Senzori si traductoare in monitorizarea mediului

Conf. dr. ing. Igor CretescuFacultatea de inginerie chimica si protectia mediului

Universitatea Tehnica ”Gheorghe Asachi” Iasi

Introducere

Senzorii sunt dispozitive care sesizeazăvariaţia unui parametru din sistem prin emiterea desemnal corespunzător, corelat cu mărimea(intensitatea) parametrului respectiv. Se mainumesc traductoare si cele care au o construcţiemai complexă (care include şi alte elementeauxiliare). Senzorii (traductoarele) au rolul de atransforma anumiţi parametri ai sistemului înmărimi de altă natură. Parametrul de transformatformează semnalul de intrare al traductorului, iarcel transformat semnal de ieşire.

Clasificarea senzorilor şi traductoarelor utilizate în controlul factorilor de mediu

In ideea controlului calităţii factorilor demediu după destinaţie, distingem trei categoriide senzori:a)pentru determinarea poluanţilor carecontaminează factorii de mediu;b) pentru determinarea componenţilor din careeste alcătuit în mod natural factorul de mediusupravegheat;c) pentru determinarea unor mărimi dependentede factorul natural şi climatic

a) Contaminarea factorilor de mediu

se poate realiza cu sau fără intervenţia omului provocândmodificări fizico-chimice sau biologice ale acestora. Atunci cândaceste modificări depăşesc un anumit prag şi se menţin un timpîndelungat se instalează fenomenul de poluare. După naturaagenţilor care au produs modificarea echilibrului biologic, fizico-chimic al ecosistemului se pot defini următoarele tipuri principale depoluare: chimică; fizică:- termica

- fonica- radioactiva

biologică.

b) Senzori pentru determinarea compuşilor care alcătuiesc

în mod natural factorul de mediu studiat

Aer: - determinarea gazelor din compoziţia atmosferei nepoluate:O2, CO2, etc.

- determinarea umidităţii Apă: - determinarea conductivităţii (conţinutul total de săruri)

- determinarea gradului de turbiditate- determinarea nivelului, debitului si/sau vitezei apei

Sol: - presiunea vaporilor de apa în sol- umiditatea- determinarea compoziţiei solului nepoluat: carbonaţi, săruri

de calciu, de magneziu etc., precum si existenţa unormicroelemente

c) Mărimi dependente de factorii naturali sauclimatici:

temperatura, presiunea, viteza vântului, umiditatea aerului, intensitatea luminoasă, radioactivitatea naturală, nivelul si debitul apei.

Clasificarea senzorilor şi a traductoarelor după

principiul de funcţionare

După acest principiu senzorii se împart în:

1. senzori electrochimici2. senzori optici3. biosenzori4. alte tipuri de senzori

1. Senzori electrochimici

Mărimea de intrare este, în general, o specie de naturachimică, iar mărimea de ieşire este o mărime de naturăelectrică.

Funcţie de natura mărimii electrice, senzorii electrochimicise împart în:- senzori potenţiometrici la care mărimea de ieşire esteun potenţial;- senzori amperometrici la care mărimea de ieşire esteun curent;- senzori conductometrici la care mărimea de ieşire esteconductanţa, impedanţa sau rezistenţa electrica, implicitconductivitatea sau conductibilitatea specifica.

2. Senzori optici

Sunt acei senzori care se bazează pe unfenomen optic şi la care mărimea de ieşire esteo mărime de natură optică: intensitatealuminoasă, absorbanţa, transmitanţa, difuzia.Astfel, spre exemplu, putem mentionatraductoare (senzori) de tip colorimetric,nefelometric sau turbidimetric, care folosesc caelemente fotosensibile: celule fotoelectrice,semiconductori fotosensibili (exemplu: fotodioda,fotorezistorul, etc.)

3. Biosenzori

Sunt senzori care au o interfata de naturăbiologică sau biochimică, care este foarteselectiva la prezenta in mediul de analizat a unuicompus specific, ce poate fi determinat prindetecţia (electrochimica, optica etc.) asemnalului obţinut prin interacţiunea dintre acestcompus si biointerfata respectiva. La rândul lor,biosenzorii se pot clasifica dupa mai multecriterii care vor fi prezentate in cele ce urmeaza

Alte tipuri de senzori

a) senzori piezoelectrici si acusticib) senzori electronici:

1) de tip semiconductori: integraţi, pe bazatehnologiei MOS-FET;

2) de tip oxizi-semiconductori3) senzori rezistivi: chemorezistori si termorezistori.

c) senzori bazaţi pe proprietăţi magnetice;d) senzori bazaţi pe radiaţia ionizantă.

