Desenvolvimento de um fluorímetro microcontrolado para determinação de clorofila a em águas superficiais

In this work a portable fluorimeter was developed and used for determination of chlorophyll a in water samples. The instrument was constructed using the following components: a microcontroller (PIC18F4550), two LEDs as light source, a multichannel photodiode (TCS-230) as detector and a digital display. LEDs with maximum emission at 405 and 760 nm were used. The detector is equipped with three internal optical filters inside with maximum sensitivity at 480, 540 and 690 nm besides the possible use without the optical filter with high sensitivity in the visible spectral region with maximum sensitivity at 680 nm. The microcontroller works as central processing unit controlling all components of the instrument by a program previously recorded in its memory eliminating the need of a microcomputer. The fluorimeter was calibrated using standard solutions of fluorescein and rhodamine 6G in HCl 1.0 x 10-5 mol L-1 and performance was compared with a commercial spectrofluorimeter, and the results are in agreement at a confidence level of 95%. A linear response range for fluorescein was obtained between 0.5 and 100.0 x 10-6 mol L-1 and a correlation coefficient of 0.996 and for rhodamine 6G a linear response range between 0.2 and 10.0 x 10-6 mol L-1 was obtained and a correlation coefficient of 0.989. The fluorimeter was used for determination of chlorophyll a in water samples and blue algae culture medium. The results were compared with a spetrophotometric method and were in agreement at a confidence level of 95%. A linear range of between 2.5 and 1333.6 x 10-6 g L-1 for chlorophyll a was obtained with a correlation coefficient of 0.995. The concentration range attend the requirements of CONAMA resolution n° 357 that classifies the water quality covering the concentrations of 10.0, 30.0 and 60.0 x 10-6 g L-1 for different classes of water. The fluorimeter is inexpensive, easy to use shows, low power consumption allowing the feed with batteries, small size (10 cm x 20 cm x 15 cm) and with weight of 0.76 kg. The fluorimeter can be used to determine species with excitation at 405 and or 476 nm and emission across the visible range with excellent performance.Universidade Federal de Sao CarlosNeste trabalho foi desenvolvido um fluorímetro portátil para determinação de clorofila a em águas superficiais. O instrumento foi construído utilizando os seguintes componentes: um microcontrolador (PIC18F4550), dois LEDs como fonte de radiação, um fotodiodo multicanal (TCS-230) como detector e um mostrador digital. Foram utilizados LEDs com máximo de emissão em 405 e 476 nm. O detector utilizado é dotado de três filtros ópticos internos com máximos de transmissão em 480, 540 e 680 nm permitindo, ainda a sua utilização sem os filtros com elevada sensibilidade em toda a região do espectro visível(máximo em torno de 690 nm). O microcontrolador atua como unidade central de processamento sendo todos os componentes do instrumento controlados por ele a partir de um programa previamente gravado em sua memória, dispensando o uso de um microcomputador. O fluorímetro construído foi calibrado utilizando soluções de fluoresceína e rodamina 6G em solução de HCl 1,0 x 10-5 mol L-1 e o desempenho foi comparado com um espectrofluorímetro de bancada, sendo os resultados obtidos concordantes a nível de confiança de 95%. Foi obtida uma faixa de resposta linear para fluoresceína entre 0,5 e 100,0 x 10-6 mol L-1 e um coeficiente de correlação de 0,996 e para rodamina 6G uma faixa linear de resposta entre 0,2 e 10,0 x 10-6 mol L-1 e um coeficiente de correlação de 0,989. A instrumentação desenvolvida foi utilizada para a determinação de clorofila a em amostras de água superficiais e em amostras de meio de cultura de algas azuis e os resultados foram concordantes ao nível de significância de 95 % quando comparados com um método comparativo espectrofotométrico. Para a clorofila a obteve-se uma faixa de concentração entre 2,5 e 1333,6 x 10-6 g L-1 e um coeficiente de correlação linear de 0,995. O intervalo obtido atende à resolução CONAMA n° 357 que dispõe sobre a classificação da qualidade de corpos d água que estabelece as concentrações de 10,0, 30,0 e 60,0 x 10-6 g L-1 para os diferentes tipos de classes de águas. O fluorímetro construído é de baixo custo, de fácil utilização, de baixo consumo de corrente permitindo sua utilização com pilhas ou baterias e de reduzidas dimensões (10 cm x 20 cm x 15 cm) com massa total de 0,76 kg. O fluorímetro pode ser utilizado na determinação de espécies com excitação em 405 e/ou 476 nm e emissão em toda a faixa do visível com excelente desempenho