اندازه گیری کربن دی اکسید در آب معمولاً شامل تشخیص غلظت CO2 محلول است که یک عامل مهم در درک شیمی آب و سلامت محیط است. کربن دی اکسید در آب بسته به pH آب می‌تواند به صورت گاز محلول وجود داشته باشد یا به اسید کربنیک، بی‌کربنات و یون‌های کربنات تبدیل شود. روش‌های رایج برای اندازه گیری CO2 محلول شامل تیتراسیون، طیف سنجی مادون قرمز و استفاده از سنسورهای CO2 است. این روش‌ها به نظارت بر سطوح دی اکسید کربن در سیستم‌های آبی کمک می‌کنند. همچنین برای مطالعه اکوسیستم‌های آبی، کنترل کیفیت آب و مدیریت اثرات آب و هوا بر اقیانوس‌ها و منابع آب شیرین ضروری است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» به اهمیت و روش‌های اندازه گیری کربن دی اکسید در آب می‌پردازیم.
کربن دی اکسید چیست؟
دی اکسید کربن (CO2) یک گاز بی‌رنگ و بی‌بو است که به طور طبیعی در جو زمین وجود دارد و نقش مهمی در حمایت از حیات ایفا می‌کند. این موضوع شامل یک اتم کربن است که به دو اتم اکسیژن پیوند دارد. گیاهان در طول فتوسنتز دی اکسید کربن را جذب کرده و آن را به اکسیژن و گلوکز تبدیل می‌کنند که به عنوان منبع انرژی برای بسیاری از موجودات از جمله انسان عمل می‌کند. در حالی که وجود دی اکسید کربن در تنظیم دمای زمین با به دام انداختن گرما در جو ضروری است، انتشار بیش از حد کربن دی اکسید از فعالیت‌هایی مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی منجر به افزایش سطح CO2 اتمسفر شده است که به تغییرات آب و هوا و گرم شدن کره زمین کمک می‌کند.
هنگامی که دی اکسید کربن (CO2) در آب حل می‌شود، تحت یک واکنش شیمیایی قرار می‌گیرد که منجر به تشکیل اسید کربنیک (H2CO3) می‌شود. تشکیل اسید کربنیک یک اسید ضعیف است که PH آب را کاهش می‌دهد و آن را اسیدی‌تر می‌کند. اسید کربنیک می‌تواند به ویژه در آب‌های در معرض سطوح بالای CO2، مانند اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها در نزدیکی مناطق صنعتی بیشتر به یون‌های هیدروژن (H+) و یون‌های بی کربنات (HCO3-) تجزیه شود. این فرآیند که به عنوان کربناته شدن شناخته می‌شود، در چرخه‌های طبیعی آب و نوشیدنی‌های ساخت بشر مانند نوشابه‌ها اثر مهمی دارد. دی اکسید کربن محلول اضافی در آب‌های طبیعی می‌تواند منجر به اسیدی شدن اقیانوس‌ها شود و بر حیات دریایی و اکوسیستم‌های حساس به تغییرات pH تأثیر بگذارد.
اهمیت روش اندازه گیری کربن دی اکسید در آب
اندازه گیری کربن دی اکسید در آب برای درک و مدیریت سلامت اکوسیستم‌های آبی بسیار مهم است، زیرا سطوح CO2 هم بر شیمی آب و هم بر بقای حیات دریایی تأثیر می‌گذارد. دی اکسید کربن به راحتی در آب حل می‌شود و اسید کربنیک تشکیل می‌دهد که می‌تواند سطح pH را کاهش دهد و آب را اسیدی‌تر کند. این اسیدی شدن ارگانیسم‌هایی را که به کربنات کلسیم متکی هستند، مانند مرجان‌ها و صدف‌ها تحت تاثیر قرار می‌دهد، زیرا پوسته و اسکلت آنها را ضعیف می‌کند.
مقدار مجاز دی اکسید کربن در آب آشامیدنی طبق گفته سازمان جهانی بهداشت (WHO) به طور معمول تا 50 میلی‌گرم در لیتر است. سطح بالاتر ممکن است بر طعم و کیفیت آب تأثیر بگذارد. نظارت بر کربن دی اکسید همچنین برای ارزیابی تأثیر فعالیت‌های انسانی، مانند انتشار سوخت‌های فسیلی و جنگل زدایی که به افزایش سطح CO2 و اسیدی شدن اقیانوس‌ها کمک می‌کند، ضروری است. دانشمندان با اندازه گیری دی اکسید کربن می‌توانند تغییرات کیفیت آب را ردیابی کنند، اثرات آن را بر تنوع زیستی بسنجند و استراتژی‌هایی را برای محافظت از زیستگاه‌های دریایی در برابر اسیدی شدن بیشتر و اثرات مضر آن توسعه دهند.
