Måling av saltholdighet og Spesific Gravity (SG)

Måling av saltholdighet og Spesific Gravity (SG)

Måling av saltholdighet og Spesific Gravity (SG)

dead_sea

Døde havet har en gjennomsnittlig salinitet på 342ppt eller 1.166SG, noe som er 9,6 ganger saltere en havet.

Det er en rekke uregelmessigheter og misforståelser som gjelder hele spørsmålet om SG og SG måling. Denne artikkelen skal forsøker å illustrere noen potensielle problemer når du bruker spesifikk tyngde som en måleenhet uten en full forståelse av hva som faktisk blir målt.

De fleste mennesker, hvis de blir spurt, ville trolig fortelle deg at deres rev akvarium kjører på en Specific Gravity (SG) på 1.025. De med større forståelse kan være litt mer spesifikke og fortelle deg at SG er 1.025 ved 25°C. Men hvor kommer dette tallet kommer fra? Er det den beste måten å måle eller uttrykke mengden salt i akvariet ditt? Er det riktig nivå for å kjøre på?

Saltholdigheten i verdenshavene er ikke konstant og varierer betydelig fra ett sted til det neste med konsentrasjoner på bare 10-15ppt (parts per thousend) i Østersjøen til rundt 40ppt i Rødehavet.

Vent nå litt!! Hvorfor snakker vi om Saltholdighet nå i stedet for SG og hva er forskjellen ?

Saltholdighet- Salinitet

– Salinitet i følge Wikipedia:

Salinitet er oppløst saltinnhold i en mengde vann. Den tekniske termen for saltinnhold i havet er «halinitet», på grunn av at halider – klorider, spesifikt – er det anionet som det er rikeligst av, i blandingen av oppløste elementer. I oseanografien er det en tradisjon for å uttrykke salinitet ikke i prosent, men i tusendeler (ppt eller promille, ‰), som er omtrent det samme som gram salt pr liter oppløsning. Ratioer har ingen enheter, så det er ikke noe tilfelle at 35 ppt tilsvarer nøyaktig 35 gram salt pr. liter oppløsning.

Saltholdighet er en sann måling av konsentrasjonen av salt i havet og er beregnet som den totale vekt av «tørt» salt oppløst i totalt 1000 vektenheter av vann eller tusendeler, (ppt). Saltholdighet er en ren vekt per vekt måling og siden vekten ikke er påvirket av temperaturen er heller ikke salinitet det.

Den allment akseptert standard saltinnhold for naturlig sjøvann, (NSW = natural seawater), er 35ppt.

Det er ikke mulig å måle saltholdigheten i havet eller i akvariet direkte med mindre man tar en nøyaktig vekt av sjøvann og fordamp all H20 fra det deretter måle vekten av residuet, (masse faststoff analyse). Selvfølgelig er dette ikke en hensiktsmessig teknikk for den gjennomsnittlige akvarist, så vi bruke andre metoder for å bestemme saltinnhold indirekte.

Spesific Gravity (SG)

Spesific Gravity: ”nynorsk” for spesifikk tyngde (må ikke forveksles med spesifikk vekt), er i følge Wikipedia:

Spesifikk tyngde (også relativ tettet) er forholdet mellom tettheten av et stoff til tettheten (massen av den samme enhet volum) av en referansesubstans. Tilsynelatende spesifikk tyngde er forholdet mellom vekten av et volum av stoffet til vekten av et like stort volum av referansestoffet. Referansestoffet er nesten alltid vann ved sitt tetteste, (4°C) for væsker og for gasser, luft ved romtemperatur (21°C). Når det er sagt, temperatur og trykk må spesifiseres for både prøven og referansen. Trykket er nesten alltid en atmosfære lik 101,325 kPa.

Spesifikk tyngde varierer med temperatur og trykk; referanse- og prøve må sammenlignes ved samme temperatur og trykk, eller korrigert til en standard referansetemperatur og trykk. Stoffer med en spesifikk tyngde på 1 er en nøytral oppdrift i vann, de med SG større enn 1 er tettere enn vann, og så (ignorer overflatespennings effekter) vil synke i det, og de med en SG på mindre enn 1, er mindre tett enn vann, og så vil flyte. I vitenskapelig arbeid forholdet av masse til volum er vanligvis uttrykt direkte i forhold til densiteten (masse per volumenhet) av det stoff som studeres.

