Mesurez facilement la matière organique dissoute colorée (MODC)

Mesure du CDOM avec une cellule capillaire à guide d'ondes liquide à fibre optique

L'imagination est la seule limite pour les usages pratiques des Cellules Capillaires à Longueurs d'Onde Liquides (LWCC) de WPI, également appelées dans la communauté de la spectroscopie à fibre optique « cellule à flux à longue longueur de trajet ». Cet accessoire d'échantillonnage à fibre optique pour mesures d'absorbance combine des longueurs de trajet optique accrues avec de petits volumes d'échantillons, ce qui les rend idéaux pour l'analyse de l'eau comme le CDOM.

Deux fibres optiques sont connectées à cet accessoire d'échantillonnage : l'une pour envoyer la lumière vers la cellule d'échantillon et la seconde pour envoyer la lumière vers un spectromètre. La longueur du câble à fibre optique peut varier, permettant aux chercheurs soit de tester ponctuellement le CDOM en laboratoire à partir d'échantillons d'eau collectés, soit de surveiller en continu le CDOM d'un plan d'eau étudié avec cet accessoire d'échantillonnage couplé à un spectromètre et une source à fibre optique.   

Qu'est-ce que le CDOM ?

La composante optiquement mesurable de la Matière Organique Dissoute Colorée. Elle se trouve naturellement dans les systèmes d'eau et provient des tanins organiques. 

Pourquoi l'étude des niveaux de CDOM est-elle importante ?

Pour protéger, préserver et sécuriser nos systèmes d'eau, une ressource naturelle limitée, contre les effets nuisibles tels que les influences humaines et géographiques. Les études aident les chercheurs à définir les meilleures pratiques pour remédier aux niveaux anormaux de CDOM issus de nombreuses activités, par exemple l'exploitation forestière, le rejet d'effluents, les événements météorologiques anormaux et le drainage des zones humides, qui impactent significativement la qualité et l'activité biologique des systèmes aquatiques.

Pourquoi utiliser les LWCC de WPI ?

Les LWCC sont des cellules à flux à fibre optique qui combinent une longueur de trajet optique accrue avec de petits volumes d'échantillons.

• Plage dynamique améliorée pour une gamme plus large de mesures d'absorbance
• Sensibilité améliorée des mesures 
• Les mesures peuvent être effectuées avec de petits volumes d'échantillons
• Système compact et portable pour des mesures en temps réel à bord d'un navire
• Technologie éprouvée pour les projets d'analyse de l'eau avec plus de 100 publications

CARACTÉRISTIQUES CLÉS

• Longueur de trajet de 10 à 250 cm (selon le modèle LWCC)
• Volume interne de 0,125 à 3,1 mL (selon le modèle LWCC)
• Plage de longueurs d'onde de 230 à 730 nm 
• Technologie éprouvée avec des centaines de publications pertinentes 

• Amélioration de la sensibilité de 5 à 500 fois par rapport aux cuvettes de 1 cm
• 0,55 mm de diamètre intérieur pour échantillonnage de faible volume (série 3000 LWCC)
• 2 mm de diamètre intérieur pour échantillons liquides non filtrés (série 4000 LWCC)
• Connexions à fibre optique SMA 905

Avantages

Détermination de la longueur de trajet LWCC

Le choix du matériel approprié est impératif lors de la mise en place de votre système. Nous disposons d'une équipe disponible avec des ingénieurs commerciaux locaux spécialisés en applications qui peuvent se déplacer pour évaluer les défis et recommander un accessoire ou une solution LWCC en fonction des spécificités de votre projet. Voici un guide : 

• Sélectionnez la longueur de trajet du LWCC en fonction de la plage d'absorption souhaitée. 
• • Eau douce avec plage d'absorption > 4,0 m^-1
  • Eaux côtières océaniques avec plage d'absorption 1,0–4,0 ^-1
  • Eau océanique ouverte avec plage d'absorption < 1,0 m^-1
• Sélectionnez le volume interne utilisable.

