양식업에서 pH 농도 측정

소개

그림 1: 양식 산업은 경제와 식량 안보에서 중요한 역할을 합니다.

양식에서 pH 농도의 역할은 수생 생물의 건강과 성장에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 올바른 pH 균형을 유지하는 것은 신진대사, 생식 및 면역 반응과 같은 다양한 생물학적 과정에 영향을 미치기 때문에 최적의 수질을 보장하는 데 필수적입니다. 기존의 pH 측정 방법은 시간이 많이 소요될 수 있으며 정확한 관리에 필요한 실시간 데이터를 제공하지 못할 수 있습니다. 가시광선 근적외선(Vis-NIR) 분광법의 사용은 pH 수준 모니터링을 위한 비침습적이고 신속하며 정확한 대안을 제시합니다. 이 기술은 물의 흡수 특성을 활용하여 pH의 변화를 감지함으로써 양식 운영자가 물 관리 관행을 즉시 조정할 수 있는 기능을 제공하여 보다 건강하고 지속 가능한 양식 환경을 촉진합니다.

수생 생물을 위한 pH 환경 

그림 2: 다양한 유형의 수산물에 대해 물 속의 다양한 pH 농도가 필요합니다.

물의 pH 수준은 양식에서 중요한 요소이며 수생 생물의 건강, 성장 및 번식에 영향을 미칩니다. 다른 종에는 특정 pH 내성 범위가 있습니다.

1. 민물고기: 대부분의 민물고기는 pH 6.5에서 7.5 사이의 약산성에서 중성 pH 범위에서 번성합니다. 그러나 메기와 같은 종은 약간 더 높은 pH 수준을 견딜 수 있습니다.
2. 바닷고기: 해양 환경은 일반적으로 7.8에서 8.4 사이의 더 높은 pH를 가지고 있습니다. 그러나 특정 종은 pH 내성이 더 좁을 수 있습니다.
3. 새우: 이 갑각류는 pH 범위가 7.5에서 8.5 사이인 약알칼리성 물을 선호합니다.
4. 연체동물: 굴, 조개, 홍합은 일반적으로 pH 7.8에서 8.2 사이의 약알칼리성 조건에서 번성합니다.

이는 일반적인 지침이며 최적의 pH 수준은 수온, 염도 및 배양되는 특정 종과 같은 요인에 따라 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 원하는 범위 내에서 안정적인 pH를 유지하는 것은 양식 시스템의 전반적인 건강과 생산성에 매우 중요합니다.

메서드

빛이 샘플과 상호 작용할 때 흡수, 투과 또는 반사될 수 있습니다. VIS-NIR 분광기는 이러한 상호 작용을 측정하여 시료의 조성 및 특성에 대한 정보를 제공합니다.

1. Absorption spectroscopy: 다양한 파장에서 샘플이 흡수하는 빛의 양을 측정합니다.
2. Reflectance spectroscopy: 시료 표면에 의해 반사되는 빛의 양을 측정합니다.
3. 투과율 분광법: 샘플을 통과하는 빛의 양을 측정합니다.

VIS-NIR 분광법은 물의 강한 흡수로 인해 pH를 직접 측정할 수 없지만 pH 지시약을 사용하여 간접적으로 사용할 수 있습니다. 다음은 관련된 단계에 대한 일반적인 개요입니다.

1. 지시약 선택: 원하는 pH 범위에 적합한 pH 지시약을 선택합니다. 지시약은 다양한 pH 수준에 따라 뚜렷한 스펙트럼 변화를 보여야 합니다.
2. 표준 용액 준비: 원하는 범위를 포괄하는 알려진 pH 값을 가진 일련의 표준 용액을 준비합니다.
3. 스펙트럼 획득: 선택한 pH 지시약을 각 표준 용액에 추가하고 VIS-NIR 분광기를 사용하여 흡광도 스펙트럼을 측정합니다.
4. Calibration Curve Development: 표준 용액의 알려진 pH 값에 대해 특정 파장에서의 흡광도를 플로팅하여 보정 곡선을 생성합니다.
5. 샘플 준비: 양식 용수 샘플에 pH 지시약을 추가합니다.
6. Sample Measurement: 보정 곡선과 동일한 분광기 및 조건을 사용하여 물 샘플의 흡광도 스펙트럼을 측정합니다.
7. pH 측정: 보정 곡선을 사용하여 흡광도 스펙트럼을 기반으로 물의 pH 값을 추정합니다

