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pag. 1S. Marsili-Libelli: Ciclo dell’Ossigeno


Ciclo dell’Ossigeno


Reazioni bio-geo-chimiche che coinvolgono l’ossigeno


Struttura dell’atmosfera


Processi atmosferici


Variazione di temperatura con l’altitudine


Distribuzione dell’Ozono nell’atmosferaL’Ozono è naturalmente

più abbondante nella stratosfera


Dinamica dell’Ozono


Assorbimento dell’Ozono


Assorbimento atmosferico

L’ozono assorbe principalmente nell’ultravioletto per 0,35 < λ < 0,29 μm, Il vapor d’acqua invece assorbe principalmente nell’infrarosso per λ pari a 1, 1,4 e 1,8 μm.Per lunghezze d’onda maggiori di 2,5 μmla trasmissione dell’atmosfera risulta bassa e ciò è dovuto all’assorbimento da parte dell’H2O e della CO2, l'energia nello spettro di radiazione extraterrestre èminore del 5% dello spettro totale e questo implica che l’energia ricevuta al suolo per λ > 2,5 è molto piccola.La figura mostra la distribuzione spettrale della radiazione solare con sole allo zenit al suolo (m = 1) ed all'esterno dell'atmosfera (m = 0).

Ozono H2O

CO2

fuori dall’atmosfera

al suolo


Distribuzione dell’ozono nell’atmosfera

Ozono stratosferico

Ozono troposferico


L’ozono stratosfericoLa concentrazione di ozono in stratosfera è il risultato del bilanciamento fra reazioni di formazione e distruzione. Se non intervengono altri fattori, la quantità di ozono raggiunge quindi uno stato stazionario soggetto a normali oscillazioni stagionali poiché regolato dalla quantità di luce e di ossigeno presente. Per effetto delle correnti stratosferiche l'ozono inoltre viene trasportato dalle regioni tropicali a quelle polari dove èquindi presente in quantitàsuperiore.

Formazione di O3

Distruzione di O3


I CFC e la diminuzione di ozono stratosfericoLa causa della formazione del "buco" dell'ozono è stata individuata nell'immissione in atmosfera di massicce quantità di composti di origine antropogenica, i clorofluorocarburi (CFC). I clorofluorocarburi sono composti chimici di origine sintetica composti da carbonio, cloro e fluoro, non tossici e chimicamente inerti. i CFC sono estremamente persistenti ed inerti nei confronti dei normali processi di degradazioneI CFC una volta immessi in troposfera vi rimangono per anni, si distribuiscono su tutto il pianeta, raggiungono inalterati la stratosfera e qui, per effetto della forte radiazione solare, liberano atomi di cloro radicale.

Cloro radicale


Dove sono usati i CFCDiminuzione dell’utilizzo dei CFC

I CFC hanno molti impiaghi industriali


Distruzione dell’Ozono stratosfericoIl cloro radicale (Cl-) è un potente catalizzatore della distruzione di ozono O3 → O2

Esso è prodotto dalla scissione delle molecole di CFC ad opera dei raggi UVUn catalizzatore è una specie chimica che è in grado di aumentare la velocitàdi una reazione senza essere consumato alla fine della reazione stessa, quindi un solo radicale cloro ècapace di promuovere la distruzione di moltissime molecole di ozono. Fortunatamente la maggior parte di cloro radicale formatosi dai CFC viene trasformato in stratosfera in acido cloridrico HCl e cloronitratoClONO2, composti innocui per l'ozono.

Il cloro radicale è il vero catalizzatore della distruzione

di ozono


Il buco dell’Ozono in AntartidePer quale motivo i CFC provocano una diminuzione primaverile così massiccia di ozono sull'Antartide? La causa risiede nelle particolari condizioni climatiche che si instaurano durante l'inverno: temperature bassissime, formazione di PSC (nubi stratosferiche polari) e vortici. All'interno di queste nubi, viene promossa la formazione di grandi quantità di cloro molecolare gassoso che al primo sole primaverile si dissocia formando cloro monoatomico radicale ed innescando cosìla reazione di distruzione di quasi tutto l'ozono stratosferico sopra l'Antartide. In tarda primavera le PSC scompaiono, i meccanismi di distruzione catalitica si arrestano ed il "buco" si richiude.Vi sono indizi che fanno sperare che il buco dell'ozono, seppur lentamente, si stia richiudendo.


