Fluorômetros: Sensores de qualidade da água

Princípios operacionais do fluorômetro

Excitação: O fluorômetro emite luz em um comprimento de onda específico para excitar as moléculas fluorescentes na água.

Emissão: Essas moléculas emitem luz em um comprimento de onda diferente.

Detecção: O fluorômetro mede a intensidade da luz emitida (os filtros garantem que apenas o comprimento de onda desejado seja detectado), o que indica a concentração da substância fluorescente.

Aplicações do fluorômetro

• Qualidade da água de superfície: Monitorar lagos, rios e reservatórios quanto a poluentes e matéria orgânica para manter ecossistemas saudáveis.
• Monitoramento de águas subterrâneas: Detectar e medir contaminantes em águas subterrâneas, garantindo água potável segura e proteção ambiental.
• Monitoramento de efluentes: Medir a qualidade das águas residuais descarregadas de instalações e processos industriais para cumprir as regulamentações ambientais.
• Pesquisa ambiental: Apoiar estudos científicos sobre a qualidade e a poluição da água, contribuindo para os esforços de conservação ambiental.
• Testes de traçadores: Detectam e rastreiam traçadores fluorescentes em sistemas de água, ajudando a entender os padrões de fluxo, identificar vazamentos e avaliar os impactos ambientais.

A Solinst Eureka oferece uma ampla variedade de fluorômetros:

Sensores de clorofila

ClorofilaO pigmento verde do fitoplâncton e das algas indica o nível de fotossíntese que está ocorrendo. Essa produção primária forma a base da cadeia alimentar aquática, sustentando tudo, desde o zooplâncton até os peixes. Embora níveis moderados de clorofila sugiram um ecossistema saudável, níveis excessivos podem indicar eutrofização, levando a uma estética desagradável, problemas de gosto e odor da água potável e possível mortandade de peixes.

A Solinst Eureka oferece dois sensores de clorofila: excitação azul e vermelha. A versão azul é comumente escolhida porque as algas absorvem bem a luz azul, proporcionando alta sensibilidade para a detecção de fluorescência. Entretanto, a matéria orgânica dissolvida e particulada (DOM/POM) pode reduzir a sensibilidade do sensor azul. O sensor de clorofila vermelho, projetado para minimizar a interferência de DOM/POM, permite a detecção precisa da abundância de algas, pois a luz vermelha não excita esses materiais. Embora seja menos sensível na detecção de algas eucarióticas, sua eficácia contra interferências pode compensar essa desvantagem. Além disso, a fluorometria com excitação vermelha é mais sensível a algas procarióticas (cianobactérias), o que a torna ideal para sistemas de água doce ricos em DOM e algas verde-azuladas.

Sensores de algas verde-azuladas

Algas verde-azuladasAs algas verde-azuladas, na verdade bactérias conhecidas como cianobactérias, são fotossintéticas e responsáveis por mais de 20% da fotossíntese da Terra. Embora as cianobactérias contribuam para o ciclo do oxigênio, elas podem proliferar e esgotar seus nutrientes, levando à decomposição que reduz os níveis de oxigênio e causa a mortandade de peixes. Além disso, as cianobactérias que morrem podem liberar toxinas prejudiciais a seres humanos e animais.

A ficocianina e a ficoeritrina são indicadores-chave de florações de cianobactérias nocivas; portanto, a Solinst Eureka oferece dois sensores de algas verde-azuladas disponíveis para monitoramento em aplicações marinhas e de água doce: Ficoeritrina, que é dominante em espécies marinhas, como Synechococcus spp. e ficocianina, que é abundante em taxa de água doce, como Anabaena, Microcystis e Spirulina.

Sensores CDOM/FDOM

O Material Orgânico Dissolvido (DOM) abrange várias formas, inclusive ácidos húmicos e secreções orgânicas. É um reservatório significativo de carbono reativo e serve como substrato dinâmico para bactérias, plantas e animais. A DOM pode se fotodegradar em compostos voláteis que prejudicam o meio ambiente e contém cromóforos que absorvem a luz, o que levou ao termo Materiais Orgânicos Dissolvidos Cromóforos (CDOM).

O CDOM também é fluorescente (FDOM), permitindo que os pesquisadores meçam sua abundância nos sistemas hídricos por meio da fluorometria. O monitoramento dos níveis de DOM é fundamental para compreender as mudanças na produtividade primária, na dinâmica do fitoplâncton, na proliferação de algas e nas condições ambientais gerais. Como existem diferentes fontes de CDOM que podem emitir uma variedade de comprimentos de onda, a Solinst Eureka escolheu um filtro de emissão de banda larga que detectará vários tipos de CDOM encontrados no ambiente natural.

Sensores de triptofano

Triptofano é um aminoácido dissolvido na água com excitação e emissão específicas. É classificado como matéria orgânica semelhante à proteína, e as fontes podem incluir sistemas de água com alta atividade biológica e águas residuais ou descarte industrial. O triptofano é outro parâmetro que os pesquisadores podem medir para rastrear os efluentes de águas residuais, que podem afetar significativamente os habitats e a vida selvagem. O fluorômetro de triptofano emite um sinal analógico de 0 a 5 volts proporcional à resposta de fluorescência do triptofano dissolvido na água. As sondas Solinst Eureka convertem o sinal em um formato digital para medir o triptofano em concentrações de 0 a 5000 ppb. Para identificar a presença/ausência de matéria orgânica semelhante à proteína que pode indicar descarga de águas residuais, o fluorômetro de triptofano da Solinst Eureka permite que os usuários detectem o triptofano dentro de uma faixa de baixo nível (limite de detecção de 3 ppb) necessária para esse estudo ambiental.