Spesifikk tyngde, eller relative tetthet, uttrykt som forholdet mellom tettheten av sjøvann i forhold til tettheten av det samme volum av rent vann. Dette selvfølgelig kan kvantifiseres ganske enkelt. Men siden tettheten av en væske beregnes som vekten av et enhetsvolum av en referanse væske. Fordi væsker ekspandere med temperaturen, vil derfor volumet som vi måle og dermed også vekten av dette volum endre seg. Vi bør alltid derfor kvalifisere SG ved å sitere det på en spesifikk målt temperatur, for eksempel 1.025 ved 25°C.

SG/salinitetMange kan ha lagt merke til at på sine hydrometre er det en temperatur skrevet på siden, normalt i liten skrift. Dette er med den temperatur hydrometer er designet / kalibrert for å måle vannprøven ved.

Enkelt: Alt vi trenger å gjøre er å sikre at vannprøven vår er ved denne temperaturen og spesifikk tyngde vil være helt riktig.

Ikke helt sant – På et enkelt nivå er dette riktig, men når du kommer lenger inn i emnet vil du finne at SG avlesingen som du får, kan være mer spesifikke for det utstyret du har valgt å bruke for å måle det enn til selve salt konsentrasjonen i tanken din.

Det spesifikke tyngde nivået som vi som akvarister bruker i våre akvarier kan være historisk fra generelle oseanografiske undersøkelser, og det er ikke umiddelbart klart når eller hvor de 1.025 ved 25°C standarden stammer fra.

Hvis man går tilbake til den opprinnelige definisjonen av spesifikk tyngde, vil man se at vi beregne SG som tettheten av en prøve av sjøvann ved en bestemt temperatur dividert med tettheten av rent vann ved en bestemt temperatur. Det er med en tetthet av rent vann som problemet eller potensialt for feil oppstår.

Dessverre er det en rekke ulike temperaturstandarder som vanligvis brukes i oseanografi også i trykte tabeller for renset vann hvor tetthet kan siteres på 4°C (også 3,98°C), 60°F (15.56°C), 20°C eller 25°C avhengig av det tiltenkte formålet. Hver temperatur standard vil resultere i et annet tetthets tall for rent vann, som vil gi forskjellig SG når vi bruker den tettheten i beregningen vår.

Eksempel: Hvis vi beregne spesifikk tyngde for en vannprøve av 35ppt sjøvann ved hjelp av en standard tetthet temperatur på 25°C for sjøvannsprøve, men varierer tetthets temperaturen for rent vann, kan vi se hvordan dette påvirker egenvekt resultatet:

SG = (? S (T) /? 0 (Tx)) X 1000

? S er tettheten av 35ppt sjøvann ved temperatur T, i dette tilfellet 25°C = 1,023343

? 0 er tettheten av rent vann ved en rekke vanlig anvendte temperaturstandarder (TX).

? 0 (15.56C) = 0,9990166 SG = 1,023343 / 0,9990166 = 1,02435

? 0 (20.0C) = 0,998203 SG = 1,023343 / 0,998203 = 1,02519

? 0 (25,0 ° C) = 0,997047958 SG = 1,023343 / 0,997047958 = 1,02637

Vi kan se ut i fra eksempelet ovenfor at ved å bruke rent vanntemperatur standard 20°C at SG for 35ppt NSW blir faktisk tilnærmet lik 1,025 som er kanskje der tallet kommer fra, men du kan også se potensialet området som blir tilgjengelig hvis en annen temperatur standard blir brukt.

Alle disse avlesninger er for den samme prøve av 35ppt sjøvann ved den samme prøve temperatur på 25°C. Å måle mengden av salt i våre akvarium ved hjelp av en SG lesing, må vi derfor forstå hvilke rent vann temperatur standard og hvilke vannprøve vanntemperatur standarden som opprinnelig ble brukt ved kalibrering av hydrometer eller refraktometer, noe som ikke er konstant mellom utstyr og produsenter.