Caracteristicile senzorilor (traductoarelor)Caracteristicile primare ale senzorilor (traductoarelor)

Principalele caracteristici primare ale senzorilor (traductoarelor)folosite in controlul factorilor de mediu, cu referire in special la calitateaapei, sunt următoarele:

1. Funcţia de transfer2. Sensibilitatea3. Selectivitatea (specificitatea)4. Stabilitatea5. Timpul de răspuns6. Gradul de participare al senzorului7. Siguranţa în exploatare8. Economicitate

1. Funcţia de transfer - este caracteristica cea mai importantă aunui senzor. Reprezintă expresia relaţiei dintre semnalul de intrare(de exemplu, concentraţia unei anumite specii de determinat,temperatura, presiunea, etc.) şi semnalul de ieşire al senzorului.2. Sensibilitatea (limita de detecţie) - este definită dreptconcentraţia cea mai scăzută în specia urmărită, care conduce laapariţia unui semnal care poate fi distins de semnalul obţinut prinmăsurători paralele în probele martor.3. Selectivitatea unui traductor se referă la efectul interferenţelorcauzate de ioni sau molecule, altele decât specia urmărită. Întrucâtla marea majoritate a traductoarelor nu se poate asigura un procentde 100 % a selectivităţii, este important sa se cunoască limitele deselectivitate într-o soluţie test dată.4. Stabilitatea semnalului în timp: această caracteristică primară sereferă, în general, la modificarea performanţelor traductoarelor (T) întimp din cauza unor diverşi factori. Cunoaşterea stabilităţiisenzorului (traductorului) în timp permite stabilirea frecvenţei deverificare şi recalibrare a acestuia.

5. Timpul de răspuns: decalajul în timp dintre variaţia semnaluluide intrare şi variaţia corespunzătoare semnalului de ieşire atraductorului respectiv.6. Gradul de participare al senzorului - gradul de participare alsenzorului la interacţiunea cu sistemul studiat trebuie să fie redusdatorită eliminării perturbaţiilor cauzate de prezenţa senzorului însistem (exemplu: consum de materii).7. Siguranţa în exploatare - presupune asigurarea unui grad defiabilitate a sistemului de măsură, care este garantat de producătorpentru o anumita durată de funcţionare a traductorului si este dedorit să fie cât mai mare.Fiabilitatea sistemului de măsură este definita ca numărul maxim dedefecţiuni a sistemului intr-un anumit interval de timp. In acestecondiţii, traductorul trebuie să realizeze măsurarea mărimilor doriteîn conformitate cu caracteristicile stabilite de producător.8. Economicitatea este o caracteristica a unui senzor (traductor),care se poate realiza pornind de la producător şi ajungând pânã lautilizator. La producător, economicitatea se poate realiza fie prinîntrebuinţarea unor materiale cu preţ de cost redus, fie prinintroducerea robotizãrii in procesul de fabricaţie de serie, folosindtehnologii de tip hightech (de exemplu: fabricarea senzorilor de tipmicro-chip).

Erori întâlnite in procesul de măsurare

erorile sistematice sunt constante pentru un instrument dat si efectele lor pot fi înlăturate; valorile acestora se determină prin calibrare;

erorile aleatorii nu pot fi înlăturate dar pot fi reduse prin măsurări repetate. Parametri calibrării utilizaţi pentru definirea preciziei (erorii) sunt următorii: rezoluţia sensibilitatea linearitatea histerezisul repetabilitatea/precizia /reproductibilitatea

Caracteristicile secundare ale senzorilor

Caracteristicile secundare ale unui senzor sunt definite ca efecteindirecte ale funcţionării senzorului in condiţii diferite ambientale,asupra răspunsului generat de sistemul de analiza realizat pe bazasenzorului.

