Bakgrunn for produktutvikling
Større vannmasser over hele verden – både hav og innsjøer – står overfor ulike grader av forurensning. Dette skyldes i stor grad at mennesker har overvurdert de omfattende vannsystemenes evne til selvrensing, noe som har ført til ulovlig utslipp drevet av en falsk trygghetsfølelse. I de siste årene har typiske vannforurensningskriser oppstått hyppig på alle verdens hovedkontinenter.
Australia – Great Barrier Reef: Miljøundersøkelser i 2025 avdekket alvorlig eutrofiering. Næringsstoffer som nitrogen og fosfor ble funnet i kritisk høye konsentrasjoner, noe som førte til gjentatte korallblekingshendelser og utbrudd av sjøstjerner. Korallsamfunn på havbunnen har blitt omfattende skadet.
Nigeria – Nigerelvdeltaen: Olje- og tungmetallforurensning har ført til omfattende død av mangrover. Den nasjonale fiskeriet har nesten kollapset, og krefttilfellene blant lokale innbyggere har økt betydelig.
Europa – Østersjøen: Nitrogen- og fosforforurensning utløser nesten hvert år massive algeblomster, som alvorlig påvirker fiskerinæringen. Likevel er avløpsvannsutslipp fra omkringliggende byer fortsatt ikke regulert.
I Kina har store vannmasser som Dianchisjøen, Taisjøen og Hongsjøen alle opplevd algeblomster forårsaket av overgangsvann. Sørkina-havet og Østkina-havet har også blitt alvorlig forurenset som følge av avløpsvannsutslipp og oljeutslipp, noe som har medført ukvantifiserbare økonomiske tap for fiskerinæringen, økosystemene og turismen.
Som svar på den økende etterspørselen etter overvåking av store vannmasser har JIDE utviklet et online multisensor-system spesielt designet for hav og innsjøer. Gitt de nåværende teknologiske begrensningene er parametre som totalt fosfor og totalt nitrogen fortsatt vanskelige å måle direkte med sensorer. Derfor installeres systemet på store bøyestasjoner på åpne hav og i sentrum av store innsjøer.
Det kan måle nøkkelparametre inkludert:
• Temperatur
• pH
• ORP (oksidasjons-reduksjonspotensial)
• Ledningsevne/TDS
• Oppløst oksygen
• Turbiditet/SS
• Klorofyll
• Blågrønne alger
• Kaliumion (K⁺)
• Ammoniumion (NH₄⁺)
• Nitration (NO₃⁻)
• Kloridion (Cl⁻)
• Fluoridion (F⁻)
Disse målingene gir overvåking i sanntid og tidlig advarsel for for høye næringsstofnivåer, eutrofiering, algeblooming og reduserte oksygnivåer.
JDMPA-6S – Høyeste konfigurasjon
JDMPA-6S-modellen er den høyeste konfigurasjonen i serien. Hovedenheten kan inneholde opptil syv sensorer. Sensorene virker på elektrokjemiske, optiske og fysiske deteksjonsprinsipper for å måle sine respektive parametere.
Alle sensortilsluttninger på hovedenheten bruker en universell grensesnitt. Sensorer kan monteres i hvilken som helst tilslutning, og hovedenheten gjenkjenner automatisk sensortypen. Hovedenheten JDMPA-6S kan lese sensordata, konfigurere sensorparametere og utføre kalibreringsoperasjoner. Avhengig av brukerinnstillinger kan den lagre data lokalt, overføre data til en plattform for datainnsamling eller sende data direkte til en PC eller mobiltelefon. Datakommunikasjon støttes både via kablet overføring og trådløs Bluetooth-overføring.
Måleprinsipper for hver parameter
1. Dypde
JIDE bruker en trykktransmitter – et piezoresistivt måleelement isolert med en rustfri stålbelagd bølget membran – for å måle vann-dypde. Én side av sensoren vender mot vannet, mens den andre siden er utsatt for vakuum for å måle trykk. Dypden beregnes ved å trekke atmosfærisk trykk fra vanntrykket.
Faktorer som påvirker dybdemåling inkluderer barometrisk trykk, vannets tetthet og temperatur. En «null»-kalibrering i luft gir en referanse mot lokalt atmosfærisk trykk.