Så hvis hydrometeret eksempelvis viser 25°C/25°C i instruksjonen betyr det at den er kalibrert ved bruk av tettheten av både sjøvann og rent vann ved 25°C. Med dette instrumentet bør du derfor være ute etter å måle en SG på 1,0264 og ikke 1.025 for samme 35ppt vannprøve.

Dette bringer oss tilbake til det punktet om saltinnhold skalaen som vi snakket om i starten er kanskje en mye bedre måte å uttrykke saltkonsentrasjonen i akvariet siden vi ikke har samme potensial for variasjon. Men de fleste flyteglass hydrometrene viser ikke denne skalaen.

Betyr det egentlig noe?

Hensikten med denne artikkelen er å belyse den potensielle variasjonen mellom ulike spesifikke tyngdemålinger, og for å vise hvorfor de ofte finne varierende konsentrasjoner av store elementer som kalsium og magnesium i sine tanker i forhold til hva de forventer å finne eller har blitt «fortalt at de skulle finne» i sin salt mix.

Hvis man som følge av måling eller kalibreringsteknikk ender opp med en lav saltkonsentrasjon i akvariet eller saltblandingen, med en salinitet på bare for eksempel 33ppt. Da vil konsentrasjonene av ‘alle’ elementene bli lav som en konsekvens sammenlignet med ønskede konsentrasjoner som finnes i naturlig sjøvann.

reefsalt10l_1Hvis den normale kalsiumnivå for NSW med 35ppt er 420ppm vil det med 33ppt saltholdighet kun være 396ppm og hvis akvaristen ikke er klar over sitt lav saltholdighet og tilsetter mer kalsium for å heve nivået til 420ppm. Dette vil sette det aktuelle element ut av balanse med resten av saltet, mens en gjerne ignorerer andre elementer som kan være like viktig for riktig biologisk funksjon av organismene vi holder. Hva som egentlig må gjøres er å tilsette mer «salt» for å heve saltholdighet, og bringe ‘alle’ nivåene opp sammen.

Med tallene på konsentrasjonene av de viktigste elementene i saltmiksen på 35ppt, som er et gjennomsnitt av målingene funnet i korall hav. Kan vi med vår nye forståelse av forholdet mellom saltholdighet og egenvekt forvente at 35ppt standard kan tilsvare en SG på hvor som helst mellom 1,0243 og 1,0264 avhengig hydrometeret brukt.

Hvordan måle:

Vi diskutert tidligere at som akvarister måler vi ikke salinitet eller spesifikk tyngde direkte og i stedet måle en annen parameter som har et forhold til saltkonsentrasjon slik som brytningsindeksen i tilfelle av et refraktometer, oppdrift i tilfelle av et hydrometer og ledningsevne hvis målt elektronisk.

Dessverre er alle disse forskjellige parameterne påvirket av temperatur, så selv ved måling av salinitet, som ikke er temperaturavhengig, må vi fortsatt gjøre en tilpassing på grunn av den indirekte prøvemetode.

Vi kan bruke fire metoder for å måler SG. Ikke alle er like nøyaktige, eller lette å lese av.

 

– Svingarm hydrometer:

1w1Instrumentet fylles med vann og en armen gir et utslag som viser SG.
Enkelt å lese av, men er ofte unøyaktig. Armen må kunne bevege seg fritt, og litt vinkel på instrumentet kan gi utslag på nøyaktigheten. Det kan være problemer med disse enhetene som gir falske målinger over tid som følge av bobler eller avleiringer som setter seg på svingarmen eller dreiepunktet som endrer oppdrift og derfor avlesingen av verdi. Svingarm hydrometre normalt vise en Salinitet skala og en SG skala men kalibrerings temperaturen kan variere fra en produsent til en annen. Har ingen temperatur kompensasjon eller kalibrerings mulighet.

