Senzory optických zjasňovačů: Monitorování kvality vody

Proč bych měl měřit optické zjasňovače?

Optické rozjasňovače (OBA) nebo fluorescenční bělidla (FWA) se přidávají do výrobků, jako jsou prací mýdla, detergenty nebo čisticí prostředky. Tkaniny nebo materiály absorbují OBA během praní nebo čištění. Při osvětlení ultrafialovým světlem fluoreskují a výrobky a tkaniny se zdají být světlejší.

Odpadní vody z praní prádla jsou největším zdrojem zjasňovačů v odpadních vodách. Podíl FWA nebo OBA na celkovém objemu většiny pracích prostředků je menší než 0,5 %, avšak velká část (5-80 %) může zůstat ve vypouštěných odpadních vodách jako rozpuštěné sloučeniny (molekulární). Přítomnost zjasňovačů ve vodních systémech, do nichž jsou vypouštěny odpadní vody, může znamenat selhávající septik, únik odpadních vod nebo úplnou absenci čištění vody. Zjištění optických zjasňovačů ve vodních systémech proto může pomoci vodohospodářským obcím nebo výzkumným pracovníkům napravit selhání systému a zabránit zvýšenému antropogennímu vstupu, který může výrazně ovlivnit ekosystémy.

Studie prokázaly korelaci mezi fluorescencí zjasňovačů a hladinou koliformních bakterií ve vodním prostředí. Kvalita vody je v současné době posuzována podle norem pro fekální koliformní bakterie prostřednictvím federálních, státních a obecních úřadů. Přístup veřejnosti k vodním plochám, jako jsou jezera, řeky nebo pláže, které tyto normy nesplňují, může být omezen, což má dopad na cestovní ruch a v konečném důsledku i na místní ekonomiku. Hlavním problémem při prevenci zvýšené hladiny fekálních koliformních bakterií je nemožnost určit zdroj kontaminace (lidský/nelidský). Odpadní vody z praní prádla jsou obvykle vypouštěny prostřednictvím domovní kanalizace nebo septiků; zjasňovače jsou tedy součástí odpadních vod. Korelace obsahu rozjasňovačů s obsahem fekálních koliformních bakterií může poskytnout cenné informace, které výzkumníkům pomohou určit, zda zdroje kontaminace lze přičíst lidským odpadům.

Rozjasňovače jsou velmi náchylné k adsorpci. Z povrchových a podzemních vod se odstraňují adsorpcí na půdu a organický materiál. To umožňuje výzkumným pracovníkům posoudit také účinnost přirozeného čištění odpadních vod stanovením koncentrací zjasňujících látek v podzemních nebo povrchových vodách.

Jak se měří optické zjasňovače?

Optické zjasňovače nebo fluorescenční bělicí činidla (v průmyslu detergentů FWA) jsou sloučeniny, které jsou excitovány (aktivovány) vlnovými délkami světla v blízkém ultrafialovém (UV) pásmu (360 až 365 nm) a poté vyzařují světlo v modrém pásmu (400 až 440 nm). Elektrony ve fluorescenčních molekulách jsou excitovány do vyššího energetického stavu absorpcí světla a poté vyzařují malé množství tepla a fluorescenci, když se elektrony vracejí do základního stavu. Fluorescence z druhého excitovaného stavu se měří fluorometrem OBA společnosti Eureka a převádí se na ppb OBA až do 2500 ppb.

Co bych měl vědět o měření optických zjasňovačů v terénu?

Optický senzor Solinst Eureka má velký dynamický rozsah (>5000 částic na milion), který mu umožňuje pracovat ve většině vodních prostředí, a jeho vysoké rozlišení zvyšuje jeho přesnost. Senzor MantaPlus s optickým zjasňovačem lze použít ve studiích k lokalizaci konkrétních míst, kde se mohou do řek nebo jiných vodních toků dostávat odpadní vody ze systémů na místě. Víceparametrové sondy se senzory OBA lze nasadit pro kontinuální monitorování nebo je použít pro diskrétní odběr vzorků. Fluorometrické stanovení koncentrací zjasňovačů v přírodních vzorcích vody je užitečné při hledání zdrojů odpadních vod a fekálního koliformního znečištění pro studie ministerstva zdravotnictví i v obecném výzkumu.

Největším problémem fluorescenčních senzorů v terénu je zanášení. Jakýkoli cizí materiál, který se nahromadí na aktivním povrchu senzoru, buď sníží množství vyzařovaného nebo přijímaného světla, nebo obojí. A někdy může cizí materiál poskytovat falešný signál tím, že fluoreskuje na stejné vlnové délce. Znečištění obvykle nepředstavuje problém při profilování nebo namátkové kontrole při denních průzkumech; pouze při dlouhodobém nasazení. Při nepřetržitém nasazení lze doplnit příslušenství proti znečištění, jako je univerzální stírací systém Eureka a ochranný kryt senzoru z měděné síťoviny.