Misurazione dell'ossigeno disciolto: più facile che mai

14 apr 2020

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Sai perché la tua acqua potabile diventa piatta dopo averla lasciata intatta per alcune ore? O perché il tuo succo d'arancia cambia colore e si scurisce un po' quando la bottiglia viene lasciata aperta più a lungo?

Uno dei fattori chiave alla base di questi cambiamenti è la quantità di ossigeno nella bevanda.

Vorrei condividere con te alcune informazioni sugli effetti (sia positivi che negativi) dell'ossigeno quando disciolto nei liquidi, quali parametri influenzano il contenuto di ossigeno disciolto (DO) e su come valutare accuratamente la concentrazione di DO.

Perché la concentrazione DO è importante?

Accanto a pH e conducibilità, l'ossigeno disciolto è uno degli indicatori più importanti della qualità dell'acqua. L'ossigeno si dissolve nelle acque superficiali in base alla sua pressione parziale (legge di Henry), ma anche a causa di processi di aerazione (es. vento, rapide). Inoltre, l'ossigeno viene introdotto nell'acqua come sottoprodotto della fotosintesi da piante e fitoplancton. L'ossigeno disciolto è essenziale per la sopravvivenza dei pesci e di qualsiasi altro organismo acquatico che respira ossigeno.

Il contenuto di DO può essere ridotto quando troppi batteri o alghe contaminano l'acqua. I batteri si nutrono di alghe morte e altro materiale organico, consumando ossigeno e producendo anidride carbonica. Se tutto il DO viene consumato dai batteri, viene chiamato eutrofizzazione. Quando il contenuto di DO nell'acqua scende al di sotto di 5 mg/l, la vita acquatica è sottoposta a stress e, se la concentrazione è ancora più bassa, una grande quantità di vita acquatica può morire. L'ossigeno disciolto può essere valutato direttamente, in situ in acque superficiali, mediante la tecnica di misurazione diretta.

Impara di più riguardo misurazione dell'ossigeno disciolto nelle acque superficiali scaricando la nostra Application Note gratuita:

Application Note: DO in acque superficiali in base a ISO 17289

Tornando all'esempio della tua acqua potabile o del succo d'arancia:

L'acqua ha un buon sapore per noi solo quando c'è una certa quantità di ossigeno disciolto in essa. Quando il bicchiere o la bottiglia d'acqua sono in piedi, DO viene rilasciato mentre si equilibra con l'atmosfera e inoltre si riscalda fino alla temperatura ambiente, rilasciando ancora più ossigeno. Questo è il motivo per cui il sapore della tua acqua diventa piatto nel tempo.

Se desideri una panoramica di come ossigeno disciolto nella tua rete idrica può essere determinato, scarica la nostra Application Note gratuita:

Application Note: DO in acqua di rubinetto secondo ISO 17289

Succo d'arancia esibisce la situazione contraria. Il succo d'arancia (e altri succhi di frutta e verdura) sono mantenuti quasi privi di DO. Il ragionamento è perché l'ossigeno, come agente ossidante, ha un'influenza negativa sulla qualità complessiva, il gusto, il valore nutritivo e il colore di una bevanda. Più a lungo tieni il tuo succo d'arancia aperto all'atmosfera, più ossigeno si dissolverà nel tuo succo, fino a un certo punto. Inoltre, questo DO inizierà a reagire con altri ingredienti del tuo succo. Ad esempio, DO ossida la vitamina C presente (acido ascorbico, un antiossidante) in acido deidroascorbico. Per evitare una rapida doratura, così come il sapore e la qualità del tuo succo, conservalo in una bottiglia chiusa.

Vuoi saperne di più sul determinazione dell'ossigeno disciolto nei succhi di frutta? Scarica la nostra Application Note gratuita:

Application Note: misurazione DO nei succhi di frutta

Cosa influenza la concentrazione di ossigeno disciolto?

Pressione

Salinità

La salinità gioca anche un ruolo nella quantità di ossigeno disciolto che è disponibile in un liquido.

Considerare ancora gli ioni e le molecole presenti nella soluzione. Quando abbiamo un sale disciolto presente nell'acqua, questi ioni carichi sono molto attratti dalle molecole d'acqua. L'ossigeno disciolto non ha carica e quindi non è attratto da nulla. Maggiore è il contenuto di salinità, più ioni sono presenti. Questa maggiore densità di particelle costringe l'ossigeno a lasciare la soluzione poiché la sua interazione con l'acqua non è così forte.

Come possiamo valutare la concentrazione di DO?

Ci sono due possibilità per determinare il contenuto di ossigeno disciolto nei liquidi, o tramite misurazione diretta o da titolazione. Abbiamo riassunto i pro ei contro per ciascuno dei metodi nel White paper gratuito che puoi scaricare qui sotto.

Determinazione dell'ossigeno disciolto nell'acqua – Titolazione o misurazione diretta?

Tuttavia, mi limiterò a coprire misurazione diretta mediante un sensore ottico qui. Come mai? Perché puoi misurare il contenuto DO online o in-situ senza il noioso campionamento e preparazione del campione e la tua attrezzatura lo è quasi esente da manutenzione – rimarrai sorpreso di quanto sia facile da usare!

Se l'ossigeno è presente queste molecole entrano in collisione con il luminoforo eccitato, il luminoforo ritorna al suo stato fondamentale senza emissioni perché l'energia viene trasferita alla molecola di ossigeno. Valutando la durata dello stato eccitato del luminoforo (usando lo sfasamento), è possibile determinare il contenuto di DO.

L'O₂-Lumitrode non necessita di molta manutenzione: è sufficiente una regolare calibrazione a un punto con il 100% di saturazione dell'aria. Di tanto in tanto, si consiglia di eseguire un due punti calibrazione con 100% e 0% di saturazione dell'aria.

L'O₂-cap deve essere sostituito di tanto in tanto, poiché il luminoforo diventa meno reattivo. Questo effetto è chiamato sbiancamento fotografico. Tuttavia, il sensore ti dirà quando ciò è necessario a causa del suo monitoraggio attivo delle prestazioni. Non preoccuparti mai più di misurazioni DO imprecise a causa della scarsa qualità della strumentazione.

Per riassumere, a seconda dell'applicazione e della matrice, è possibile trovare un'ampia gamma di ossigeno disciolto. La determinazione del contenuto DO in modo rapido e accurato è estremamente importante. L'utilizzo di un sensore ottico con un dispositivo mobile semplifica la valutazione del contenuto DO in-situ. Per i dati più affidabili, misurare inoltre la temperatura e la pressione (ed eventualmente la salinità) in parallelo per ridurre al minimo l'effetto di questi parametri fisici sui risultati.