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

De Filipijnen, een archipelstaat, beschikt over overvloedige waterbronnen, maar kampt ook met aanzienlijke uitdagingen op het gebied van waterkwaliteitsbeheer. Dit artikel beschrijft de toepassingsvoorbeelden van een 4-in-1 waterkwaliteitssensor (monitoring van ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH) in verschillende sectoren in de Filipijnen, waaronder landbouwirrigatie, gemeentelijke watervoorziening, noodhulp bij rampen en milieubescherming. Door deze praktijkscenario's 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 efficiëntie van de monitoring en het bieden van realtime dataondersteuning voor besluitvorming.

Achtergrond en uitdagingen van waterkwaliteitsmonitoring in de Filipijnen

Als archipel met meer dan 7000 eilanden beschikt de Filipijnen over een gevarieerde watervoorraad, waaronder rivieren, meren, grondwater en uitgestrekte mariene ecosystemen. Het land kampt echter met unieke uitdagingen op het gebied van waterkwaliteitsbeheer. Snelle verstedelijking, intensieve landbouw, industriële ontwikkeling en frequente natuurrampen (zoals tyfonen en overstromingen) vormen een ernstige bedreiging voor de waterkwaliteit. Tegen deze achtergrond zijn geïntegreerde apparaten voor waterkwaliteitsmonitoring, zoals de 4-in-1-sensor (die ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH meet), essentiële instrumenten geworden voor het waterkwaliteitsbeheer in de Filipijnen.

De waterkwaliteit in de Filipijnen verschilt per regio. In gebieden met intensieve landbouw, zoals Centraal-Luzon en delen van Mindanao, heeft overmatig kunstmestgebruik geleid tot verhoogde concentraties stikstofverbindingen (met name ammoniakstikstof en nitraatstikstof) in waterlichamen. Studies tonen aan dat ammoniakverliezen door oppervlaktebehandeling van ureum in Filipijnse rijstvelden kunnen oplopen tot ongeveer 10%, waardoor de meststofefficiëntie afneemt en watervervuiling toeneemt. In stedelijke gebieden zoals Metro Manila vormen verontreiniging met zware metalen (met name lood) en microbiële verontreiniging grote problemen in gemeentelijke watersystemen. In regio's die getroffen zijn door natuurrampen zoals tyfoon Haiyan in Tacloban City, leidden beschadigde watervoorzieningssystemen tot fecale verontreiniging van drinkwaterbronnen, wat leidde tot een toename van diarree.

Traditionele methoden voor waterkwaliteitsmonitoring kennen in de Filipijnen meerdere beperkingen. Laboratoriumanalyse vereist monsterafname en transport naar centrale laboratoria, wat tijdrovend en kostbaar is, vooral in afgelegen eilandgebieden. Bovendien kunnen monitoringapparaten met één parameter geen volledig beeld van de waterkwaliteit bieden, terwijl het gelijktijdig gebruiken van meerdere apparaten de systeemcomplexiteit en onderhoudskosten verhoogt. Geïntegreerde sensoren die meerdere belangrijke parameters tegelijkertijd kunnen monitoren, zijn daarom van bijzondere waarde voor de Filipijnen.

Ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH zijn cruciale indicatoren voor het beoordelen van de watergezondheid. Ammoniakstikstof is voornamelijk afkomstig van afstromend landbouwwater, huishoudelijk rioolwater en industrieel afvalwater, en is in hoge concentraties direct giftig voor in het water levende organismen. Nitraatstikstof, het eindproduct van stikstofoxidatie, brengt gezondheidsrisico's met zich mee, zoals het blauwebabysyndroom, wanneer het in overmaat wordt ingenomen. Totale stikstof weerspiegelt de totale stikstofbelasting in water en is een belangrijke indicator voor het beoordelen van eutrofiëringsrisico's. De pH beïnvloedt de omzetting van stikstofsoorten en de oplosbaarheid van zware metalen. In het tropische klimaat van de Filipijnen versnellen hoge temperaturen de processen van organische afbraak en stikstofomzetting, 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. Vergeleken met traditionele sensoren met één parameter leveren deze apparaten gelijktijdig gegevens over meerdere gerelateerde parameters, waardoor de monitoringefficiëntie verbetert en onderlinge verbanden tussen parameters worden onthuld. pH-veranderingen hebben bijvoorbeeld direct invloed op de balans tussen ammoniumionen (NH₄⁺) en vrije ammoniak (NH₃) in water, wat op zijn beurt het risico op ammoniakvervluchtiging bepaalt. Door deze parameters samen te monitoren, kan een completere beoordeling van de waterkwaliteit en vervuilingsrisico's worden bereikt.