Caracteristicile secundare ale senzorilor sunt necesare pentruasigurarea unor modalităţi tehnice de compensare sau auto-compensare a influentei condiţiilor de analiză asupra validităţiirezultatelor măsurătorilor. Dacă in cadrul unor măsurători a calităţiiapelor de suprafaţa, o serie de parametri pot fi menţinuţi constanţi(cum ar fi: viteza de agitare la suprafaţa membranei senzorului de tipelectrod ion selectiv, presiunea apei în celulele de măsurare a gazelordizolvate, folosind membrane gaz permeabile), influenta altorparametri (cum ar fi: temperatura, tăria ionică etc.) asupra răspunsuluigenerat de senzori este relativ greu de cuantificat. Din aceasta cauzase impune compensaţia răspunsului senzorilor la influenta unor mărimicaracteristici secundare.

SENZORI ELECTROCHIMICI

In procesele de monitorizare a mediului destinaţiaunui senzor electrochimic este să furnizeze informaţii întimp real despre compoziţia chimică a mediuluiînconjurător. Ideal un astfel de dispozitiv este capabil sărăspundă în mod continuu şi reversibil fără a perturbaproba. Astfel de dispozitive constau într-un elementtraductor în contact cu un element sensibil carerealizează ”recunoaşterea” speciilor chimice, furnizândinformaţia analitică sub forma unui semnal electric înurma interacţiunii cu specia de analizat. În funcţie denatura analizei şi a speciei analizate se pot utilizadiverse tipuri de dispozitive electrochimice, care pot ficlasificate, în funcţie de natura semnalului electric, în: senzori potenţiometrici; senzori amperometrici; senzori conductometrici.

Senzori potenţiometrici

Prin senzor potentiometric se înţelege acel senzorcare transformă concentraţia unei specii de determinatîntr-o diferenţă de potenţial, în condiţii de curent net egalcu zero.

Schema de principiu a unui traductor potenţiometriceste prezentată în figura 1 şi este, de fapt, o celulăelectrochimică în care se introduce soluţia de analizat şiun sistem de electrozi format dintr-un electrod dereferinţă şi un electrod indicator (senzor potenţiometric)care îşi modifică potenţialul în funcţie de speciaelectroactivă din soluţia de analizat.

Fig.1. Schema unei celule potenţiometrice

Cel mai frecvent, senzorul potentiometric seprezintă sub forma unei membrane, o fază careintercalată între alte două faze, previne transportul haoticde masă între acestea, permiţând trecerea cu anumitegrade de libertate a uneia sau a mai multor specii chimice.

Există senzori potenţiometrici şi fără membrane,cum a fi electrozii metalici, care pot fi de mai multe tipuri:

a) un element metalic de speţa I este format dintr-unmetal în contact cu o soluţie în care se află ionii săi;

b)electrodul de platină: pentru determinăripotenţiometrice de oxido-reducere;

c) electrodul de stibiu, chinhidronă: pentru determinăride pH.

Electrodul de sticlă

Fig.2. Schema constructivă a electrodului de sticlă

Este constituit dintr-un corp confecţionat din sticlă(1) terminat la partea inferioară cu o membrană din sticlă(2) cu o grosime de ordinul micronilor. Membrana serealizează dintr-o sticlă specială obţinută prin modificare înstructura sticlei obişnuite sau adăugare de săruri de Ca,Mg, Li, etc. Soluţia internă (faza 3) (3) care scaldă parteainferioară a membranei este constituită dintr-o soluţietampon (buffer) cu o valoare constantă a pH-ului ales îndependenţă de domeniul de pH în care se va utilizaelectrodul. Electrodul de referinţă intern (4) este un electrodde tipul Ag/ AgCl realizat dintr-o sârmă de Ag pe care estedepus un precipitat de AgCl. Soluţia internă este saturatăcu AgCl.

Există sisteme de electrozi combinaţi formaţi dintr-un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă amplasaţi înacelaşi corp.

Fig.3. Schema constructivă a unui electrod de sticlă pH sensibil combinat:1 – membrană de sticlă; 2 – corp de sticlă; 3 – ecranare; 4 – soluţie internă; 5

– element interior de referinţă; 6 – capac; 7 – cablu coaxial.

