Fengmei Li, Yaoguang Wei *, Yingyi Chen, Daoliang Li iyo Xu Zhang
Helay: 1 Oktoobar 2015;La aqbalay: 1 December 2015;La daabacay: 9 December 2015
Tifaftiraha tacliinta: Frances S. Ligler
Kulliyadda Warfaafinta iyo Injineerinka Korontada, Jaamacadda Beeraha Shiinaha, 17 Waddada Bari ee Tsinghua,
Beijing 100083, China; lifm@cau.edu.cn (F.L.); chyingyi@126.com (Y.C.); dliangl@cau.edu.cn (D.L.);
zhangxu_zx888@sina.com (X.Z.)
*Correspondence: weiyaoguang@gmail.com; Tel.: +86-10-6273-6764; Fax: +86-10-6273-7741
Soo koobid:Ogsajiinta kala diri (DO) waa arrin muhiim ah oo saameeya korriinka caafimaadka leh ee fifishes ee beeraleyda.Waxa ku jira DO waxa ay isku beddeshaa jawiga biyaha, sidaas awgeedna waa in lagala socdo onlayn.Si kastaba ha ahaatee, hababka cabbiraadda dhaqameed, sida iodometry iyo hababka kale ee falanqaynta kiimikada, kuma habboona la socodka internetka.Habka Clark ma ahan mid deggan oo ku filan muddada dheer ee kormeerka.Si loo xalliyo dhibaatooyinkan, warqadani waxay soo jeedinaysaa habka cabbiraadda DO caqli-gal ah oo ku salaysan habka daminta flfluorescence. Nidaamka cabbiraadda wuxuu ka kooban yahay ogaanshaha deminta flfluorescent, qaboojinta calaamadaha, farsamaynta caqliga, iyo qaybaha korontada.Baadhitaanka indho-indheynta ayaa qabata habka deminta ffluorescent si loo ogaado waxa ku jira DO oo u xalliyo dhibaatada, halka hababka kiimikooyinka dhaqameed ay si sahlan u saameeyaan deegaanka.Baadhitaanka indhaha waxa uu ka kooban yahay kulayliyaha iyo ilo kicinta laba-geesoodka ah si loo go'doomiyo iftiinka dulin ee muuqda oo loo fuliyo istaraatijiyad magdhow ah.Habka farsamaynta garaadka wuxuu qaataa heerka IEEE 1451.2 wuxuuna garwaaqsadaa magdhowga caqliga leh.Natiijooyinka tijaabada ah waxay muujinayaan in habka cabbirka indhaha uu yahay mid deggan, sax ah, oo ku habboon kormeerka DO ee codsiyada aquaculture.
1. Hordhac
Ogsajiinta kala diri (DO) waxaa loola jeedaa unugyada ogsijiinta ee ku milmay biyaha waana lama huraan si loo ilaaliyo nolosha aadanaha iyo xoolaha.Ogsajiinta waa falanqeeye muhiim ah sababtoo ah doorka muhiimka ah ee ay ku leedahay sayniska nolosha, bayotechnoolajiyada, daawada, iyo warshadaha biyaha.Mawduuca DO ee biyaha ku jira waa calaamad muujinaysa tayada biyaha, iyo xakamaynta taxaddarka leh ee heerarka ogsijiinta ayaa muhiim u ah hababka is-nadiifinta ee biyaha wasakhda ah [1,2].Tayada biyuhu waxay si dhow ula xidhiidhaa wasakhda ku jirta biyaha, sida H2S, NO2, NH4+, iyo walxaha organic.Astaamaha biyaha wasakhda ah, oo ay ku jiraan midabka, baahida ogsijiinta kiimikada (COD), iyo baahida ogsijiinta noolaha (BOD), waxay si gaar ah u tilmaamaysaa heerka wasakhowga biyaha wasakhda warshadaha [3].Isla mar ahaantaana, DO waxay door muhiim ah ka ciyaartaa caafimaadka iyo koritaanka noolaha biyaha [4,5].Mawduuca DO ee ka yar 2 mg/L tiro saacado ah ayaa sababta neefta iyo dhimashada noolaha biyaha.Bini'aadamka, maadada DO ee biyaha la cabbo waa inaysan ka yarayn 6 mg/L.Sidaa darteed, go'aaminta uruurinta ogsijiinta ayaa muhiimad sare u leh warshadaha ku-noolaha iyo nolol maalmeedka.Si kastaba ha ahaatee, la socodka waxa ku jira DO dhammaan arrimaheeda saamaynta dibadda, sida heerkulka, cadaadiska, iyo cusbada, waa adag tahay.Si loo helo nuxur sax ah DO, habka ogaanshaha waa inuu hirgeliyaa magdhow caqli gal ah.Guud ahaan, saddex hab ayaa loo isticmaali karaa in lagu ogaado nuxurka DO: iodometric, electrochemical, iyo hababka indhaha [7,8].