2. Ledningsevne
JIDE bruker fire grafit-elektroder for å måle en løsnings ledningsevne. To elektroder måler strøm, mens de to andre måler spenning; ledningsevnen beregnes ut fra disse målingene. Den resulterende ledningsevnemålingen multipliseres med en cellekonstant (i 1/cm) for å konvertere den til ledningsevne i millisiemens per centimeter (mS/cm).
Hver sensor inneholder en intern temperatursensor. Temperaturverdien som måles av denne sensoren registreres eller vises imidlertid ikke; den brukes utelukkende for sensorjustering. Kalibrering av temperaturverdier refererer seg til temperatursensoren på ledningsevneproben.
3. Oppløst oksygen
JIDEs optiske oppløst oksygen-sensor er basert på prinsippet om fluorescensdemping. En bestemt bølgelengde blått lys rettes mot et fluorescerende materiale som er festet på et glassunderlag, noe som får materialet til å emitere fluorescens. I fravær av oksygen er fluorescensvarigheten lengst. Når oksygen er til stede på sensormembranen, forkortes fluorescensvarigheten.
For å sikre nøyaktighet og stabilitet sendes rødt lys mot det fluorescerende materialet ved hver målesyklus som referanse for å bestemme fluorescensvarigheten.
Oksygenkonsentrasjonen er omvendt proporsjonal med fluorescensvarigheten. Denne sammenhengen kan kvantitativt beskrives ved Stern–Volmer-ligningen:
((T₀/T) – 1) mot O₂-partielt trykk.
Dette er ikke en strengt lineær sammenheng (spesielt ved høyere oksygenpressurer); de relevante dataene krever polynomisk ikke-lineær regresjonsanalyse. Denne ikke-lineære egenskapen endrer seg ikke vesentlig over tid og vil ikke påvirke målenøyaktigheten over en lengre periode.
4. pH / ORP / AMMO (ammonium) – valgfritt
Systemet består av en pH-elektrode og en front-end-kretsmodule for måling av vannets surhet/basisk karakter, eller en ORP-elektrode og en front-end-kretsmodule for måling av oksidasjons-reduksjonspotensialet. ORP er en ikke-kjemisk måling som representerer den samlede potensialen til alle oppløste stoffer i mediet.
Alternativt kan en ammoniumsensor (NH₄⁺) velges. Den består av en ammoniumelektrode og en front-end-kretsmodule. Når ammoniumelektroden brukes sammen med en referanseelektrode, måler den millivoltspenning, som deretter konverteres til en ionkonsentrasjonsverdi ved hjelp av en spesifikk beregningsmetode.
For å lette vedlikehold har sensoren en unik design som tillater utskifting av elektroden eller membrankappen i felt. En koblingsdelen er plassert mellom den øverste kretsenheten og elektroden. For å bytte ut elektroden, løsne bare den gamle elektroden og monter en ny—ingen ekstra trinn er nødvendige.
5. Gjennomsiktighet
Gjennomsiktighet er en indirekte måling av konsentrasjonen av suspenderte faste stoffer i vann. Turbiditetssensoren sender ut infrarødt lys inn i prøven og måler lyset som spres av partiklene i vannet. Gjennomsiktighet er både en viktig indikator på vannkvalitet og en grunnleggende parameter for vurdering av miljøendringer. Suspenderte faste stoffer i naturlige vannmasser kommer fra et bredt spekter av usikre kilder (f.eks. silt, leire, sediment, alger og organisk materiale), men alle partikler påvirker lysoverføringen og genererer et gjennomsiktighetssignal.
6. Totalt antall alger
Den totale algesensoren bruker dobbeltbølgelengdeeksitasjon for å måle klorofyll- og blågrønnalgekonsentrasjoner samtidig.
• Klorofyllmolekyler fluoreserer ved eksponering for blått lys; fluorescensintensiteten brukes til å beregne klorofyllkonsentrasjonen.
• Fykocyanin (et fargestoff i blågrønne alger) fluoreserer ved eksponering for oransje lys; fluorescensintensiteten brukes til å beregne blågrønnalgekonsentrasjonen.
Bruk i felt
JIDEs JDMPA-serie onlineanalyser brukes nå bredt i hav og store innsjøer over hele Kina. Ingeniører setter pris på den robuste og slitesterke kabinettet, det åpne MODBUS-kommunikasjonsprotokollen som forenkler nettverkskobling, og den enkelt vedlikeholdbare, utskiftbare modulære designet. Disse egenskapene har gjort JDMPA-serien til et foretrukket valg blant fagfolk i feltet.
EN