Este un electrod combinat care include atâtelectrodul de sticlă cât şi electrod de referinţă intern şiextern.

1. membrană de sticlă sensibilă la pH ;2. electrod de referinţă intern ;3. frită (joncţiune realizată din sticlă poroasă;

aceasta nu permite curgerea lichidului de umplere B înexterior dar permite schimbul ionilor, deci realizeazăcontactul electric cu soluţia externă al cărui pH nepropunem să-l măsurăm) ;

4. electrod de referinţă extern ;5. corpul electrodului combinat ;6. ştuţ care permite umplerea, respectiv schimbarea

soluţiei de electrolit pentru electrodul de referinţă.

Electrodul membrană ion selectiv cu

membrană solidă

Fig.4. Schema constructivă a electrodului membrană ion selectivcu membrană solidă

Senzori amperometrici

Semnalul util (mărimea de ieşire) a unui senzor amperometriceste obţinut sub formă de curent a cărui intensitate depinde demărimea de intrare (concentraţie, temperatură, etc). Construcţia,performanţele de aplicare ale senzorilor amperometrici destinaţideterminării speciilor chimice depind de natura semnalului de excitareşi de condiţiile în care se realizează transportul speciei analizate spreelectrod. Dacă soluţia adiacentă electrodului nu este agitată intervineproblema dependenţei de timp a semnalului măsurat. Pentrudiminuarea acestui inconvenient se recomandă o serie de soluţii:

1. utilizarea de electrozi în regim hidrodinamic;2. interpunerea între probă şi electrod a unei membrane care

să delimiteze stratul de difuzie;3. pulsarea potenţialului electrodului de la o valoare iniţială

corespunzătoare zonei de inactivitate electrochimică la o valoarefinală din zona de activitate electrochimică controlată de transportul demasă;

4. utilizarea de micro-electrozi.

SENZORI OPTICI

Senzorii optici în controlul calităţii mediului servescîn general la măsurări turbidimetrice sau la determinări deabsorbţie (culoarea apei, analize colorimetrice).1. Tehnici nefelometrice

Metoda cel mai des utilizată în determinareaconcentraţiei în suspensii se bazează pe măsurareatransmisiei şi respectiv difuziei a unei radiaţii luminoase launa sau mai multe lungimi de undă.

Exemple de dispozitive fotosensibile

Fotorezistorul: este un rezistor electric având la întuneric o valoaremare a rezistenţei care scade prin iluminare cu câteva ordine demărime.

Pentru domeniul vizibil fotorezistorii se fabrică din: sulfură de cadmiu (Cd S ) sau seleniură de cadmiu (Cd Se ) având o sensibilitatespectrală sub forma unui vârf care se plasează între 5300 - 7000 A.

Pentru domeniul IR fotorezistorii se realizează din germaniu dopat cuAu, Hg, Cu. Se mai folosesc aliaje: Ge-Si.

Fig.5

Fotodioda: este o diodă ce constă dintr-o joncţiunep-n care poate fi iluminată pe la partea în care există stratulp sau n cu grosimea cea mai mică. Fotonii care cad pematerial pătrund pînă la diferite adâncimi şi genereazăperechi electron - gol. Acestia străbat regiunea de sarcinăspaţială fiind dirijaţi spre capete ca şi purtătorii generaţitermic. In felul acesta se măreşte curentul rezidual(fotocurent) în mod proporţional cu intensitatea fluxuluiluminos incident. Spre deosebire de fotorezistenţă undecurentul care traversează dispozitivul depinde atât deiluminare cât şi de tensiunea aplicată la borne, fotodiodaare un curent constant în raport cu tensiunea.

Fig.6. Fotodiodăa. Structură fizică ; b. Caracteristici curent - tensiune;

Fotocelula (fotoelementul ): este în esenţă o joncţiune p-nsupusă iluminării, dar spre deosebire de fotodiodă nu este polarizată cutensiune internă.

Fototranzistorul: Este un tranzistor ce se comportă ca ofotodiodă cu amplificator de curent. Spre deosebire de diodăsensibilitatea acestui dispozitiv este de ori mai mare, unde -coeficientul de amplificare al tranzistorului.

Fig.7. Fototranzistorul

Biosenzori

Biosenzorii sunt detectori ce se bazeaza pe moleculeselective ce intra in componenta plantelor si animalelor.

