Toepassingsvoorbeelden van de 4-in-1-sensor voor ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH in de Filipijnen

De Filipijnen, als archipelstaat, beschikken over overvloedige waterbronnen, maar staan ​​ook voor aanzienlijke uitdagingen op het gebied van waterkwaliteitsbeheer. Dit artikel beschrijft de toepassingsmogelijkheden van een 4-in-1 waterkwaliteitssensor (die ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH meet) in diverse sectoren in de Filipijnen, waaronder landbouwbevloeiing, gemeentelijke watervoorziening, noodhulp bij rampen en milieubescherming. Door deze praktijkvoorbeelden te analyseren, kunnen we begrijpen hoe deze geïntegreerde sensortechnologie de Filipijnen helpt bij het aanpakken van uitdagingen op het gebied van waterkwaliteitsbeheer, het verbeteren van de monitoringefficiëntie en het leveren van realtime data ter ondersteuning van besluitvorming.

Achtergrond en uitdagingen van waterkwaliteitsmonitoring in de Filipijnen

Als archipelstaat bestaande uit meer dan 7.000 eilanden, beschikken de Filipijnen over diverse waterbronnen, waaronder rivieren, meren, grondwater en uitgestrekte mariene ecosystemen. Het land staat echter voor unieke uitdagingen op het gebied van waterkwaliteitsbeheer. Snelle verstedelijking, intensieve landbouwactiviteiten, industriële ontwikkeling en frequente natuurrampen (zoals tyfoons en overstromingen) vormen een ernstige bedreiging voor de kwaliteit van de waterbronnen. Tegen deze achtergrond zijn geïntegreerde waterkwaliteitsmeetapparatuur, zoals de 4-in-1-sensor (die ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH meet), essentiële instrumenten geworden voor waterkwaliteitsbeheer in de Filipijnen.

De waterkwaliteit in de Filipijnen vertoont regionale verschillen. In landbouwintensieve gebieden, zoals Centraal Luzon en delen van Mindanao, heeft overmatig kunstmestgebruik geleid tot verhoogde concentraties stikstofverbindingen (met name ammoniakstikstof en nitraatstikstof) in het water. Studies tonen aan dat het verlies aan ammoniak door vervluchtiging van oppervlaktebemesting met ureum in Filipijnse rijstvelden kan oplopen tot zo'n 10%, waardoor de effectiviteit van kunstmest afneemt en watervervuiling ontstaat. In stedelijke gebieden zoals Metro Manila vormen zware metaalverontreiniging (vooral lood) en microbiële vervuiling een groot probleem in de gemeentelijke waterleiding. In regio's die getroffen zijn door natuurrampen zoals tyfoon Haiyan in Tacloban City, leidde de beschadiging van de waterleiding tot fecale verontreiniging van drinkwaterbronnen, met een toename van diarree tot gevolg.

Traditionele methoden voor waterkwaliteitsmonitoring kennen diverse beperkingen in de Filipijnen. Laboratoriumanalyse vereist het verzamelen en transporteren van monsters naar centrale laboratoria, wat tijdrovend en kostbaar is, met name voor afgelegen eilandgebieden. Bovendien bieden meetinstrumenten voor één parameter geen volledig beeld van de waterkwaliteit, terwijl het gelijktijdig gebruik van meerdere apparaten de complexiteit en onderhoudskosten van het systeem verhoogt. Geïntegreerde sensoren die meerdere belangrijke parameters tegelijk kunnen monitoren, zijn daarom van bijzonder belang voor de Filipijnen.

Ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH zijn cruciale indicatoren voor het beoordelen van de waterkwaliteit. Ammoniakstikstof is voornamelijk afkomstig van landbouwafvoer, huishoudelijk afvalwater en industrieel afvalwater, waarbij hoge concentraties direct giftig zijn voor waterleven. Nitraatstikstof, het eindproduct van stikstofoxidatie, vormt een gezondheidsrisico, zoals het blauwebabysyndroom, bij overmatige inname. Totale stikstof weerspiegelt de totale stikstofbelasting in het water en is een belangrijke indicator voor het evalueren van eutrofiëringsrisico's. De pH beïnvloedt de omzetting van stikstofverbindingen en de oplosbaarheid van zware metalen. In het tropische klimaat van de Filipijnen versnellen hoge temperaturen de afbraak van organisch materiaal en de stikstofomzettingsprocessen, waardoor realtime monitoring van deze parameters bijzonder belangrijk is.

De technische voordelen van 4-in-1-sensoren liggen in hun geïntegreerde ontwerp en realtime monitoringmogelijkheden. In vergelijking met traditionele sensoren voor één parameter, leveren deze apparaten gelijktijdig gegevens over meerdere gerelateerde parameters, waardoor de monitoringefficiëntie verbetert en de onderlinge verbanden tussen parameters aan het licht komen. Zo beïnvloeden pH-veranderingen bijvoorbeeld direct de balans tussen ammoniumionen (NH₄⁺) en vrije ammoniak (NH₃) in water, wat op zijn beurt het risico op ammoniakvervluchtiging bepaalt. Door deze parameters gezamenlijk te monitoren, kan een completere beoordeling van de waterkwaliteit en de risico's op vervuiling worden verkregen.

Onder de unieke klimatologische omstandigheden van de Filipijnen moeten 4-in-1-sensoren een sterk aanpassingsvermogen aan de omgeving aantonen. Hoge temperaturen en een hoge luchtvochtigheid kunnen de stabiliteit en levensduur van de sensor beïnvloeden, terwijl frequente regenval plotselinge veranderingen in de troebelheid van het water kan veroorzaken, wat de nauwkeurigheid van optische sensoren kan verstoren. Daarom vereisen 4-in-1-sensoren die in de Filipijnen worden ingezet doorgaans temperatuurcompensatie, een anti-biofouling ontwerp en weerstand tegen schokken en waterindringing om de complexe tropische eilandomgeving van het land te kunnen weerstaan.