Sensores de rodamina

Corantes fluorescentes como Rodamina são frequentemente adicionados aos sistemas de água para fornecer dados de descarga e velocidade da água. A rodamina é um material altamente fluorescente com a capacidade exclusiva de absorver luz verde e emitir luz vermelha. Pouquíssimos compostos têm essa propriedade, portanto, as interferências de outras substâncias são muito raras. Isso torna a rodamina um marcador altamente específico. O fluorômetro é configurado para emitir luz verde sobre a amostra e detectar a luz vermelha emitida. A quantidade de luz vermelha emitida é diretamente proporcional à concentração do corante, até 1000 partes por bilhão (1000 μg/L). As leituras de fluorescência relativa, as concentrações de corante, os fatores de diluição, o tempo de percurso do corante e outros parâmetros fornecem dados valiosos usados para tirar conclusões sobre o sistema de água que está sendo estudado.

Sensores de fluoresceína

Fluoresceína foi o primeiro corante fluorescente usado para trabalhos de rastreamento de água e ainda é usado para estudos qualitativos de contaminação subterrânea de poços. A fluoresceína é usada para medições de fluxo, circulação, dispersão, estudos de plumas, modelos hidráulicos e estudos de águas subterrâneas. O sensor Solinst Eureka Fluorescein é configurado para gerar relatórios diretamente proporcionais à concentração do corante presente na amostra, até 500 partes por bilhão (500 μg/L). A fluoresceína emite uma fluorescência verde brilhante, que proporciona um excelente contraste visual ou fotográfico contra os fundos comumente encontrados em estudos de transporte de água. Portanto, é fácil visualizar o progresso de um experimento. Ela é mais estética do que o corante vermelho, que é importante em áreas oceânicas sujeitas à proliferação de certos dinoflagelados, chamados de “marés vermelhas”.

Sensores de fluorescência PTSA

O corante PTSA (ácido pirenotetrasulfônico) não é tóxico e é quimicamente estável, o que o torna um aditivo de rastreamento ideal para sistemas de tratamento de água e aplicações agrícolas. Ao adicionar PTSA a formulações de tratamento, a resposta fluorescente do corante traçador PTSA é proporcional e graficamente linear entre faixas de concentração específicas e a concentração do produto químico com o qual o sistema é dosado. As medições do fluorômetro PTSA podem ser disponibilizadas on-line, no campo e no laboratório para serem expedidas de forma rápida e rotineira, permitindo a análise da dose do produto em tempo real. Isso permite maior precisão no monitoramento da taxa de alimentação, monitoramento contínuo do sistema e controle das características do sistema, garantindo que as empresas possam melhorar seus resultados e atender aos requisitos desafiadores do sistema. Esse sensor óptico UV detecta a fluorescência do PTSA na água até 650 ppb. O corante PTSA emite comprimentos de onda entre 400 e 500 nm quando irradiado com luz UV.

Sensores de petróleo bruto

“Petróleo bruto” refere-se ao petróleo natural não processado, com várias classes que diferem em composição química. Nem todo petróleo bruto na água é proveniente de derramamentos; também ocorre infiltração natural. Altas concentrações podem prejudicar a vida aquática. A medição do petróleo bruto é um desafio devido à variação das respostas de fluorescência de diferentes fontes, o que dificulta a calibração do sensor. O melhor método é preparar um padrão com concentração gravimétrica conhecida, semelhante ao tipo de óleo esperado no campo. O petróleo bruto também “resiste” à volatilização das frações mais leves, como benzeno, xileno e tolueno. A análise de várias amostras de campo pode ajudar a determinar o teor de óleo; se as respostas do sensor forem lineares, uma única calibração será suficiente. Caso contrário, deverá ser criada uma tabela de calibração para alinhar as leituras do sensor com as concentrações esperadas.

Fluorômetros e bioincrustação

As incrustações podem prejudicar os sensores de fluorescência ao se acumularem na superfície ativa, diminuindo a luz emitida ou recebida. Materiais estranhos também podem produzir sinais falsos ao fluorescer em comprimentos de onda semelhantes. Embora seja uma preocupação principalmente para implantações de longo prazo, os acessórios antiincrustantes, como o sistema de limpador da Solinst Eureka e as proteções do sensor de malha de cobre, podem ajudar durante o uso contínuo. Os sistemas de limpadores também são úteis na detecção de óleos brutos ou refinados para evitar que o sensor fique revestido.

Também uma opção, o Sonda múltipla de qualidade da água Manta+ F35 é equipada com um “cone de nariz” de silicone preenchido com cobre que cobre todos os sensores expostos, exceto as superfícies de medição críticas. Um limpador central mantém essas superfícies de medição limpas.

Calibração de fluorômetros

Há três maneiras de calibrar sensores de fluorômetro, dependendo do tipo. Primeiro, você pode calibrar com uma concentração conhecida ou com uma amostra qualificada de laboratório do analito-alvo; a amostra pode ser preparada gravimetricamente ou comprada. Em segundo lugar, você pode calibrar com um “cal cube” ou padrão secundário sólido, um dispositivo óptico disponível na Solinst Eureka que fornece uma saída consistente para um determinado tipo de fluorescência. Terceiro, você pode calibrar com um padrão de transferência, como a rodamina; o PTSA também é um padrão de laboratório ideal que pode ser usado para padronizar todos os fluorômetros da Solinst Eureka. Os dois últimos métodos são indiretos, mas rápidos, baratos e práticos.

CUIDADO: Nunca olhe diretamente para um sensor de fluorômetro.
Os raios UV emitidos pelo sensor podem causar danos aos olhos.

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