L’ozono troposfericoL'ozono è un gas tossico, quindi se presente in troposfera in concentrazione troppo elevata ha effetti negativi sulla salute dell'uomo, sulle piante, sui materiali plastici ed anche sul clima.L'ozono in troposfera non è un inquinante primario ma bensì un inquinante secondario, perché è originato dalla fotolisi di NO2

La sua formazione è legata ad episodi di smog fotochimico, definito come inquinamento dell'aria dovuto agli scarichi degli autoveicoli (NOx e VOC) che provoca foschia con particelle in sospensione contenenti derivati degli scarichi e loro sottoprodotti. In atmosfera “pulita” laformazione e distruzionedi O3 sono in pareggio (ciclo di Leighton)Jt dipende dalla radiazionesolare

( )( )

22k

3

323

3J2

ONOONO

s13OOPO

PONOhNO

3

t

+⎯→⎯+

≈→+

+⎯→⎯+

μτ

ν


Ciclo di Leighton in aria pulita

equilibrio di Leighton


Dinamica dell’Ozono troposferico

In aria inquinata da scarichi di autoveicoli e cioè in presenza di VOC incombusti, NO viene sequestrato e contemporaneamente si forma NO2. Si forma piùozono e la reazione di distruzione di ozono non avviene: si ha accumulo di ozono.


Formazione di O3 in eccesso al ciclo di LeightonDato che la fotolisi di NO2 è l’unico meccanismo conosciuto per la formazione di O3 si può avere un accumulo di O3 solo se si ha NO2in eccesso al ciclo di Leighton senza ulteriore consumo di O2

Perciò la formazione di O3 è legata alla presenza di NO2 in violazione dell’equilibrio di LeightonLa formazione di NO2 in eccedenza dell’equilibrio è dovuta alla presenza di radicali liberi, specialmente Perossido (OH-) e alkilperossido (RO2)

NO2 può essere immagazzinato e rilasciato attraverso la formazione/distruzione di Perossi-Acetil-Nitrato (PAN) CH3CO3NO2

22 NORONORO −− →+

22333

233233

NOCOCHNOCOCHNOCOCHNOCOCH+→+

↔+


NO2 all’osservatorio di Brera (MI)


Evoluzione di O3


Evoluzione di NO


Ciclo dell’Ossigeno in un sistema acquatico

Radiazionesolare

Diffusione dall’atmosfera

Consumo nelsedimentoFotosintesi

Consumonell’ambiente

acquatico

Dinamica dell’Ossigeno

Disciolto


Aspetti del ciclo dell’ossigenoFotosintesi

Produzione di ossigeno da parte degli organismi dotati di clorofilla con consumo di CO2Proporzionalità Ossigeno/Carbonio nei produttori primariRateo istantaneo fotosinteticoProduzione fotosintetica media

Disponibilità dell’Ossigeno nell’acquaSolubilità dell’ossigeno Quali sono le fonti di rifornimento e quanto ne è disponibile?

Produzione di ossigeno per fotosintesiRifornimento di ossigeno per diffusione atmosferica

Consumo di OssigenoConsumo per ossidazione di materiale biodegradabileConsumo dal sedimento


Solubilità di un gas in un liquidoLa solubilità di un gas in un liquido è proporzionale alla sua pressione parziale (Legge di Henry)

Solubilità dei principali gas @ 20 °C

Se ad es. si vuole calcolare la solubilità in acqua dell'ossigeno dell'aria si deve tener conto che la sua pressione parziale è Pgas = 0.209 atm, perciò

Per l’Anidride Carbonica

Csat = Kh ⋅ Pgas

atmosfera in ppm 300P2CO ≅

( )11h atm.L.mmolK −− ( )11

h atm.L.mgK −−

1667.637.9Carbonica Anidride42.881.340Ossigeno19.0120.679Azoto

mg/L962.8209.088.42C 2Osat =×=

mg/L5.01036.1667C 4-COsat

2 =⋅×=


Solubilità dell’ossigeno in acquaNormalmente la solubilità (concentrazione di saturazione) è riferita alla percentuale di Ossigeno presente nell’aria (20.9 %)

Csat = Kh ⋅ Pgas

Costante di Henry

Concentrazione di saturazione

Pressione parzialedel gas

Csat

Pgas0.209 atm

42.88 mg/l

1 atm O2

8.962 mg/l

Ossigeno puro

O2 in Aria

Dato che le alghe producono ossigeno puro, ma la saturazione è sempre riferita alla miscela “aria”, apparentemente si ha sovrasaturazione

