Misura facilmente la materia organica disciolta colorata (CDOM)

Misurazione della CDOM con una cella capillare a guida d'onda liquida in fibra ottica

L'immaginazione è l'unico limite per gli usi pratici delle celle capillari a lunghezza d'onda per liquidi (LWCC) di WPI, note nella comunità della spettroscopia in fibra ottica anche come celle a flusso a cammino ottico lungo. Questo accessorio di campionamento in fibra ottica per misurazioni di assorbanza combina cammini ottici maggiori con volumi ridotti di campione, rendendolo ideale per l'analisi delle acque, ad esempio della CDOM.

Due fibre ottiche si collegano a questo accessorio di campionamento: una per inviare la luce alla cella di campionamento e l'altra per inviarla a uno spettrometro. La lunghezza del cavo in fibra ottica può variare, consentendo ai ricercatori di eseguire test puntuali della CDOM in laboratorio su campioni d'acqua raccolti oppure di monitorare continuamente la CDOM di uno specchio d'acqua oggetto di studio, collegando questo accessorio di campionamento a uno spettrometro in fibra ottica e a una sorgente luminosa.   

Che cos'è la CDOM?

La componente della materia organica disciolta colorata misurabile otticamente. Si trova naturalmente nei sistemi idrici e deriva dai tannini organici. 

Perché è importante studiare i livelli di CDOM?

Proteggere, preservare e tutelare i nostri sistemi idrici, una risorsa naturale limitata, dagli effetti dannosi di fattori umani e geografici. Gli studi aiutano i ricercatori a individuare le migliori pratiche per correggere livelli anomali di CDOM dovuti a numerose attività, come il disboscamento, lo scarico di effluenti, gli eventi meteorologici anomali e il drenaggio delle zone umide, che incidono in modo significativo sulla qualità e sull'attività biologica degli ecosistemi acquatici.

Perché usare le LWCC di WPI?

Le LWCC sono celle a flusso in fibra ottica che combinano un cammino ottico maggiore con volumi ridotti di campione.

• Gamma dinamica migliorata per un intervallo più ampio di misure di assorbanza
• Sensibilità di misura migliorata 
• Le misurazioni possono essere effettuate con volumi ridotti di campione
• Sistema compatto e portatile per misurazioni in tempo reale a bordo di imbarcazioni
• Tecnologia comprovata per progetti di analisi delle acque, supportata da oltre 100 pubblicazioni

CARATTERISTICHE PRINCIPALI

• Cammino ottico da 10 a 250 cm (a seconda del modello LWCC)
• Volume interno da 0,125 a 3,1 mL (a seconda del modello LWCC)
• Intervallo di lunghezze d'onda da 230 a 730 nm 
• Tecnologia comprovata, supportata da centinaia di pubblicazioni pertinenti 

• Sensibilità da 5 a 500 volte superiore rispetto alle cuvette da 1 cm
• Diametro interno di 0,55 mm per il campionamento di volumi ridotti (LWCC serie 3000)
• Diametro interno di 2 mm per campioni liquidi non filtrati (LWCC serie 4000)
• Connessioni in fibra ottica SMA 905

Vantaggi

Determinazione della lunghezza del cammino ottico della LWCC

La scelta dell’attrezzatura adeguata è fondamentale per configurare il sistema. Il nostro team di tecnici commerciali locali specializzati in applicazioni è a disposizione per effettuare sopralluoghi, valutare le esigenze e consigliare un accessorio LWCC o una soluzione in base alle specificità del progetto. Di seguito una guida: 

• Seleziona la lunghezza del cammino ottico della LWCC in base all’intervallo di assorbimento desiderato. 
• • Acqua dolce con intervallo di assorbimento > 4.0 m^-1
  • Acque costiere oceaniche con intervallo di assorbimento 1.0­–4.0 ^-1
  • Acqua oceanica aperta con intervallo di assorbimento < 1.0 m^-1
• Seleziona il volume interno utilizzabile.

