Fluorometry: Czujniki jakości wody

Zasady działania fluorometru

Wzbudzenie: Fluorometr emituje światło o określonej długości fali w celu wzbudzenia cząsteczek fluorescencyjnych w wodzie.

Emisja: Cząsteczki te emitują światło o innej długości fali.

Wykrywanie: Fluorometr mierzy intensywność emitowanego światła (filtry zapewniają wykrywanie tylko pożądanej długości fali), które wskazuje stężenie substancji fluorescencyjnej.

Zastosowania fluorometrów

• Jakość wód powierzchniowych: Monitorowanie jezior, rzek i zbiorników pod kątem zanieczyszczeń i materii organicznej w celu utrzymania zdrowych ekosystemów.
• Monitorowanie wód gruntowych: Wykrywa i mierzy zanieczyszczenia w wodach gruntowych, zapewniając bezpieczną wodę pitną i ochronę środowiska.
• Monitorowanie ścieków: Pomiar jakości ścieków odprowadzanych z obiektów i procesów przemysłowych w celu zapewnienia zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska.
• Badania środowiskowe: Wspieranie badań naukowych nad jakością i zanieczyszczeniem wody, przyczyniających się do ochrony środowiska.
• Testy znaczników: Wykrywają i śledzą fluorescencyjne znaczniki w systemach wodnych, pomagając zrozumieć wzorce przepływu, zidentyfikować wycieki i ocenić wpływ na środowisko.

Solinst Eureka oferuje szeroką gamę fluorometrów:

Czujniki chlorofilu

Chlorofil, zielony pigment w fitoplanktonie i algach, wskazuje poziom zachodzącej fotosyntezy. Ta pierwotna produkcja stanowi podstawę wodnej sieci pokarmowej, wspierając wszystko, od zooplanktonu po ryby. Podczas gdy umiarkowane poziomy chlorofilu sugerują zdrowy ekosystem, nadmierne poziomy mogą sygnalizować eutrofizację, prowadząc do nieprzyjemnej estetyki, problemów ze smakiem i zapachem wody pitnej oraz potencjalnego zabijania ryb.

Solinst Eureka oferuje dwa czujniki chlorofilu: z niebieskim i czerwonym wzbudzeniem. Wersja niebieska jest powszechnie wybierana, ponieważ algi dobrze absorbują niebieskie światło, zapewniając wysoką czułość wykrywania fluorescencji. Jednak rozpuszczona i cząsteczkowa materia organiczna (DOM/POM) może zmniejszyć czułość niebieskiego czujnika. Czerwony czujnik chlorofilu, zaprojektowany w celu zminimalizowania zakłóceń z DOM/POM, pozwala na dokładne wykrywanie obfitości glonów, ponieważ czerwone światło nie wzbudza tych materiałów. Chociaż jest mniej czuły w wykrywaniu glonów eukariotycznych, jego skuteczność w zwalczaniu zakłóceń może przeważyć tę wadę. Ponadto fluorometria ze wzbudzeniem czerwonym jest bardziej wrażliwa na glony prokariotyczne (cyjanobakterie), dzięki czemu idealnie nadaje się do systemów słodkowodnych bogatych w DOM i sinice.

Czujniki niebiesko-zielonych alg

Niebiesko-zielone algi, a właściwie bakterie znane jako cyjanobakterie, są fotosyntetyczne i odpowiadają za ponad 20% fotosyntezy na Ziemi. Chociaż sinice przyczyniają się do obiegu tlenu, mogą się rozmnażać i wyczerpać swoje składniki odżywcze, prowadząc do rozkładu, który obniża poziom tlenu i powoduje zabijanie ryb. Ponadto umierające sinice mogą uwalniać toksyny szkodliwe dla ludzi i zwierząt.

Fikocyjanina i fikoerytryna są kluczowymi wskaźnikami szkodliwych zakwitów sinic; dlatego Solinst Eureka oferuje dwa czujniki niebiesko-zielonych alg dostępne do monitorowania w zastosowaniach morskich i słodkowodnych: Fikoerytrynę, która dominuje w gatunkach morskich, takich jak Synechococcus spp. oraz fikocyjaninę, która występuje obficie w taksonach słodkowodnych, takich jak Anabaena, Microcystis i Spirulina.

