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Easysensor®平面光极分析方法与多种实用场景案例分享

更新时间:2023-09-05   点击次数:197次


平面光极分析系统

PO


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该设备利用光化学传感膜荧光成像原理,原位、实时获取水体、沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的DO、pH 以及 CO2等物理化学参数的二维分布及动态时空高分辨信息。




该设备适用于实验室模拟研究,测定时,将光化学传感膜置于沉积物/土壤/植物根际与容器器壁之间,光敏物质与分析物相互作用并伴随荧光信号(强度、寿命)变化,利用数字成像技术(CMOS 相机)实时记录其特征发射光谱,通过软件分析,将被测物的含量在时间和空间上的变化进行可视化呈现。




光化学传感膜

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pH荧光膜

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二氧化碳(CO2)膜

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溶解氧(DO)膜




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平面光极测量优势

  • 实时、快速地获取微区DO/pH/CO2的分布;非侵入性成像测量,不破坏原生环境。

  • 配备1250w(便携式)/2000w(封闭式)像素的CMOS相机,实现时间分辨率毫秒,空间分辨率亚毫米。

  • PO2100设备自带封闭式箱体,满足测定所需的暗室条件。

  • 配套软件集成校准、获取图像、处理图像于一体,操作简单。







平面光极可以用于较多实用场景中,下面我们简单列举几个案例,例如:




WR:微塑料和抗生素对淡水微生态系统的压力扰动:沉水植物生态恢复的案例研究

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探讨了聚乙烯(PE) MPs和抗生素磺胺(sulfanilamide, SA)对水-植物-沉积物生态系统结构(多样性等)和功能(营养循环等)特性的生态毒理学影响。




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内容简介

微塑料可以吸附抗生素形成复杂的污染物,严重威胁淡水生态系统的健康。目前很少有研究恢复的淡水生态系统中微塑料(MP)和抗生素的综合污染特征及其对水生初级生产者生长特性的影响。本研究调查了微塑料和抗生素联合污染对淡水生态系统的生长状态、代谢功能、微生物群落结构和微生物多样性的影响,揭示了聚乙烯-磺胺(PE-SA)联合作用于纳坦弧菌的潜在机制。




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平面光极的应用

本研究通过平面光极设备发现光化学传感膜的荧光强度逐渐降低,说明根际DO呈下降趋势。MPs和SA均抑制了DO的生成,0.5% PE和1 mg/L SA的影响最大。结果表明,在单一PE胁迫下,根际荧光减弱。在单次SA胁迫下,荧光不均匀,细胞受损。但在PE-SA组合环境下,荧光变化最为明显。

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单一PE和PE-SA胁迫下植物根际DO浓度的变化趋势。

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水-植物-沉积系统中的氮循环

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WR:太湖底栖动物扰动及其密度变化对沉积物磷释放和水体磷水平的影响研究

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研究背景

太湖是一个大型浅水富营养湖泊,蓝藻水华频繁暴发。大量研究表明,沉积物磷的释放是导致水体磷水平较高和蓝藻水华频发的重要原因。底栖动物是湖泊生态系统的重要类群,它们的扰动行为可直接影响沉积物中磷的生物有效性。然而,大型富营养化湖泊底栖动物的扰动及其密度变化是否影响沉积物磷的释放和水体中磷的水平尚不清楚。




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平面光极的应用

本研究采用平面光极获取的高时空分辨率氧气二维变化可知,太湖钩虾通过生物灌溉增加了沉积物中氧气的可利用性和渗透深度,同时钩虾的间歇性通风活动导致洞穴及其周围沉积物中产生高度的氧化还原震荡。

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钩虾扰动对沉积物中氧气分布和动态的影响。

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太湖大型底栖动物采样点(a),生物扰动的沉积物(bcde),荧光示踪技术和平面光极成像示意图(f),HR-Peeper和DGT采样示意图(g)。

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STE:苦草根际微量金属迁移的机理研究

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大型植物根际微量金属的迁移受根驱动的化学变化的控制,特别是从根际到沉积物的DO和pH的陡峭梯度。本研究分别利用平面光极(PO)和薄膜扩散梯度(DGT)得到了苦草根际的DO和pH动态以及微量金属的分布。




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平面光极的应用

研究表明,所有可见的苦草根均发生了径向DO损失(ROL)和酸化,并根据根系生长和各种环境条件表现出高度的时空动态变化。微量金属在根际表现出不同的迁移机制。ROL和产生的Fe(III)(oxyhydr)氧化物降低了Fe、As、Co、V和W在根际的流动性。然而,由于金属硫化物的氧化和质子诱导的矿物溶解,使得Mn、Ni和Cu在根际的流动性更大。Co和Ni在根际和沉积物界面上的活性增加,这是由于ROL和根际酸化导致的Fe和Mn的氧化还原溶解过程所致。这些结果为了解大型植物根系诱导的DO和pH变化,从而控制沉积物中微量金属的迁移提供了新的见解。

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苦草根际的DO和pH动态以及微量金属的分布

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Jclepro:沉积物-水界面藻类分解过程中的富营养化机制

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研究背景

水体富营养化已成为一个全球性的环境问题。研究不同藻类分解阶段对水-沉积物界面的溶解氧、pH、磷、硫、铁(DO-pH-P-S-Fe)的化学梯度和空间异质性,对于探究富营养化过程的潜在机制具有重要意义。




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平面光极的应用

本研究通过平面光极分析仪观察到溶解氧(DO)和pH的变化贯穿整个剖面,其峰值(245.14 μmol L−1和10.7 μmol L−1)对应的叶绿素-a含量最高(600 mg m−3)和光合活性最高。上覆水体和上层沉积物(−20 mm)中P-S-Fe的分布主要受藻分解引起的DO和pH变化的影响,而深层沉积物中主要受微生物活动和其他化学过程的影响。

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从藻类生长到分解的0-20天过程中DO的二维空间变化

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从藻类生长到分解的0-20天过程中pH的二维空间变化