결과

특정 사례에서 페놀 레드는 다양한 물 샘플의 산도 또는 염기도를 평가하기 위한 pH 지시약으로 사용되었습니다. 페놀 레드에 적합한 pH 범위는 6에서 8.2 사이이며, 이는 환경 용수 샘플의 일반적인 pH 수준과 일치합니다. 분광 광도계는 흡광도 값을 측정한 다음 그래프에 표시했습니다(그림 3). 결과 그래프는 흡광도 수준과 pH 값 간의 명확한 상관 관계를 보여주었으며, 지정된 범위 내에서 지시약으로서 페놀 레드의 신뢰성을 확인했습니다.

그림 3. pH가 다른 물 샘플의 스펙트럼 그래프

측정 시스템

HL-2000 광원과 결합된 Ocean Insight의 HR6 분광기는 양식업에서 간접 pH 측정을 위한 강력한 솔루션을 제공합니다.

그림 4. Ocean SR 분광 광도계.

Ocean SR6 분광기는 수생 생태계의 건강을 유지하기 위한 중요한 매개변수인 pH 농도를 측정하는 탁월한 기능으로 양식 분야에서 두각을 나타내고 있습니다. 약 185-1100 nm의 파장 범위로 다양한 광 흡수 측정에 높은 유연성을 제공합니다. 25 μm 슬릿으로 0.50 nm까지 구성 가능한 광학 분해능은 정확한 pH 모니터링에 필수적인 정밀한 스펙트럼 데이터를 보장합니다. 고속 평균화 모드에서 최대 3500:1의 신호 대 잡음비로 입증된 높은 감도를 통해 시료 조성의 가장 미묘한 변화도 감지할 수 있습니다. SR6의 다기능성은 넓은 온도 범위 내에서 작동할 수 있는 견고한 설계로 더욱 향상되어 통제된 실험실 환경과 까다로운 산업 환경 모두에 적합합니다. 컴팩트한 크기와 다양한 액세서리와의 통합 용이성과 결합된 이러한 기능은 Ocean SR6를 양식 관행의 품질과 지속 가능성을 보장하는 데 매우 유용한 도구로 만듭니다.

그림 5: HL-2000 광원.

HL-2000 광원은 정확한 pH 농도 측정에 필수적인 360 - 2500 nm의 넓은 파장 범위를 제공하는 양식 산업의 다용도 도구입니다. 시간당 드리프트가 0.3% 미만인 높은 안정성으로 시간이 지남에 따라 일관된 성능을 보장합니다. 고출력 버전인 HL-2000-HP는 향상된 조명을 위해 20와트 전구를 사용하여 강력한 VIS-NIR 출력이 필요한 응용 분야에 특히 유용합니다. 이러한 기능과 최대 10,000시간 동안 사용할 수 있는 긴 수명의 전구 옵션이 결합된 HL-2000 시리즈는 정밀하고 효율적인 광학 분석을 위한 신뢰할 수 있는 선택입니다.

결론

양식업에서 가시광선 근적외선(Vis-NIR) 분광법을 사용하면 pH 수준을 모니터링하기 위한 비침습적이고 신속하며 정확한 방법을 제공할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 물 관리 관행을 실시간으로 조정할 수 있어 수생 생물을 위한 더 건강하고 지속 가능한 환경을 조성할 수 있습니다. Ocean Insight의 HR6 분광기와 HL-2000 광원은 정밀한 pH 측정을 위한 강력한 솔루션을 제공하여 양식 시스템의 품질과 생산성을 보장합니다. 이러한 고급 도구를 활용함으로써 양식 운영자는 최적의 수질 조건을 유지하여 수생 생물의 전반적인 건강과 성장을 향상시킬 수 있습니다.