Toepassingen in de monitoring van irrigatiewater in de landbouw

Als landbouwland is rijst het belangrijkste basisvoedselgewas van de Filipijnen, en efficiënt gebruik van stikstofmeststoffen is cruciaal voor de rijstproductie. De toepassing van 4-in-1 waterkwaliteitssensoren in Filipijnse irrigatiesystemen biedt robuuste technische ondersteuning voor precisiebemesting en de bestrijding van diffuse verontreiniging. Door het in realtime monitoren van ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH in irrigatiewater, kunnen boeren en landbouwtechnici het meststoffengebruik wetenschappelijker beheren, stikstofverliezen verminderen en voorkomen dat landbouwafvoer omliggende waterlichamen vervuilt.

Stikstofbeheer in rijstvelden en verbetering van de efficiëntie van kunstmestgebruik

In het tropische klimaat van de Filipijnen is ureum de meest gebruikte stikstofmeststof in rijstvelden. Onderzoek toont aan dat het verlies aan ammoniak door vervluchtiging van oppervlakkig aangebracht ureum in Filipijnse rijstvelden kan oplopen tot ongeveer 10%, wat nauw samenhangt met de pH van het irrigatiewater. Wanneer de pH van het water in de rijstvelden door algengroei boven de 9 stijgt, wordt ammoniakvervluchtiging een belangrijke oorzaak van stikstofverlies, zelfs in zure grond. De 4-in-1 sensor helpt boeren bij het bepalen van het optimale bemestingstijdstip en de optimale bemestingsmethoden door de pH en het ammoniakstikstofgehalte in realtime te monitoren.

Filipijnse landbouwonderzoekers hebben 4-in-1-sensoren gebruikt om een ​​"watergestuurde diepplaatsingstechnologie" voor stikstofmeststoffen te ontwikkelen. Deze techniek verbetert de stikstofbenuttingsefficiëntie aanzienlijk door de wateromstandigheden op het veld en de bemestingsmethoden wetenschappelijk te controleren. De belangrijkste stappen zijn: het stoppen van de irrigatie enkele dagen voor de bemesting om de grond licht te laten uitdrogen, het aanbrengen van ureum op het oppervlak en vervolgens licht irrigeren om de stikstof in de bodemlaag te laten doordringen. Sensorgegevens tonen aan dat deze techniek meer dan 60% van de ureumstikstof in de bodemlaag kan brengen, waardoor gas- en afspoelverliezen worden verminderd en de stikstofbenuttingsefficiëntie met 15-20% toeneemt.

Veldproeven in Centraal Luzon met behulp van 4-in-1-sensoren brachten de stikstofdynamiek onder verschillende bemestingsmethoden aan het licht. Bij traditionele oppervlaktebemesting registreerden de sensoren een scherpe piek in ammoniakstikstof 3-5 dagen na de bemesting, gevolgd door een snelle daling. Diepe plaatsing resulteerde daarentegen in een meer geleidelijke en langdurige afgifte van ammoniakstikstof. pH-gegevens toonden ook kleinere schommelingen in de pH van de waterlaag bij diepe plaatsing, waardoor het risico op ammoniakvervluchtiging afnam. Deze realtime bevindingen boden wetenschappelijke richtlijnen voor het optimaliseren van bemestingstechnieken.

Beoordeling van de vervuilingsbelasting van irrigatie- en afwateringswater

Intensieve landbouwgebieden in de Filipijnen kampen met aanzienlijke problemen op het gebied van diffuse vervuiling, met name stikstofvervuiling door afwatering van rijstvelden. Vier-in-één-sensoren, geplaatst in afwateringssloten en ontvangende wateren, monitoren continu de variaties in stikstofconcentraties om de milieueffecten van verschillende landbouwmethoden te beoordelen. In een monitoringproject in de provincie Bulacan registreerden sensornetwerken 40-60% hogere totale stikstofbelastingen in irrigatiewater tijdens het regenseizoen vergeleken met het droge seizoen. Deze bevindingen vormden de basis voor seizoensgebonden strategieën voor nutriëntenbeheer.

4-in-1-sensoren hebben ook een belangrijke rol gespeeld in burgerwetenschappelijke projecten in plattelandsgemeenschappen op de Filipijnen. In een onderzoek in Barbaza, in de provincie Antique, werkten onderzoekers samen met lokale boeren om de waterkwaliteit van verschillende bronnen te beoordelen met behulp van draagbare 4-in-1-sensoren. De resultaten toonden aan dat hoewel het water uit de put voldeed aan de normen voor pH en totale opgeloste stoffen, er stikstofvervuiling (voornamelijk nitraatstikstof) werd gedetecteerd, die verband hield met bemestingspraktijken in de omgeving. Deze bevindingen brachten de gemeenschap ertoe de timing en de hoeveelheid bemesting aan te passen, waardoor het risico op grondwatervervuiling afnam.

*Tabel: Vergelijking van 4-in-1 sensorapplicaties in verschillende Filippijnse landbouwsystemen

We kunnen ook diverse oplossingen bieden voor
1. Draagbare meter voor het meten van meerdere waterparameters
2. Drijvend boeiensysteem voor waterkwaliteitsmetingen met meerdere parameters.
3. Automatische reinigingsborstel voor de multiparameter watersensor
4. Complete set servers en software draadloze module, ondersteunt RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN

Voor meer informatie over watersensoren,
Neem contact op met Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite: www.hondetechco.com
Tel: +86-15210548582