Ora puoi selezionare i componenti per completare il tuo sistema di analisi del CDOM, in base alla LWCC selezionata.

La lunghezza effettiva del cammino ottico della LWCC di WPI è definita come la lunghezza equivalente della cella, supponendo che la LWCC segua rigorosamente la legge di Beer-Lambert: A = ε x c x L, dove A è l’assorbanza misurata, ε il coefficiente di estinzione molare, c la concentrazione e L la lunghezza effettiva del cammino ottico.

In genere, si utilizza una LWCC con un cammino ottico più lungo per aumentare la sensibilità quando i valori massimi di assorbanza previsti sono <0.1 AU (unità di assorbanza). Al contrario, quando le misure di assorbanza superano 1.4 AU, è opportuno ridurre la lunghezza del cammino ottico della LWCC per garantire che le misure restino nell’intervallo lineare del sistema di rilevamento LWCC.

Le misure di assorbanza ottenute con la LWCC di WPI e lo spettrofotometro UV/VIS Tidas S300 sono lineari fino a 1.4 AU. L’assorbanza misurata può essere convertita nel coefficiente di assorbimento spettrale α(λ), comunemente utilizzato in oceanografia per le misure del CDOM. L’assorbanza e l’assorbimento spettrale sono correlati dalla formula: α(λ) = 2.303 A (λ) / L, dove 2.303 è il fattore di conversione da logaritmo decimale a naturale, A (λ) è l’assorbanza alla lunghezza d’onda λ e L è la lunghezza del cammino ottico della LWCC.

Applicazioni comuni del rilevamento del CDOM

• Determina i cicli biogeochimici, ad esempio il ciclo oceanico basato sul carbonio organico.
• Monitora e mappa le masse d’acqua superficiali.
• Misura la penetrazione della luce UV nell’oceano per determinare:
  • Reazione di fotosintesi con effetti sulla popolazione di fitoplancton
  • Effetto sulle catene alimentari oceaniche
  • Concentrazione di ossigeno atmosferico
• Monitora l’assorbimento della luce da parte del CDOM in relazione all’accumulo di calore e alla diminuzione del ghiaccio marino.

Nelle figure sono mostrati due tipici spettri di assorbimento registrati con un UltraPath (UPUV) su un campione di acqua marina e uno di acqua dolce raccolti nel novembre 2007. A causa della loro elevata assorbanza, entrambi i campioni sono stati analizzati con un cammino ottico di 10 cm. Il campione CDOM denominato Mayagüez Bay proviene da acque oligotrofiche, poco produttive e ad alta salinità, raccolte al largo della costa occidentale di Porto Rico, nella baia di Mayagüez. Si noti la sensibilità eccezionale di UltraPath, che consente di rilevare l’assorbimento CDOM al di sotto di 0.03 m^-1. Per illustrare le prestazioni di UltraPath nell’analisi chimica di laboratorio e nel controllo dei processi, è stata misurata l’assorbanza del Ponceau S con il cammino ottico di 200 cm di UltraPath. Normalizzando il grafico dell’assorbanza del Ponceau in AU/cm, l’intervallo di questa misurazione è di 150 μAU, con un livello di rumore inferiore a 2 μAU picco-picco. È possibile rilevare in modo chiaro e affidabile concentrazioni subnanomolari di questo colorante, una novità nella spettroscopia basata sull’assorbanza.

(A sinistra) Due spettri di assorbimento tipici misurati con UltraPath. Il campione denominato «Sarasota Bay» è un campione CDOM con salinità di 34 PSU, raccolto nella baia di Sarasota (novembre 2007), mentre il campione denominato «Pond» è un campione CDOM altamente concentrato, raccolto in uno stagno locale a Sarasota, in Florida (novembre 2007).

(A destra) Il campione CDOM «Mayagüez Bay» è stato raccolto nelle acque oligotrofiche ad alta salinità della baia di Mayagüez, sulla costa occidentale di Porto Rico (2001). Dati per gentile concessione del NASA Stennis Space Center.