 

– Flyte hydrometer

218xAtlQ76LHydrometeret lages vanligvis av glass med et tungt lodd nederst i en beholder for å flyte riktig vei. Fra denne går det et tynt sylindrisk rør rett oppover. Hydrometeret flyter i væsken vi vil måle tettheten i. Det tynne sylindriske røret er merket for konsentrasjoner, enten med en papirstrimmel i røret, eller med merker på røroverflaten. Avlesingen av instrumentet skjer ved å se hvor væskeflaten krysser det tynne sylindriske røret med skalaen for tettheten. Måleintervallet er bestemt av vekten av instrumentet og volumintervallet av den nedsenkede delen av instrumentet, når det tynne røret er nesten helt over væskeoverflaten til volumet når det tynne røret er nesten nedsenket i væsken. Målemetoden baserer seg på Arkimedes lov som sier at kraften av oppdriften er lik vekten av væsken som det flytende legemet fortrenger vekk. Derfor vil instrumentet flyte dypt ved lav tetthet av væsken og det flyter høyt ved større tetthet i væsken.

De dyrere glass hydrometre er svært nøyaktig, men tidkrevende å bruke som de krever et klart gjennomsiktig kar (vase) å flyte i og at vannet må være på nøyaktig kalibrering temperatur. De er svært delikat og lett å knuse og generelt bare vise en SG skala som betyr at du trenger en fullstendig forståelse av både hvilken vannprøve kalibrering temperaturen som kreves, og rent vann kalibrering standard for å være i stand til å forholde seg til det avleste resultat til en bestemt saltholdighet.

ReadingHydrometerKan være vanskelig å lese av på grunn av at den flyter rundt i vannet vi skal måle, og på grunn av spenning i vannoverflaten (vannet trekker seg opp langs kanten). Hydrometeret må flyte fritt. Dersom det gnisser mot kanten av beholderen som væsken er i, kan det bli for høy eller for lav måling. Dersom overflatespenningen trekker hydrometeret opp eller ned kan dette gi en feil i avlesingen. Dersom det er mye kullsyre i væsken, vil CO2 bobler sette seg på hydrometeret og trekke det opp.

 

 

– Elektronisk:

mil_ma887Disse måler saltinnholdet i vannet ved å måle ledningsevnen til vannet (ved å sende en strøm igjennom det).
Nøyaktige, men krever ofte kalibrering. De er også ofte trege. Koster også en del i innkjøp. En får også noen som er koblet opp mot akvarium kontrollere slik som Apex fra Neptune Systems. Disse kan overvåke, varsle og styre prosesser hvis verdiene kommer utenfor det ønskede området.

 

– Refraktometer:

QG0010701_1Er den måten som er mest vanlig å bruke. Den er enkel, nøyaktig (hvis kalibrert riktig). Som oftest er det innebygget automatisk temperatur kompensasjon (ATC), og det er enkelt å kalibrer instrumentet.

Man har litt væske (noen dråper) på en prisme/vindu, og holder den så opp mot et lys og leser så av SG/salinitet på skalaen i instrumentet.

Det er flere typer refraktometer på markedet som måler forskjellige ting. Så det er viktig å passe på at en får et som måler SG beregnet for marine saltvann og ikke for Brine (saltlake), alkohol, osv. (ofte målt i brix). Og at det har riktig temperatur område (20/25°C og ikke 15°C som er en industristandard).

RED12018-4

Flertallet av refraktometer i hobbyen er produsert og kalibrert for bruk med saltvann og ikke sjøvann, og beregnet for måling av natriumklorid (saltlake) konsentrasjoner. Selv om natriumklorid er den viktigste bestanddel av NSW, varierer den i brytningsindeks på grunn av mangel av andre ioner, slik som kalsium og magnesium som finnes i sjøvann. Resultatet av disse ytterligere elementer er at brytningsindeksen endres slik at en 35ppt sjøvann løsning er tilnærmet den samme brytningsindeks som den for 36.8ppt saltvann. Mens dette kan virke som en liten forskjell må vi huske at det har en betydelig innvirkning på den faktiske konsentrasjonen av oppløste elementer i våre akvarier.

Når du bruker en konvensjonell «saltvann» eller «saltlake» refraktometer til et rev akvarium må vi derfor oppnå en avlesning på 36.8ppt for å oppnå vår tiltenkte saltholdighet.

Det lureste vil være å få seg et refraktometer som måler naturlig saltvann. Helst ett med en skala som er mest mulig tett på det området vi operer i 0-40ppt i motsetning et som går fra 0-100ppt. Noe som gjør det mye enklere å få en nøyaktig av lesning.