Czujniki CDOM/FDOM

Rozpuszczony materiał organiczny (DOM) obejmuje różne formy, w tym kwasy humusowe i wydzieliny organiczne. Jest to znaczący rezerwuar reaktywnego węgla i służy jako dynamiczny substrat dla bakterii, roślin i zwierząt. DOM może ulegać fotodegradacji do lotnych związków, które szkodzą środowisku i zawierają chromofory, które pochłaniają światło, co doprowadziło do powstania terminu Chromoforowe rozpuszczone materiały organiczne (CDOM)..

CDOM również fluoryzuje (FDOM), umożliwiając naukowcom pomiar jego obfitości w systemach wodnych za pomocą fluorometrii. Monitorowanie poziomów DOM ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zmian w produktywności pierwotnej, dynamiki fitoplanktonu, zakwitów glonów i ogólnych warunków środowiskowych. Ponieważ istnieją różne źródła CDOM, które mogą emitować różne długości fal, Solinst Eureka wybrał szerokopasmowy filtr emisyjny, który wykryje różne rodzaje CDOM występujące w środowisku naturalnym.

Czujniki tryptofanu

Tryptofan jest aminokwasem rozpuszczonym w wodzie o specyficznym wzbudzeniu i emisji. Jest klasyfikowany jako białkowa materia organiczna, a jego źródła mogą obejmować systemy wodne o wysokiej aktywności biologicznej oraz ścieki lub zrzuty przemysłowe. Tryptofan jest kolejnym parametrem, który badacze mogą mierzyć w celu śledzenia ścieków, które mogą mieć znaczący wpływ na siedliska i dziką przyrodę. Fluorometr tryptofanu wysyła sygnał analogowy 0-5 V proporcjonalny do odpowiedzi fluorescencyjnej tryptofanu rozpuszczonego w wodzie. Sondy Solinst Eureka konwertują sygnał do formatu cyfrowego w celu pomiaru tryptofanu w stężeniach od 0 do 5000 ppb. Aby zidentyfikować obecność/nieobecność białkowej materii organicznej, która może wskazywać na odprowadzanie ścieków, fluorometr Tryptofan firmy Solinst Eureka umożliwia użytkownikom wykrywanie Tryptofanu w niskim zakresie (granica wykrywalności 3 ppb) potrzebnym do tego badania środowiskowego.

Czujniki rodaminowe

Barwniki fluorescencyjne, takie jak rodamina są często dodawane do systemów wodnych w celu dostarczenia danych dotyczących wypływu wody i prędkości. Rodamina jest wysoce fluorescencyjnym materiałem o unikalnej zdolności do pochłaniania światła zielonego i emitowania światła czerwonego. Bardzo niewiele związków ma tę właściwość, więc zakłócenia ze strony innych substancji są bardzo rzadkie. To sprawia, że rodamina jest wysoce specyficznym znacznikiem. Fluorometr jest skonfigurowany tak, aby świecić zielonym światłem na próbkę i wykrywać emitowane światło czerwone. Ilość emitowanego czerwonego światła jest wprost proporcjonalna do stężenia barwnika, do 1000 części na miliard (1000 μg/L). Względne odczyty fluorescencji, stężenia barwnika, współczynniki rozcieńczenia, czas przemieszczania się barwnika i inne parametry dostarczają cennych danych wykorzystywanych do wyciągania wniosków dotyczących badanego systemu wodnego.

Czujniki fluoresceiny

Fluoresceina była pierwszym barwnikiem fluorescencyjnym używanym do śledzenia wody i nadal jest wykorzystywana do badań jakościowych podziemnego zanieczyszczenia studni. Fluoresceina jest używana do pomiarów przepływu, cyrkulacji, dyspersji, badań pióropuszy, modeli hydraulicznych i badań wód gruntowych. Czujnik fluoresceiny Solinst Eureka jest skonfigurowany tak, aby raportować wprost proporcjonalnie do stężenia barwnika obecnego w próbce, do 500 części na miliard (500 μg/L). Fluoresceina emituje jaskrawą zieloną fluorescencję, która zapewnia doskonały kontrast wizualny lub fotograficzny na tle powszechnie spotykanym w badaniach transportu wody. Dlatego łatwo jest wizualizować postęp eksperymentu. Jest bardziej estetyczna niż czerwony barwnik, co jest ważne w obszarach oceanów, w których występują zakwity niektórych bruzdnic, zwane „czerwonymi pływami”.

