أجهزة قياس الفلور: أجهزة استشعار جودة المياه

مبادئ تشغيل مقياس الفلورومتر

الإثارة: يبعث مقياس الفلورة ضوءًا بطول موجي محدد لإثارة الجزيئات الفلورية في الماء.

الانبعاث: ثم تنبعث من هذه الجزيئات ضوء بطول موجي مختلف.

الكشف: يقيس مقياس الفلورومتر شدة الضوء المنبعث (تضمن المرشحات اكتشاف الطول الموجي المطلوب فقط)، مما يشير إلى تركيز المادة الفلورية.

تطبيقات مقياس الفلورومتر

• جودة المياه السطحية: مراقبة البحيرات والأنهار والخزانات بحثاً عن الملوثات والمواد العضوية للحفاظ على صحة النظم الإيكولوجية.
• مراقبة المياه الجوفية: الكشف عن الملوثات في المياه الجوفية وقياسها، مما يضمن سلامة مياه الشرب وحماية البيئة.
• مراقبة النفايات السائلة: قياس جودة مياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها من المنشآت والعمليات الصناعية للامتثال للوائح البيئية.
• البحوث البيئية: دعم الدراسات العلمية حول جودة المياه والتلوث، والمساهمة في جهود الحفاظ على البيئة.
• اختبارات التتبع: الكشف عن المتتبعات الفلورية وتتبعها في أنظمة المياه، مما يساعد على فهم أنماط التدفق، وتحديد التسريبات، وتقييم الآثار البيئية.

تقدم سولينست يوريكا مجموعة واسعة من أجهزة قياس الفلورومتر:

مستشعرات الكلوروفيل

الكلوروفيلوهو الصباغ الأخضر في العوالق النباتية والطحالب، يشير إلى مستوى التمثيل الضوئي الذي يحدث. ويشكل هذا الإنتاج الأولي قاعدة الشبكة الغذائية المائية، ويدعم كل شيء من العوالق الحيوانية إلى الأسماك. في حين أن مستويات الكلوروفيل المعتدلة تشير إلى وجود نظام بيئي صحي، إلا أن المستويات المفرطة يمكن أن تشير إلى التخثث، مما يؤدي إلى مشاكل جمالية غير سارة ومشاكل في طعم ورائحة مياه الشرب واحتمال نفوق الأسماك.

تقدم Solinst Eureka جهازي استشعار الكلوروفيل: الإثارة الزرقاء والحمراء. يتم اختيار النسخة الزرقاء بشكل شائع لأن الطحالب تمتص الضوء الأزرق بشكل جيد، مما يوفر حساسية عالية للكشف عن التألق. ومع ذلك، يمكن للمواد العضوية الذائبة والجسيمية (DOM/POM) أن تقلل من حساسية المستشعر الأزرق. يسمح مستشعر الكلوروفيل الأحمر، المصمم لتقليل التداخل من DOM/POM، بالكشف الدقيق عن وفرة الطحالب لأن الضوء الأحمر لا يثير هذه المواد. وفي حين أنه أقل حساسية للكشف عن الطحالب حقيقية النواة، فإن فعاليته ضد التداخل قد تفوق هذا العيب. بالإضافة إلى ذلك، فإن قياس الفلورة بالإثارة الحمراء أكثر حساسية للطحالب بدائية النواة (البكتيريا الزرقاء)، مما يجعلها مثالية لأنظمة المياه العذبة الغنية بطحالب DOM والطحالب الخضراء المزرقة.

مستشعرات الطحالب الخضراء المزرقة

الطحالب الخضراء المزرقةهي في الواقع بكتيريا تُعرف باسم البكتيريا الزرقاء الخضراء، وهي بكتيريا تقوم بعملية التمثيل الضوئي ومسؤولة عن أكثر من 20% من عملية التمثيل الضوئي على الأرض. وفي حين تساهم البكتيريا الزرقاء الخضراء في دورة الأكسجين، إلا أنها يمكن أن تتكاثر وتستنفد مغذياتها، مما يؤدي إلى التحلل الذي يخفض مستويات الأكسجين ويسبب نفوق الأسماك. بالإضافة إلى ذلك، قد تطلق البكتيريا الزرقاء المحتضرة سمومًا ضارة بالبشر والحيوانات.

ويُعد الفيكوسيانين والفيكوإيريثرين مؤشران رئيسيان لتكاثر البكتيريا الزرقاء الضارة؛ ولذلك، تقدم شركة Solinst Eureka جهازي استشعار للطحالب الخضراء المزرقة متاحين للرصد في التطبيقات البحرية وتطبيقات المياه العذبة: فيكوإيريثرين، وهو السائد في الأنواع البحرية مثل Synechococcus spp. وفيكوإيريثرين، وهو السائد في أنواع المياه العذبة مثل أنابينا وميكروسيستيس وسبيرولينا.