Vous pouvez maintenant sélectionner les composants pour compléter votre système d'analyse CDOM, en fonction du LWCC sélectionné.

La longueur de trajet effective du LWCC de WPI est définie comme la longueur de trajet équivalente de la cellule, si l'on suppose que le LWCC suit strictement la loi de Beer-Lambert : A = ε x c x L, où A est l'absorbance mesurée, ε le coefficient d'extinction molaire, c la concentration et L la longueur de trajet effective.

Typiquement, la plus longue longueur de trajet du LWCC est utilisée pour augmenter la sensibilité lorsque les valeurs maximales d'absorbance sont supposées être <0,1 AU (Unité d'Absorbance). Inversement, lorsque les mesures d'absorbance dépassent 1,4 AU, la longueur de trajet du LWCC doit être réduite pour garantir que les mesures restent dans la plage linéaire du système de détection LWCC.

Les mesures d'absorbance obtenues avec le LWCC de WPI et le spectrophotomètre UV/VIS Tidas S300 sont linéaires jusqu'à 1,4 AU. L'absorbance mesurée peut être convertie en coefficient d'absorption spectrale α(λ), couramment utilisé en océanographie pour les mesures de CDOM. L'absorbance et l'absorption spectrale sont liées par la formule : α(λ) = 2,303 A (λ) / L, où 2,303 est le facteur de conversion du logarithme décimal au logarithme naturel, A (λ) est l'absorbance à la longueur d'onde λ et L la longueur de trajet du LWCC.

Applications courantes de la détection du CDOM

• Déterminer les cycles biogéochimiques, par exemple le cycle du carbone organique dans l'océan.
• Surveiller et cartographier les masses d'eau de surface.
• Mesurer la pénétration des rayons UV dans l'océan pour déterminer :
  • Réaction de photosynthèse avec effets sur la population de phytoplancton
  • Effet sur les chaînes alimentaires océaniques
  • Concentration en oxygène atmosphérique
• Surveiller l'absorption lumineuse du CDOM en relation avec le stockage de chaleur et le déclin de la banquise.

Deux spectres d'absorption typiques enregistrés avec un UltraPath (UPUV) d'un échantillon d'eau de mer et d'eau douce prélevés en novembre 2007 sont présentés dans les figures. En raison de leur forte absorbance, les deux échantillons ont été analysés avec une longueur de trajet de 10 cm. L'échantillon CDOM étiqueté Mayagüez Bay provient d'eaux oligotrophes, peu productives, à forte salinité, prélevé au large de la côte ouest de Porto Rico dans la baie de Mayagüez. Une attention particulière doit être portée à la sensibilité exceptionnelle de l'UltraPath permettant la détection de l'absorption CDOM en dessous de 0,03 m^-1. Pour illustrer la performance de l'UltraPath en chimie de laboratoire et contrôle de processus, l'absorbance du Ponceau S a été mesurée avec la longueur de trajet de 200 cm d'un UltraPath. En normalisant le graphique d'absorbance du Ponceau en AU/cm, la plage de cette mesure est de 150 μAU avec un niveau de bruit inférieur à 2 μAU crête à crête. Une concentration sub-nanomolaire de ce colorant peut être clairement et fiablement détectée, ce qui est une nouveauté en spectroscopie basée sur l'absorbance.

(Gauche) Deux spectres d'absorption typiques mesurés avec UltraPath. L'échantillon étiqueté « Sarasota Bay » est un échantillon CDOM avec une salinité de 34 PSU prélevé dans la baie de Sarasota (nov. 2007), et l'échantillon étiqueté « Pond » est un échantillon CDOM très concentré prélevé dans un étang local à Sarasota, Floride (nov. 2007).

(Droite) L'échantillon CDOM « Mayagüez Bay » a été prélevé dans les eaux oligotrophes à haute salinité de la baie de Mayagüez sur la côte ouest de Porto Rico (2001). Données fournies par le NASA Stennis Space Center.