Optische Aufheller-Sensoren: Überwachung der Wasserqualität

Warum sollte ich optische Aufheller messen wollen?

Optische Aufheller (OBAs) oder Fluoreszierende Aufheller (FWAs) werden Produkten wie Waschseifen, Waschmitteln oder Reinigungsmitteln zugesetzt. Stoffe oder Materialien absorbieren OBAs während des Wasch- oder Reinigungsprozesses. Wenn sie von ultraviolettem Licht angestrahlt werden, fluoreszieren sie und lassen Produkte und Stoffe heller erscheinen.

Wäscheabwasser ist der größte Verursacher von Aufhellern in Abwassersystemen. Der Anteil von FWA oder OBA am Gesamtvolumen der meisten Waschmittel beträgt weniger als 0,5 %. Ein großer Teil (5-80 %) kann jedoch als gelöste Verbindungen (molekular) im Abwasser verbleiben. Das Vorhandensein von Aufhellern in Wassersystemen, in die Abwässer eingeleitet werden, könnte ein Hinweis auf defekte Klärsysteme, undichte Abwasserkanäle oder eine völlig fehlende Wasseraufbereitung sein. Daher kann der Nachweis von optischen Aufhellern in aquatischen Systemen den Wasserbehörden oder Forschern helfen, Systemfehler zu korrigieren und einen erhöhten anthropogenen Eintrag zu vermeiden, der sich stark auf die Ökosysteme auswirken kann.

Studien haben eine Korrelation zwischen der Fluoreszenz von Aufhellern und dem Gehalt an fäkalen Coliformen in Gewässern gezeigt. Die Wasserqualität wird derzeit von Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden anhand von Standards für fäkale Koliformen bewertet. Der öffentliche Zugang zu Gewässern wie Seen, Flüssen oder Stränden, die diese Standards nicht erfüllen, kann eingeschränkt werden, was sich auf den Tourismus und letztlich auf die lokale Wirtschaft auswirkt. Das Hauptproblem bei der Vorbeugung erhöhter fäkalcoliformer Werte ist die Unfähigkeit, die Quelle der Kontamination (menschlich/nicht menschlich) zu bestimmen. Wäscheabwässer werden in der Regel über die häusliche Kanalisation oder septische Systeme abgeleitet; Aufheller sind also ein Bestandteil des Abwassers. Die Korrelation zwischen Aufhellern und fäkalcoliformen Werten kann den Forschern wertvolle Informationen liefern, um festzustellen, ob die Kontaminationsquellen auf menschliche Abfälle zurückzuführen sind.

Aufheller sind sehr empfindlich gegenüber Adsorption. Sie werden aus Oberflächen- und Grundwasser durch Adsorption an Boden und organisches Material entfernt. So können Forscher auch die Wirksamkeit der natürlichen Abwasserreinigung beurteilen, indem sie die Konzentration von Aufhellern im Grund- oder Oberflächenwasser bestimmen.

Wie werden optische Aufheller gemessen?

Optische Aufheller oder fluoreszierende Aufheller (FWAs in der Waschmittelindustrie) sind Verbindungen, die durch Lichtwellenlängen im nahen ultravioletten (UV) Bereich (360 bis 365 nm) angeregt (aktiviert) werden und dann Licht im blauen Bereich (400 bis 440 nm) aussenden. Die Elektronen in fluoreszierenden Molekülen werden durch die Absorption von Licht in einen höheren Energiezustand angeregt und geben dann eine geringe Menge an Wärme sowie Fluoreszenz ab, wenn die Elektronen in ihren Grundzustand zurückkehren. Die Fluoreszenz des zweiten angeregten Zustands wird mit dem OBA-Fluorometer von Eureka gemessen und in ppb von OBA bis zu 2500 ppb umgerechnet.

Was sollte ich über die Messung von optischen Aufhellern in der Praxis wissen?

Der optische Aufheller-Sensor von Solinst Eureka hat einen großen dynamischen Bereich (>5000 parts per million), der es ihm ermöglicht, in den meisten aquatischen Umgebungen zu arbeiten, und seine hohe Auflösung erhöht seine Genauigkeit. Der MantaPlus mit optischem Aufheller-Sensor kann in Studien eingesetzt werden, um bestimmte Stellen zu lokalisieren, an denen Abwassersysteme vor Ort in Flüsse oder andere Gewässer eindringen können. Multiparametersonden mit OBA-Sensoren können für die kontinuierliche Überwachung eingesetzt oder für diskrete Probenahmen verwendet werden. Fluorometrische Bestimmungen von Aufhellerkonzentrationen in natürlichen Wasserproben haben sich bei der Suche nach Abwasserquellen und fäkalcoliformen Verunreinigungen für Studien des Gesundheitsamtes sowie in der allgemeinen Forschung als nützlich erwiesen.

Verschmutzung ist das größte Problem für Fluoreszenzsensoren. Jedes Fremdmaterial, das sich auf der aktiven Oberfläche des Sensors ansammelt, reduziert entweder die Menge des emittierten oder des empfangenen Lichts oder beides. Und manchmal kann das Fremdmaterial ein falsches Signal liefern, indem es bei der gleichen Wellenlänge fluoresziert. Bewuchs stellt in der Regel kein Problem dar, wenn Sie bei täglichen Untersuchungen ein Profil erstellen oder Stichproben machen, sondern nur, wenn Sie den Sensor über einen längeren Zeitraum einsetzen. Für einen kontinuierlichen Einsatz kann Antifouling-Zubehör hinzugefügt werden, wie z.B. das universelle Wischersystem von Eureka und der Sensorschutz aus Kupfergewebe.