مستشعرات CDOM/FDOM

تشمل المواد العضوية الذائبة (DOM) أشكالاً مختلفة، بما في ذلك الأحماض الدبالية والإفرازات العضوية. وهي مستودع مهم للكربون التفاعلي وتعمل كركيزة ديناميكية للبكتيريا والنباتات والحيوانات. يمكن أن تتحلل DOM ضوئيًا إلى مركبات متطايرة تضر بالبيئة وتحتوي على حوامل لونية تمتص الضوء، مما يؤدي إلى مصطلح المواد العضوية الذائبة اللونية (CDOM).

ويتألق (CDOM) أيضًا (FDOM)، مما يسمح للباحثين بقياس وفرة هذه المادة في الأنظمة المائية من خلال القياس الفلوري. ويُعد رصد مستويات هذه المادة أمرًا بالغ الأهمية لفهم التغيرات في الإنتاجية الأولية، وديناميكيات العوالق النباتية، وتكاثر الطحالب، والظروف البيئية العامة. ونظرًا لوجود مصادر مختلفة لـ CDOM التي قد تنبعث منها مجموعة من الأطوال الموجية، اختارت شركة Solinst Eureka مرشح انبعاث واسع النطاق من شأنه أن يكشف عن أنواع مختلفة من CDOM الموجودة في البيئة الطبيعية.

مستشعرات التريبتوفان

التريبتوفان هو عبارة عن حمض أميني مذاب في الماء مع إثارة وانبعاثات محددة. ويُصنف على أنه مادة عضوية شبيهة بالبروتين، وقد تشمل مصادره أنظمة المياه ذات النشاط البيولوجي العالي ومياه الصرف الصحي أو التصريف الصناعي. ويُعد التريبتوفان معياراً آخر يمكن للباحثين قياسه لتتبع مياه الصرف الصحي، والتي قد تؤثر بشكل كبير على الموائل والحياة البرية. يُخرج مقياس فلوروفان التريبتوفان إشارة تناظرية من 0-5 فولت تتناسب مع استجابة الفلورة للتريبتوفان المذاب في الماء. تقوم مجسات Solinst Eureka بتحويل الإشارة إلى تنسيق رقمي لقياس التريبتوفان بتركيزات 0 – 5000 جزء في البليون. ولتحديد وجود/عدم وجود المواد العضوية الشبيهة بالبروتين التي قد تشير إلى تصريف مياه الصرف الصحي، يمكّن مقياس فلور التريبتوفان من Solinst Eureka المستخدمين من اكتشاف التريبتوفان ضمن نطاق منخفض المستوى (حد الكشف 3 جزء في البليون) اللازم لهذه الدراسة البيئية.

مستشعرات الرودامين

الأصباغ الفلورية مثل الرودامين غالبًا ما تضاف إلى أنظمة المياه لتوفير بيانات تصريف المياه وسرعتها. الرودامين هو مادة فلورية للغاية ذات قدرة فريدة على امتصاص الضوء الأخضر وانبعاث الضوء الأحمر. عدد قليل جدًا من المركبات لديها هذه الخاصية، لذا فإن التداخلات من المواد الأخرى نادرة جدًا. وهذا يجعل من الرودامين متتبعًا محددًا للغاية. يتم تكوين مقياس الفلورومتر لتسليط الضوء الأخضر على العينة والكشف عن الضوء الأحمر المنبعث. تتناسب كمية الضوء الأحمر المنبعثة تناسبًا طرديًا مع تركيز الصبغة، حتى 1000 جزء في المليار (1000 ميكروغرام/لتر). وتوفر قراءات التألق النسبي، وتركيزات الصبغة، وعوامل التخفيف، وزمن انتقال الصبغة، وغيرها من البارامترات بيانات قيمة تستخدم لاستخلاص استنتاجات بشأن نظام المياه الذي تجري دراسته.

مجسات الفلورسين

الفلورسين كانت أول صبغة فلورية تستخدم في أعمال تتبع المياه ولا تزال تستخدم في الدراسات النوعية للتلوث الجوفي للآبار. يُستخدم الفلورسين لقياسات التدفق والدوران والتشتت ودراسات الأعمدة والنماذج الهيدروليكية ودراسات المياه الجوفية. تم تكوين جهاز استشعار Solinst Eureka Fluorescein للإبلاغ بشكل يتناسب طرديًا مع تركيز الصبغة الموجودة في العينة، حتى 500 جزء في المليار (500 ميكروغرام/لتر). ينبعث من الفلورسين تألق أخضر لامع، مما يعطي تباينًا بصريًا أو فوتوغرافيًا ممتازًا ضد الخلفيات التي عادة ما تصادف في دراسات نقل المياه. لذلك، من السهل تصور تقدم التجربة. وهو أكثر جمالية من الصبغة الحمراء، وهو أمر مهم في مناطق المحيطات المعرضة لتكاثر بعض أنواع الدينوفلاجيلات الدينوفلاجيلية التي تسمى “المد الأحمر”.

