Phao thông minh để đo lượng chất ô nhiễm nước

Trên khắp thế giới, hồ nước, sông ngòi, và nước biển ven bờ bị đe doạ bởi các chất dinh dưỡng cao. Nitrat hoặc Phốt phát từ nước thải hoặc phân bón gây ra hiện tượng phú dưỡng. Hậu quả: Tảo, đặc biệt là cyanobacteria (tảo xanh lam), phát triển không kiểm soát được và có thể giải phóng chất độc hại. 

Do đó, việc theo dõi nước sâu là cần thiết đối với việc cung cấp nước sạch và bảo vệ nguồn nước. Các nhà nghiên cứu Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) hiện đang phát triển một hệ thống giám sát thông minh hợp tác với các công ty ADM Elektronik và bbe Moldaenke. Họ kết hợp các công nghệ khác nhau trong một chiều sâu hồ đo đa đo cảm biến phao để theo dõi nước và đặc biệt tăng trưởng tảo. Dự án được Bộ Giáo dục và Đào tạo Liên bang tài trợ.

bai209

Ảnh này thể hiện cách sử dụng cảm biến đa giác. Trong tương lai, nó sẽ được điều khiển tự động bằng phao cùng với các cảm biến khác. Nguồn ảnh: bbe Moldaenke

“Chất lượng nước tốt có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với xã hội, nhưng nồng độ các chất ô nhiễm cao đe doạ nguồn nước uống, vùng bảo vệ hay thủy sản trên toàn thế giới. Andreas Holbach, người điều phối dự án hợp tác “WAQUAVID” tại KIT cùng với giáo sư Stefan Norra. Norra chỉ ra rằng các chiến lược giám sát thông thường thường dựa trên vô số các hệ thống cảm biến hoạt động độc lập. Điều này làm trầm trọng thêm và làm chậm quá trình đánh giá dữ liệu tổng hợp. Norra nhấn mạnh: “Chúng ta phải xác định tình trạng của cơ thể nước một cách toàn diện và nhanh chóng để có thể trực tiếp đạt được các biện pháp đối phó hiệu quả.

