الفلبين دولة أرخبيلية ذات ساحل طويل وموارد مائية وفيرة. وتُعدّ تربية الأحياء المائية (وخاصة الروبيان والبلطي) ركيزة اقتصادية حيوية للبلاد. إلا أن الزراعة المكثفة تؤدي إلى زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في المياه، والذي ينشأ أساسًا من تنفس الكائنات المستزرعة وتحلل المواد العضوية.
تشكل المستويات المرتفعة للغاية من ثاني أكسيد الكربون تهديدات مباشرة:
- تحمض المياه: يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء مكونًا حمض الكربونيك، مما يخفض درجة الحموضة ويؤثر على الوظائف الفسيولوجية للكائنات المائية. ويُعد هذا ضارًا بشكل خاص بعملية تكلس المحار والقشريات (مثل الروبيان)، مما يؤدي إلى ضعف نمو الصدفة.
- السمية: تعتبر التركيزات العالية من ثاني أكسيد الكربون مخدرة وسامة للأسماك، مما يؤدي إلى تلف أجهزتها التنفسية وزيادة قابليتها للإصابة بالأمراض.
- استجابة الإجهاد: حتى عند مستويات أقل من السمية الحادة، فإن التعرض طويل الأمد لثاني أكسيد الكربون المرتفع يسبب الإجهاد في الأنواع المستزرعة، مما يؤدي إلى توقف النمو وانخفاض كفاءة تحويل العلف.
على الرغم من أن مراقبة الرقم الهيدروجيني التقليدية قد تعكس تغيرات الحموضة بشكل غير مباشر، إلا أنها لا تستطيع تحديد مصدر الحموضة (سواء كان من ثاني أكسيد الكربون أو أحماض عضوية أخرى). لذلك، تصبح المراقبة المباشرة والفورية للضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الماء أمراً بالغ الأهمية.
حالة افتراضية: مزرعة روبيان في بانغاسينان، لوزون
اسم المشروع: مشروع إدارة جودة المياه الذكية القائم على إنترنت الأشياء
الموقع: مزرعة روبيان متوسطة الحجم في مقاطعة بانغاسينان في جزيرة لوزون.
الحل التقني:
قامت المزرعة بتطبيق نظام مراقبة إنترنت الأشياء (IoT) متكامل مع أجهزة استشعار غاز ثاني أكسيد الكربون لقياس جودة المياه. وشملت المكونات الأساسية ما يلي:
- مستشعر ثاني أكسيد الكربون الغاطس في الموقع: يستخدم تقنية الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR). يوفر هذا المستشعر دقة عالية واستقرارًا طويل الأمد، مما يتيح القياس المباشر للضغط الجزئي لغاز ثاني أكسيد الكربون المذاب.
- مسبار جودة المياه متعدد المعايير: يقيس في وقت واحد المعايير الرئيسية مثل الرقم الهيدروجيني والأكسجين المذاب ودرجة الحرارة والملوحة.
- وحدة تسجيل البيانات ونقلها: يتم نقل بيانات المستشعر في الوقت الفعلي إلى منصة سحابية عبر شبكة لاسلكية (مثل 4G/5G أو LoRaWAN).
- نظام التحكم والإنذار المركزي: يمكن للمزارعين الاطلاع على البيانات الآنية والاتجاهات التاريخية عبر جهاز كمبيوتر أو تطبيق جوال. النظام مُبرمج بحدود أمان لتركيز ثاني أكسيد الكربون؛ ويتم إطلاق إنذار تلقائي (رسالة نصية أو إشعار عبر التطبيق) في حال تجاوزت المستويات الحد المسموح به.
عملية التقديم وقيمتها:
- المراقبة في الوقت الحقيقي: يمكن للمزارعين مراقبة مستويات ثاني أكسيد الكربون في كل بركة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مما يقلل الاعتماد على أخذ عينات المياه اليدوية والمتقطعة والتحليل المختبري.
- اتخاذ القرارات الدقيقة:
- عندما يُنبّه النظام إلى ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، يُمكن للمزارعين تفعيل أجهزة التهوية عن بُعد أو تلقائيًا. ولا يقتصر دور زيادة الأكسجين المذاب على تلبية الاحتياجات البيولوجية فحسب، بل يُعزز أيضًا تحلل المواد العضوية بواسطة البكتيريا الهوائية، مما يُقلل من إنتاج ثاني أكسيد الكربون من مصدره.
- إن ربط البيانات بدرجة الحموضة ودرجة الحرارة يسمح بتقييم أكثر دقة للصحة العامة للمياه والآثار السامة لثاني أكسيد الكربون.