روش‌های اندازه گیری کربن دی اکسید در آب
اندازه گیری دی اکسید کربن در آب در زمینه‌های مختلف از جمله نظارت بر محیط زیست، تصفیه آب و زیست شناسی دریایی ضروری است. در ادامه به روش‌های اندازه گیری کربن دی اکسید در آب در آزمایشگاه اب و پساب اشاره می‌کنیم:
اندازه گیری مستقیم مبتنی بر حسگر
سنسورهای تخصصی CO2 را می‌توان در آب غوطه‌ور کرد تا به طور مستقیم غلظت CO2 محلول را اندازه گیری کند. این حسگرها معمولاً از مواد حساس به CO2 استفاده کرده که هنگام قرار گرفتن در معرض گاز سیگنال تولید می‌کنند. رایج‌ترین انواع حسگرها شامل حسگرهای الکتروشیمیایی، نوری (فلورسانس) و مادون قرمز است. این دستگاه‌ها CO2 را از طریق تأثیرگذاری بر مواد خاص یا خواص نوری در حسگر تشخیص می‌دهند. سنسورهای تخصصی اغلب قابل حمل هستند و امکان اندازه گیری میدانی را فراهم می‌کنند و داده‌های بلادرنگ را ارائه می‌دهند که برای نظارت بر تغییرات در طول زمان مفید است.
روش تیتراسیون (تیتراسیون اسیدی- باز)
این روش آزمایشگاهی کلاسیک شامل اضافه کردن یک پایه به آب برای خنثی کردن اسید کربنیک تشکیل شده توسط CO2 محلول است. با اندازه گیری دقیق مقدار پایه اضافه شده، مقدار کل CO2 را می‌توان محاسبه کرد. این روش دقیق است، اما به تجهیزات آزمایشگاهی خاص و شرایط کنترل شده نیاز دارد، بنابراین عمدتاً در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود. این تست می‌تواند برای اندازه گیری CO2 در نمونه‌های آب جمع آوری شده از مکان‌های مختلف مفید باشد.
تجزیه و تحلیل گازهای هد اسپیس
این تکنیک شامل قرار دادن یک نمونه آب در یک ظرف مهر و موم شده با حجم مشخصی از هوا (Headspace) و اجازه دادن به CO2 برای رسیدن به تعادل بین آب و هوا است. هنگامی که به تعادل رسید، غلظت CO2 در هوای فضای سر را می‌توان اندازه گیری کرد، معمولاً با استفاده از آنالایزرهای گاز مادون قرمز یا کروماتوگرافی گازی و برای محاسبه غلظت در آب استفاده می‌شود. این برای اندازه گیری CO2 و سایر گازهای محلول در آب موثر است، اما برای اطمینان از نتایج دقیق نیاز به کنترل دقیق دما و فشار دارد.
اندازه گیری pH و قلیائیت (روش غیر مستقیم)
با اندازه‌گیری pH و قلیائیت آب می‌توان غلظت CO2 محلول را به‌طور غیرمستقیم محاسبه کرد، زیرا CO2 بر هر دو پارامتر تأثیر می‌گذارد. این روش از روابط شناخته شده در سیستم کربنات (یون‌های CO2، بی کربنات و کربنات) برای تخمین غلظت CO2 استفاده می‌کند. به ویژه در اقیانوس شناسی و نظارت بر محیط زیست مفید است. این آزمون نسبتاً ساده و مقرون به صرفه است، اما برای ارائه داده‌های قابل اعتماد CO2 به اندازه‌گیری دقیق pH و قلیائیت نیاز دارد.
طیف سنجی جذب مادون قرمز
طیف سنجی مادون قرمز مقدار نور مادون قرمز جذب شده توسط CO2 در آب را اندازه گیری می‌کند، زیرا مولکول‌های CO2 طول موج‌های خاصی از نور IR را جذب می‌کنند. این یک روش بسیار دقیق و غیر تهاجمی است که امکان نظارت مداوم بر سطوح CO2 را فراهم می‌کند. با این حال، به تجهیزات پیشرفته نیاز دارد و اغلب در تنظیمات آزمایشگاهی استفاده می‌شود. این روش اغلب در محیط‌های تحقیقاتی کنترل شده استفاده می‌شود که دقت بالا بسیار مهم است.
روش اندازه گیری کربن دی اکسید در آب در آزمایشگاه‌های رسوب آب
اندازه گیری کربن دی اکسید در آب می‌تواند در کیفیت آب آشامیدنی، زندگی آبزیان و سایر موارد مهم باشد. برای این کار می‌توانید از آزمایشگاه‌های رسوب آب استفاده کنید. ما مجهزترین تجهیزات و مجرب‌ترین کادر آزمایشگاهی را داریم و به شما بالاترین خدمات را ارائه می‌دهیم. برای کسب اطلاعات بیشتر با تیم مشاوران ما از طریق شماره ۷۷۶۴۶۱۰۲-۰۲۱ تماس بگیرید.