Biosenzorii moderni au evoluat din combinarea a douadiscipline separate: tehnologia informationala, (microcircuitesi fibre optice, procesare numerica a datelor, teoriagenerala a sistemelor cu comportare neliniara) si biologiamoleculara. Prima furnizeaza electrozi miniaturali sausenzori optici, tehnica de preluare si procesare ainformatiei iar a doua, pune la dispozitie biomolecule carerecunosc o substanta tinta.

BIOSENZORI

Definiţie: un biosenzor poate fi definit ca undispozitiv, de obicei electronic, care foloseştemoleculele de interes biologic pentru adetecta molecule specifice.Biosenzorul constă dintr-un element biologic

imobilizat pe un senzor fizico-chimic clasiccare transformă informaţia chimică într-unsemnal electric.

Dezvoltarea cronologica a biosenzorilor

♦ In 1950 Leland C. Clark Jr., a inventat un electrodpentru masurarea oxigenului dizolvat in sange. In 1962Clark extinde folosirea acestui "electrod de masurare aoxigenului" la determinarea nivelului de glocoza insange. Prin depunerea pe senzorul pentru oxigen a unuistrat subtire de gel ce contine enzima numita gluco-oxidaza, urmat de o membrana semipermeabila dedializa ce permite glucozei sa difuzeze in senzor, darimpiedica enzima sa difuzeze.

♦ In 1969, G.Guilbault a inventat un sistem demasura a ureei in fluidele fiziologice, pe baza detectieipotentiometrice.

♦ In deceniile ce au urmat, peste 100 de enzime aufost folosite, drept biocatalizatori selectivi inrealizarea de biosenzori. Cercetatorii in domeniu aurealizat ca nu numai enzimele singulare se pot folosi,ci si tesuturi ce care sunt sensibile la prezenta unoraminoacizi sau alte biomolecule.

♦ Un an major pentru dezvoltarea biosenzorilor afost anul 1975, cînd tehnologia acestora a cunoscut onouă revoluţie. Aceasta s-a datorat folosirii bacteriilorpe post de bioreceptori în aşa numiţii electrozimicrobieni (folosiţi iniţial pentru măsurareaalcolului). Acest moment a marcat şi începutulfolosirii biosenzorilor în controlul mediuluiînconjurător.

♦ In 1976 Clemens a încorporat un biosenzorde glucoză într-un panceas artificial.

♦ In 1990 Gold şi Ellington au fost primii careau folosit fragmente de acizi nucleici pe post debioreceptori.

♦ Isao Kurube si Shuichi Suzuki au masuratconsumul biochimic de oxigenului, ce reprezintaun indicator al prezentei substantelor organicebiodegradabile in apa. Biosenzorul, bazat pe odrojdie, poate realiza determinari a indicatoruluimentionat in 30 minute fata de 5 zile in care seobtin rezultatele prin metode conventionale.

Clasificarea biosenzorilorO clasificare a biosenzorilor se poate realiza după mai multe

criterii:♦ dupa tipul traductorului folosit în prelucrarea

informaţiilor preluate de la elementul biologic:- biosenzori realizaţi pe baza senzorilor

electrochimici(potenţiometrici,amperometrici,conductometrici);- biosenzori realizaţi pe baza unor senzori termici;- biosenzori optici;- biosenzori piezoelectrici;- biosenzori manometrici.

Clasificarea biosenzorilor

♦ dupa tipul de agent biologic folosit◘ biocatalitic (enzime, celule, tesuturi)◘ anticorp (imunosenzor)◘ antigen (fragment de ARN).

♦ dupa analitii sau reactiile pe care le monitorizeaza◘ monitorizare directa◘ monitorizare indirecta

Elemente constructive ale biosenzorilor♦ Elementul biologic sensibil (material biologic -

tesut, microorganism, celule, enzime, anticorpi,acizi nucleici sau material obtinut prinintermediul stiintelor inginersesti);

♦ Traductorul sau detectorul (optic, piezoelectric,electrochimic) care transforma semnalul rezultatdin interactiunea analitului cu elemental biologicintr-o marime fizica usor de masurat si cuantificat;

♦ Sistemul de masurare si prelucrare asemnalelor senzoriale, astfel ca rezultatele obtinutesa poata fi exprimate intr-un mod simplu sicunoscut.