WAQUAVID nhằm mục đích phát triển một phao đo độ sâu đa dạng cảm biến đa tính năng sáng tạo. Cơ thể nước thường không lẫn lẫn nhau, nhưng có độ phân giải phụ thuộc vào độ sâu của các thông số vật lý, hóa học và sinh học. Hệ thống cảm biến đa giác mới sẽ xác định chất lượng nước ở các độ sâu khác nhau. Dựa trên hồ sơ về mặt nước sâu này, có thể phân tích toàn diện các quy trình ảnh hưởng đến chất lượng nước. Phao nổi sẽ được sử dụng để đo lường một số thông số, chẳng hạn như nhiệt độ, nồng độ oxy, hàm lượng tảo và khí nhà kính, tại điểm quan tâm (tại chỗ) cũng như lấy mẫu nước từ xa. Phương pháp đo này rất chính xác, nhưng giới hạn ở địa phương. Để nghiên cứu các vùng nước lớn hơn, các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám siêu hình: Máy bay, như máy bay không người lái, máy bay hoặc vệ tinh, ghi lại dữ liệu quang phổ, ví dụ như đặc tính của bức xạ phản xạ, nước, các hạt lơ lửng, tảo, và các chất khác có độ nhạy rất cao. Sử dụng các thuật toán đánh giá đặc biệt, các thông số có thể được tạo ra để mô tả, cùng với dữ liệu phao, trạng thái của các bề mặt nước mở rộng với độ phân giải không gian cao. Do đó, máy ảnh siêu áp hiển thị giao diện giữa giám sát tại chỗ tại chỗ và viễn thám vùng nước lớn. Nhóm nghiên cứu Khoáng sản Môi trường và Phân tích Hệ thống Môi trường của KIT (ENMINSA) – một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng, Viện Địa lý và Địa Geo – Viện Vật lý Quang học và Viễn thám (IPF) hợp tác với các công ty ADM Elektronik (ADM ) và bbe Moldaenke (bbe). các hạt lơ lửng, tảo, và các chất khác có độ nhạy rất cao. Sử dụng các thuật toán đánh giá đặc biệt, các thông số có thể được tạo ra để mô tả, cùng với dữ liệu phao, trạng thái của các bề mặt nước mở rộng với độ phân giải không gian cao. Do đó, máy ảnh siêu áp hiển thị giao diện giữa giám sát tại chỗ tại chỗ và viễn thám vùng nước lớn. Nhóm nghiên cứu Khoáng sản Môi trường và Phân tích Hệ thống Môi trường của KIT (ENMINSA) – một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng, Viện Địa lý và Địa Geo – Viện Vật lý Quang học và Viễn thám (IPF) hợp tác với các công ty ADM Elektronik (ADM ) và bbe Moldaenke (bbe). các hạt lơ lửng, tảo, và các chất khác có độ nhạy rất cao. Sử dụng các thuật toán đánh giá đặc biệt, các thông số có thể được tạo ra để mô tả, cùng với dữ liệu phao, trạng thái của các bề mặt nước mở rộng với độ phân giải không gian cao. Do đó, máy ảnh siêu áp hiển thị giao diện giữa giám sát tại chỗ tại chỗ và viễn thám vùng nước lớn. Nhóm nghiên cứu Khoáng sản Môi trường và Phân tích Hệ thống Môi trường của KIT (ENMINSA) – một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng, Viện Địa lý và Địa Geo – Viện Vật lý Quang học và Viễn thám (IPF) hợp tác với các công ty ADM Elektronik (ADM ) và bbe Moldaenke (bbe). các thông số có thể được tạo ra để mô tả, cùng với dữ liệu phao, tình trạng của các bề mặt nước mở rộng với độ phân giải không gian cao. Do đó, máy ảnh siêu áp hiển thị giao diện giữa giám sát tại chỗ tại chỗ và viễn thám vùng nước lớn. Nhóm nghiên cứu Khoáng sản Môi trường và Phân tích Hệ thống Môi trường của Tập đoàn (ENMINSA) – một nhóm nghiên cứu chung của Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng, Viện Địa lý và Địa Geo – Viện Vật lý Quang học và Viễn thám (IPF) hợp tác với các công ty ADM Elektronik (ADM ) và bbe Moldaenke (bbe). các thông số có thể được tạo ra để mô tả, cùng với dữ liệu phao, tình trạng của các bề mặt nước mở rộng với độ phân giải không gian cao. Do đó, máy ảnh siêu áp hiển thị giao diện giữa giám sát tại chỗ tại chỗ và viễn thám vùng nước lớn. Nhóm nghiên cứu Khoáng sản Môi trường và Phân tích Hệ thống Môi trường của Tập đoàn (ENMINSA) – một nhóm nghiên cứu chung của Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng, Viện Địa lý và Địa Geo – Viện Vật lý Quang học và Viễn thám (IPF) hợp tác với các công ty ADM Elektronik (ADM ) và bbe Moldaenke (bbe).

Cung cấp điện cho hệ thống đa cảm biến được thực hiện bởi năng lượng gió và pin mặt trời. Hệ thống đo lường được kết hợp với cảm biến CO2 và khí mê-tan, hệ thống phân tích hướng dẫn dòng chảy, và trạm đo khí tượng. Song song đó, các phương pháp mới được tích hợp vào “fluoroprobe” của bbe để đo hoạt động quang hợp của tảo khác nhau. Dựa trên phép đo phycocyanin, một sắc tố tham gia quang hợp, các cảnh báo sớm có thể được ban hành đối với các chất độc hại từ cyanobacteria. Hơn nữa, các nhà khoa học có thể sử dụng các phép đo tảo khác biệt để hiệu chuẩn và kiểm định các thiết bị cảm ứng từ xa để đo các dữ liệu vùng nước.

Trong tương lai, dự án sẽ sử dụng hệ thống giám sát kết hợp với viễn thám để giám sát chất lượng nước ở cấp quốc gia, châu Âu và quốc tế. Có thể phân tích tình trạng sinh thái của các nguồn nước tại chỗ và trực tuyến. Bằng cách này, các cơ quan có trách nhiệm và các công ty sẽ được phép đưa ra các quyết định đầy đủ và nhanh chóng để bảo vệ hệ sinh thái nước và chất lượng nước.

Dự án hợp tác “Entwicklung einer Tiefenprofilmessboje zur in situ và online Multisensorüberwachung der Wasserqualität, Algenvitalität und -diversität (WAQUAVID)” (Phát triển một phao đo chiều sâu cho hệ thống giám sát tại chỗ và trực tuyến theo dõi đa dạng chất lượng nước, sức sống của tảo, và Đa dạng) được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Đào tạo liên bang (BMBF). Đây là một phần của sáng kiến ​​tài trợ “KMU-innovativ”, “Quản lý nguồn nước bền vững”, “lĩnh vực công nghệ” Tài nguyên hiệu quả và bảo vệ khí hậu. “