 

Hvorfor kalibrer?

Svaret på det er enkelt, rett og slett for å vite hva vi måler. At 1,025SG er 1,025SG og ikke er 1,021SG eller1,030SG. Har fremdeles til gode å se to refraktometeret som viser det samme ut av esken, for å ikke snakke om riktig verdi.

Det er alltid lurt å kontrollere et nytt instrument at det viser riktig. Det er også en god praksis å kontrollere instrumentet ved jevne mellomrom, at ting ikke har endret seg.

 

Kalibrering

scaleFor å bruke et refraktometer riktig må vi først forstå den korrekte kalibreringen. Hvis du ser ned linsen på de fleste gode refraktometer vil du se 20/20 trykt på skjermen. Dette betyr at det opprinnelig ble kalibrert med både rent vann og prøve vanntemperaturer på 20°C og så for å kalibrere instrument ordentlig må du bruke samme temperatur for kalibrering væsken. Det mange ikke forstår imidlertid at det er temperaturen på instrumentet som skal være 20°C og ikke vannprøven som består av noen få dråper og inneholder så lite varme at den snart utjevnes til samme temperatur som den til refraktometer kroppen.

Det er to måter å kalibrer refraktometeret på:

1) Med RODI (Reversert Osmose De Ionisert) vann med 0 TDS (Total Desolved Solids) eventuelt destillert vann som en kan få på apotek. En må ikke bruke springvann til å kalibrer med, da en ikke vet hva det egentlig inneholder av stoffe og mineraler som kan gi utslag på refraktometeret.

Så med ditt refraktometer med en temperatur på 20°C, som er nær normal romtemperatur, påfører du en vannprøve av destillert eller RODI vann på vinduet, og venter minimum 10 sekunder slik at vannet får samme temperatur som refraktometeret (hvis en ser rett eter at vannprøven er på ført kan en se at det blå feltet flytter litt på seg til temperaturen er stabil. En bruke et lite skrujern til å stille på justeringsskruen slik at den blå markøren er jevnt med null saltholdighets merket (1,000SG).

2547112) En kan bruke en salinitet standard væske med en kjent SG. En har da væsken på prismen og venter minimum 10 sekunder slik at væsken får samme temperatur som refraktometeret (refraktometer med en temperatur på 20°C, hvis det er kalibrerings temperaturen). Skalaen justeres med et lite skrujern slik at linjen ligger på SG som salinitet standarden er oppgitt til å være. Her må en være oppmerksom på hva temperatur som gjelder for den gitte verdien av SG, og eventuelt kompensere for det. Vanlig salinitet standard er 53,0millisiemens, 35ppt/1.0264SG ved 25°C. Så for refraktometer som skal kalibrerer ved 20°C, må en justere verdien av SG til 1.0266. Noe som er så minimalt avvik (0,0002) at det ikke har noe praktisk betydning i vår sammenheng, med tanke på graderingen på skalaen til instrumentet.

Specific gravity for naturlig sjøvann (S =35) er 1.0278 ved bruk av 3.98 °C standarden, 1.0269 ved bruk av 60°F (15,56°C) standarden, 1.0266 ved bruk av 20°C standarden, og 1.0264 ved bruk av 25°C (77°F) standarden.

Refraktometeret kan nå brukes til å måle saltholdighet i vannprøver nøyaktig, men bare mens refraktometeret fortsatt er ved 20°C. Husk at selv om akvariet kjører på for eksempel 27°C, vil refraktometer alltid leses som om det var på 20°C.

Hvis du har en modell med auto temperatur kompensasjon (ATC) må du likevel kalibrere enheten ved kalibrering temperaturen på 20°C, men denne versjonen, når riktig innstilt, vil automatisk justere for miljøer der instrumentet er varmer eller kaldere enn denne temperaturen. Normalt området er 10-35°C. Dette blir løst ved hjelp av en liten bimetallstrimmelen i kroppen av refraktometer som reagerer på temperatur endringer og flytter den graderte skalaen tilsvarende. Av denne grunn er refraktometer med kobber kropp bedre enn de med billige ​​plast kropp, siden de leder omgivelsestemperatur endringene raskere.