Principii de functionare (detectie)

♦ Biosenzorii optici pot fi exemplificati prin folosireaunei radiatii laser corespunzatoare fenomenul “surfaceplasmon resonance”. Astfel un strat subtire de aur depus peo suprafata de sticla cu indice ridicat de refractie poateabsorbi lumina laser si produce unde de tipul “surfaceplasmons” pe stratul de metal. Daca un analit intra incontact cu un receptor imobilizat pe suprafata peliculei deaur, se produce un semnal masurabil.

♦ Biosenzorii electrochimici au la baza cataliza enzimaticaa unei reactii de reducere sau de oxidare.

♦ Biosenzorii piezoelectrici utilizeaza cristale de quartzcare se deformeaza si produc oscilatii, cand li se aplica unpotential electric.

Biosenzori electrochimici

Biosenzorii au ocupat o poziţie importantă printre modalităţileactuale de analiza şi prezinta perspective promitatoare în domeniulmonitorizării mediului înconjurător. Astfel de dispozitive constau îndouă componente: o entitate biologică care “recunoaşte” compusulţinta analizat (analit) şi un electrod traductor care convertesteconcentratia analitului în semnal electric utilizabil.

Fig 8. Biosenzor electrochimic: biorecunoaştere şi semnal de traductor

Aplicatii

♦ Detectia pesticidelor si a altor poluanti organici din ape (fenoli, antibiotice, etc.);

♦ Detectarea agentilor patogeni;♦ Determinarea nivelului de substante toxice

inainte si dupa remediere;♦ Detectia substantelor toxice din aer;♦ Evaluarea activitatii biologice a unor

produse recent descoperite.

Biosenzori pentru detectia pesticidelor

Biosensorii pentru detectia pesticidelor, se bazeaza peinhibarea activitatii enzimatice a unor enzime de tipulcolinesteraselor imobilizate, utilizand detectori de tipelectrochimic, si respectivi detectori optici.

Acestia, au o sensibilitate destul de ridicata, darprezinta anumite dezavantaje: selectivitate relativ scazuta,determinare indirecta ce necesita mai multe etape,intermediare in procesul de analiza, inhibitie ireversibilain cazul multor compusi interferenti.

Aceste dezavantaje, pot fi inlaturate, prin utilizareadiferitelor tipuri de traductoare, cum ar fi spre exemplucele capacitive, realizat pe siliciu macroporos.

Biosenzor clasic pentru determinarea D-glucozei

Fig.9 Dispozitivul consta dintr-un receptor conectat la un canal ionic implantat intr-o membrana modificata chimic.

Biosenzorii prezinta o serie de avantaje, in afara desensibilitate si selectivitate ridicata dupa cum urmeaza:

♦ in cazul in care analitul prezinta mai multi izomeri, prezintaselectivitate diferita, permitand determinarea separata afiecaruia.

♦ timpul necesar unei analize folosind biosenzori esteincomparabil mai scurt, fata de metodele clasice (timpul deanaliza se poate reduce la 1-3 minute.)

♦ prin co-imobilizarea enzimelor si a coenzimei in realizareabiosenzorilor, se asigura reutilizarea acestor reactivi pentrudeterminari multiple, scazind astfel pretul unei analize sisimplificand procedura.

♦ protocolul de lucru este, in cazul metodelor enzimatice,mult mai simplu decit in cazul metodelor chimice.

Concluzii♦ Biosenzorii integrati in microcircuite electronice

prezinta marele avantaj al posibilitatii de realizare a unorinstrumente analitice ieftine, reproductibile, care pot fiproduse in serie larga.

♦ Timpul de raspuns scazut al biosenzorilor, conducela variante de analiza mai economice, datorat utilizării uneisingure enzime în cantităţi foarte mici.

♦ Realizarea senzorului este extrem de simpla.

♦ Deosebit de importante din punct de vedere practicsunt etapele care privesc calibrarea si modalitatea defurnizare a unor rezultate (cu grad de incertitudinedeterminat si admisibil), care sa permita stabilireadomeniul de concentratii, pentru care sa se obtinarezultate cat mai apropiate de standard, la masuratori peprobe cu matrice complexa, asa cum sunt cele reale.