O2 puro


Concentrazione di saturazione dell’O2

La solubilità è influenzata dalla temperatura e dalla salinità

2

2sat

S0002739.0ST00005.0S0966.0

T0044972.0T367134.06244.14)T(C

⋅+⋅⋅+⋅−

⋅+⋅−=

510

1520

25 2025

3035

4045

50

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Temperatura (°C) Salinità (‰)

Csa

t(m

g/L)


Rifornimento di ossigenoProduzione fotosintetica

Le alghe producono ossigeno puro (pressione parziale = 1 atm) che viene direttamente immesso nella colonna d’acquaSi possono avere concentrazioni in eccesso alla saturazione, che è riferita all’aria

Riossigenazione naturaleL’ossigeno contenuto nell’aria (pressione parziale = 0.209 atm) viene trasferito nell’acqua per diffusioneattraverso la superficieCi si affida al moto turbolento (raschi, cascate, traverse, etc.)

O2

atm1P2O =

atm209.0P2O =

Aria


Rifornimento di OssigenoScambi gassosi per diffusione

Interfaccia gas - liquido(moto turbolento superficiale)

Superficie delle bolle di gas in acqua

Diffusione determinata dal gradiente di concentrazione (Legge di Fick) BOLLA

DIGAS

Fase gassosa

Fase liquida

satliq PP <

satgas PP =

satgas PP =

aKL

rearK

( )

)(43421

ossigenodideficit

liqsatrear

liqsatliq

CCK

PPdt

dC

−=

−=α

Valori tipici di D.O.fiume pulito 12 - 8 mg/Lfiume inquinato 8 - 4 mg/Ldepuratore 1 - 2 mg/L in ossidazione


Coefficiente di riossigenazione naturaleIl coefficiente Krear è funzione:

della velocità della corrente (u)dello stato di agitazione superficiale dell’acqua (α)della profondità del fiume (h)

Esistono solamente formule empiriche

Inoltre Krear dipende dalla temperatura secondo la legge di Arrhenius

γβα −⋅⋅= huKrear

Autore α β γStreeter & Phelps 1.0 0.57 - 5.40 2.0O’Connor & Dobbins 3.0 – 4.0 0.5 1.5Isaacs & Gaudy 1.35 - 2.22 1.0 1.5Negulescu & Rojanski 4.74 0.85 0.85Bennet & Rathburn 2.33 0.674 1.865Owens 3.0 – 6.0 0.67 - 0.73 1.75 - 1.85

( ) ( )20Trear

20Trearrear )20(Ke)20(K)T(K −− ⋅=⋅= θϑ

⎩⎨⎧

==

0243.1024.0

θϑ

hhu

α


Formule empiriche per la riossigenazione

O’Connor - Dobbins

h ~ 0.3 – 9 (m)u ~ 0.15 – 0.5 (m/s)

Churchill

h ~ 0.6 – 3.3 (m)u ~ 0.5 – 1.5 (m/s)

Owens – Gibbs

h ~ 0.12 – 0.7 (m)u ~ 0.03 – 0.5 (m/s)

5.1

5.0

rear hu93.3K =

67.1rear hu026.5K =

85.1

67.0

rear hu32.5K =


Rateo di riossigenazione

La figura mostra la combinazione delle varie formule disponibili per calcolare il rateo di riossigenazione, in funzione della velocità della corrente. Ciascuna di esse ha un campo di applicazione privilegiato


Consumo di ossigenoOssidazione di materiale a base di carbonio nella colonna d’acquaOssidazione dei composti ammoniacali nella colonna d’acqua e nelle zone riparieOssidazione di materiale sedimentatoFabbisogno della catena alimentare

Richiestadi ossigeno

dal sedimento

Consumo nellacatena alimentare Consumo

di ossigeno

Ossidazionecarbonio

Ossidazioneammonio

2org COC → −+ → 34 NONH


Richiesta di ossigeno dal sedimentoDegradazione di sostanza organica depositata sul fondo, proveniente da

Sorgenti esterne come scarichi e fognatureSorgenti interne al sistema, come scarti, escrementi o parti morte del fitoplankton o dello zooplankton

Respirazione del bioma bentico (comunità dei decompositori del fondo)

Processi importantiper la riossigenazione del sedimentoLa diffusione di ossigeno dalla colonna d’acqua alla parte porosa del sedimentoLa diffusione di forme ridotte mineralizzate di sostanda organicaLa lavorazione del fondo da parte degli organismi benticiL’ossigenazione lungo l’apparato radicale a sviluppo orizzontale della vegetazione sommersa.


