Contesto dello sviluppo del prodotto
Grandi masse d'acqua in tutto il mondo—oceani e laghi inclusi—stanno affrontando gradi variabili di inquinamento. Ciò è dovuto principalmente al fatto che gli esseri umani hanno sovrastimato la capacità di autodepurazione di questi vasti sistemi idrici, portando a scarichi illegali dettati da un falso senso di sicurezza. Negli ultimi anni, crisi tipiche di inquinamento delle acque si sono verificate con frequenza su ogni continente principale.
Australia – Grande Barriera Corallina: indagini ambientali condotte nel 2025 hanno rivelato una grave eutrofizzazione. Sali nutrienti come azoto e fosforo sono stati riscontrati a livelli criticamente elevati, causando ripetuti eventi di sbiancamento dei coralli e fioriture di stelle marine. Le comunità coralline sul fondale marino hanno subito danni estesi.
Nigeria – Delta del fiume Niger: L'inquinamento da petrolio e metalli pesanti ha causato un diffuso deperimento delle mangrovie. La pesca nazionale è quasi collassata e i tassi di cancro tra gli abitanti locali sono aumentati in modo significativo.
Europa – Mar Baltico: L'inquinamento da azoto e fosforo provoca ogni anno fioriture algali di grandi dimensioni, con gravi ripercussioni sull'industria della pesca. Tuttavia, gli scarichi di acque reflue provenienti dalle città circostanti rimangono incontrollati.
In Cina, importanti corpi idrici come il lago Dianchi, il lago Tai e il lago Hong hanno tutti subito fioriture algali causate dall'eutrofizzazione. Il Mar Cinese Meridionale e il Mar Cinese Orientale hanno anch'essi subito un grave inquinamento a causa degli scarichi di acque reflue e dei versamenti di petrolio, provocando perdite economiche incalcolabili per la pesca, gli ecosistemi e il turismo.
In risposta alla crescente domanda di monitoraggio di grandi corpi idrici, JIDE ha sviluppato un sistema multisensore online progettato specificamente per oceani e laghi. Data l’attuale limitazione tecnologica, parametri quali il fosforo totale e l’azoto totale rimangono difficili da misurare direttamente mediante sensori. Pertanto, su oceani aperti e al centro di grandi laghi, il sistema viene installato su stazioni galleggianti di grandi dimensioni.
Può misurare parametri chiave tra cui:
• Temperatura
• pH
• ORP (Potenziale di ossidoriduzione)
• Conductività/TDS
• Ossigeno disciolto
• Torbidità/SS
• Clorofilla
• Alghe blu-verdi
• Ione potassio (K⁺)
• Ione ammonio (NH₄⁺)
• Ione nitrato (NO₃⁻)
• Ione cloruro (Cl⁻)
• Ione fluoruro (F⁻)
Queste misurazioni forniscono un monitoraggio in tempo reale e funzionalità di allerta precoce per livelli eccessivi di nutrienti, eutrofizzazione, fioriture algali e riduzione dei livelli di ossigeno.
JDMPA - 6S – Configurazione Massima
Il modello JDMPA - 6S è la configurazione più avanzata della serie. L’unità principale può ospitare fino a sette sensori. I sensori operano secondo principi di rilevamento elettrochimico, ottico e fisico per misurare i rispettivi parametri.
Tutte le porte dei sensori sull'unità principale utilizzano un'interfaccia universale. I sensori possono essere installati in qualsiasi porta e l'unità principale riconosce automaticamente il tipo di sensore. L'unità principale JDMPA-6S può leggere i dati dei sensori, configurare i parametri dei sensori ed eseguire operazioni di calibrazione. A seconda delle impostazioni dell'utente, può memorizzare i dati localmente, trasmetterli a una piattaforma di acquisizione dati oppure inviarli direttamente a un PC o a uno smartphone. La comunicazione dei dati è supportata sia tramite trasmissione cablata che tramite trasmissione wireless Bluetooth.
Principi di misurazione di ciascun parametro
1. Profondità
JIDE utilizza un sensore di pressione — un elemento sensibile piezoresistivo isolato da una membrana corrugata in acciaio inossidabile — per misurare la profondità dell'acqua. Un lato del sensore è esposto all'acqua, mentre l'altro lato è esposto al vuoto per misurare la pressione. La profondità viene calcolata sottraendo la pressione atmosferica alla pressione dell'acqua.
I fattori che influenzano la misurazione della profondità includono la pressione barometrica, la densità dell'acqua e la temperatura. Eseguire una calibrazione "zero" in aria fornisce un riferimento rispetto alla pressione atmosferica locale.
