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水质参数的测定

关注:1098发表时间:2018-09-01 00:51:31

水质检测的原理部分涉及到大量的专业术语和公式,艰涩难懂,实在让人头大。即便写出来,要冒着很大的误传误导的风险,大家看的也是一头雾水,所以本文只介绍测量方法和经验分享。那些专有名词被我用中英文标注出来,便于对原理感兴趣的童鞋自行百度,oh shit~ 有条件的还是Google吧,或者试试360搜索。

 

正文来了哦~ 我们从水质最关键的三个指标开始撩~

 

溶解氧(DissolvedOxygen

在高密度循环水养殖系统里,溶解氧可谓是最最要命的指标。短时间内溶氧就可以过山车似的从高溶氧掉到致命的低浓度,除了溶氧还没有哪一个水质参数可以短时间内把鱼搞死的。因此,连续的不间断的溶氧监测非常关键,除此之外,最好有紧急增氧设备以及应急备用电源,以确保各种情况下都可以应付的来。

 

目前溶解氧的测定有三种办法,实验室滴定碘量法(Winkler法),荧光淬灭光学法(Luminescent Dissolved Oxygen, LDO)和电化学法(Electrochemical

 

实验室滴定碘量法,第一步把待测水样装入磨砂口的密封瓶,水要缓慢倒入,并要溢流出一定量,往里面滴入硫酸锰和碱性碘化钾试剂后盖紧瓶盖,要紧注意整个过程不能有气泡~


想象一下,如果十个池子,就是十个封口瓶,二十个就是……我记得在我上学下养殖场那阵儿,成天价提溜一个小木筐,里边装的满满的瓶瓶罐罐,叮叮当,叮叮当,我自己都觉得萌萌哒~

 

这种方法需要配备一定量的检测人员,必须是头脑清醒不犯二的那种,不能偷懒,对待重复性的劳动不厌烦。在现代这种集约化养殖场里,这种实验室检测手段显然已不合时宜,只有在不需要经常检测的某些大水体或作为验证和校准的手段使用。现在市面上已有快速检测试剂盒,质量参差不齐,精确度存疑。

 

后两种方法都可以在线检测。

第二种荧光淬灭光学法。简单说来是测定荧光亮度,利用溶氧浓度和荧光淬灭的程度之间的线性关系来计算溶氧值,优点是对低浓度溶氧非常敏感,缺点是背景荧光的干扰会影响读数,加了硅涂层则会影响响应时间。该技术为基础的探头价格较高,但测量准确,维护较简单。以哈希(HACH)家为代表。

 

第三种是电化学法,也称电极法,包括极谱型(Polarographic)和原电池型(galvanic cell。这是目前最为常用的溶氧探头技术。

 

既然是电池,就有阴阳极。极谱型阴极由白金或金制成,阳极为银;原电池性阴极由白金、金或银制成,阳极为铅。此外,极谱型需额外加极化电压。所以,仅说探头的话,贵就贵在电极的材质上,非金即银,用的金属惰性和纯度越高,探头的寿命往往越长,当然价格也就越高。当然,制作工艺也很关键。

 

除此之外,由于检测技术本身的缘故,溶氧的检测还受水温、气压和盐度的影响,因此要做到精确检测还需根据这三因素的数值进行一定的补偿。能做到三因素补偿的较少,以丹麦的欧士卡(OxyGuard为代表。

 

需要强调的是,探头非常重要的一环是维护和校准。再好的探头做不到维护和校准,那也等于白费;反过来说,稍差一点的探头如果维护和校准做的到位,也可以得到结果。那为何价格有高低?电极的材质和寿命、膜的寿命、维护周期和复杂程度、应对工况等等一系列差距决定了价格的高低,也拉开了知名品牌与一般品牌的差距。当然,从使用者的角度没时间也没必要去关注那么细。这里我列举一些衡量溶氧检测设备的标准以供参考:

  • 精准度
  • 响应时间
  • 校准和维护的便捷性
  • 防水性
  • 结实耐用
  • 温度、盐度和气压补偿
  • 溶氧测定范围(饱和度0200%

还有

  • 屏幕不管是强光还是黑暗中都能读数清晰
  • 防污垢外壳
  • 校准时的放置管套
  • 测量值的数据存储和调取功能
  • 充电器

等。


买东西大家都明白一分钱一分货,所以关键还是根据自己口袋里的银子选择物有所值的产品。在循环水养殖中,我还是建议直接上在线探头,省去了繁琐倒是其次,关键避免了因人工操作实验造成的失误和误差。

 

pH

pH探头的原理也是原电池,须含温度补偿,就不赘述。

 

温度(Temperature

温度测定一般都内置在溶氧或pH测定仪里面,更没什么好说的。

 

氧化还原电位(ORPOxidation-ReductionPotential

这项指标应用的范围很广,它的原理介绍有一张A4脸那么大。原理方面有兴趣的可自行搜索了解,暂且不表。


ORP用电极法探头检测,在水产养殖中主要用来指示臭氧的残留。ORP值会受温度、溶氧、离子浓度等的影响,比如硫化氢(H2S)会极大的影响ORP电极的检测,我们称为“电极毒害”。因此在水产养殖中只有当养殖水体整体水质波动不大时,该读数才有参考意义。

 

盐度(Salinity

盐度很重要,一般的渔场水体盐度都是恒定的。当然某些渔场在育苗和养殖时的盐度会有所不同,盐度的测定就显必要了。最常用的恐怕是比重计,由比重推算出盐度(网上有比重盐度换算表格);其次是光学盐度计,这个真心准确,用的时候像海盗船长一样,碉堡了,就是用之前需要校对一下,还有注意温度变化;再有就是电导率探头,这个不用说,是最准的,直接读数。


 

CO2Carbon Dioxide

CO2的测定可以选择在线探头也可以选择手动检测。CO2测定仪是通过测定二氧化碳在水中的分压来测定含量。同样带有温度补偿。


氨氮(Ammonia

氨氮的测定有两种,一种是经典的纳氏比色法(Nesslerization),另一种是电极法。前者是取样在实验室里完成的,后者是探头在线测定。目前的电极法不管是灵敏度还是准确度都超过了纳氏比色法。


然而故事的另一半是,市面上测氨氮的探头通常不是单参数探头,而是好几种水质参数合并的多参数探头,原因是氨氮的检测受水体里多种离子的影响,需要多因素补偿,每多一种因素就意味着要多整合一种探头,每多一种探头就意味着多了一项维护。以E+H的探头为例,它整合了氨氮、硝酸盐、钾离子和氯离子四种探头,售价在十万以上。所以目前电极法探头既贵且维护繁琐,所以大多数人还是选择比色法,市面上已经有商用的快速检测设备。

 

亚硝酸盐(Nitrite

亚硝酸盐的故事与氨氮类似。同样是推荐经典比色法的商用检测设备。随着技术的逐渐成熟,我相信很快市面上就会有性价比高的在线氨氮/亚硝酸盐探头问世的。

 

固体颗粒物(Solids

这个家伙又来了,烦人~ 总固体颗粒物(TS, total solids)包括总悬浮颗粒物和总沉降颗粒物。它反应水体中颗粒物的多寡,某些时候对水处理效率的判断有借鉴意义,但大部分时候不用管它,用肉眼就可以。实验室法检测起来颇为麻烦,需要抽滤,烘干,称重,操作繁琐,对仪器的要求也高。目前市面上有手持检测仪器可用,方便快捷,有点小贵。

 

碱度(Alkalinity

碱度很重要,常用硫酸滴定法。生产上用pH间接判断就可以了。一般情况下也不需要特别注意。

 



终于写完了,这篇稿子是我花费时间最长的一篇。写作的过程即是不断的刷新知识盲点的过程。从每一项参数的发现到探头工业品的完成,无数的精英前辈们砥砺前行和积沙成塔才换来技术上的革新,每个过程都可以写成厚厚的一本书。在这里向这些前辈致敬!同时深深体会到,了解的越多越觉得卑微~


囿于自身水平有限,所涉内容不免有错误或失准之处,还请个中高手不吝赐教。麻烦您给我在微信公众号里留言,刀客特金在这里先谢过!



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