Exemple de biosenzori electrochimicipentru analize de mediu

Analize Recunoaştere Proces de recunoaştere Element de traductor

Benzine Activitate microbiană Celule întregi Amperometrie

Cianuri Inhibare enzimatică Tirozinază Amperometrie

Hidrazine Electrocataliză Cataliză cu rutheniu Amperometrie

Plumb Recunoaştere ion Ionofori macrociclici Potenţiometrie

Mercur Preconcentraţie Eter Voltametrie

Nichel Preconcentraţie Dimetilglioxină Voltametrie

Nitriţi Preconcentraţie Schimbători de ioni Voltametrie

Nitroamine Electrocataliză Cataliză de rutheniu Amperometrie

Peroxizi Biocataliză Peroxidaze Amperometrie

Pesticide Inhibare enzimatică Acetilcolin-esterază Amperometrie

Fenol Biocataliză Tirozinază Amperometrie

Sulfiţi Biocataliză Sulfit-oxidază Amperometrie

Uraniu Preconcentraţie Nafion Voltametrie

DETECŢIA ŞI CONTROLUL RADIOACTIVITAŢIIPrin radiatie ionizanta se intelege radiata emisa de sursele radioactive

(care pot fi de origine naturala sau artificiala). Astfel suntem permanent expusila un nivel scăzut de radiaţie ionizantă din surse naturale care poate provenidin:1.radiaţia cosmică2.radiaţia terestră3.radon4.radiaţia naturală din interiorul organismelor noastre

Radiaţia ionizantă provenind din aceste surse constituie ceea cenumim radiaţie de fond. In plus, suntem expusi şi la o radiaţie artificială,provenind din:

- expunere medicală – din radiografdfiile medicale şi dentare cu razeX, şi din tratamentele de iradiere cu cobalt sau cu iod radioactiv.

- diverse alte surse – producerea de energie electrică atât în instalaţiiclasice cât şi în cele nucleare, transportul şi depozitarea substanţelor nucleare,programele de testare a armamentului nuclear, cât şi din alte activităţi umane,cum ar fi fumatul, arderea gazului pentru încălzire şi gătit, utilizarea fosfaţilor cafertilizatori şi privitul la televizor color.

In functie de tipul de sursa exista mai multe tipuri de detectoare, carese vor prezenta in cadrul cursului

ANALIZA CALITĂŢII AERULUI

In cele ce urmeaza vor fi prezentati senzorii destinati monitorizarii indicatorilormeteorologici ai aerului atmosferic, dupa care se va face referire la senzoriidestinati masurarii principalilor indicatorii de calitate ai atmosferei [NOx, SOx,COV, PM (10 sau 2.5)].Senzori de umiditate

Umiditatea se referă la vaporii de apă conţinuţi în aer. Măsurătorilepentru umiditate pot fi condiţionate de o serie de termeni sau unităţi. Cei treitermeni folosiţi de obicei sunt: umiditatea absolută, punctul de rouă şiumiditatea relativă (RH).Punctul de rouă

Punctul de rouă este exprimat in °C sau °F, este temperatura şipresiunea la care gazul incepe să condenseze intr-un lichid.Umiditatea relativă

Este prescurtată RH, umiditatea relativă se referă la raportul (exprimatin procente) a conţinutului în umiditate din aer în comparaţie cu umiditateasaturată la aceeaşi temperatură şi presiune.

Criterii pentru selectarea unui senzor pentru masurarea umiditatii

Această discuţie a principiilor de operare capacitive,rezistivitate si termo-conductive folosite la măsurarea umidităţii vascoate în evidenţă avantajele, dezavantajele şi aplicaţiile posibile.1. Senzori capacitivi de umiditate

Umiditatea relativă – senzorii capacitivi de umiditate relativă(RH) (a se vedea figura) sunt folosiţi foarte mult în aplicaţii industriale,comerciale şi telemăsurarea parametrilor meteorologici.

Fig.10 .Senzori capacitivi RH sunt produşi într-o mare varietate dedimensiuni şi forme, cu diferite caracteristici,

prin incapsulare in circuite electronice integrate