- مزايا محسّنة:
- الحد من المخاطر: يمنع بشكل فعال تفشي الأمراض على نطاق واسع أو حالات النفوق في مخزونات الروبيان الناجمة عن تراكم ثاني أكسيد الكربون.
- زيادة الإنتاجية: يؤدي الحفاظ على جودة المياه المثلى إلى معدلات نمو أسرع وكفاءة تغذية محسنة، مما يعزز في النهاية الإنتاج والعوائد الاقتصادية.
- توفير التكاليف: يقلل من تبادل المياه غير الضروري (توفير المياه والطاقة) واستخدام الأدوية، مما يتيح نموذجًا زراعيًا أكثر استدامة وصديقًا للبيئة.
مجالات تطبيق محتملة أخرى (في السياق الفلبيني)
- سلامة المياه الجوفية ومياه الشرب: تعتمد مناطق عديدة في الفلبين على المياه الجوفية. يساعد رصد ثاني أكسيد الكربون في المياه الجوفية على تقييم تأثير النشاط الجيولوجي (مثل البراكين) على جودة المياه وتحديد مدى تآكلها، وهو أمر بالغ الأهمية لحماية خطوط الأنابيب.
- البحوث البيئية ورصد تغير المناخ: تُعدّ المياه الفلبينية خزانات مهمة للكربون. ويمكن للمؤسسات البحثية نشر أجهزة استشعار عالية الدقة لثاني أكسيد الكربون في مناطق بحرية رئيسية (مثل مناطق الشعاب المرجانية) لدراسة امتصاص المحيط لثاني أكسيد الكربون وما ينتج عنه من تحمض المحيط، مما يوفر بيانات لحماية النظم البيئية الهشة مثل الشعاب المرجانية.
- معالجة مياه الصرف الصحي: في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية، يمكن أن تساعد مراقبة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء العمليات البيولوجية في تحسين كفاءة المعالجة وحساب البصمة الكربونية.
التحديات والتوقعات المستقبلية
- التحديات:
- التكلفة: لا تزال أجهزة الاستشعار عالية الدقة في الموقع باهظة الثمن نسبياً، مما يمثل استثماراً أولياً كبيراً للمزارعين على نطاق صغير.
- الصيانة: تتطلب أجهزة الاستشعار معايرة وتنظيفًا منتظمين (لمنع التلوث البيولوجي)، مما يتطلب مستوى معينًا من المهارة التقنية من المستخدمين.
- البنية التحتية: قد يمثل توفير إمدادات الطاقة المستقرة وتغطية الشبكة مشكلة في المناطق الجزرية النائية.
- التوقعات:
- مع تقدم تكنولوجيا أجهزة الاستشعار وانخفاض التكاليف، سيصبح استخدامها في الفلبين أكثر انتشارًا.
- إن التكامل مع الذكاء الاصطناعي سيمكن الأنظمة ليس فقط من التحذير ولكن أيضًا من التنبؤ باتجاهات جودة المياه من خلال التعلم الآلي، مما يمهد الطريق للتهوية والتغذية الآلية بالكامل - والتحرك نحو "الاستزراع المائي الذكي" الحقيقي.
- قد تقوم الحكومة والجمعيات الصناعية بالترويج لهذه التقنية كأداة رئيسية لتعزيز القدرة التنافسية الدولية واستدامة قطاع تربية الأحياء المائية في الفلبين.
خاتمة
رغم صعوبة العثور على وثيقة محددة بعنوان "دراسة حالة لتطبيق مستشعر ثاني أكسيد الكربون من قبل شركة XX في الفلبين"، إلا أنه من المؤكد أن مستشعرات ثاني أكسيد الكربون المستخدمة في قياس جودة المياه تتمتع بإمكانات تطبيقية كبيرة وعاجلة في الفلبين، لا سيما في قطاع الاستزراع المائي الذي يُعدّ ركيزة أساسية في البلاد. ويمثل هذا تحولاً ضرورياً من الزراعة التقليدية القائمة على الخبرة إلى الإدارة الدقيقة القائمة على البيانات، وهو أمر بالغ الأهمية لضمان الأمن الغذائي والاستقرار الاقتصادي للبلاد.
كما يمكننا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ
1. جهاز قياس محمول باليد لقياس جودة المياه متعددة المعايير
2. نظام العوامات العائمة لقياس جودة المياه متعددة المعايير
3. فرشاة تنظيف تلقائية لمستشعر المياه متعدد المعايير
4. مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 وGPRS و4G وWIFI وLORA وLORAWAN
للمزيد من أجهزة استشعار المياه معلومة،
يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com
الهاتف: +86-15210548582
تاريخ النشر: 26 سبتمبر 2025