Messtechnik für die Aquakultur - das tragbare Sauerstoffmessgerät HACH LANGE HQ10

Die Bestimmung des gelösten Sauerstoffes in Wasser ist in der Aquakultur die wichtigste und am häufigsten durchgeführte Messung. Viele gezüchtete Wasserorganismen haben einen geringen Sauerstofftoleranzbereich, so dass auch immer häufiger die Online Messungen eingesetzt werden müssen, um die optimale Sauerstoffkonzentration einzustellen.

Auch die Abwasseraufbereitungsstufe in einer Kreislaufanlage muss kontinuierlich überprüft werden. Temperatur, pH-Wert und Sauerstoffkonzentration sind hier die am häufigsten Messungen. Grund genug für aquakulturtechnik.de das neue Sauerstoffmessgerät HACH LANGE HQ10 mit LDO Technik näher zu betrachten.


Grundlagen

Zur Messung von ® Sauerstoff in flüssigen Medien werden im Allgemeinen zwei Methoden angewendet. Die Methode nach Winkler (chemisch-titrimetrisches Verfahren) und die polarographische Methode. Als neues Verfahren ist jetzt die Lumineszenztechnik hinzugekommen.

Im Laborbereich wird für genaue Messungen die Winkler-Methode eingesetzt. In der Praxis hat sich für schnelles und einfaches Handling die polarografische Methode in Form der Clark-Elektrode durchgesetzt. Messgeräte sind als Handgeräte für den Feldeinsatz und als Standgeräte verfügbar.

Bei der Polarographische Methode wird molekularer Sauerstoff an der Oberfläche einer Edelstahlelektrode chemisch reduziert. Es findet also eine chemische Reaktion statt, bei der Elektroden verbraucht werden:

0₂ + 2 H₂O + 4e^-  ®  4 OH^- 

Der entstehende elektrische Strom ist das Meßsignal des Verfahrens. Bei der "Clark-Elektrode“ sind Anode und Kathode in einer elektrolytgefüllten Meßzelle mittels einer sauerstoffdurchlässigen Membran verschlossen. Hier liegt auch Problem der Clark-Elektrode - die Elektrode benötigt Wartung und dadurch einige Fachkenntnis über die Elektrode. Kommt Schmutz oder Wasser in die Elekrolytzelle wird das Ergebnis verfälscht und der Elektrodenkopf muss gewartet werden. In Punkto Wartung bietet die Lumineszenztechnik Vorteile gegenüber der Clark-Elektrode. Bei der LDO-Elektrode gibt es kein Membranwechsel- oder Elektrolytwechsel. Nur die Sensorkappe muss einmal pro Jahr ausgetauscht werden.

 Die LDO Methode basiert auf der ® Lumineszenzstrahlung eines Leuchtstoffes (Luminophores) und führt die Messung der Sauerstoffkonzentration auf eine reine physikalische Messung der Zeit zurück. Diese ist definiert, als die Eigenschaft bestimmter Materialien (Luminophore) Licht auszusenden, das nicht durch Wärme, sondern durch eine andere Art der Anregung hervorgerufen wurde. Beim LDO-Prinzip erfolgt die Anregung durch Licht.


                          
 

Bei geeigneter Wahl von Luminophor und Wellenlänge des anregenden Lichtes, ist sowohl die  Intensität als auch das zeitliche Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung abhängig von der Sauerstoffkonzentration, die das Material umgibt. Da die Zeitmessung driftfrei ist, ist eine Kalibrierung des Sensors durch den Anwender nicht erforderlich. Das Messsystem sitzt in einem gekapselten Kopf, so dass das zu messende Medium nicht an die Elektrode gelangt. Ein fast wartungsfreies System für die Online-Sauerstoffmessung.

              
                        Je mehr O₂ die Probe enthält, desto kürzer ist die Lebensdauer der roten
                        Lumineszenz.

Praktischer Einsatz

Aquakulturtechnik.de konnte das tragbare Sauerstoffmessgerät Hach Lange HQ 10 im Praxiseinsatz testen. Gemessen wurden Sauerstoffgehalte in der Belebung von Abwasserreinigungsanlagen. Die Elektrode wurde zur Zehrungsmessung in Abwasser mit hohen Feststoffgehalten angewendet. Laut Hersteller führen Störungen wie Schmutzablagerungen, H₂S-Vergiftungen oder mangelhafte Anströmung keine Rolle mehr. Dies vereinfacht die Handhabung des Gerätes durch Laien, die nicht jeden Tag Sauerstoffmessungen durchführen. Fehlmessungen werden reduziert.

Das HQ 10 Messgerät versah seinen Dienst ohne Probleme. Besonders angenehm fiel die einfache Menuführung des Gerätes auf. Praktisch ist auch die Hintergrundbeleuchtung des Displays. Dies ist besonders in der Aquakultur in abgedunkelten Hatcheries von Vorteil - die Taschenlampe kann eingespart werden.

Einfach ist auch der Wechsel einer Elektrode. Mit einem sogenannten "Aktualisierungsmodul" werden die erforderlichen Daten eingelesen, indem auf der Rückseite des Gerätes nur zwei Kontakte mit dem Modul verbunden werden - fertig.

                         


In der Aquakultur kann die Membrane der Clark-Elektrode leicht durch Meeresorganismen beschädigt werden, z. B. durch die Stacheln von Garnelen. Dies kann mit der LDO-Elektrode nicht mehr passieren - eine empfindliche Membrane ist nicht vorhanden.

Das Hach Lange HQ 10 arbeitet mit Batterien. Im Labor ermöglicht die Docking-Station auch den  Netzbetrieb sowie die Datenausgabe am PC oder Drucker (RS232-Schnittstelle). Hierzu wird die HACH LINK 2000 PC-Software angeboten. Mit dieser Windows-Software können Messdaten - auch von älteren HACH Laborgeräten - in Tabellenformat bzw. grafisch dargestellt werden.

Als Hach Lange HQ 20 wird das Gerät auch mit pH- und Redox-Elektroden angeboten.


Fazit

Das Hach Lange HQ 10 ist ein einfach zu bedienendes Messgerät für den täglichen Einsatz. Die LDO Technik vereinfacht die Messung aufgrund der Wartungsfreundlichkeit der Elektrode. Lange Kalibrierungsintervalle wie bei der klasssischen Clark-Elektrode bekannt - entfallen.

 

Technische Daten

Messbereich
- Sauerstoff                    0,01 - 20,0 mg/l
- Sättigung                     0 - 200 %
- Temperatur                  0 - 50 °C
Auflösung
- Sauerstoff                    0,01 mg/l
- Sättigung                     0,1
Genauigkeit
- Sauerstoff (auch BSB)  ± 0,1 mg/l oder ± 1 % des Mess-Signals (der größere der beiden Werte)
- Temperatur                  ± 0,1°C
Salinität                         Automatische Korrektur
Luftdruck                       Automatische Korrektur
Schutzklasse                 IP66/67
Sprachen                       frei wählbar