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溶解氧傳感器和PH傳感器監(jiān)測水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用
作為維持可持續(xù)海產(chǎn)品供應(yīng)的一種方法，水產(chǎn)養(yǎng)殖近年來變得越來越流行。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，保持合適的水質(zhì)對于成功至關(guān)重要。建立有效的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)需要了解水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)參數(shù)及其對海洋生物的影響。
什么是水產(chǎn)養(yǎng)殖？
水產(chǎn)養(yǎng)殖是水生生物的養(yǎng)殖，包括魚類，貝類和水生植物。水產(chǎn)養(yǎng)殖有兩個(gè)主要的子集。海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖是指自然生活在海洋中的水生物種的養(yǎng)殖，而淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖是指生活在湖泊，溪流或河中的生物的養(yǎng)殖。通過水產(chǎn)養(yǎng)殖養(yǎng)殖的重要物種的例子包括cat魚，羅非魚，鮭魚，蝦和牡蠣。
為什么需要水產(chǎn)養(yǎng)殖？
過度捕撈耗盡了許多地理位置的魚類和貝類的自然供應(yīng)。同時(shí)，人口增加，導(dǎo)致對海鮮的需求增加，特別是在以海鮮為主要食物來源的地區(qū)。魚類養(yǎng)殖有助于補(bǔ)充對海鮮的需求，同時(shí)使自然水生生物種群反彈。魚類養(yǎng)殖還有助于滿足對可持續(xù)生產(chǎn)的海鮮的需求。但是，必須指出的是，并非所有水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)都是可持續(xù)的。廢物和生態(tài)系統(tǒng)的影響可能難以管理，管理不善的水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)可能對環(huán)境有害。
水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)參數(shù)
水產(chǎn)養(yǎng)殖有兩個(gè)主要水質(zhì)參數(shù)：溶解氧、pH值。
溶解氧
魚和貝類需要氧氣才能生存，生長和繁殖。如果魚死掉或不能長到足夠大而無法繁殖，那么低的溶解氧水平會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)魚業(yè)失敗。
溶解氧為什么會(huì)波動(dòng)？
有幾個(gè)因素影響魚類或貝類可利用的溶解氧量。首先，重要的是要考慮魚類種群數(shù)量與其棲息地規(guī)模的比較。水產(chǎn)養(yǎng)殖通常涉及在少量水中養(yǎng)成大量魚類。這種人為造成的人口過剩導(dǎo)致資源迅速消耗，包括溶解氧。因此，養(yǎng)魚業(yè)利用機(jī)械曝氣和其他方法來補(bǔ)充天然氧氣。
微生物種群也影響溶解氧水平。一些微生物，例如浮游植物，可以進(jìn)行光合作用。在光合作用過程中，陽光和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和有機(jī)物。此過程會(huì)增加水中的溶解氧量。浮游植物和其他微生物也會(huì)進(jìn)行呼吸作用，這會(huì)消耗氧氣并消耗食物。不斷變化的微生物種群將根據(jù)它們執(zhí)行的生化過程而改變氧氣的可用性。
監(jiān)測溶解氧
在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用中使用溶解氧傳感器監(jiān)測溶解氧有許多好處。監(jiān)測可以使管理人員在溶解氧下降得過低時(shí)得到通知，從而危及魚類或貝類的健康。監(jiān)控還向控制系統(tǒng)提供反饋，控制系統(tǒng)可以通過機(jī)械曝氣自動(dòng)調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖中的氧氣。仔細(xì)控制充氣系統(tǒng)至關(guān)重要，因?yàn)檫@些系統(tǒng)需要大量的能源消耗。針對可持續(xù)增長條件優(yōu)化曝氣可以節(jié)省能源并節(jié)省資金。
氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感器是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及l(fā)u化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6～ 0.8V 的極化電壓時(shí)，氧通過膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過程為：陽極 Ag+Cl→AgCl+2e- 陰極 O2+2H2O+4e→4OH- 根據(jù)法拉第定律：流過溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。
目前國內(nèi)本土品牌中并沒質(zhì)量特別好的溶解氧傳感器，比較好的是由日本FIGARO公司生產(chǎn)的溶解氧傳感器 - KDS-25B，湯淺溶解氧傳感器KDS-25B是一款*的原電池式傳感器，是專門為水質(zhì)控制而開發(fā)的。這款溶解氧傳感器z顯著的特點(diǎn)就是，使用壽命長，不受CO2影響。
水產(chǎn)養(yǎng)殖中的pH
像溶解氧含量一樣，pH值會(huì)影響魚類的生存，生長和繁殖。pH值過高會(huì)導(dǎo)致魚類死亡。影響水質(zhì)的微生物種群也可能受到pH值的影響。一些微生物（例如浮游植物）具有重要的生化功能，例如光合作用。如前所述，光合作用是溶解氧的重要來源。光合作用還減少了水中的氨含量，從而保護(hù)了魚類免受高濃度氨中毒的傷害。在水產(chǎn)養(yǎng)殖生境中保持適當(dāng)?shù)膒H值將確保有益的微生物能夠與其他微生物競爭。這優(yōu)化了魚類生存，生長和繁殖的生態(tài)系統(tǒng)條件。
為什么pH會(huì)波動(dòng)？
在魚類和貝類生境中，pH值波動(dòng)的原因很多。酸雨或農(nóng)業(yè)徑流可能會(huì)污染水。二氧化碳的排放也會(huì)影響pH值：當(dāng)二氧化碳溶解在水中時(shí)，反應(yīng)會(huì)生成碳酸，從而降低pH值。
監(jiān)測pH
一些水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)使用緩沖液和化學(xué)藥品來維持穩(wěn)定和z佳的pH值。使用pH傳感器和變送器監(jiān)測pH值有助于確定何時(shí)進(jìn)行調(diào)整。用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的z佳pH傳感器將具有平坦的測量表面，該表面可自動(dòng)清潔以用于可能含有懸浮固體的水中。
PH的改變會(huì)引起水中一些化學(xué)物質(zhì)含量的變化，還會(huì)引起許多物質(zhì)形態(tài)的改變，特別是一些有毒物質(zhì)存在形式的改變，導(dǎo)致毒性的改變而間接影響到魚類的生命活動(dòng)。還會(huì)影響水中懸浮粒子、膠體及蛋白質(zhì)等的帶電狀態(tài)，導(dǎo)致吸附、解吸、沉聚等，同時(shí)還會(huì)破壞水體浮游植物生產(chǎn)的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)——磷酸鹽和無機(jī)氮合物的供應(yīng)以及Fe、C等元素的吸收，從而導(dǎo)致光合作用及各類微生物的活動(dòng)受到影響，終引起魚產(chǎn)量的下降。
水質(zhì)PH傳感器是可以把被測物體信號(hào)按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的檢測水質(zhì)裝置，以供輸出、存儲(chǔ)、記錄等要求。由于養(yǎng)殖水體是由浮游生物、細(xì)菌、有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)物質(zhì)、養(yǎng)殖對象等組成的整體，生命活動(dòng)時(shí)刻在進(jìn)行，水質(zhì)指標(biāo)也跟著在變化。養(yǎng)殖用水在一般情況下，日出時(shí)隨著光合作用的加強(qiáng)，pH值開始逐漸上升，到下午16：30～17：30達(dá)大值；太陽落山后，光合作用減弱，呼吸作用加強(qiáng)，pH開始下降，直至翌日日出前至小值，如此循環(huán)往復(fù)，pH值的日正常變化幅度為0.3-0.5，若超出此范圍，則水體有異常情況。所以在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用水質(zhì)PH傳感器是非常有必要的。