Habka iodometric [9,10] waa hab caan ah oo sax ah oo lagu ogaado waxa ku jira DO ee biyaha.Waa hab fifiducial ah laakiin waxa uu leeyahay nidaam ogaanshaha kakan oo aan loo isticmaali karin in lagu ogaado tayada biyaha onlayn.Habkan waxaa inta badan loo adeegsadaa halbeeg ahaan jawiga shaybaadhka (khadka ka maqan).Habka korantada kiimikaad [11-14] waxay isticmaashaa electrodes si ay u ogaadaan wakhtiga ay soo saaraan falcelinta redox ee elektiroonigga.Habkan waxaa loo kala saari karaa sida nooca polarographic ama nooca unugyada galvanic oo ku salaysan mabda'a ogaanshaha.Habka korantada kiimikaad wuxuu leeyahay taariikh dheer oo lagu ogaanayo nuxurka DO;fifirst waxa loogu yeero habka polarographic Clark waxaa naqshadeeyay Clark oo ka tirsan Shirkadda YSI 1956 [12].Si ka duwan iodometry, habka korantada kiimikaadku waxay la socotaa nuxurka DO iyadoo la raacayo falcelinta yaraynta oksaydhka ee ka dhex dhaca korantada iyo DO molecules waxayna cuntaa ogsijiinta habka ogsijiinta.Marka la eego in qallafsanaanta qalabku ay lama huraan tahay tiro badan oo arrimood oo ku lug leh go'aaminta natiijada ogaanshaha, dareemayaasha korantada waxay u baahan yihiin hagaajin joogto ah iyo beddelaad.Dareemayaasha DO ee indhaha [15,16] way ka soo jiidasho badan yihiin hababka iodometry iyo kiimikooyinka elektiroonigga ah sababtoo ah waxay leeyihiin waqti jawaab celin degdeg ah, ma isticmaalaan ogsijiinta, waxay leeyihiin wax yar oo waqti ka dib, waxay leeyihiin awood ay ugu adkeystaan qalalaasaha dibadda ah, waxayna u baahan yihiin qiyaasid yar.Mabda'a ogaanshaha ee dareemayaasha DO ee indhaha waxay ku salaysan yihiin deminta ffluorescent, oo ay ku jiraan ogaanshaha nolosha oo dhan iyo ogaanshaha xoojinta flofluorescent.Ogaanshaha xoojinta waxaa lagu gaari karaa iyada oo loo marayo photodiode, oo ka duwan nolosha, taas oo ah in la ogaado iyada oo ku saleysan wareegga marxaladda [17].Daraasadani waxay soo saartaa habka cabbiraadda indhaha ee caqliga leh oo ku salaysan habka deminta ffluorescent.
Hababka aan soo sheegnay waxay leeyihiin faa'iidooyin iyo faa'iidooyin qaarkood kuwaas oo ka dhigaya kuwo aan ku habboonayn warshadaha kalluunka ee Shiinaha.Marka hore, ogaanshaha waxa ku jira DO way ku adag tahay aquarist-ka kaas oo ay tahay inuu la tacaalo arrimo badan oo saameeya warshadaha aquaculture.Isbarbardhigga saddexda hab ayaa muujinaya in habka korantada kiimikada uusan ahayn doorasho wanaagsan sababtoo ah sifooyinka daciifka ah ee ka hortagga faragelinta.Marka labaad, nuxurka DO maaha mid joogto ah, oo ku filnaansho la'aanta biyaha dabiiciga ah waxay keentaa dhimashada fifishes.Markaa, in la ogaado waxa ku jira DO wakhtiga dhabta ah waa mid aad muhiim u ah.Si kastaba ha ahaatee, habka iodometry muunadaha biyaha waa in lagu tijaabiyaa shaybaadhka, taasoo ka dhigaysa habkan mid aan ku habboonayn la socodka noolaha ee wax soo saarka dhabta ah sababtan awgeed.
