Primeri uporabe senzorja 4-v-1 za amonijev dušik, nitrat, skupni dušik in pH na Filipinih

Filipini kot arhipelaška država imajo bogate vodne vire, vendar se soočajo tudi z velikimi izzivi pri upravljanju kakovosti vode. Ta članek podrobno opisuje primere uporabe senzorja kakovosti vode 4-v-1 (spremljanje amonijevega dušika, nitratnega dušika, skupnega dušika in pH) v različnih sektorjih na Filipinih, vključno z namakanjem v kmetijstvu, oskrbo z vodo v občinah, odzivanjem na nesreče in varstvom okolja. Z analizo teh resničnih scenarijev lahko razumemo, kako ta integrirana senzorska tehnologija pomaga Filipinom pri reševanju izzivov pri upravljanju kakovosti vode, izboljšanju učinkovitosti spremljanja in zagotavljanju podatkovne podpore v realnem času za odločanje.

Ozadje in izzivi spremljanja kakovosti vode na Filipinih

Filipini, arhipelaška država, ki obsega več kot 7000 otokov, se ponašajo z raznolikimi vodnimi viri, vključno z rekami, jezeri, podtalnico in obsežnim morskim okoljem. Vendar se država sooča z edinstvenimi izzivi pri upravljanju kakovosti vode. Hitra urbanizacija, intenzivne kmetijske dejavnosti, industrijski razvoj in pogoste naravne nesreče (kot so tajfuni in poplave) predstavljajo resno grožnjo kakovosti vodnih virov. Glede na to so integrirane naprave za spremljanje kakovosti vode, kot je senzor 4-v-1 (merjenje amonijevega dušika, nitratovega dušika, skupnega dušika in pH), postale bistveno orodje za upravljanje kakovosti vode na Filipinih.

Težave s kakovostjo vode na Filipinih kažejo regionalne razlike. Na kmetijsko intenzivnih območjih, kot sta osrednji Luzon in deli Mindanaa, je prekomerna uporaba gnojil povzročila povišane ravni dušikovih spojin (zlasti amonijevega dušika in nitratnega dušika) v vodnih telesih. Študije kažejo, da lahko izgube zaradi izhlapevanja amoniaka iz površinsko uporabljene sečnine na filipinskih riževih poljih dosežejo približno 10 %, kar zmanjšuje učinkovitost gnojil in prispeva k onesnaženju vode. V urbanih območjih, kot je Metro Manila, sta onesnaženje s težkimi kovinami (zlasti s svincem) in mikrobno onesnaženje glavna problema v komunalnih vodovodnih sistemih. V regijah, ki so jih prizadele naravne nesreče, kot je tajfun Haiyan v mestu Tacloban, so poškodovani sistemi oskrbe z vodo povzročili fekalno onesnaženje virov pitne vode, kar je povzročilo porast diarejskih bolezni.

Tradicionalne metode spremljanja kakovosti vode se na Filipinih soočajo s številnimi omejitvami. Laboratorijska analiza zahteva odvzem vzorcev in njihov prevoz v centralizirane laboratorije, kar je zamudno in drago, zlasti za oddaljena otoška območja. Poleg tega naprave za spremljanje enega parametra ne morejo zagotoviti celovitega pregleda kakovosti vode, medtem ko hkratna uporaba več naprav povečuje kompleksnost sistema in stroške vzdrževanja. Zato so integrirani senzorji, ki lahko hkrati spremljajo več ključnih parametrov, še posebej pomembni za Filipine.

Amonijev dušik, nitratni dušik, skupni dušik in pH so ključni kazalniki za oceno zdravja vode. Amonijev dušik izvira predvsem iz kmetijskih odplak, gospodinjskih odplak in industrijskih odpadnih voda, pri čemer so visoke koncentracije neposredno strupene za vodne organizme. Nitratni dušik, končni produkt oksidacije dušika, predstavlja tveganje za zdravje, kot je sindrom modrega otroka, če ga zaužijemo v prekomernih količinah. Skupni dušik odraža celotno obremenitev z dušikom v vodi in je ključni kazalnik za oceno tveganj evtrofikacije. pH pa vpliva na transformacijo dušikovih spojin in topnost težkih kovin. V tropskem podnebju Filipinov visoke temperature pospešujejo procese organske razgradnje in transformacije dušika, zato je spremljanje teh parametrov v realnem času še posebej pomembno.

Tehnične prednosti senzorjev 4 v 1 so v njihovi integrirani zasnovi in zmogljivostih spremljanja v realnem času. V primerjavi s tradicionalnimi senzorji z enim parametrom te naprave zagotavljajo sočasne podatke o več povezanih parametrih, kar izboljšuje učinkovitost spremljanja in razkriva medsebojne povezave med parametri. Spremembe pH na primer neposredno vplivajo na ravnovesje med amonijevimi ioni (NH₄⁺) in prostim amonijakom (NH₃) v vodi, kar posledično določa tveganje za izhlapevanje amoniaka. S skupnim spremljanjem teh parametrov je mogoče doseči celovitejšo oceno kakovosti vode in tveganj onesnaženja.

Zaradi edinstvenih podnebnih razmer na Filipinih morajo senzorji 4 v 1 pokazati močno prilagodljivost okolju. Visoke temperature in vlažnost lahko vplivajo na stabilnost in življenjsko dobo senzorjev, pogosto deževje pa lahko povzroči nenadne spremembe motnosti vode, kar vpliva na natančnost optičnih senzorjev. Zato senzorji 4 v 1, ki se uporabljajo na Filipinih, običajno zahtevajo temperaturno kompenzacijo, zasnovo proti obraščanju ter odpornost na udarce in vdor vode, da prenesejo kompleksno tropsko otoško okolje države.

