Sonde multiparametriche per il monitoraggio ambientale

Tecniche
analitiche
Acqua
Sonde multiparametriche per
il monitoraggio ambientale
Le sonde multiparametriche YSI, commercializzate in Italia dalla
Systea, sono state sviluppate per poter disporre delle più
innovative tecnologie di monitoraggio in continuo dei corpi idrici.
L'ultima serie, la Serie 6, utilizza sensori tutti sostituibili ed
integrabili sul corpo sonda; sono disponibili sonde
con un'ampia memoria flash e batterie di lunga durata (sino a 90
giorni). Le ultime novità riguardano il sistema di pulizia
“Clean Sweep” ed il sensore ROX per l'ossigeno disciolto
di tipo ottico basato sulla luminescenza.
Licia Guzzella
1 - Utilizzo in campo di
una sonda YSI- serie 6
con sistema di display
dei dati YSI 650MDS
80
I
l monitoraggio ambientale di
corpi idrici superficiali (fiumi e laghi) e sotterranei viene usualmente condotto impiegando sonde multiparametriche,
che determinano in continuo le
principali caratteristiche chimico-fisiche delle acque. La misu-
Acqua&Aria|nr.5|2006
ra in continuo permette sia di
eseguire profili verticali od orizzontali delle variazioni spaziali
di un determinato parametro
ambientale, sia registrazioni
temporali delle variazioni di tali parametri nel tempo, variazioni tra il giorno e la notte, tra
un giorno e l'altro e così via.
Una delle aziende che ha maggiormente contribuito a determinare la storia del monitoraggio
ambientale in continuo è senz'altro la società YSI Environmental, fondata negli Stati Uniti nel
primo dopoguerra, che dispone
di un'ampia e tecnologicamente
innovativa gamma di sensori e
sonde sia per analisi in campo
che in da laboratorio.
La YSI Environmental, rappresentata in Italia nel settore dell'idrologia dalla Systea di Anagni
(FR), ha investito le sue risorse
economiche sulla qualità dei propri prodotti e su un'intensa attività di ricerca e sviluppo, con l'intento di rendere disponibili le più
innovative tecnologie di monitoraggio.
L'ultima serie della strumentazione da campo, la Serie 6, utilizza sensori tutti sostituibili ed
integrabili sul corpo sonda; sono
disponibili sonde dotate di
un'ampia memoria flash interna e
corredate di batterie di lunga durata (sino a 90 giorni). Le uscite
RS-232 e SDI-12 garantiscono un
facile interfacciamento ai PC e
una facile archiviazione dei dati
sia in campo che in modo remoto via radio, telefono cellulare o
satellitare.
L'ultimo nato dei display portatili
da campo è il YSI 650 MS (figura
1), che viene utilizzato per leggere i dati, calibrare le sonde e
possiede una interfaccia opzionale GPS.
Per quanto concerne le sonde multiparametriche le ultime versioni disponibili sono
le seguenti:
- la serie 600, espressamente progettate per essere introdotte in
pozzi idrometrici per la misura
delle acque sotterranee;
- la serie 6820/6920, sonde estremamente configurabili per la
massima efficacia di misura in
campo;
- la serie 6600, che può essere
equipaggiata con vari sensori e
due porte ottiche per torbidità,
clorofilla a e rodamina (range rispettivi di misura da 0 a 400 µg/L
e da 0 a 200 µg/L), tutti sensori
dotati di sistema di autopulizia;
2 - Il sensore ROX per
misure in continuo
dell'ossigeno disciolto
- la sonda ADV6600, dedicata alla misura combinata sia della qualità dell'acqua che della velocità
della corrente, che utilizza un
sensore integrato nel corpo sonda prodotto dalla società Sontek,
appartenente allo stesso gruppo
YSI;
- la sonda 6600 EDS, per il monitoraggio in-situ di lunga durata
(sino a 90 giorni di lavoro con la
stessa batteria), con la possibilità di misurare sino a 15 para-
metri differenti e che può funzionare nelle condizioni peggiori
di biofouling.
Le ultime due novità di prodotto
nel campo delle sonde multiparametriche sono: il sistema di pulizia
denominato Clean Sweep e la
sonda ROX per l'ossigeno basata
sulla luminescenza (figura 2).
Il sistema di autopulizia Clean
Sweep delle sonde, che è stato anche testato in Francia dall'Ifremer,
può essere installato, anche in
3 - Schema di
funzionamento del sensore
ROX
4 - Misura del contenuto
di ossigeno che si è
legato al colorante
tempi successivi, sulle sonde della serie 6600, 6820 e 6920 e permette attraverso l'uso di una
spazzola la facile pulizia dei sensori in sito. Il risultato è la riduzione del numero di visite per
manutenzione alle sonde, che
può ridursi da una volta al mese
ad alcuni mesi.
Ne beneficiamo soprattutto i sensori per la misura di ossigeno e
torbidità, che spesso sono interessati da fenomeni di falsi posi-
tivi dovuti alla crescita di alghe
ed altri organismi sulle sonde
stesse. Il nuovo sensore ROX
(Reliable Oxygen Sensor) è particolarmente indicato per misure
di ossigeno disciolto in ambienti
difficili con crescita di biofouling,
in quanto è di tipo ottico con un
range da 0 al 500% di saturazione (equivalente a 0-50 mg/L) e
dispone anch'esso di un tergicristallo per la sua autopulizia. La
misura (figure 3 e 4) si basa sulla determinazione del tempo di
luminescenza indotta su specifiche molecole coloranti disperse
in una membrana polimetrica
sottile, che costituisce l'elemento sensibile del sensore. Se questo elemento viene eccitato da
un LED blu pulsato in presenza
di ossigeno emette un impulso
di luce rossa che è rilevato da un
fotodiodo; la concentrazione di
ossigeno è inversamente pro-
porzionale al tempo intercorso
tra il flash di luce blu e l'impulso
di luce rossa.
Il secondo LED rosso viene pulsato tra due misure successive, al
fine di disporre di una misura interna di riferimento per il fotodiodo. La membrana ha una vita
media di circa un anno e può essere sostituita direttamente dall'utilizzatore. La misura dell'ossigeno risulta così molto più stabile ed affidabile rispetto alle
classiche misure basate su soluzioni elettrolitiche.
Si ricorda infine che la caratteristica principale delle sonde YSI è
la loro componibilità e modularità; è quindi possibile aggiungere nuovi sensori ed effettuare
operazioni di upgrade sulle vecchie sonde, al fine di integrare il
nuovo modulo di autopulizia o il
nuovo sensore di ossigeno disciolto di tipo ottico.