Oxy hòa tan (DO) đề cập đến oxy phân tử hòa tan trong nước, đóng vai trò là một thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nước và sự bền vững của đời sống thủy sinh. Sự sống còn của cá và tôm trong ao nuôi trồng thủy sản, hoạt động của vi sinh vật trong các nhà máy xử lý nước thải và sức khỏe sinh thái của sông và hồ đều phụ thuộc đáng kể vào mức oxy hòa tan. Yếu tố thiết yếu này hỗ trợ hô hấp dưới nước và các quá trình sinh học trong khi phản ánh khả năng tự làm sạch của một vùng nước.

Máy đo oxy hòa tan, là các thiết bị chính xác đo hàm lượng oxy trong nước, đóng một vai trò quan trọng trong việc giám sát môi trường—xứng đáng với danh tiếng là "thiết bị phát hiện sự sống". Các thiết bị này cung cấp các phép đo nhanh chóng, chính xác về nồng độ oxy hòa tan, cung cấp hỗ trợ dữ liệu quan trọng cho ngành nuôi trồng thủy sản, bảo vệ môi trường và xử lý nước thải. Bằng cách theo dõi sự dao động của oxy, các bên liên quan có thể đánh giá tình trạng chất lượng nước và thực hiện các biện pháp can thiệp kịp thời để đảm bảo hoạt động bền vững.

Tính linh hoạt của máy đo oxy hòa tan trải rộng trên nhiều ứng dụng giám sát nước:

• Nuôi trồng thủy sản: DO đại diện cho một trong những thông số chất lượng nước quan trọng nhất trong nuôi cá. Mức oxy không đủ gây ra tình trạng thiếu oxy, chậm lớn và tử vong ở các loài thủy sinh. Giám sát theo thời gian thực cho phép người nuôi triển khai các biện pháp tạo oxy kịp thời.
• Bảo vệ môi trường: Mức DO thấp thường cho thấy ô nhiễm hữu cơ, gây ra sự phát triển quá mức của vi sinh vật làm cạn kiệt oxy. Giám sát thường xuyên giúp đánh giá tình trạng ô nhiễm và hướng dẫn các nỗ lực bảo tồn.
• Xử lý nước thải: Hoạt động của vi sinh vật trong quá trình xử lý đòi hỏi đủ oxy để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Các phép đo DO giúp tối ưu hóa hiệu quả xử lý bằng cách theo dõi sức khỏe của vi sinh vật.
• Nghiên cứu khoa học: Các thiết bị này hỗ trợ các nghiên cứu về sinh học thủy sinh và khoa học môi trường, giúp các nhà nghiên cứu hiểu được tác động của oxy đối với hệ sinh thái.

Các sản phẩm hiện có trên thị trường bao gồm ba loại máy đo chính:

• Máy đo DO cực phổ: Loại máy được sử dụng rộng rãi nhất đo dòng khuếch tán oxy tại các điện cực, mang lại độ chính xác cao và phản ứng nhanh nhưng yêu cầu thay thế màng và chất điện phân thường xuyên.
• Máy đo DO galvanic: Các thiết bị không dùng pin này xác định nồng độ thông qua sự khác biệt về điện thế do oxy gây ra giữa các điện cực, mặc dù độ chính xác tương đối thấp hơn.
• Máy đo DO quang học: Sử dụng hiệu ứng tắt huỳnh quang của oxy, các thiết bị không có màng này tránh tiêu thụ oxy nhưng có giá cao hơn.

Mặc dù có độ chính xác, máy đo oxy hòa tan phải đối mặt với những hạn chế vốn có ảnh hưởng đến độ tin cậy của phép đo. Hiểu được những ràng buộc này đảm bảo việc sử dụng đúng cách trong các ngành công nghiệp.

Ba biến số môi trường chính ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đọc:

• Nhiệt độ: Mối quan hệ nghịch đảo với độ hòa tan của oxy yêu cầu bù nhiệt độ tự động trong máy đo.
• Độ mặn: Nồng độ muối cao hơn làm giảm độ hòa tan của oxy, đòi hỏi phải bù độ mặn trong các ứng dụng biển.
• Áp suất khí quyển: Áp suất tăng làm tăng độ hòa tan, đặc biệt ảnh hưởng đến các phép đo ở vùng nước mở.

Sự sai lệch so với các điều kiện hiệu chuẩn làm giảm độ chính xác, trong khi các vấn đề về bảo trì thiết bị như hiệu chuẩn không đúng cách, trôi cảm biến và nhiễu điện hóa từ các chất như sunfua làm giảm hiệu suất hơn nữa.

Các môi trường khác nhau đặt ra những trở ngại đo lường độc đáo:

• Nuôi trồng thủy sản: Sự tích tụ chất hữu cơ trên màng cảm biến cản trở sự khuếch tán oxy, trong khi amoniac và nitrit có thể cản trở kết quả đọc.
• Xử lý nước thải: Thành phần hóa học phức tạp và các quá trình sủi bọt làm gián đoạn các phép đo điện hóa.
• Các vùng nước tự nhiên: Tốc độ dòng chảy thay đổi, sự khác biệt về độ sâu và sự thay đổi cường độ ánh sáng tạo ra sự phân bố oxy không đồng đều.

So với các điều kiện trong phòng thí nghiệm, các hoạt động thực địa phải đối mặt với những thách thức bổ sung từ sự chuyển động của nước, sự thay đổi ánh sáng và hoạt động sinh học. Sự trôi của cảm biến, bám bẩn và bảo trì hiệu chuẩn trở nên khó kiểm soát hơn đáng kể trong môi trường ngoài trời.

• Chọn các máy đo phù hợp với ứng dụng (ví dụ: các mẫu tự làm sạch cho nuôi trồng thủy sản)
• Thực hiện các giao thức hiệu chuẩn và bảo trì nghiêm ngặt
• Tính đến các biến số môi trường thông qua các tính năng bù
• Chọn các vị trí và thời điểm đo đại diện
• Sử dụng các biện pháp bảo vệ cho thiết bị hiện trường

• Cảm biến tăng cường vật liệu nano cải thiện độ nhạy và tuổi thọ
• Các thuật toán hiệu chuẩn tiên tiến tăng cường độ chính xác đa phạm vi
• Kết nối không dây cho phép giám sát dữ liệu theo thời gian thực
• Cảm biến quang học không tiếp xúc giảm thiểu sự bám bẩn và trôi

Tiến bộ liên tục hướng tới các thiết bị thu nhỏ, thông minh, kết nối mạng với khả năng tự chẩn đoán, mở rộng hơn nữa các ứng dụng giám sát oxy hòa tan.

Mặc dù không thể thiếu để đánh giá sức khỏe thủy sinh, máy đo oxy hòa tan yêu cầu hoạt động có hiểu biết để khắc phục những hạn chế vốn có. Thông qua việc xem xét môi trường thích hợp, thực hành bảo trì và áp dụng công nghệ, các thiết bị này sẽ tiếp tục đóng vai trò là "thiết bị phát hiện sự sống" quan trọng để quản lý tài nguyên nước và bảo vệ sinh thái.