Optyczne czujniki rozjaśniające: Monitorowanie jakości wody

Dlaczego miałbym mierzyć rozjaśniacze optyczne?

Rozjaśniacze optyczne (OBA) lub fluorescencyjne środki wybielające (FWA) są dodawane do produktów, takich jak mydła do prania, detergenty lub środki czyszczące. Tkaniny lub materiały absorbują OBA podczas procesu prania lub czyszczenia. Po oświetleniu światłem ultrafioletowym fluoryzują i sprawiają, że produkty i tkaniny wydają się jaśniejsze.

Ścieki z pralni są największym źródłem rozjaśniaczy w systemach kanalizacyjnych. Udział FWA lub OBA w całkowitej objętości większości detergentów do prania wynosi mniej niż 0,5%, jednak duża część (5-80%) może pozostać w odprowadzanych ściekach w postaci rozpuszczonych związków (cząsteczkowych). Obecność rozjaśniaczy w systemach wodnych, do których odprowadzane są ścieki, może oznaczać awarię systemów septycznych, wycieki ścieków lub całkowity brak uzdatniania wody. Dlatego wykrywanie wybielaczy optycznych w systemach wodnych może pomóc gminom wodnym lub badaczom skorygować awarie systemu i uniknąć zwiększonego wkładu antropogenicznego, który może mieć duży wpływ na ekosystemy.

Badania wykazały korelację między fluorescencją rozjaśniaczy a poziomem bakterii coli w środowisku wodnym. Jakość wody jest obecnie oceniana przez federalne, stanowe i miejskie agencje na podstawie norm dotyczących bakterii coli. Publiczny dostęp do zbiorników wodnych, takich jak jeziora, rzeki lub plaże, które nie spełniają tych norm, może zostać ograniczony, wpływając w ten sposób na turystykę, a ostatecznie na lokalną gospodarkę. Głównym problemem w zapobieganiu podwyższonemu poziomowi bakterii coli typu kałowego jest niemożność określenia źródła skażenia (ludzkie/nieludzkie). Ścieki z pralni są zazwyczaj odprowadzane przez kanalizację domową lub systemy septyczne; dlatego rozjaśniacze są składnikiem ścieków. Korelacja rozjaśniacza z poziomem bakterii coli w kale może dostarczyć cennych informacji, które pomogą badaczom określić, czy źródła zanieczyszczenia są przypisywane ludzkim odpadom.

Rozjaśniacze są bardzo podatne na adsorpcję. Są one usuwane z wód powierzchniowych i gruntowych poprzez adsorpcję na glebie i materiale organicznym. Umożliwia to badaczom ocenę skuteczności naturalnego oczyszczania ścieków poprzez określenie stężenia rozjaśniacza w wodach gruntowych lub powierzchniowych

Jak mierzone są rozjaśniacze optyczne?

Rozjaśniacze optyczne lub fluorescencyjne środki wybielające (FWA w przemyśle detergentowym) to związki, które są wzbudzane (aktywowane) przez fale światła w zakresie bliskim ultrafioletu (UV) (360 do 365 nm), a następnie emitują światło w zakresie niebieskim (400 do 440 nm). Elektrony w cząsteczkach fluorescencyjnych są wzbudzane do wyższego stanu energetycznego poprzez absorpcję światła, a następnie emitują niewielką ilość ciepła oraz fluorescencję, gdy elektrony powracają do stanu podstawowego. Fluorescencja z drugiego stanu wzbudzonego jest mierzona przez fluorometr OBA firmy Eureka i przeliczana na ppb OBA do 2500 ppb.

Co należy wiedzieć o pomiarze rozjaśniaczy optycznych w terenie?

Czujnik Optical Brightener firmy Solinst Eureka ma duży zakres dynamiczny (>5000 części na milion), co pozwala mu działać w większości środowisk wodnych, a jego wysoka rozdzielczość zwiększa jego dokładność. MantaPlus z czujnikiem Optical Brightener może być wykorzystywany w badaniach w celu zlokalizowania określonych miejsc, w których zakładowe systemy kanalizacyjne mogą przedostawać się do rzek lub innych dróg wodnych. Sondy wieloparametrowe z czujnikami OBA mogą być stosowane do ciągłego monitorowania lub do dyskretnego pobierania próbek. Fluorometryczne oznaczenia stężeń rozjaśniacza w naturalnych próbkach wody były przydatne w znajdowaniu źródeł ścieków i zanieczyszczeń bakteriami coli typu kałowego w badaniach Departamentu Zdrowia, a także w badaniach ogólnych.

Zanieczyszczenia są największym problemem dla czujników fluorescencyjnych. Każdy obcy materiał, który gromadzi się na aktywnej powierzchni czujnika, zmniejsza ilość emitowanego lub odbieranego światła, lub obu tych czynników. A czasami obcy materiał może dostarczyć fałszywego sygnału poprzez fluorescencję na tej samej długości fali. Zanieczyszczenia zwykle nie stanowią problemu podczas profilowania lub kontroli punktowej w codziennych badaniach; tylko wtedy, gdy są stosowane przez dłuższy czas. W przypadku ciągłego stosowania można dodać akcesoria przeciwporostowe, takie jak uniwersalny system wycieraczek Eureka i osłona czujnika z siatki miedzianej.