Czujniki fluorescencji PTSA

Barwnik PTSA (kwas piretetrasulfonowy) jest nietoksyczny i stabilny chemicznie, co czyni go idealnym dodatkiem do systemów uzdatniania wody i zastosowań rolniczych. Podczas dodawania PTSA do preparatów uzdatniających, reakcja fluorescencyjna barwnika znacznikowego PTSA jest proporcjonalna i graficznie liniowa między określonymi zakresami stężeń a stężeniem substancji chemicznej, z którą dozowany jest system. Pomiary z fluorometru PTSA mogą być udostępniane online, w terenie i w laboratorium w celu szybkiego i rutynowego przyspieszenia, umożliwiając analizę dawki produktu w czasie rzeczywistym. Pozwala to na zwiększenie dokładności monitorowania szybkości podawania, ciągłe monitorowanie systemu i kontrolę charakterystyki systemu, zapewniając firmom poprawę wyników i spełnienie trudnych wymagań systemowych. Ten czujnik optyczny UV wykrywa fluorescencję PTSA w wodzie do 650 ppb. Barwnik PTSA emituje fale o długości od 400 do 500 nm, gdy jest naświetlany światłem UV.

Czujniki ropy naftowej

„Ropa naftowa” odnosi się do nieprzetworzonej naturalnej ropy naftowej, której różne klasy różnią się składem chemicznym. Nie cała ropa naftowa w wodzie pochodzi z wycieków; zdarzają się również naturalne wycieki. Wysokie stężenia mogą być szkodliwe dla organizmów wodnych. Pomiar ropy naftowej jest trudny ze względu na różne reakcje fluorescencji z różnych źródeł, co utrudnia kalibrację czujnika. Najlepszą metodą jest przygotowanie wzorca o znanym stężeniu grawimetrycznym, podobnym do rodzaju ropy naftowej spodziewanej w terenie. Ropa naftowa również „starzeje się”, ponieważ lżejsze frakcje, takie jak benzen, ksylen i toluen ulatniają się. Analiza wielu próbek terenowych może pomóc w określeniu zawartości oleju; jeśli odpowiedzi czujnika są liniowe, wystarczy pojedyncza kalibracja. Jeśli nie, należy utworzyć tabelę kalibracji, aby dostosować odczyty czujnika do oczekiwanych stężeń.

Fluorometry i biofouling

Zanieczyszczenia mogą utrudniać działanie czujników fluorescencyjnych poprzez gromadzenie się na powierzchni aktywnej, zmniejszając emitowane lub odbierane światło. Obce materiały mogą również generować fałszywe sygnały poprzez fluorescencję przy podobnych długościach fal. Chociaż jest to przede wszystkim problem w przypadku długoterminowych wdrożeń, akcesoria przeciwporostowe, takie jak system wycieraczek Solinst Eureka i osłony czujników z siatki miedzianej, mogą pomóc podczas ciągłego użytkowania. Systemy wycieraczek są również pomocne przy wykrywaniu ropy naftowej lub rafinowanych olejów, aby zapobiec pokryciu czujnika.

Opcjonalnie dostępny jest również Manta+ F35 Water Quality Multiprobe jest wyposażona w wypełniony miedzią, silikonowy „stożek” zakrywający wszystkie odsłonięte czujniki z wyjątkiem krytycznych powierzchni pomiarowych. Centralna wycieraczka utrzymuje te powierzchnie pomiarowe w czystości.

Kalibracja fluorometrów

Istnieją trzy sposoby kalibracji czujników fluorometrycznych, w zależności od ich typu. Po pierwsze, kalibrację można przeprowadzić na próbce analitu o znanym stężeniu lub próbce kwalifikowanej laboratoryjnie; próbkę można przygotować grawimetrycznie lub zakupić. Po drugie, można skalibrować za pomocą „kostki kalibracyjnej” lub stałego wzorca wtórnego, urządzenia optycznego dostępnego w firmie Solinst Eureka które zapewnia spójny wynik dla danego typu fluorescencji. Po trzecie, można skalibrować za pomocą wzorca transferowego, takiego jak rodamina; PTSA jest również idealnym wzorcem laboratoryjnym, który może być używany do standaryzacji wszystkich fluorometrów Solinst Eureka. Dwie ostatnie metody są pośrednie, ale szybkie, niedrogie i praktyczne.

UWAGA: Nigdy nie należy patrzeć bezpośrednio na czujnik fluorometru.
Promienie UV emitowane przez czujnik mogą spowodować uszkodzenie wzroku.

Powiązane produkty