， 最终引起鱼产量的下降 。
水质PH传感器是可以把被测物体信号按照一定的规律转化为电信号的检测水质装置 ， 以供输出、存储、记录等要求 。由于养殖水体是由浮游生物、细菌、有机物质、无机物质、养殖对象等组成的整体 ， 生命活动时刻在进行 ， 水质指标也跟着在变化 。养殖用水在一般情况下 ， 日出时随着光合作用的加强 ， pH值开始逐渐上升 ， 到下午16：30～17：30达最大值；太阳落山后 ， 光合作用减弱 ， 呼吸作用加强 ， pH开始下降 ， 直至翌日日出前至最小值 ， 如此循环往复 ， pH值的日正常变化幅度为0.3-0.5 ， 若超出此范围 ， 则水体有异常情况 。所以在水产养殖中使用水质PH传感器是非常有必要的 。

推荐两款款由工采网从国外引进的水质传感器 ， 首先是从美国引进的水质PH传感器 - S290C,水质PH传感器PH3合1电极 ， 包含PH测量电极 ， 参比电极 ， 和温度补偿探头（ATC） 。它的功能和3个分离的电极是一样的 。是一种创新的电极样式 ， 并使用简单 ， 满足各种仪器使用 。广泛应用于过程技术与监测、 造纸、 塑料化工、煅烧厂、 水处理、 污水、 冷却水等 。


【水质传感器监测水产养殖中溶解氧和PH值】最后是从德国引进的水质传感器 - PH传感器 ， 结合现有的CTD探测系统 ， 开发了集成电子器件的ph组合式浅水传感器 。该传感器由一个压力平衡的玻璃电极和一个塑料棒上的参考电极(ag/agcl)组成 。它配备了一个含有大量气孔的陶瓷隔膜 。这种电解质是一种KCl ， 含有不含银离子的凝胶 ， 在H2S和硫化物中也可以测量 。pH值较低的水传感器装备有一个钛外壳 ， 包括电子设备 ， 有塑料保护罩 ， 以及一个黑洞四M级的钛合金连接器 。在自己的风险下 ， 保护罩可能会被拧下来 。传感器必须由客户自己校准(根据要求校准) 。所有的电极都是由湿帽提供的 ， 包括pH值4的缓冲/kcl ， 并覆盖测量端 。

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