C02 Karbondioksit Sensörleri: Su Kalitesi İzleme

Neden CO₂ ölçümü yapmak isteyeyim?

Karbondioksit suya birden fazla yolla girebilir. Bazı birincil kara kaynakları arasında organik maddenin çürümesi, karbonat kayalarının çözünmesi, atık su deşarjı ve havza drenajı sayılabilir. Diğer doğal kaynaklar arasında biyolojik solunum, sediman diyajenezi veya volkanik aktivite yer alır. Önemli bir CO₂ kaynağı/yutağı, hava/su ara yüzeyindeki atmosferik değişimdir. Basitçe, karbondioksit gazı suda çözünür.

Sudaki CO₂ konsantrasyonlarındaki bir artış pH’da bir düşüşe neden olur. Birçok biyolojik, kimyasal ve fiziksel süreç pH’a bağlı olduğundan, pH’daki ani veya hızlı değişiklikler bu süreçlerin düzenlenmesi üzerinde olumsuz etkilere neden olabilir. pH etkilerinin yanı sıra, yüksek CO₂ seviyelerinin yüzgeçli balıklar, kabuklu deniz hayvanları ve fitoplankton dahil diğer kireçlenen organizmalar gibi belirli organizmaların gelişimi için zararlı olduğu gösterilmiştir.

CO₂ Nasıl Ölçülür?

Bu Solinst Eureka C02 sensörü sağlam bir tasarımı, kullanım kolaylığını ve çok yönlülüğü tek bir sensör paketinde birleştirir. Bir sıvı içinde çözünmüş bir gazın ölçümü, gazların sudan ölçümün yapıldığı bir gaz kafası boşluğuna aktarılmasını sağlayan yarı geçirgen bir membran ile kolaylaştırılır. Elde edilen değer, analiz edilen su numunesindeki CO₂ gazı miktarıyla orantılı ve tahmini bir değeri temsil eden 0 – 5 volt arasında bir voltaj olarak çıkar. MantaPlus çıkışı %Sat veya ppm’ye dönüştürür.

Sensör üzerindeki aralık, doğruluğu en üst düzeye çıkarmak için özel olarak ayarlanabilir. C02 sensörü fabrika kalibrasyonu ile birlikte gelir.

Karbondioksit gazı suda çözünür: CO₂ (g) ↔ CO₂ (aq). Bir gazın sıvıdaki çözünürlüğünün, gazın sıvı üzerindeki kısmi basıncı ile doğru orantılı olduğunu belirten Henry’nin çözünürlük yasasına göre, karbondioksitin kısmi basıncını (pCO₂) ölçerek sudaki CO₂ konsantrasyonunu tahmin edebiliriz: pCO₂ = [CO₂] aq / Çözünürlük. Mevcut atmosferik CO₂ seviyeleri, 1960 civarında kaydedilen ~300 ppm değerlerine kıyasla (%30’dan fazla artış) 400 ppm’i aştığından, deniz suyu seviyelerinin daha yüksek konsantrasyonlara sahip olmasını bekliyoruz çünkü karbon su katmanları içinde hapsedilebilir. Bu izole katmanlar atmosferik dengelenme/değişim ile sınırlıdır ve bu da eğimler boyunca yavaşça yayılabilen veya su sütunu boyunca hızla karışabilen bir CO₂ birikimine yol açar.

Sahada CO₂ ölçümü hakkında ne bilmeliyim?

MantaPlus çoklu problar CO₂ sensörleri ile donatılmış olan CO₂ sensörleri, su ürünleri yetiştiriciliği, atık su izleme, resif izleme, karbon yakalama depolama ve biyo-yakıtlar gibi çok çeşitli uygulamalarda araştırma için kullanılmaktadır.

Akuakültür çiftliklerinde, C-sense problu MantaPlus, diğer su kalitesi parametreleriyle birlikte CO₂’nin istenen seviyelerde olmasını sağlamak için hem açık suda hem de tanklarda izlemek için kolayca kullanılabilir. MantaPlus’tan veri alan sistemler, akuakültür bilimcilerini bir çiftlikteki değişen CO₂ seviyeleri konusunda uyarabilir.

Atık su genellikle yüksek organik yüklemeye sahip olabilir, bu da hızlı çürümeye ve belirli tutma havuzları için yaklaşık 10.000 ppm’ye kadar p CO₂ üretimine neden olabilir. Bu CO₂ seviyeleri, doğal suda bulunan tipik CO₂ seviyelerinin 20 katıdır. Haliçler, nehirler veya göller gibi doğal su yollarına sızarsa, bu sistemler ve içerdiği organizmalar büyük ölçüde etkilenebilir ve bu su habitatının dinamiklerini veya üretkenliğini değiştirebilir.

Artan atmosferik CO₂ seviyelerine atfedilen okyanus asitlenmesi, resiflerin inşası için kalsifikasyona büyük ölçüde bağımlı olan mercanlar gibi organizmaları büyük ölçüde etkileyebilir. Ayrıca, karaya yakınlıkları nedeniyle, yüksek derecede CO₂ yüklemesine neden olan antropojenik ötrofikasyon, bir su kütlesindeki asitleşme sürecini önemli ölçüde hızlandırarak mercan resiflerini etkileyebilir ve hatta bozabilir. CO₂ sensörlü bir MantaPlus çoklu prob ekipmanı kullanarak resifleri veya nehirleri ve kıyıya yakın ortamlara dökülen diğer su akışlarını izlemek, bir resif sisteminde beklenen değişiklik hakkında iyi bir gösterge verebilir. Bu da düzenleyicileri, bu habitatların bütünlüğünü korumak için insan kaynaklı girdileri yeniden yönlendirmek, yavaşlatmak veya daha iyi kontrol etmek konusunda bilgilendirebilir.

Karbon Yakalama Depolama (CCS), yüzey sularından veya atmosferden karbonu uzaklaştırmak amacıyla karbondioksiti derin tuzlu su akiferlerine pompalama eylemidir. Bu derin sular, CO₂ için en önemli yutaklardan biri olarak kabul edilen karbon değişiminden izole edilmiştir. Akiferler atmosferik seviyelerin 200 katından daha fazla olan %10 CO₂ (100.000 ppm) seviyesine ulaşabilir. CO₂’nin derinlikte kalmasını sağlamak için akiferlerin, yeraltı ve yüzey sularının izlenmesi kritik öneme sahiptir. CO₂ sensörlü MantaPlus, CO₂’nin tutulmasını sağlamak için düşük maliyetli ve sağlam bir algılama aracıdır.

Biyo-yakıt endüstrisi, yakıt üretimi için büyük ölçekte alg yetiştirmek amacıyla atmosferik CO₂ kullanmaktadır. Bir alg çiftliğini uygun şekilde kurmak için, pilot ölçekli testler sırasında alg yetiştirmek için en uygun seviyeleri belirlemek, çiftliğin verimliliğini veya alg üretkenliğini en üst düzeye çıkarmak için yerinde p CO₂ ölçümlerinin yapılması gerekir. Bir çiftlik kurulup çalışmaya başladığında, bu tür bir endüstri için belirlenen karbon emisyonu yasalarına uymak için CO₂ kaybının da düzenlenmesi gerekir. Bu çiftliklerin büyük ölçekli yapısı, CO₂ sensörü ile donatılmış MantaPlus çoklu prob kullanılarak kolayca ve doğru bir şekilde tespit edilebilen in situ pCO₂ için büyük ölçekli değişikliklere yol açar.