Multiparametersonden sind tauchfähige Messgeräte zur Überwachung der Wasserqualität, die mehrere Sensoren kombinieren, um Parameter wie Temperatur, Leitfähigkeit, Salzgehalt, gelösten Sauerstoff (DO), pH-Wert und Trübung zu messen. Diese Geräte kommen in Süßwasser-, Küsten- und Meeresumgebungen zum Einsatz und unterstützen die Umweltüberwachung, die Erstellung von Wassersäulenprofilen, die Bewertung von Umweltverschmutzungen sowie die Gewässerforschung.
Auf dieser Seite werden Anbieter von Multiparametersonden vorgestellt, die für die Integration in unbemannte Oberflächenfahrzeuge (USVs), autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) konzipiert sind.
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Hydrografische und ozeanografische Ausrüstung für unbemannte und autonome Oberflächenfahrzeuge sowie Unterwasserfahrzeuge
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Multiparametersonden sind tauchfähige Messgeräte, die zur gleichzeitigen Messung mehrerer Wasserqualitätsparameter ausgelegt sind. Eine Multiparameter-Wasserqualitätssonde vereint mehrere Sensoren in einem einzigen Gerät und liefert Messwerte wie Temperatur, Leitfähigkeit, Salzgehalt, gelösten Sauerstoff (DO), pH-Wert und Trübung. Zusätzliche Sensoren können Fluoreszenz, ausgewählte gelöste Ionen sowie den Wasserdruck messen.
Wasserqualitätssonden werden in Süßwasser-, Küsten- und Meeresumgebungen zur Umweltüberwachung, wissenschaftlichen Forschung und zur Bewertung der Wasserqualität eingesetzt. Sie unterstützen handgeführte Felduntersuchungen, Anlagen zur kontinuierlichen Überwachung, die Erstellung vertikaler Wassersäulenprofile sowie die Integration in unbemannte Meeressysteme. Je nach Konfiguration verarbeitet und speichert die integrierte Elektronik die Sensorwerte zur autonomen Protokollierung oder überträgt die Messdaten über angeschlossene Telemetriesysteme.
AML-6 von AML Oceanographic
Optische Sensoren für gelösten Sauerstoff nutzen lumineszenzbasierte Messverfahren zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration. Sauerstoff unterdrückt die Lumineszenzreaktion eines Sensor-Materials, wodurch das Gerät den Gehalt an gelöstem Sauerstoff berechnen kann, ohne während der Messung Sauerstoff zu verbrauchen. Diese Sensoren finden breite Anwendung in der langfristigen Umweltüberwachung.
Elektrochemische DO-Sensoren messen einen elektrischen Strom, der mit der Sauerstoffreduktion an einer Elektrode einhergeht. Zu den gängigen Konfigurationen zählen polarografische und galvanische Sensoren. Die Messleistung hängt von Faktoren wie dem Zustand der Membran, der Wartung des Elektrolyten und einer ausreichenden Wasserbewegung um die Sensoroberfläche herum ab.
pH-Sensoren mit Glaselektrode messen das elektrische Potential relativ zu einer Referenzelektrode, um den pH-Wert zu bestimmen. Alternative Festkörper-Sensortechnologien können ebenfalls in kompatiblen Sondenkonfigurationen eingesetzt werden. Eine regelmäßige Kalibrierung unter Verwendung von Referenzpufferlösungen trägt dazu bei, die Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten.
Leitfähigkeitssensoren bestimmen die elektrische Leitfähigkeit von Wasser anhand elektrodenbasierter oder induktiver Messprinzipien. Die Messgeräte wenden Zellkalibrierung und Temperaturkompensation an, um die Leitfähigkeit, die temperaturkorrigierte spezifische Leitfähigkeit sowie unterstützte abgeleitete Salzgehaltswerte anzuzeigen.
Optische Trübungssensoren erfassen das von Schwebeteilchen im Wasser gestreute Licht. Die Sensorgeometrie und die Messwellenlänge beeinflussen die Leistungsfähigkeit, insbesondere wenn Partikelgröße, Zusammensetzung und Konzentration variieren. Eine regelmäßige Reinigung trägt dazu bei, zuverlässige Messungen zu gewährleisten, indem Störungen durch Ablagerungen auf den optischen Oberflächen reduziert werden.
Fluoreszenzsensoren emittieren Licht bei ausgewählten Wellenlängen und messen die von den Zielsubstanzen ausgehende Fluoreszenz. Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören die Überwachung von Chlorophyll-a, Cyanobakterienpigmenten und fDOM. Da die Messungen durch Temperatur, Trübung und andere Störfaktoren beeinflusst werden können, liefern fluoreszenzbasierte Messwerte in der Regel indirekte Schätzungen, die unter Umständen eine standortspezifische Validierung erfordern.
Ionenselektive Elektroden messen elektrische Potentiale, die mit der Aktivität bestimmter gelöster Ionen zusammenhängen. Kompatible Multiparameter-Sonden können diese Sensoren für Ammonium-, Nitrat- oder Chloridmessungen nutzen. Kalibrierung, Störungen durch andere Ionen sowie die Ansprechcharakteristik der Sensoren beeinflussen die Zuverlässigkeit der Messungen, insbesondere bei längerem Einsatz oder in Salzwasser.
Temperatursensoren verwenden temperaturempfindliche elektrische Bauteile, während Drucksensoren den hydrostatischen Druck messen, um die Tiefe abzuschätzen, wobei der atmosphärische Druck bei Bedarf berücksichtigt wird. Diese Messungen unterstützen zudem Kompensationsalgorithmen, die von anderen Wasserqualitätssensoren verwendet werden.
