أجهزة استشعار الغازات الذائبة الكلية: مراقبة جودة المياه

لماذا أريد قياس الغاز المذاب الكلي؟

مجموع الغازات الذائبة الكلية (TDG) هو مجموع الضغوط الجزئية لجميع الغازات في عينة الماء. وعادةً ما يكون مجموع الضغوط الجزئية للغازات حوالي ضغط جوي واحد (15 رطل لكل بوصة مربعة) لأي ماء يتعرض للغلاف الجوي. سيكون الضغط الجزئي لكل غاز مماثلًا لمساهمة هذا الغاز في الضغط الجوي، أي حوالي 20% أكسجين و79% نيتروجين و1% غازات ضئيلة.

ومع ذلك، يمكن لبعض الظواهر الطبيعية أن تغير مجموع الضغوط الجزئية والمكونات النسبية لخليط الغاز. على سبيل المثال، يمكن لمستعمرة الطحالب أن ترفع الضغط الجزئي للأكسجين من 20% من الضغط الكلي إلى 60% أو أكثر من الضغط الكلي حيث تخلق الطحالب الأكسجين أثناء عملية البناء الضوئي. ويمكن لهذه الطحالب نفسها أن تقلل من ضغط الغاز المذاب الكلي إلى مستويات منخفضة بشكل خطير لأنها تستهلك الأكسجين خلال مرحلة التنفس.

السبب الأكثر شيوعًا لقياس الغاز المذاب الكلي هو الكشف عن الضغوط الغازية غير الطبيعية الناجمة عن المياه المضطربة، على سبيل المثال تلك الموجودة في مجرى تصريف سد ما. يمكن للمياه التي تسقط لمسافة كبيرة قبل أن تتناثر في بحيرة أو نهر أن تحبس كمية من الغاز تكفي لمضاعفة إجمالي الغاز المذاب في حجم المياه المتأثرة. وبينما تسبح الأسماك في الماء وتسبح خارجه، فإن الانخفاضات المفاجئة في الغازات الذائبة الكلية في الماء يمكن أن تؤدي إلى تمزق الأوعية الدموية في الخياشيم والزيادات المفاجئة في الغازات الذائبة الكلية يمكن أن تؤدي إلى انفجار مثانات السباحة.

يمكن أن تشير التغييرات في اتجاهات الغازات الذائبة الكلية على المدى الطويل إلى الحاجة إلى دراسة كيميائية أكثر تفصيلاً للمياه ومصادر تلوثها.

كيف يتم قياس الغاز المذاب الكلي TDG؟

يُقاس إجمالي الغاز المذاب عن طريق إنشاء جيب غاز صغير مجاور لمحول ضغط، وعزل جيب الغاز هذا عن الماء باستخدام غشاء بوليمر. نظرًا لأن الغشاء قابل للنفاذ إلى الغازات، يجب أن يكون هناك توازن بين الضغوط الجزئية للغازات داخل الجيب الغازي والغازات في الماء

إذا كان مستشعر الغاز المذاب الكلي في الهواء، فيجب أن ينتج قراءة قريبة من الضغط الجوي المحلي (حوالي 760 ملم زئبق عند مستوى سطح البحر). إذا كان المستشعر مغمورًا في الماء في حالة توازن مع الهواء، فلن تتغير القراءة. إذا كان الحساس مغمورًا في ماء ليس في حالة توازن مع الهواء، فإن قراءة الحساس ستضبط لأعلى أو لأسفل مع انتقال الغاز عبر الغشاء للوصول إلى توازن الضغط الجزئي مع الماء.

تتم معايرة مستشعرات الغاز المذاب الكلي في المصنع للاستجابة للمنحدرات، ولكن يجب إعادة معايرتها من حين لآخر لضبط الصفر. يتم ذلك عن طريق معايرة المستشعر للضغط الجوي المحلي في الهواء.

ما الذي يجب أن أعرفه عن قياس الغاز المذاب الكلي TDG في الحقل؟

من المهم أن تتذكر أن غشاء البوليمر الخاص بمستشعر الغاز المذاب الكلي يميل إلى امتصاص الماء. إن امتصاص الماء يجعل من الصعب على جزيئات الغاز الانتقال عبر الغشاء، مما يؤدي إلى إبطاء زمن الاستجابة. يمكن أن يكون التغيير كبيرًا، من 5 دقائق للغشاء المغمور حديثًا إلى 30 دقيقة أو أكثر للغشاء الذي ظل في الماء لبضع ساعات.

في بعض الحالات، يتكثف بخار الماء (وهو مكون غازي مثل الأكسجين والنيتروجين) داخل الجيب الغازي. سيؤدي ذلك إلى زيادة بطء زمن الاستجابة لأن الماء المحبوس يجب أن يدخل في حالة توازن في أي وقت يتغير فيه إجمالي الغاز المذاب خارج الغشاء. وكعلاج لهذه المشكلة، يمكن إزالة أغشية الغاز المذاب الكلي المبللة وتجفيفها في الهواء لمدة يوم أو يومين، بعد التخلص من أي مكثفات داخل الغشاء. إذا كانت هناك حاجة إلى إعادة نشر الجهاز على الفور، يمكن أيضًا تبديل غشاء الغاز المذاب الكلي بغشاء جاف جديد. تتوفر أطراف غشاء سهلة الاستبدال بتكلفة رمزية.