Ugu dambeyntii, dareemayaasha indhaha ee dhaqameedku waxay leeyihiin dhowr faa'iido darro, oo ay ku jiraan u nuglaanshaha isbeddelada heerkulka dibadda, cadaadiska, iyo milixda iyo yaraynta isha iftiinka iyo qulqulka sababtoo ah hoos u dhaca ama dheecaanka dheeha.Saamaynta dhammaan arrimahan waxaa lagu yarayn karaa iyada oo lagu darayo qaybo farsameed oo caqli leh.Dareemaha caadiga ah ee DO indhaha ee dibedda laga keenay waa qaali mana laha saxnaan sare marka loo isticmaalo warshadaha aquaculture.Markaa, naqshadaynta iyo horumarinta dareemaha indhaha ee DO raqiis ah oo caqli-gal ah ayaa loo baahan yahay. Daraasaddani waxay soo jeedinaysaa oo horumarinaysaa habka cabbirka DO caqli-gal ah oo ku salaysan habka deminta ffluorescent.Dareemuhu wuxuu ka kooban yahay afar qaybood: ogaanshaha deminta ffluorescent, qaboojinta calaamadaha, farsamaynta garaadka, iyo qaybaha korontada.Dareemka ku salaysan deminta ffluorescent wuxuu leeyahay dhinacyo badan oo faa'iido leh: isticmaalka awoodda hoose, cabbir yar, saxnaanta sare, iyo sifooyinka ka-hortagga faragelinta ka xooggan ee iodometry ama dareemayaasha korantada.
2. Qalabka iyo Hababka
2.1.Nakhshadda Guud ee Dareemka Ogsajiinta ee Kala Dila ee indhaha
Marka la eego jiritaanka cunsurrada saameynta leh ee aan degganeyn, dareemaha wuxuu qaataa baaritaanka indhaha oo ku saleysan deminta fluorescence.Marka la barbar dhigo dareemaha DO-dhaqameedka, dareenka indhaha ee DO ee caqliga leh ee lagu soo jeediyay daraasaddan ayaa leh qaab-dhismeed baaritaan oo la xoojiyey iyo moduleka farsamaynta garaadka dheeraadka ah.Halbeegyadan is-habaynta waxa lagu kaydiyaa xusuusta beddelaha elektarooniga ah ee xaashida xogta (TEDS).Jaantuska 1 wuxuu muujinayaa in ogaanshaha daminta ffluorescent, qaboojinta calaamadaha, farsamaynta caqliga, iyo qaybaha korantada ay ku jiraan dareemayaasha caqliga leh.Qaybta ogaanshaha deminta FLfluorescent waxay ka kooban tahay baadhista heerkulka iyo DO baadhitaan.Baaritaanka heerkulku wuxuu mas'uul ka yahay ururinta calaamadaha heerkulka biyaha, baaritaanka DO wuxuu mas'uul ka yahay ururinta calaamadaha DO.Calaamadda gelinta asalka ah waxaa loo rogi karaa calaamadda korantada ee 0-2.5 V iyadoo loo marayo wareegyada qaboojinta calaamadaha.MSP430 microcontroller, kaas oo ah udub dhexaadka moduleka wax qabad ee caqliga leh, wuxuu ku xiran yahay wareegyada qaboojinta calaamadaha, xusuusta TEDS, iyo interface interface [18].Xogta la ururiyey waxaa lagu dhex milmay iyada oo loo marayo tignoolajiyada isku-dhafka xogta badan ee baaritaanka, iyo qiimaha DO ee la helo waxaa lagu wareejiyaa is-dhexgalka RS485 ee ku habboon ka dib marka la farsameeyo oo uu falanqeeyo microcontroller.Isku xirka RS485 wuxuu u oggolaanayaa microcontroller inuu la xiriiro PC-ga sare.Dareemka waxa ku shaqeeya koronto furan, kaas oo sidoo kale ay maamusho MSP430 microcontroller.
2.2.Naqshada Module Detection Fluorescent Detection
Naqshadeynta cutubka ogaanshaha deminta ffluorescent ayaa lagu muujiyay sawirka 2. Baadhitaanku wuxuu leeyahay dherer qiyaastii ah 16 cm iyo dhexroor 4 cm ah.Isku xidhka baadhista is haysta waxa loo istcimaalaa waafaqid shuruudaha warshadaynta biyahaSida ku cad Jaantuska 2, baadhitaanka DO waxa uu ka kooban yahay laba laydh oo buluug ah oo dhalaalkoodu sareeyo, sol-gel fifilim, slide galaas ah, guduud indhaha ah oo filter ah, warqad filter indhaha buluuga ah, iyo silicon photodiode.Qaybtan waxa kale oo ka mid ah caabbinta platinum si loola socdo heerkulka deegaanka inta lagu jiro cabbiraadda.Xoogga fluorescent iyo heerkulka waxaa lagu farsameeyaa software-ka si loo cabbiro heerkulka.