Uporaba pri spremljanju namakalne vode v kmetijstvu

Kot kmetijska država je riž najpomembnejši osnovni pridelek Filipinov, učinkovita uporaba dušikovih gnojil pa je ključnega pomena za pridelavo riža. Uporaba 4-v-1 senzorjev kakovosti vode v filipinskih namakalnih sistemih zagotavlja robustno tehnično podporo za natančno gnojenje in nadzor onesnaževanja iz razpršenih virov. Z nadzorom amonijevega dušika, nitratnega dušika, skupnega dušika in pH v namakalni vodi v realnem času lahko kmetje in kmetijski tehniki bolj znanstveno upravljajo z uporabo gnojil, zmanjšajo izgube dušika in preprečijo, da bi kmetijski odtok onesnaževal okoliška vodna telesa.

Upravljanje z dušikom na riževih poljih in izboljšanje učinkovitosti gnojil

V tropskem podnebju Filipinov je sečnina najpogosteje uporabljeno dušikovo gnojilo na riževih poljih. Raziskave kažejo, da lahko izgube zaradi izhlapevanja amoniaka pri površinsko uporabljeni sečnini na filipinskih riževih poljih dosežejo približno 10 %, kar je tesno povezano s pH-jem namakalne vode. Ko se pH vode na riževih poljih zaradi aktivnosti alg dvigne nad 9, postane izhlapevanje amoniaka glavna pot za izgubo dušika, tudi v kislih tleh. Senzor 4 v 1 pomaga kmetom določiti optimalen čas in metode gnojenja s spremljanjem pH-ja in ravni amonijevega dušika v realnem času.

Filipinski kmetijski raziskovalci so s pomočjo senzorjev 4 v 1 razvili »tehnologijo globokega vlaganja dušikovih gnojil na vodni pogon«. Ta tehnika znatno izboljša učinkovitost rabe dušika z znanstvenim nadzorom vodnih razmer na polju in metod gnojenja. Ključni koraki vključujejo: prenehanje namakanja nekaj dni pred gnojenjem, da se zemlja nekoliko posuši, nanašanje sečnine na površino in nato rahlo namakanje, da se dušik lažje prodre v plast tal. Podatki senzorjev kažejo, da lahko ta tehnika dostavi več kot 60 % dušika iz sečnine v plast tal, kar zmanjša izgube plinov in odtekanja, hkrati pa poveča učinkovitost rabe dušika za 15–20 %.

Terenski poskusi v osrednjem Luzonu z uporabo senzorjev 4 v 1 so razkrili dinamiko dušika pri različnih metodah gnojenja. Pri tradicionalni površinski uporabi so senzorji zabeležili oster porast amonijevega dušika 3–5 dni po gnojenju, ki mu je sledil hiter upad. Nasprotno pa je globoka namestitev povzročila postopnejše in dolgotrajnejše sproščanje amonijevega dušika. Podatki o pH so pokazali tudi manjša nihanja pH vodne plasti pri globoki namestitvi, kar je zmanjšalo tveganje za izhlapevanje amoniaka. Te ugotovitve v realnem času so zagotovile znanstvene smernice za optimizacijo tehnik gnojenja.

Ocena onesnaženja namakalnih odvodnjavanj

Intenzivne kmetijske regije na Filipinih se soočajo z velikimi izzivi onesnaževanja iz razpršenih virov, zlasti z onesnaženjem z dušikom zaradi drenaže riževih polj. Senzorji 4-v-1, nameščeni v drenažnih jarkih in sprejemnih vodah, nenehno spremljajo spremembe dušika, da bi ocenili vpliv različnih kmetijskih praks na okolje. V projektu spremljanja v provinci Bulacan so senzorska omrežja zabeležila 40–60 % večjo skupno obremenitev z dušikom v namakalni drenaži v deževnem obdobju v primerjavi s sušnim obdobjem. Te ugotovitve so vplivale na strategije sezonskega upravljanja hranil.

Senzorji 4-v-1 so igrali ključno vlogo tudi v projektih državljanske znanosti v podeželskih filipinskih skupnostih. V študiji v Barbaza, provinca Antique, so raziskovalci sodelovali z lokalnimi kmeti, da bi ocenili kakovost vode iz različnih virov z uporabo prenosnih senzorjev 4-v-1. Rezultati so pokazali, da je voda iz vodnjakov sicer ustrezala standardom pH in skupnih raztopljenih trdnih snovi, vendar je bilo zaznano onesnaženje z dušikom (predvsem z nitratom), povezano z bližnjimi praksami gnojenja. Te ugotovitve so spodbudile skupnost, da je prilagodila čas in stopnje gnojenja, s čimer je zmanjšala tveganje onesnaženja podtalnice.

*Tabela: Primerjava uporabe senzorjev 4 v 1 v različnih filipinskih kmetijskih sistemih

Ponujamo vam lahko tudi različne rešitve za
1. Ročni merilnik za večparametrsko merjenje kakovosti vode
2. Sistem plavajočih boj za večparametrsko kakovost vode
3. Samodejna čistilna krtača za večparametrski senzor vode
4. Celoten komplet strežnikov in programskega brezžičnega modula, podpira RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Za več informacij o senzorju vode,
Prosimo, obrnite se na podjetje Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Spletna stran podjetja: www.hondetechco.com
Tel.: +86-15210548582