 

Hvilken metode er best og hvorfor?

Av disse to metodene er nummer 2 den å foretrekke. Det komme an på instrumentets nøyaktighet og hvor stor feilprosenten er i forhold til fullskala utslag.

car speedometer for racing design.Du har gjerne lagt merke til at når du kjører forbi farts-skiltene i lav hastighet viser speedometeret mindre avvik enn om du kjører forbi i større hastighet.

Hvis vi kalibrere et instrument i den ene enden av skalaen, vil feilmarginen være størst i den andre enden av skalaen. Så hvis en kalibrerer med RODI vann er det helt nederst på skalaen der nøyaktigheten på resultatet i grunn er helt uinteressant, og vi får størst unøyaktighet i toppen av skalaen der vi driver å måler og ønsker et mest nøyaktigst resultat.

Derfor er det ønskelig å kalibrer instrumentet til en verdi som ligger tett på det området vi skal bruke det i (1,025SG). Slik at måleresultatet blir nøyaktigst og feil marginen blir minst mulig.

For å kalibrere refraktometeret bør en derfor bruke en salinitet standard væske.

Når en kalibrere refraktometeret til det vil en få størst nøyaktighet i det området vi skal måle i, i motsetning til når en kalibrerer med RODI vann.

For å gi ett eksempel: da jeg begynte med saltvann kjøpte jeg et flyte hydrometer. Syntes det var vanskelig å få lest av riktig, så jeg kjøpte meg et refraktometer. Kalibrete med RODI vann som det sto i instruksjonen som fulgte med. Sammenlignet men flyte instrumentet og fikk ikke i nærheten likt resultat. Tok da med meg refraktometret til Saltsjappa og fikk sammenlignet der. Ingen av instrumentene viste det samme. Så Salinitet standard væske ble bestilt inn. Instrumentet ble kalibrert om, og viste plutselig 0,002 mer. Så hvis jeg nå bruker det på RODI vann viser det nå 0,002. Noe som er helt irrelevant siden det er i andre enden av skalaen vi er interessert at det stemmer.

 

Noe vi må passe på?

Det er noen ting som det er viktig å passe på ved kalibreringen.

– Det ene er Kalibrerings temperaturen til instrumentet om det er 20°C eller 25°C (eventuelt annet).

– Om refraktometeret er for naturlig sjøvann eller om der for måling av brine (saltlake). Er det for brine må verdiene kompenseres for det.

– Kalibreringsvæsken og refraktometret har samme temperatur (vente minimum 10 sekunder, slik at temperaturen for utjevnet seg.

– At en ikke forurense kalibrerings væsken. Det er små mengder (noen dråper) som vi bruker når vi måler/kalibrerer. Så det skal ikke så mye forurensning til får at det skal få utslag på instrumentet. Så ikke bruk pipetter som har vært brukt til noe annet i kalibrerings væsken.

 

KONKLUSJONEN

Forstå at SG skala er ikke et konstant tall på tvers av alle måleutstyr og referansekilder.

Hydrometer – Må en forstå kravene til kalibrerings/bruks temperatur.

Refraktometer – Må en forstå kravene til kalibrering og bruke en offset for å måle den sanne sjøvann saltholdighet hvis du bruker en saltvann/saltlake modell.

Husk at det viktigste for akvariet ditt er konsistens og stabilitet. Dette gjelder både saltholdighet og de relative konsentrasjoner av alle elementer innenfor salt og så noen endringer i saltholdighet, bør salt merke eller parametere gjøres gradvis.

Etterfyll fordampet vann regelmessig eller installer en auto top off system for å redusere svingninger i saltholdighet til et minimum.

 

Kilder:

http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_gravity

http://no.wikipedia.org/wiki/Salinitet

http://no.wikipedia.org/wiki/Hydrometer

http://www.theaquariumsolution.com/measuring-salinity-and-specific-gravity-your-aquarium

http://www.advancedaquarist.com/2002/1/chemistry

http://www.reefkeeping.com/issues/2004-06/rhf/

social position

Share this post

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *


Meld deg gjerne på nyhetsbrevet vårt