2. Conduttività
JIDE utilizza quattro elettrodi in grafite per misurare la conduttività di una soluzione. Due elettrodi misurano la corrente e gli altri due misurano la tensione; la conduttività viene calcolata a partire da queste misure. Il valore di conduttività risultante viene moltiplicato per una costante di cella (in 1/cm) per convertirlo in conduttività espressa in millisiemens per centimetro (mS/cm).
Ogni sensore contiene un sensore di temperatura interno. Tuttavia, il valore di temperatura misurato da questo sensore non viene registrato né visualizzato; viene utilizzato esclusivamente per la compensazione del sensore. La calibrazione dei valori di temperatura fa riferimento al sensore di temperatura presente sulla sonda di conduttività.
3. Ossigeno disciolto
Il sensore ottico per l'ossigeno disciolto di JIDE si basa sul principio della quenching della fluorescenza. Una luce blu di una specifica lunghezza d'onda viene diretta verso un materiale fluorescente fissato su un substrato di vetro, inducendo il materiale a emettere fluorescenza. In assenza di ossigeno, la durata della fluorescenza è massima. Quando l'ossigeno è presente sulla membrana del sensore, la durata della fluorescenza si riduce.
Per garantire accuratezza e stabilità, durante ogni ciclo di misurazione viene emessa una luce rossa verso il materiale fluorescente come riferimento per determinare la durata della fluorescenza.
La concentrazione di ossigeno è inversamente proporzionale alla durata della fluorescenza. Questa relazione può essere descritta quantitativamente dall'equazione di Stern-Volmer:
((T₀/T) – 1) in funzione della pressione parziale di O₂.
Questa non è una relazione strettamente lineare (in particolare a pressioni di ossigeno più elevate); i dati rilevanti richiedono un'analisi di regressione polinomiale non lineare. Questa caratteristica non lineare non varia significativamente nel tempo e non influenzerà l'accuratezza della misurazione per un lungo periodo.
4. pH / ORP / AMMO (Ammonio) – Opzionale
Il sistema è costituito da un elettrodo pH e da un modulo di circuito di front-end per la misura dell'acidità/alkalinità dell'acqua, oppure da un elettrodo ORP e da un modulo di circuito di front-end per la misura del potenziale di ossidoriduzione. L'ORP è una misura non chimica che rappresenta il potenziale combinato di tutte le sostanze disciolte nel mezzo.
In alternativa, può essere selezionato un sensore per l'ammonio (NH₄⁺). Esso è costituito da un elettrodo per l'ammonio e da un modulo di circuito di front-end. Quando l'elettrodo per l'ammonio viene utilizzato insieme a un elettrodo di riferimento, misura una tensione in millivolt, che viene quindi convertita in un valore di concentrazione ionica mediante un metodo di calcolo specifico.
Per facilitare la manutenzione, il sensore presenta un design unico che consente la sostituzione in campo dell'elettrodo o del cappuccio della membrana. Un connettore è posizionato tra il modulo superiore del circuito e l'elettrodo. Per sostituire l'elettrodo, è sufficiente svitare l'elettrodo vecchio e installarne uno nuovo: non sono richiesti ulteriori passaggi.
5. Torbidità
La torbidità è una misura indiretta della concentrazione di solidi sospesi nell'acqua. Il sensore di torbidità emette luce infrarossa nel campione e misura la luce diffusa dalle particelle presenti nell'acqua. La torbidità è sia un importante indicatore della qualità dell'acqua sia un parametro fondamentale per valutare i cambiamenti ambientali. I solidi sospesi nei corpi idrici naturali provengono da una vasta gamma di fonti incerte (ad esempio limo, argilla, sedimenti, alghe e materia organica), ma tutte le particelle influenzano la trasmissione della luce generando un segnale di torbidità.
6. Alghe totali
Il sensore totale per alghe utilizza un'eccitazione a doppia lunghezza d'onda per misurare simultaneamente le concentrazioni di clorofilla e di alghe blu-verdi.
• Le molecole di clorofilla emettono fluorescenza quando esposte alla luce blu; l'intensità della fluorescenza viene utilizzata per calcolare la concentrazione di clorofilla.
• La ficocianina (un pigmento presente nelle alghe blu-verdi) emette fluorescenza quando esposta alla luce arancione; l'intensità della fluorescenza viene utilizzata per calcolare la concentrazione di alghe blu-verdi.
Adozione sul campo
Gli analizzatori online della serie JDMPA di JIDE sono ora ampiamente utilizzati negli oceani e nei grandi laghi in tutta la Cina. Gli ingegneri apprezzano la robustezza e la durata dell'involucro, il protocollo di comunicazione MODBUS aperto che facilita la connessione in rete e la progettazione modulare facilmente manutenibile e sostituibile. Queste caratteristiche hanno reso la serie JDMPA una scelta preferita da parte dei professionisti del settore.
EN
