Fluoresceinsensorer: Overvåking av vannkvalitet

Hvorfor vil jeg måle fluorescein?

Fluorescerende fargestoffer, som Fluorescein, tilsettes ofte i vannsystemer for å gi data om vannføring og vannhastighet. Studier av fargestoffer kan gi nyttig informasjon for modellering av overflate- og grunnvannssystemer i tillegg til å spore forurensninger. Fluorometre gjør det mulig for forskere å måle svært lave konsentrasjoner av fargestoff. Med ekstrem følsomhet og instrumentfleksibilitet kan forskerne få fram verdifulle data som potensielt kan gå tapt ved bruk av mindre følsomme metoder.

Fluorescein var det første fluorescerende fargestoffet som ble brukt til vannsporing, og brukes fortsatt til deteksjon med fluorometre og til kvalitative (visuelle) studier av underjordisk forurensning i brønner. Fluorescein brukes til strømningsmålinger og studier av sirkulasjon, spredning og plume, og kan også brukes til maskering, hydrauliske modellstudier og studier av underjordisk vann.

Hvordan måles fluorescein?

Solinst Eurekas Fluorescein-sensor er en fluorometrisk sensor. Fluorescens oppstår når et molekyl absorberer lysenergi ved én bølgelengde og deretter avgir denne energien ved en annen bølgelengde. Fluorometriske sensorer sender ut lys ved en bestemt bølgelengde, og ser etter en helt spesifikk, annen bølgelengde i retur.

Det finnes mange varianter av fluoresceinfargestoff, og hver forbindelse vil gi litt forskjøvet eksitasjons- og emisjonsmaksima. Disse små forskyvningene bør imidlertid ikke påvirke signalet som detekteres av fluorometeret i særlig grad, spesielt hvis forbindelsen som brukes i studien, er den samme forbindelsen som brukes til å kalibrere instrumentet.

Solinst Eureka Fluorescein-sensoren er konfigurert til å rapportere direkte proporsjonalt med konsentrasjonen av fargestoffet i prøven, opp til 500 deler per milliard (500 µg/L). Relative fluorescensavlesninger, fargekonsentrasjoner, fortynningsfaktorer, fargestoffets transporttid og andre parametere gir verdifulle data som kan brukes til å trekke konklusjoner om vannsystemet som studeres.

Hva bør jeg vite om fluoresceinmåling i felten?

Fargesporstoffer er forbindelser som brukes til å måle, kartlegge og overvåke vannsystemer. Sporstoffer brukes til å måle vannstrømmer, studere og modellere overflate- og grunnvannssystemer, spore forurensninger i beredskapssituasjoner, oppdage lekkasjer og måle tankretensjonstider. Fluorescerende sporstoffer som fluorescein er valgt fordi de er kostnadseffektive, og fordi de enkelt og nøyaktig kan måles på stedet med et bærbart fluorometer som er klart til bruk i felt.

Fluorescein avgir en lysende grønn fluorescens, som gir en utmerket visuell eller fotografisk kontrast mot bakgrunner som vanligvis oppstår i vanntransportstudier. Derfor er det enkelt å visualisere fremdriften i et eksperiment. Det er mer estetisk enn de røde fargestoffene. Dette er psykologisk viktig, særlig i havområder som er utsatt for oppblomstring av visse dinoflagellater, såkalt «rødt tidevann». Det kan være mindre motstand i befolkningen mot å bruke et fargestoff som ikke ligner på rødt tidevann.

For mange studier, rhodamin blitt det foretrukne fargestoffet fremfor fluorescein, på grunn av fluoresceins raske nedbrytning i sollys. Dessuten har mange naturlig forekommende fluorescerende materialer lignende egenskaper, og forstyrrer dermed fluoresceinmålingen. Fluorescein er også mer pH-sensitivt enn rhodaminfargestoffer. Fluorescensen synker svært kraftig ved pH-verdier under 5,5. For optimale resultater bør pH-verdien ligge mellom 6 og 10.

Begroing er det største problemet for fluorescenssensorer. Ethvert fremmedlegeme som samler seg på sensorens aktive overflate, vil enten redusere mengden lys som sendes ut eller mottas, eller begge deler. Begroing utgjør vanligvis ikke noe problem ved profilering eller stikkprøver i forbindelse med daglige undersøkelser, men bare når sensoren brukes over lengre perioder. For kontinuerlig bruk kan det legges til tilbehør som forhindrer begroing, for eksempel Eurekas universelle viskersystem og sensorbeskyttelse i kobbernett.