Dinamica del sedimento

SEDIMENTO PROFONDOambiente ridotto

SEDIMENTOSUPERFICIALE

ambiente ossidato

Radici di piante emersefavoriscono l’ossidazionedello strato superficiale

Pesci pasturatorilavorano il fondo

favorendone l’ossigenazione

Organismi decompositoritriturano e riprocessano

il materiale organico

Molluschi filtratori(Anodonta sp.) filtrano l’acqua

rimuovendo il materialeorganico sospesoe scavano il fondo

favorendone l’ossigenazione

L’ossigeno atmosfericopenetra nel sedimento

attraverso le radicidelle piante emerse

O2

Nel sedimento superficialeavvengono i processidi decomposizione ed

ossidazione degli inquinanti


Sedimento ossidato e ridotto

Il sedimento in superficie è ossidatoe si presenta di colore chiaro

Il percorso di pasturazione del limicolo mette in evidenza il sedimento sottostante ridotto, di colore scuro


Importanza delle macrofite acquaticheLe macrofite sono piante radicate sul fondo

Le radici della Ruppia hanno sviluppo prevalentemente orizzontale, nello strato superficiale del sedimento.

In tal modo provvedono alla’ossigenazione dello strato superficiale del sedimento

Questo provoca la stabilizzazione chimica dei nutrienti (Azoto e Fosforo) che in condizioni ossidate sono legati stabilmente a complessi metallici, mentre in condizioni riducenti essi sono liberi di tornare in soluzione, favorendo cosìl’eutrofizzazione apparato radicale a sviluppo orizzontale


atmosfera

Andamento del DO con la profondità

Pro

fond

itàh

Superficieh = 0

Profondità otticah = zmax

Csat

Sovrasaturazione dovuta alla fotosintesi

Mancanza di ossigeno per il consumo dal

sedimento

0

acqua

Decadimento esponenziale di

ossigeno nel sedimento


Dinamica del SODIl rateo di consumo dal fondo (SOD) è spesso espresso come rateo globale, non modellato

Il SOD è espresso come costante globale ks

E’ inversamente proporzionale alla profondità hAltre forme tengono esplicitamente conto del’influenza dell’ossigeno disciolto

skh1

dtdC

−=

CKCk

h1

dtdCCk

h1

dtdC

os

bs +

−=−=

Tipo di fondo Range ks media

Batteri filamentosi (10 g/m2) 5 - 10 7Vicinanze di scarico civile 2 - 10 4Valle di uno scarico civile 1 - 2 1.5Fondo sabbioso 0.2 - 1 0.5Suoli minerali 0.05 - 0.1 0.07


Benthic chamber

fondo

Flusso di ossigeno, dipendente dalla richiesta di BOD nel sedimento


Dinamica dell’Ossigeno Disciolto (DO)Il bilancio di ossigeno disciolto in fase liquida dipende da duefattori:

Rifornimento di Ossigeno per diffusione dalla fase gassosa(legge di Fick)Consumo per i processi (catabolici) di degradazione di inquinanti a base carboniosa ed ossidazione dell’ammonio

C = Concentrazione in fase liquida del gas discioltoKrear = Coeff. di riossigenazione (h-1)Csat = Concentrazione di saturazione del gas nel liquido (mg. L -1)f(C) = Rateo di Consumo di Ossigeno (mg.L -1.h-1) dato dalle reazioni di biodegradazione

( )

entodimsedal

ossigenodi

consumo

azotatied carboniosi

materialieossidazion per

consumo

ifotosintesper

produzione

ereareazionper

torifornimensatrear SODf(C)P(t)CCK

dtdC

−−+−=


Ciclo giornaliero dell'Ossigeno Disciolto% Oss. Disciolto alla Centralina ARPAT della Nave di Rovezzano

Data: 04/09/2004 Temperatura massima aria: 32,43°C Ore:16Temperatura massima acqua: 27°C Ore: 16

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

16.00

17.00

18.00

19.00

20.00

21.00

22.00

23.00

P > R

P < R

sovrasaturazione

% S

atur

azio

ne

Ora del giorno


Ciclo giornaliero dell'Ossigeno Disciolto

5.5

6.5

7.5

8.5

9.5

10.5

11.5

0 24 48 72 96 120 144

DO

(mg

O2/L

)