مستشعرات الفلورة PTSA

صبغة PTSA (حمض البيرينيتراسلفونيك) غير سامة ومستقرة كيميائياً، مما يجعلها مادة مضافة مثالية للتتبع لأنظمة معالجة المياه والتطبيقات الزراعية. عند إضافة PTSA إلى تركيبات المعالجة، تكون الاستجابة الفلورية لصبغة التتبع PTSA متناسبة وخطية بيانيًا بين نطاقات تركيز محددة وتركيز المادة الكيميائية التي يتم بها جرعات النظام. يمكن إتاحة القياسات من مقياس الفلورسنت PTSA عبر الإنترنت وفي الميدان وفي المختبر ليتم تسريعها بسرعة وبشكل روتيني، مما يتيح تحليل جرعة المنتج في الوقت الحقيقي. ويسمح ذلك بتحسين دقة مراقبة معدل التغذية والمراقبة المستمرة للنظام والتحكم في خصائص النظام، وكل ذلك يضمن قدرة الشركات على تحسين نتائجها وتلبية متطلبات النظام الصعبة. يكتشف هذا المستشعر الضوئي للأشعة فوق البنفسجية تألق PTSA في الماء حتى 650 جزء في البليون. تبعث صبغة PTSA أطوال موجية تتراوح بين 400 و500 نانومتر عند تشعيعها بالأشعة فوق البنفسجية.

مستشعرات النفط الخام

يشير مصطلح “النفط الخام” إلى البترول الطبيعي غير المعالج، مع وجود فئات مختلفة تختلف في التركيب الكيميائي. لا يأتي كل النفط الخام في المياه من الانسكابات؛ حيث يحدث تسرب طبيعي أيضاً. يمكن أن تضر التركيزات العالية بالحياة المائية. قياس النفط الخام يمثل تحديًا بسبب استجابات التألق المتفاوتة من مصادر مختلفة، مما يجعل معايرة المستشعر صعبة. أفضل طريقة هي إعداد معيار بتركيز جاذبية معروف مشابه لنوع النفط المتوقع في الحقل. كما أن النفط الخام “يتأثر بالعوامل الجوية”، حيث تتطاير الأجزاء الأخف مثل البنزين والزيلين والتولوين. يمكن أن يساعد تحليل عينات حقلية متعددة في تحديد محتوى الزيت؛ إذا كانت استجابات المستشعر خطية، فإن معايرة واحدة كافية. إذا لم يكن الأمر كذلك، ينبغي إنشاء جدول معايرة لمواءمة قراءات أجهزة الاستشعار مع التركيزات المتوقعة.

أجهزة قياس الفلور والحشف الحيوي

يمكن أن تعيق القاذورات أجهزة استشعار التألق عن طريق التراكم على السطح النشط، مما يقلل من الضوء المنبعث أو المستقبل. قد تنتج المواد الغريبة أيضًا إشارات خاطئة عن طريق التألق بأطوال موجية مماثلة. وفي حين أن هذا الأمر يمثل مصدر قلق في المقام الأول لعمليات النشر طويلة الأجل، إلا أن الملحقات المضادة للقاذورات مثل نظام المساحات من سولينست يوريكا وواقيات المستشعرات الشبكية النحاسية يمكن أن تساعد أثناء الاستخدام المستمر. كما أن أنظمة الماسحات مفيدة أيضًا عند الكشف عن الزيوت الخام أو المكررة لمنع تغلغل المستشعر.

ومن الخيارات المتاحة أيضًا، مجس مجس Manta+ F35 متعدد المجسات لجودة المياه مزوَّد ب “مخروط أنفي” مملوء بالنحاس والسيليكون يغطي جميع المستشعرات المكشوفة باستثناء أسطح القياس الحرجة. تحافظ الماسحة المركزية على نظافة أسطح القياس هذه.

معايرة مقاييس الفلورومتر

هناك ثلاث طرق لمعايرة أجهزة الاستشعار الفلورومترية، اعتمادًا على النوع. أولًا، يمكنك المعايرة بتركيز معروف أو عينة مؤهلة مختبريًا من العينة المستهدفة للتحليل؛ ويمكن تحضير العينة بالقياس الوزني أو شراؤها. ثانيًا، يمكنك المعايرة باستخدام “مكعب معايرة” أو معيار ثانوي صلب، وهو جهاز بصري متاح من سولينست يوريكا الذي يوفر ناتجًا ثابتًا لنوع معين من التألق. ثالثًا، يمكنك المعايرة باستخدام معيار نقل، مثل الرودامين؛ كما أن معيار PTSA هو أيضًا معيار مختبري مثالي يمكن استخدامه لتوحيد جميع أجهزة قياس الفلورومتر من Solinst Eureka. والطريقتان الأخيرتان غير مباشرتين ولكنهما سريعتان وغير مكلفتين وعمليتين.

تنبيه: لا تنظر أبداً مباشرةً إلى مستشعر مقياس الفلورومتر.
يمكن أن تتسبب الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من المستشعر في تلف العين.

المنتجات ذات الصلة