Практическое использование ионоселективных электродов в гидропонике — Наука в гидропонике
Достижение адекватных концентраций ионов в питательных растворах, средах и растительных тканях является ключом к успеху в гидропонике. Поэтому важно измерять их, чтобы поддерживать правильные значения. До сих пор это в основном достигалось с использованием внешних лабораторных испытаний, но электрохимические разработки, сделанные за последние 10 лет, сделали возможным производство ионоселективных электродов с достаточно высокими коэффициентами селективности в больших масштабах. Это означает, что теперь можно получить датчики, которые обеспечивают достаточно точные измерения концентраций нитратов, калия и кальция, что позволяет проводить рутинный мониторинг этих значений, не слишком беспокоясь о сложной калибровке электродов, которая учитывает проблемы с селективностью. В сегодняшней статье я расскажу об этих электродах и о том, как их можно использовать в гидропонных культурах.
Ионоселективный электрод представляет собой электрохимическое устройство, чувствительное к концентрации отдельного иона в растворе. Это обычно достигается путем покрытия электрода молекулой, которая может уникально разместить этот ион, так что потенциал, измеренный на этом электроде и электроде сравнения, будет изменяться пропорционально концентрации этого иона. pH-электрод достигает этого эффекта со стеклом — pH-электрод в основном представляет собой H3О+ ионселективный электрод — в то время как для обнаружения других ионов требуется использование других молекул. Например, валиномицин — молекула, первоначально разработанная как антибиотик, — способна приспосабливаться к K.+ ионов очень избирательно, поэтому электрод, покрытый мембраной, содержащей валиномицин, будет чувствителен к изменениям K+ концентрация.
Проблема с использованием этих электродов в гидропонике всегда была двоякой. Во-первых, электроды обычно были очень дорогими (тысячи долларов за электрод), а во-вторых, селективность электродов была достаточно ограниченной, так что концентрации других ионов в гидропонных растворах вызывали существенные помехи. Это означало, что для точного использования в гидропонике требовался кто-то с подготовкой в области аналитической химии, который мог бы откалибровать электроды по вариациям одного иона на более сложном ионном фоне, процесс, который сильно ограничивал применимость технологии. Однако такие компании, как Horiba, в настоящее время разработали электроды, которые решают обе эти проблемы, с электродами, которые обладают высокой селективностью в сочетании с очень привлекательными ценами. Вы можете увидеть ионоселективные электроды Horiba для калия, кальция и нитратов по ссылкам ниже. Эти электроды очень просты в использовании и поставляются с решениями для выполнения двухточечной калибровки, что достаточно хорошо, учитывая их высокую селективность.
Обратите внимание, что Хориба нет спонсирует этот контент, но приведенные ниже ссылки являются партнерскими ссылками Amazon, которые помогут поддержать этот блог без каких-либо дополнительных затрат для вас, если вы решите их приобрести.
Эти электроды достаточно хороши для гидропоники? Ответ: да! В этой независимой испанской исследовательской работе рассматривалось использование ионоселективных электродов двух разных марок для определения калия, кальция и нитратов в гидропонных растворах. Их результаты показывают, что датчики Horiba обеспечивают хорошую точность определения всех этих ионов, очень хорошо коррелируя с лабораторными измерениями тех же питательных растворов. Таким образом, с помощью этих зондов вы можете контролировать концентрации K, Ca и N в виде нитратов в зависимости от времени, что дает вам существенную информацию о точности приготовления ваших растворов и, что, вероятно, наиболее важно в случае Ca, информацию о том, как ваша вода Содержание кальция в поставке меняется со временем, что может быть очень важно, если вы используете водопроводную воду для приготовления растворов для гидропоники. Определения выполняются мгновенно, что дает вам возможность быстро реагировать без необходимости долго ждать результатов лабораторного анализа.
Еще одно очень интересное применение этих ионоселективных электродов — мониторинг растительного сока для измерения концентрации питательных веществ в тканях. Этого можно достичь, собирая ткань черешка со зрелых листьев для извлечения с помощью пресса для чеснока, который затем выделяет сок, который можно измерить непосредственно с помощью электродов. Это дает вам возможность выполнять множество измерений в тканях, позволяя вам не только смотреть на концентрацию питательных веществ одного растения, но и отслеживать концентрации в тканях разных растений или даже разных зон одного и того же растения. Вы можете сразу получить результаты анализа, что позволяет гораздо быстрее предпринять необходимые действия. Хориба показывает здесь несколько примеров того, как можно проводить анализ сока.
Хотя информация, полученная с помощью вышеуказанных электродов, несовершенна, ее преимущество состоит в том, что она является мгновенной и, как известно, очень хорошо коррелирует с лабораторными результатами, измеренными с помощью ICP. Возможность проводить в 10 раз больше анализов и более тщательно отслеживать эти три иона в тканях, питательных растворах, стоках, опрыскиваниях листвы и т. д. открывает множество способов улучшить питание растений и предвидеть возникновение проблем задолго до их возникновения. стать главными проблемами. Представьте себе, что вы можете контролировать концентрацию калия, кальция и нитратов в ваших растворах и растительных тканях ежедневно, а не раз в неделю, месяц или даже иногда даже только один раз за цикл выращивания, за небольшую часть стоимости.