P > R

P < R

168Ore

Centralina ARPAT alla Nave di Rovezzano

satC


Dinamica semplificata dell'Ossigeno DiscioltoSi suppone assente il termine di consumo f(C)

P = Produzione fotosintetica di ossigeno (mg O2 L-1 h-1)

R = Somma dei consumi di ossigeno, indicata genericamente come "respirazione" (mg O2 L-1 h-1). Include:

Ossidazione (batterica) di carboni organico nella colonna d'acquaRespirazione di organismi acquatici (alghe, macrofite, batteri, etc.)Richiesta di ossigeno dal sedimento (SOD)

( ) ( )RPCCKdtdC

satr −+−=

sI)t(I1

s

eI

)t(IaP−

=


Modello di bilancio di DO

( ) ReI

)t(IaCCKdtdC

sI)t(I1

ssatr −+−=

−

C

To Workspace

Sol Rad R

Respiration rate

Kr

Reaeration

Product

(u[1]/Is)*exp(1-u[1]/Is)

Phytoplkt response

a

Photosynt_coeff

1s

IntegratorDO_sat

Clock


Calibrazione su dati circadiani

18 Luglio

P= [0.17797 0.38641 0.94743 1198.1]

0 5 10 15 20 256

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

10

DO

(mg/

L)

ora del giorno

26 Agosto

P=[0.3525 0.97379 1.6141 1588.7]

0 5 10 15 20 255.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

DO

(mg/

L)

ora del giorno

[ ]sr IaRK[ ]sr IaRK


Misura dell'Ossigeno DiscioltoLa misura va fatta in situ (sul posto)

Non è possibile differire la misura prendendo un campione ed effettuando poi la misura in laboratorio

Le reazioni biochimiche responsabili del consumo di ossigeno nonpossono essere fermate

Due modi di esprimere la misuraIn valore assoluto (mg O2/L)In percentuale del valore di saturazione

La prima dà il contenuto reale di ossigeno disciolto

La seconda esprime l'eventuale sovra-saturazione dovuta ai processi di produzione fotosintetica di ossigeno

Per ricavare la concentrazione assoluta è necessario conoscere la temperatura dell'acqua


La misura del DO va fatta sul posto....


Principio di misura di un ossimetroQuando si applica un potenziale elettrico a degli elettrodi di metallo nobile, l’ossigeno disciolto viene ridotto alla superficie del catodoLa corrente fra gli elettrodi, funzione del potenziale applicato, dipende da due processi:

Il rateo di trasporto dell’ossigeno disciolto dal liquido alla superficie del catodoIl rateo di riduzione dell’ossigeno al catodo

LIQUIDO

FILM LIQUIDO

MEMBRANA

ELETTROLITA K(OH)2

CATODO

Diffusione molecolare

Uscita di H2O2 e OH-

per diffusione22OH

-OH

-e

Flusso di ossigeno dal liquido

Prodotti direazione

Diffusione molecolare

Reazione di riduzione


Principio di misura O2 (cella galvanica)

Per reazione spontanea l’O2 è ridotto a idrossido al catodo e 4 e- vengono rilasciati all’anodo per ogni molecola O2 consumataLa corrente è proporzionale al numero di e-

prodotti all’anodo, che è proporzionale alle molecole di O2

Corrente → Concentrazione O2

La reazione nella cella consuma O2, l’anodo e la soluzione elettrolitica!

Acqua

PbAnodo

AgCatodo

Pb2+

e-

O2O2 + 2 H20 + 4 e- → 4 OH- (Catodo)

2 Pb → 2 Pb+ + 4 e- (Anodo)2 Pb + + 4 OH-→ 2 Pb(OH)2 + 4 e -

membrana


Ag

Anode

Au

Cathode

Ag+

Ag

Anodo

Au

Catodo

Voltage

Principio di misura O2 (cella di Clark/polarografica)

La differenza di potenziale fra Ag e Au non èsufficiente per provocare la reazione spontaneaPerciò si applica una polarizzazione fra gli elettrodi (tipicamente -600 ... -900 mV) che produce una corrente di polarizzazione stabile, essenziale per una buona misuraL’O2 che passa attraverso la membrana viene ridotto al catodo

Si misura la corrente in più rispetto a quella di polarizzazioneE’ necessaria circa 1 h per la completa polarizzazione Acqua

