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) 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 vibrací Zdroj: 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.)