Produktutvecklingsbakgrund
Stora vattenmassor runt om i världen – både oceaner och sjöar – står inför olika grader av föroreningar. Det beror till stor del på att människor har överskattat dessa stora vattensystems förmåga att rena sig själva, vilket lett till olagliga utsläpp som drivs av en falsk känsla av säkerhet. Under de senaste åren har typiska vattenföroreningskriser inträffat ofta på varje större kontinent.
Australien – Stora barriärrevet: Miljöundersökningar år 2025 avslöjade allvarlig eutrofiering. Näringsämnen som kväve och fosfor hittades i kritiskt höga halter, vilket orsakade upprepade händelser av korallblekning och sjöstjärnuppblomning. Korallgemenskaperna på havets botten har lidit omfattande skador.
Nigeria – Nigerflodens delta: Olje- och tungmetallföroreningar har lett till omfattande död av mangrovar. Den nationella fiskindustrin har nästan kollapsat och cancerfrekvensen bland lokala invånare har ökat kraftigt.
Europa – Östersjön: Kväve- och fosforföroreningar utlöser nästan varje år massiva algbloomingar, vilket allvarligt påverkar fiskindustrin. Samtidigt är avloppsvattenutsläppen från omgivande städer fortfarande outkontrollerade.
I Kina har stora vattenmassor som Dianchisjön, Taisjön och Hongsjön alla upplevt algbloomingar orsakade av övergödning. Sydkinesiska havet och Östkinesiska havet har också drabbats av allvarlig förorening på grund av avloppsvattenutsläpp och oljeläckor, vilket lett till ekonomiska förluster för fiskindustrin, ekosystemen och turismen som inte går att kvantifiera.
Som svar på den växande efterfrågan på övervakning av stora vattenmassor har JIDE utvecklat ett flerparametriskt online-sensorsystem specifikt utformat för hav och sjöar. På grund av nuvarande tekniska begränsningar är parametrar som totalt fosfor och totalt kväve fortfarande svåra att mäta direkt med sensorer. Därför distribueras systemet på stora bojstationer i öppna hav och vid centrum av stora sjöar.
Det kan mäta nyckelparametrar inklusive:
• Temperatur
• pH
• ORP (oxidations-reduktionspotential)
• Konduktivitet/TDS
• Upplöst syre
• Turbiditet/SS
• Klorofyll
• Blågröna alger
• Kaliumjon (K⁺)
• Ammoniumjon (NH₄⁺)
• Nitratjon (NO₃⁻)
• Kloridjon (Cl⁻)
• Fluoridjon (F⁻)
Dessa mätningar ger övervakning i realtid samt tidiga varningsfunktioner för för höga nivåer av näringsämnen, eutrofiering, algblooming och sjunkande syrenivåer.
JDMPA-6S – Högsta konfiguration
Modellen JDMPA-6S är den högsta konfigurationen i serien. Huvudenheten kan innehålla upp till sju sensorer. Sensorerna fungerar enligt elektrokemiska, optiska och fysikaliska detektionsprinciper för att mäta sina respektive parametrar.
Alla sensortillslutningar på huvudenheten använder ett universellt gränssnitt. Sensorer kan installeras i vilken som helst av portarna, och huvudenheten identifierar automatiskt sensortypen. Huvudenheten JDMPA-6S kan läsa sensordata, konfigurera sensorparametrar och utföra kalibreringsåtgärder. Beroende på användarinställningar kan den lagra data lokalt, överföra data till en datainsamlingsplattform eller skicka data direkt till en dator eller mobiltelefon. Datakommunikation stöds både via trådad överföring och trådlös Bluetooth-överföring.
Mätprinciper för varje parameter
1. Djup
JIDE använder en trycksensor – ett piezoresistivt mätelement isolerat med en rostfri vågformad membran – för att mäta vattendjup. Ena sidan av sensorn är riktad mot vattnet, medan den andra sidan utsätts för vakuum för att mäta trycket. Djupet beräknas genom att subtrahera atmosfärstrycket från vattentrycket.
Faktorer som påverkar djupmätning inkluderar lufttryck, vattendensitet och temperatur. Genom att utföra en "noll"-kalibrering i luften erhålls en referens mot lokalt atmosfärstryck.