O2

O2 + 2 H20 + 4 e- → 4 OH- (Catodo)

4 Ag + 4 Cl- → 4 AgCl- + 4 e- (Anodo)

membrana


Principali svantaggi della cella di Clark

1

2

3

Anode Electrode(Clark - Ag)Cathode Electrode(Clark - Au)Reference Electrode(Clark- Ag)

1

2

3

Consumo dell’elettrolita e copertura dell’anodo, con variazione del potenziale di cellaLa copertura e lo sporcamento della membrana fanno diminuire il passaggio di O2, che viene interpretato come una sua diminuzioneIl tempo di polarizzazione (> 1 h) èconsiderevole e va applicato ad ogni accensione del sensoreDato che le caratteristiche della cella variano nel tempo, si dovrebbe continuamente effettuare una nuova calibrazioneLa soluzione a tre elettrodi risolve in parte il problema

Un secondo anodo su cui non passa corrente permette di rilevare e compensare queste variazioni


Ossimetro

Si compone di:una sonda, da immergere nell’acquauno strumento che elabora il segnale della sonda effettua le dovute correzioni e produce la letturaun barometro per la compensazione con la pressione atmosferica

Sonda

Sensore di temperatura

Barometro

Strumento

Regolazionepressione

atmosfericaRegolazionesaturazione

Effettua la misura dell’Ossigeno Disciolto. Si impiega sia nei corsi d’acqua superficiali che nei depuratori biologici.


Sonda per la misura dell’Ossigeno Disciolto

Anodo in Argento

Catodo in Oro

Membrana in Teflon spess. 50 μm

(permeabile agli atomi di ossigeno)

Sensore di temperatura

Involucro della sonda(contenente soluzione elettrolitica)

La corrente dovuta alla reazione di riduzione al catodo viene amplificata e misurata da un apposito circuito elettronico, che provvede anche alla compensazione con la temperatura ed all’uscita(visiva su display, analogica, digitale in formato seriale RS - 232)


Dettagli dello strumento

Vista della sonda con la membrana montata: sono visibili gli elettrodi attraverso la membrana di teflon (trasparente) che contiene l’elettrolita K(OH)2

Il liquido a contatto con la membrana deve essere sempre rinnovato per evitare saturazioni

elettrolita

anodo catodo

Regolazionepressione

atmosfericaRegolazionesaturazione

Percentuale disaturazione

Ossigeno disciolto (mg/l)

Tem

pera

tura

(°C

)


Sensor bodySensor cap

Luminophor

blue LED

red LED

Photo diode

Misura O2 per luminescenza: LDO

Luminescence Dissolved Oxygen


Principio di funzionamento di LDO

La calotta è ricoperta da un polimero luminescentePer effettuare la misura i LED blu emettono un impulso di luceQuesto passa attraverso il materiale di supporto trasparente trasferendo parte della sua energia al polimeroGli elettroni del polimero vengono così portati ad un livello energetico superioreEntro pochi µs tornano allo stato normale emettendo una radiazione rossaL’intensità di questa radiazione, rivelata dai fotodiodi, è proporzionale alla concentrazione di O2

Calotta con molecole fluorescenti sensibili O2-selettive O2 dalla soluzione

LEDFotodiodo

Sensore

Calotta


Effetto di O2 sull’emissioneSe le molecole di O2 sono a contatto con il luminoforo possono assorbire l’energia degli e- che si trovano nello stato eccitato che tornano allo stato normale senza emissione di radiazione rossaPerciò un aumento delle molecole di O2 provoca una riduzione dell’intensità della radiazione rossa ed un più rapido ritorno degli e- allo stato normale, accorciando la durata della radiazione rossaLa concentrazione di O2 è proporzionale alla durata dell’impulso di emissione.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

Impulso dieccitazione

Profili di emissione

senza O2

τ1

con O2τ2 Time [µs]

LEDFotodiodoLED

MisuraCalibrazione

O2 Luminoforo


Vantaggi della misura a luminescenza

Non è richiesta calibrazioneLa misura è più stabile perché dipende dalla stabilitàdella ricopertura della membranaNessuna interferenza da materiale sospeso e/o bolle d’ariaNessuna deriva dovuta ad effetti di consumo dell’elettrolita o dell’O2 vicino alla membranaNon necessita di polarizzazioneTempo di risposta certo anche se maggiore della cella di Clark (~ 30 s contro 0.1 s)

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