Wat is elektrische geleidbaarheid (EC)?
Elektrische geleidbaarheid (EC) van een stof wordt gedefinieerd als ‘het vermogen om elektriciteit te geleiden of over te dragen’. De eenheid is milliSiemens per centimeter [mS/cm]. Elektrische geleidbaarheid wordt beschouwd als een fysische eigenschap, omdat de identiteit van deze stof daarbij niet verandert.
Met stroom van lading wordt meestal elektrische stroom bedoeld. Een metaal, zoals in een elektrische draad, bevat een groot aantal vrije elektronen. Deze elektronen geven elektrische stroom van de ene naar de andere door, vergelijkbaar met een rij mensen die een ketting vormt om emmers door te geven. Zo’n metaal wordt een geleider genoemd. Op dezelfde manier geven opgeloste vaste stoffen, die in de meeste gevallen bestaan uit anorganische zouten, het water het vermogen om elektrische stroom te geleiden. De opgeloste zouten vormen positief en negatief geladen ionen, ook wel kationen en anionen genoemd. Zo bevat een bepaald type zout natriumchloride (NaCl), dat elektrolyten vormt wanneer het in water wordt opgelost, waarvan het grootste deel uiteenvalt in ionen, zoals weergegeven in de chemische vergelijking.
Naast natriumzouten behoren onder andere kalium (K+), magnesium (Mg2+), calcium (Ca2+), sulfaten (SO42-) en bicarbonaat (HCO3-) tot de opgeloste vaste stoffen. Zuiver of gedeïoniseerd water bevat geen ionen en is daarom geen goede geleider van elektriciteit. Wanneer wij zouten aan het water toevoegen, neemt de elektrische geleidbaarheid van het water toe. Door dus de elektrische geleidbaarheid van het water te meten, kunnen wij het totale gehalte opgeloste zouten, ofwel het zoutgehalte, van het water bepalen.
Ook kan meting van elektrische geleidbaarheid niet alle opgeloste vaste stoffen detecteren. Zo kan het bijvoorbeeld geen suikers meten. Hoewel suiker oplosbaar is in water, vormt het geen ionen en is het dus geen elektrolyt. Dit betekent dat de elektrische geleidbaarheid in het irrigatiewater alleen het totale gehalte opgeloste zouten in het water kan meten.
Wat is de rol van de EC in het irrigatiewater?
Planten hebben voedingsstoffen nodig voor hun groei en ontwikkeling. De opname en samenstelling van de voedingsstoffen hangt af van het type plant, het groeistadium en de groeiomstandigheden. Elke plant heeft zijn eigen voedingsrecept, dat bestaat uit specifieke nutriëntensamenstellingen. Meststoffen worden aan het irrigatiewater toegevoegd om de gewenste nutriëntensamenstelling voor de plantengroei te leveren. Meststoffen zijn meestal vaste zouten die in water worden opgelost en daarbij ionen vormen, zoals kaliumionen (K+), calciumionen (Ca2+) en nitraten (NO3-). De plant neemt deze ionen op als voedingsstoffen voor groei en ontwikkeling. De onderstaande tabel toont een typisch recept voor tomaten, inclusief de concentraties en verhoudingen. Dit recept is in de loop der jaren empirisch vastgesteld en geeft de correlatie weer tussen de nutriëntenconcentratie in de vorm van opgeloste ionen en de meting van de elektrische geleidbaarheid.
Nutriënt | Naam nutriënt | Typisch tomatenrecept |
NH4+ | Ammonium | 1,20 mmol/l |
K+ | Kaliumion | 9,50 mmol/l |
Ca2+ | Calciumion | 5,40 mmol/l |
Mg2+ | Magnesiumion | 2,40 mmol/l |
NO3- | nitraat | 16,00 mmol/l |
SO42- | Sulfaation | 4,40 mmol/l |
PO43- | Fosfaation | 1,50 mmol/l |
EC | Elektrische geleidbaarheid | 2,63 mS/cm |
Hoe kunnen wij de EC in het irrigatiewater meten?
Een EC-sensor wordt veel gebruikt om de elektrische geleidbaarheid van het water te meten. Er wordt een elektrische stroom aangelegd tussen twee elektroden die op een bepaalde afstand van elkaar staan. Omdat opgeloste ionen in de oplossing de stroom geleiden, kunnen wij de hoeveelheid opgeloste ionen bepalen aan de hand van de stroom die wij meten. Omdat temperatuur de geleidbaarheid kan beïnvloeden, moeten wij de temperatuur van het water meten en een compensatie-algoritme toepassen om nauwkeurige metingen te garanderen.
Hoe kunnen wij de EC in het irrigatiewater bepalen?
Telers bewaken continu de samenstelling van hun irrigatiewater voor een optimale groei van Teelten. De elektrische geleidbaarheid (EC) kan een betrouwbare parameter zijn om het totale mengsel van ionen in het water te schatten en te voorspellen, aangezien de aanwezige meststoffen in het voedingswater bekend zijn. De doseereenheden voor meststoffen van Priva worden op EC geregeld. Daarom is het essentieel om de bijbehorende EC voor meststofmengsels vast te stellen. Bovendien kan de elektrische geleidbaarheid worden berekend uit de ionenconcentratie in een ideale waterige oplossing, zoals weergegeven in de onderstaande vergelijking.
Waar:
EC = Elektrische geleidbaarheid,
∑ = Sommatieteken, wat aangeeft dat u alle daaropvolgende termen bij elkaar optelt.
zi = Het ladingsgetal van ion i, dat het aantal ladingen (positief of negatief) weergeeft dat het ion draagt.
ccat * i = De concentratie van kation i in de oplossing.
Samenvattend is de elektrische geleidbaarheid (EC) in irrigatiewater van cruciaal belang voor de plantgezondheid. Een lage EC kan leiden tot nutriëntentekorten, omdat er niet genoeg opgeloste ionen aanwezig zijn voor opname door de plant, wat de groei kan remmen. Omgekeerd duidt een hoge EC op een overmaat aan zouten, waardoor het voor planten moeilijk wordt om water op te nemen, zelfs wanneer dit beschikbaar is.