溶解氧傳感器和PH傳感器在水產養殖監測中的應用

近年來，水產養殖作為維持可持續海產品供應的一種方式越來越受歡迎。在水產養殖中，保持合適的水質是成功的關鍵。建立有效的水產養殖系統需要了解水產養殖的水質參數及其對海洋生物的影響。

什么是水產養殖？

水產養殖是水生生物的養殖，包括魚類、貝類和水生植物。 水產養殖有兩個主要子集。 海洋水產養殖是指對自然生活在海洋中的水生物種進行養殖，而淡水養殖是指對生活在湖泊、溪流或河流中的生物進行養殖。 通過水產養殖養殖的重要物種包括鯰魚、羅非魚、鮭魚、蝦和牡蠣。

為什么需要水產養殖？

過度捕撈已經耗盡了許多地理位置的魚類和貝類的自然供應。與此同時，人口增長導致對海鮮的需求增加，尤其是在海鮮是主要食物來源的地區。養魚有助于補充對海鮮的需求，同時讓自然水生種群反彈。養魚還有助于滿足對可持續生產海產品的需求。然而，必須指出的是，并非所有水產養殖活動都是可持續的。廢物和生態系統影響可能難以管理，管理不善的水產養殖活動可能對環境有害。

水產養殖的水質參數

水產養殖有兩個主要水質參數：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導致養魚業失敗。

溶解氧為什么會波動？

有幾個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量與其棲息地規模的比較。水產養殖通常涉及在少量水中養成大量魚類。這種人為造成的人口過剩導致資源迅速消耗，包括溶解氧。因此，養魚業利用機械曝氣和其他方法來補充天然氧氣。

微生物種群也影響溶解氧水平。一些微生物，例如浮游植物，可以進行光合作用。在光合作用過程中，陽光和二氧化碳轉化為氧氣和有機物。此過程會增加水中的溶解氧量。浮游植物和其他微生物也會進行呼吸作用，這會消耗氧氣并消耗食物。不斷變化的微生物種群將根據它們執行的生化過程而改變氧氣的可用性。

監測溶解氧

在水產養殖應用中使用溶解氧傳感器監測溶解氧有許多好處。監測可以使管理人員在溶解氧下降得過低時得到通知，從而危及魚類或貝類的健康。監控還向控制系統提供反饋，控制系統可以通過機械曝氣自動調節水產養殖中的氧氣。仔細控制充氣系統至關重要，因為這些系統需要大量的能源消耗。針對可持續增長條件優化曝氣可以節省能源并節省資金。

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lu化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴散進入電解液與金電極和銀電極構成測量回路。當給溶解氧分析儀電極加上0.6～ 0.8V 的極化電壓時，氧通過膜擴散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產生電流，整個反應過程為：陽極 Ag+Cl→AgCl+2e- 陰極 O2+2H2O+4e→4OH- 根據法拉第定律：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系。

目前國內本土品牌中并沒質量特別好的溶解氧傳感器，比較好的是由日本FIGARO公司生產的溶解氧傳感器 - KDS-25B，湯淺溶解氧傳感器KDS-25B是一款獨特的原電池式傳感器，是專門為水質控制而開發的。這款溶解氧傳感器z顯著的特點就是，使用壽命長，不受CO2影響。

水產養殖中的pH

像溶解氧含量一樣，pH值會影響魚類的生存，生長和繁殖。pH值過高會導致魚類死亡。影響水質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，從而保護了魚類免受高濃度氨中毒的傷害。在水產養殖生境中保持適當的pH值將確保有益的微生物能夠與其他微生物競爭。這優化了魚類生存，生長和繁殖的生態系統條件。

為什么pH會波動？

在魚類和貝類生境中，pH值波動的原因很多。酸雨或農業徑流可能會污染水。二氧化碳的排放也會影響pH值：當二氧化碳溶解在水中時，反應會生成碳酸，從而降低pH值。

監測pH

一些水產養殖業使用緩沖液和化學藥品來維持穩定和z佳的pH值。使用pH傳感器和變送器監測pH值有助于確定何時進行調整。用于水產養殖的z佳pH傳感器將具有平坦的測量表面，該表面可自動清潔以用于可能含有懸浮固體的水中。

PH的改變會引起水中一些化學物質含量的變化，還會引起許多物質形態的改變，特別是一些有毒物質存在形式的改變，導致毒性的改變而間接影響到魚類的生命活動。還會影響水中懸浮粒子、膠體及蛋白質等的帶電狀態，導致吸附、解吸、沉聚等，同時還會破壞水體浮游植物生產的重要的物質基礎——磷酸鹽和無機氮合物的供應以及Fe、C等元素的吸收，從而導致光合作用及各類微生物的活動受到影響，終引起魚產量的下降。

水質PH傳感器是可以把被測物體信號按照一定的規律轉化為電信號的檢測水質裝置，以供輸出、存儲、記錄等要求。由于養殖水體是由浮游生物、細菌、有機物質、無機物質、養殖對象等組成的整體，生命活動時刻在進行，水質指標也跟著在變化。養殖用水在一般情況下，日出時隨著光合作用的加強，pH值開始逐漸上升，到下午16：30～17：30達大值；太陽落山后，光合作用減弱，呼吸作用加強，pH開始下降，直至翌日日出前至小值，如此循環往復，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。所以在水產養殖中使用水質PH傳感器是非常有必要的。