pitoisuusprofiileja

Pitoisuusprofiileja käsittelee ilmiö, jossa aineen pitoisuus muuttuu tilassa tai ajassa. Pitoisuusprofiili kuvaa, miten konsentraatio vaihtelee etäisyyden tai ajan funktiona tietyssä systeemissä. Usein puhutaan sekä tilallisista (spatiaalinen profiili) että ajallisista (transientti profiili) jakaumista. Pitoisuusprofiileja voidaan tarkastella yksittäisen komponentin tai useamman aineen kontekstissa, ja ne voivat olla staattisia tai dynaamisia.

Sovellukset ja kontekstit vaihtelevat suuresti. Diffuusion ja advektioiden hallitsemissa järjestelmissä profiileja syntyy, kun aine kulkeutuu tai kulunut aika- ja paikkakohtaisesti muuttuu. Esimerkkejä ovat vastus- ja katalyyttiprosessit, biokemialliset kudokset, elektrolyyttijärjestelmät sekä ympäristögeologiset ja vesistöjen pitoisuudet. Pitoisuusprofiilit ovat keskeisiä myös aerodynaamisissa ja ympäristömallinnuksissa, kuten saasteiden kulkeutumisessa maaperässä tai ilmavirrassa.

Mittaus ja mallintaminen kulkevat usein käsi kädessä. Pitoisuusprofiileja voidaan arvioida in situ -mitoinneilla (esim. mikroelektrodit, fluoresenssi/imaging, massaspektrometria) tai näytteiden laboratorioanalyysillä. Teoreettisesti profiilit voidaan kuvailla diffuusion, advektio ja kemialliset reaktiot huomioivilla malleilla, joissa käytetään Fickin lain sekä advektiourag- tai reaktiomallintaa. Menetelmät voivat olla yksinkertaisia staattisia ratkaisuja tai monimutkaisia numeerisia simulaatioita (finite elementtti- tai finite differenssi -menetelmät).

Pitoisuusprofiilien ymmärrys auttaa suunnittelussa ja optimoinnissa: reaktorikehityksessä, ympäristömitoissa, sensoritekniikassa sekä farmakokinetiikassa ja kudosten tutkimuksessa. Rajoitteina ovat usein mittausten tarkkuus, tilan monimutkaisuus ja hallittujen rajatapauksien puute.