Gezien de unieke klimatologische omstandigheden in de Filipijnen moeten 4-in-1-sensoren zich uitstekend aanpassen aan de omgeving. Hoge temperaturen en vochtigheid 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 beïnvloeden. Daarom vereisen 4-in-1-sensoren die in de Filipijnen worden gebruikt doorgaans temperatuurcompensatie, een anti-biofoulingontwerp en schokbestendigheid en waterbestendigheid om de complexe tropische eilandomgeving van het land te weerstaan.

Toepassingen in de monitoring van landbouwirrigatiewater

Als landbouwnatie is rijst het belangrijkste basisgewas van de Filipijnen en is efficiënt gebruik van stikstofmeststoffen cruciaal voor de rijstproductie. De toepassing van 4-in-1 waterkwaliteitssensoren in Filipijnse irrigatiesystemen biedt robuuste technische ondersteuning voor nauwkeurige bemesting en bestrijding van vervuiling vanuit niet-puntbronnen. Door ammoniakstikstof, nitraatstikstof, totale stikstof en pH in irrigatiewater in realtime te monitoren, kunnen boeren en landbouwtechnici het meststofgebruik wetenschappelijker beheren, stikstofverliezen verminderen en voorkomen dat landbouwafval omliggende wateren verontreinigt.

Stikstofbeheer in rijstvelden en verbetering van de meststofefficiëntie

In het tropische klimaat van de Filipijnen is ureum de meest gebruikte stikstofmeststof in rijstvelden. Onderzoek toont aan dat ammoniakvervluchtigingsverliezen door oppervlaktebehandeling van ureum in Filipijnse rijstvelden kunnen oplopen tot ongeveer 10%, wat nauw samenhangt met de pH-waarde van het irrigatiewater. Wanneer de pH-waarde van het water in de rijstvelden boven de 9 stijgt door algenactiviteit, wordt ammoniakvervluchtiging een belangrijke oorzaak van stikstofverlies, zelfs in zure grond. De 4-in-1 sensor helpt boeren bij het bepalen van het optimale tijdstip en de beste bemestingsmethoden door de pH-waarde en de ammoniakstikstofconcentratie in realtime te monitoren.

Filipijnse landbouwonderzoekers hebben 4-in-1 sensoren gebruikt om een "watergestuurde technologie voor diepe plaatsing" voor stikstofmeststoffen te ontwikkelen. Deze techniek verbetert de efficiëntie van het stikstofgebruik aanzienlijk door de wateromstandigheden en bemestingsmethoden op het veld wetenschappelijk te controleren. Belangrijke stappen zijn: het stoppen van de irrigatie enkele dagen voor de bemesting om de grond licht te laten drogen, 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 gasvormige en afstromende verliezen worden verminderd en de efficiëntie van het stikstofgebruik met 15-20% wordt verhoogd.

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

Beoordeling van de verontreinigingsbelasting van irrigatie en drainage

Intensieve landbouwgebieden in de Filipijnen kampen met aanzienlijke uitdagingen op het gebied van vervuiling door niet-puntbronnen, met name stikstofvervuiling door drainage van rijstvelden. 4-in-1-sensoren in drainagesloten en ontvangende wateren monitoren continu de stikstofvariaties om de milieueffecten van verschillende landbouwpraktijken te beoordelen. In een monitoringproject in de provincie Bulacan registreerden sensornetwerken een 40-60% hogere totale stikstofbelasting in irrigatiedrainage tijdens het regenseizoen in vergelijking met het droge seizoen. Deze bevindingen vormden de basis voor seizoensgebonden nutriëntenbeheerstrategieën.

4-in-1-sensoren hebben ook een belangrijke rol gespeeld in burgerwetenschapsprojecten in plattelandsgemeenschappen in de Filipijnen. In een onderzoek in Barbaza, in de provincie Antique, werkten onderzoekers samen met lokale boeren om de waterkwaliteit uit verschillende bronnen te beoordelen met behulp van draagbare 4-in-1-sensoren. De resultaten toonden aan dat, hoewel bronwater voldeed aan de pH- en totaal opgeloste vaste stoffennormen, er stikstofvervuiling (voornamelijk nitraatstikstof) werd gedetecteerd, die verband hield met bemestingspraktijken in de omgeving. Deze bevindingen zetten de gemeenschap ertoe aan om de timing en dosering van bemesting aan te passen, waardoor de risico's op grondwaterverontreiniging werden verminderd.

*Tabel: Vergelijking van 4-in-1-sensortoepassingen in verschillende Filipijnse landbouwsystemen

Wij kunnen ook een verscheidenheid aan oplossingen bieden voor
1. Handmeter voor multiparameter waterkwaliteit
2. Drijvend boeisysteem voor multiparameter waterkwaliteit
3. Automatische reinigingsborstel voor multi-parameter 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
Telefoon: +86-15210548582