Nalalka buluuga ah ee iftiinka sare leh ee laba-geesoodka ah (LA470-02) ayaa lagu habeeyey isla soo noqnoqda, si markaa tixraaca LED loo isticmaali karo si loo magdhabo kicinta LED-ka sababtoo ah luminta xoogga iftiinka iftiinka buluugga ah waa isku mid.Isla mar ahaantaana, photodiode-ku wuxuu yarayn karaa shucaaca asalka sababtoo ah iftiinka ambient ee deegaanka cabbirka wuxuuna ka fogaanayaa kicinta wax kasta oo fluorescent ah.Intaa waxaa dheer, xoojinta LED-yada waxaa loo dhimay heer hoose taas oo dhacdada sawir-qaadista ee dheeha ay leedahay suurtogalnimo yar oo ah inay dhacdo [19].Mawjadda dhexe ee laydhka kicinta buluuga ah wuxuu ku saabsan yahay 465 nm, kaas oo lagu dhejiyay warqad dhejis ah oo buluug ah si loo eego iftiinka hirarka kale.Natiijooyinka tijaabada ah waxay muujinayaan in iftiinka buluuga ah uu ku kicin karo xuubka xasaasiga ah inuu sii daayo ffluorescence 650 nm.Si loo dhimo saamaynta iftiinka dulinka, baadhitaanku wuxuu ku qalabaysan yahay waraaqo xidhitaan buluug ah (OF1 iyo OF2) oo ku yaal laydhyada hortooda iyo gaduudan sare-passfilter (OF3) oo ku yaal horteeda silikoon photodiode.Silicon photodiode (OPT 301) ayaa loo isticmaalaa in lagu helo ffluorescence ee ka soo baxaya sol-gel fifilim iyo iftiinka buluugga ah ee LED-ka tixraaca.LED kicinta buluuga ah iyo tixraaca buluuga ah ee LED waxay ku kala duwan yihiin dhinacyo kala duwan oo ka mid ah guduudka sare ee sare-mareenka ee fifilter, taas oo faa'iido u leh in la gooyo iftiinka dulin iyo dammaanad qaadida saxnaanta ogaanshaha calaamadaha indhaha. Dareemaha DO iyo waxqabadkiisu waxay si mug leh u saameeyaan saxnaanta, hufnaanta, iyo xasilloonida dareemaha.Cilmi-baadhayaashu waxay sameeyeen daraasado dhowr ah oo ku saabsan tilmaamayaasha fluorescence [20-22] waxayna ogaadeen in tilmaamayaasha ugu caansan ee fluorescent ay ku jiraan dhismooyinka porphyrin birta, hydrocarbons aromatic polycyclic organic, iyo dhismayaasha birta ee kala-guurka [23].Ru(bpy)3Cl2 ayaa loo doortay tusaha fluorescence ee daraasaddan sababta oo ah xawligeeda wareejinta birta-ilaa-ligand ee aadka u kacsan, cimriga dheer, iyo nuugista xooggan ee gobolka buluug-cagaaran ee spectrum, kaas oo ku habboon iftiinka sare ee buluuga ah ee LED [20].Midabku wuxuu ku dheggan yahay dalool-jilicsan oo biyo-jilicsan sol-gel fifilm oo qiyaastii ah 0.04 mm.Sol-gel fifilm waxa lagu rakibay dusha slide dhalada ah, kaas oo ah in uu ahaado mid hufan si xamaasadda iyo iftiinka u dhex galo.Filimku waa inuu sidoo kale ahaadaa qaabka qaansada oo uu ilaaliyo cabbir deggan;dusha sare ee arc waxaa loogu talagalay in lagu kordhiyo aagga xiriirka lagana fogaado xumbo korka.Mabda'a hawlgalka dareemaha wuxuu ku salaysan yahay habka deminta ffluorescent.Habka deminta ffluorescent waxaa lagu sifeeyay isla'egta Stern-Volmer [24-26].
Waqtiga boostada: Mar-26-2022