Wasserqualitätssonden messen sich ändernde Umweltbedingungen in Flüssen, Seen und Stauseen. Parameter wie Temperatur, gelöster Sauerstoff (DO), Leitfähigkeit und Trübung helfen dabei, saisonale Schwankungen, Sedimenttransport sowie Veränderungen im Zusammenhang mit Niederschlag oder Abfluss zu charakterisieren. Fest installierte Sonden unterstützen zudem Programme zur kontinuierlichen Überwachung von Einzugsgebieten und liefern Messdaten über längere Zeiträume.
Meereskompatible Sonden messen die Wasserqualität in Küstengebieten und Flussmündungen, wo Salzgehalt, Temperatur und gelöster Sauerstoff erheblich schwanken können. Tiefenmessgeräte können vertikale Profile erfassen, um die Schichtung der Wassersäule, die Vermischung von Süßwasser und die Sauerstoffverteilung zu untersuchen.
Kompakte Multiparameter-Sonden werden für Grundwassermessungen in Überwachungsbrunnen und Bohrlöchern eingesetzt. Messungen von Leitfähigkeit, pH-Wert, gelöstem Sauerstoff (DO) und Oxidations-Reduktions-Potential (ORP) helfen dabei, die Grundwasserbedingungen zu charakterisieren und Veränderungen in der Wasserchemie zu untersuchen. Diese Geräte unterstützen zudem die Überwachung von Rohwasserquellen, die für die Trinkwasserversorgung genutzt werden.
Im Rahmen von Umweltüberwachungsprogrammen werden Sonden eingesetzt, um die Wasserbedingungen zu bewerten, die aquatische Organismen und Lebensräume beeinflussen. Messungen von gelöstem Sauerstoff, Temperatur, pH-Wert und Leitfähigkeit tragen zur Beurteilung der ökologischen Bedingungen in Feuchtgebieten, Süßwasserlebensräumen und Küstenökosystemen bei.
Aquakulturanlagen nutzen Wasserqualitätssonden zur Überwachung von gelöstem Sauerstoff (DO), Temperatur, Salzgehalt und pH-Wert in Produktionsumgebungen. Mit Fluoreszenzsensoren ausgestattete Sonden können zudem die Überwachung schädlicher Algenblüten (HAB) unterstützen, indem sie Veränderungen des Chlorophyll-a-Gehalts oder ausgewählter Cyanobakterien-Pigmente erfassen. Diese Messungen liefern indirekte Indikatoren für eine potenzielle Blütenaktivität und müssen unter Umständen durch zusätzliche Analysen bestätigt werden.
Multiparametersonden unterstützen Untersuchungen zu Veränderungen der Wasserqualität im Zusammenhang mit Industrieeinleitungen, Bautätigkeiten, Sedimentaufwirbelungen und anderen Umweltbelastungen. Kontinuierliche Messungen helfen dabei, zeitliche Schwankungen zu erkennen, während mobile Erhebungen räumliche Unterschiede im Umfeld potenzieller Verschmutzungsquellen untersuchen können.
Multiparameter-Wasserqualitätssonden können in unbemannte Meeresplattformen integriert werden, um während autonomer oder ferngesteuerter Einsätze Umweltmessungen zu erfassen. Zu den Integrationsanforderungen zählen die Abmessungen der Messgeräte, Druckfestigkeit, Stromversorgung, Kommunikationsschnittstellen sowie die Synchronisation mit den Navigationsdaten der Plattform.
Integrierte Sonden können CTD- Geräte (Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe), Sonar- und Navigationssysteme ergänzen, obwohl sich einige Messungen mit den CTD-Funktionen überschneiden.
Biofouling ist ein wichtiger Aspekt, wenn Multiparametersonden über längere Zeiträume unter Wasser verbleiben. Biologisches Wachstum und Sedimentablagerungen können die Sensoroberflächen beeinträchtigen, wodurch die Messgenauigkeit verringert und der Wartungsaufwand erhöht wird.
Antifouling-Maßnahmen können die Wartungsintervalle verlängern, doch regelmäßige Inspektionen und Kalibrierungsüberprüfungen bleiben für zuverlässige Messungen weiterhin erforderlich.
Programme zur Wasserqualitätsüberwachung können sich auf Normen der Internationalen Organisation für Normung (ISO) stützen, die Probenahmeverfahren und spezifische Messmethoden abdecken. Ihre Anwendbarkeit hängt vom gemessenen Parameter, der Sensortechnologie und dem vorgesehenen Einsatzzweck ab.
Kalibrierungsverfahren, Feldkontrollen und Qualitätssicherungsaufzeichnungen sind ebenfalls wichtig für die Auswertung der von Multiparametersonden erfassten Daten. Der Verweis auf eine bestimmte Norm bedeutet nicht zwangsläufig, dass ein Messgerät unabhängig zertifiziert wurde oder dass jeder Einsatz der festgelegten Methode entspricht.
Die Technologie der Multiparametersonden entwickelt sich kontinuierlich weiter, um den Anforderungen an eine autonome Überwachung, eine verbesserte Sensorintegration und eine effizientere Erfassung von Umweltdaten gerecht zu werden.
Diese Entwicklungen unterstützen stärker integrierte Ansätze zur Überwachung der Wasserqualität in Süß-, Küsten- und Meeresgewässern, insbesondere dort, wo kontinuierliche Messungen und eine autonome Datenerfassung erforderlich sind.
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