2. Konduktivitet
JIDE använder fyra grafit-elektroder för att mäta en lösnings konduktivitet. Två elektroder mäter ström och de andra två mäter spänning; konduktiviteten beräknas utifrån dessa mätningar. Det resulterande konduktivitetsvärdet multipliceras med en cellkonstant (i 1/cm) för att omvandla det till konduktivitet i millisiemens per centimeter (mS/cm).
Varje sensor innehåller en intern temperatursensor. Temperaturvärdet som mäts av denna sensor registreras dock inte eller visas; det används uteslutande för sensorjustering. Kalibrering av temperaturvärden refererar till temperatursensorn på konduktivitetsproben.
3. Lösningsoxygen
JIDE:s optiska sensor för löst syre baserar sig på principen om fluorescenskvävning. En specifik våglängd av blått ljus riktas mot ett fluorescerande material som är fäst på ett glasunderlag, vilket får materialet att utsända fluorescerande ljus. I frånvaro av syre är fluorescensens varaktighet längst. När syre finns närvarande på sensormembranet minskar fluorescensens varaktighet.
För att säkerställa noggrannhet och stabilitet sänds ett rött ljus mot det fluorescerande materialet under varje mätcykel som referens för att fastställa fluorescensens varaktighet.
Syrekoncentrationen är omvänt proportionell mot fluorescensens varaktighet. Detta samband kan kvantitativt beskrivas med Stern–Volmers ekvation:
((T₀/T) – 1) mot O₂-deltryck.
Detta är inte en strikt linjär relation (särskilt vid högre sygentryck); de relevanta data kräver polynomiel icke-linjär regressionsanalys. Denna icke-linjära egenskap ändras inte avsevärt över tid och påverkar inte mätningens noggrannhet under en lång period.
4. pH / ORP / AMMO (ammonium) – Valfritt
Systemet består av en pH-elektrod och en front-end-kretsmodul för mätning av vattens surhets-/alkalinitetsgrad, eller av en ORP-elektrod och en front-end-kretsmodul för mätning av oxidation-reduktionspotential. ORP är en icke-kemisk mätning som representerar den sammansatta potentialen för alla lösta ämnen i mediet.
Alternativt kan en ammoniumsensor (NH₄⁺) väljas. Den består av en ammoniumelektrod och en front-end-kretsmodul. När ammoniumelektroden används tillsammans med en referenselektrod mäts spänningen i millivolt, vilken sedan omvandlas till ett jonkoncentrationsvärde med hjälp av en specifik beräkningsmetod.
För att underlätta underhåll har sensorn en unik design som möjliggör utbyte av elektroden eller membrankapseln på plats. En anslutning finns mellan den övre kretsmodulen och elektroden. För att byta elektroden behöver du bara lossa den gamla elektroden och montera en ny — inga ytterligare steg krävs.
5. Turbiditet
Turbiditet är en indirekt mätning av koncentrationen av suspenderade fasta ämnen i vatten. Turbiditetsensorn emitterar infrarött ljus in i provet och mäter ljuset som sprids av partiklar i vattnet. Turbiditet är både en viktig indikator för vattenkvalitet och en grundläggande parameter för bedömning av miljöförändringar. Suspenderade fasta ämnen i naturliga vattenmassor kommer från ett brett spektrum av okända källor (t.ex. slam, lera, sediment, alger och organiskt material), men alla partiklar påverkar ljusgenomträngligheten och genererar en turbiditetssignal.
6. Totalt antal alger
Den totala algsensorn använder dubbelvåglängdsexcitation för att samtidigt mäta klorofyll- och blågröna algers koncentration.
• Klorofyllmolekyler fluorescerar när de utsätts for blått ljus; fluorescensintensiteten används för att beräkna klorofyllkoncentrationen.
• Fykocyanin (en färgämne i blågröna alger) fluorescerar när det utsätts för orangefärgat ljus; fluorescensintensiteten används för att beräkna koncentrationen av blågröna alger.
Fältanvändning
JIDE:s JDMPA-serie onlineanalyser används nu på ett brett plan i hav och stora sjöar över hela Kina. Ingenjörer uppskattar den robusta och slitstarka höljan, det öppna MODBUS-kommunikationsprotokollet som underlättar enkel nätverksanslutning samt den lättunderhållbara, utbytbara modulära designen. Dessa funktioner har gjort JDMPA-serien till ett favoritval bland professionella inom området.
EN
