Infračervené analyzátory plynů v gazometrických systémech

Ladislav Šigut

Gazometrie

Nepřímá neinvazivní metoda měření asimilace CO2

Zkoumání dynamiky výměny plynů mezi pletivem a okolím

Změny v koncentracích CO2 a H2O jsou měřeny metodou infračervené analýzy plynů (IRGA)

IRGA

Velké množství látek absorbuje infračervené záření (IR)

(λ=0,7 – 300 µm) Měří se úbytek energie záření změřeného detektorem oproti

energii záření vstupujícího do měřící kyvety Přeměna části energie záření na vibrační a/nebo rotační

energii molekul (typy vibrací závisí na struktuře absorbující látky)

Tříatomová molekula může absorbovanou energii využít na 6 typů vibracíZdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy

IRGA

Absorbce záření látkou závisí na vlnové délce => A(λ) Některé plyny absorbují v blízké infračervené části spektra Absorbční maxima CO2 (λ=4,26 µm) a H2O (λ=2,59 µm) se

nepřekrývají (rozlišení při měření jejich koncentrace je až 1 ppm)

Zdroj: http://www.habmigern2003.info/future_trends/infrared_analyser/ndir/IR-Absorption-GB.html

IRGA

Koncentrace plynu se odvozuje

z Lambert-Beerova zákona:

-log(I/I0)=A(λ)=ε(λ)Cx

– I = intenzita záření; A = absorbance; x = délka dráhy absorbujícího prostředí (cm); C = koncentrace absorbující látky (mol/l); ε = molární absorbční koeficient je konstanta úměrnosti (l/(mol.cm))

Uzavřený gazometrický systém

Licor, LI-6200

Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Otevřený gazometrický systém

Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Požadavky

Kontinuální měření změn koncentrací CO2 a H20

Izolace atmosféry uvnitř přístroje od okolí (přetlak x difúze)

Stabilní teplota (2 Peltierovy termoelektrické články)

Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Požadavky

Rychlá a úplná výměna vzduchu v komůrce se vzorkem

Možnost korekce koncentrace CO2 a H20 (disikanty)

Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Uspořádání IR analyzátoru plynů

Vyrovnávání analyzátorů (Matching)

Cílem je odstranit nesrovnalosti mezi naměřenými hodnotami „samplové“ a „referenční“ komory

Příčiny rozdílů:– Malé výkyvy v teplotě– Výkyvy v rychlosti toku plynu– Kalibrace

Vyrovnávání analyzátorů (Matching)

Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Měřené proměnné

Na jejich základě je možné spočítat veškeré gazometrické parametry fotosyntézy (rychlost asimilace CO2, rychlost transpirace, atp.)

– Tlak– Teplota vzduchu– Teplota bloku– Teplota IR analyzátoru– Koncentrace vodních par– Koncentrace oxidu uhličitého– Teplota listu– Rychlost toku– Ozářenost v komoře– Okolní ozářenost

Typy komor pro měření vzorku

Výrobci gazometrických systémů

Heinz Walz GmbH (www.walz.com)

Výrobci gazometrických systémů

LI-COR

Výrobci gazometrických systémů

PP Systems

ADC BioScientific Ltd. (http://adc.co.uk)

Literatura a www odkazy

http://www.habmigern2003.info/future_trends/infrared_analyser/ndir/IR-Absorption-GB.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy

ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Skripta a prezentace kurzů KFY (Kalina J., Urban O.)