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【精准测定,创新前行】微电极分析系统在水土环境检测应用中的创新探索

更新时间:2024-01-03   点击次数:155次


微电极分析系统是一维、亚毫米级检测水土环境基础指标的高精尖设备。智感环境是全球为数极少能够实现微电极系统开发和商业化推广的公司,并创新性地推出了微电极多通道分析系统,可以同步、高分辨率检测pH、DO、Eh、H2S等多种指标,实现了中国在该技术领域的弯道超车。


微电极以μm尺度的电极末端为基础,穿刺测量水/土壤/沉积物/生物膜等剖面,电极末端产生电压或电流信号,通过软件采集此信号,从而原位观测微小区间DO,pH, Eh, H2S等指标的高分辨率变化。



微电极类型

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玻璃电极

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钢针电极

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微电极应用领域

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针对不同实验需求,智感环境推出了两款微电极分析系统:



Micro1100

单通道微电极分析系统



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设备操作方法详见:微电极设备太复杂不会操作?快收下这个速学版操作指南,实用!


Micro 1100 ▏功能特点




1、微电极末端尺寸可达微米和纳米级,在很大程度上可以减少侵入式测量对物体的损伤;

2、时空分辨率高、灵敏度高:可于毫秒间实时获待测物的垂向剖面动态变化规律;

3、响应速度快:可实时快速地监测水土微界面的指数变化;

4、设备小型便携、软件易操作:获取数据的方式简单、快捷。

Micro 1100 ▏应用案例分享




案例一

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探讨微生物对多个湖泊水体和底泥Eh指标的改善和修复情况

对四个水域进行了取样,每个水域两组样品,一组对照样、另一组加入微生物实验样,实验室培养30天后。我们使用200μm的Eh微电极对四组样品进行测试。

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第一天四组水样情况对比

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第三十天后,加入微生物实验样的水样情况对比

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图片中可以看到二、三组实验,微生物加入的前后底泥的颜色发生了明显的变化,一、四组变化不大。我们通到微电极测试的数据可以看到二、三组对比样与实验样底泥的Eh值相差很大,而一、四组差别不大,颜色的变化与微电极测试得到的数据相结合,使得可以更加准确的认知到微生物的使用效果。

案例二

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沉水植物生物膜ROS的产生以及叶片微边界层环境因子(DO、Eh和pH)在三个光-暗循环中的变化

活性氧(ROS)在水生环境的生物地球化学中起着至关重要的作用,但其在沉水植物生物膜中的发生和积累却鲜有报道。本文研究了大型植物叶片生物膜演代过程中生物膜微环境的光暗循环波动和代表性ROS (O2•−)的时间变化,并对生物膜中的光化学过程进行了量化。研究结果表明,O2•−的持续产出量在32.49±0.56 μmol/kg ~ 72.56±0.92 μmol/kg之间呈现出明显的节律性波动,并与溶解氧、氧化还原电位和pH同时波动,这都是由生物膜的好氧-缺氧交替条件驱动的。

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Ge et al., J Haz Mat., 2023

本图揭示了生物膜中ROS的产生以及叶片微边界层环境因子(DO、Eh和pH)在三个光-暗循环中的变化,(a) 超氧自由基(O2•−);(b) 溶解氧(DO);(c) 氧化还原电位(Eh);(d) pH。O2的产生表现出明显的光-暗循环波动,其中,光照9 h后达到峰值72.56 ±0.92 umol/kg FW,黑暗12 h后下降至32.49 ± 0.56 mol/kg FW。与O2的振荡类似,叶片生物膜微环境也存在明显的周期性波动。从黑暗到明亮的条件下,DO从80增加到250 pmol/L,而Eh从大约160增加到350 mV。值得注意的是,O2•−生成速先缓慢下降后迅速下降,这与DO和Eh从光照到黑暗的快速下降不同。pH值在8.3 ~ 9.5范围内波动,光照后呈下降趋势,天黑后呈上升趋势。



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Micro2100

多通道微电极分析系统




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设备操作方法详见:微电极设备太复杂不会操作?快收下这个速学版操作指南,实用!


Micro 2100 ▏功能特点




1、可同时实现2种及以上类型指标的同步测定;最大限度降低错时监测造成的误差,实时快速地获取到更具同步性的信息;

2、增加了一种可视水下摄像系统,用于可视度低、空间狭小的水下环境,用户可通过电脑实时监控水土界面情况,为光线不够强的环境补充亮度,大大提高电极垂向监测效率;

3、微电极末端尺寸可达微米和纳米级,在很大程度上可以减少侵入式测量对物体的损伤;

4、时空分辨率高、灵敏度高:可于毫秒间实时获待测物的垂向剖面动态变化规律;

6、设备小型便携、软件易操作:获取数据的方式简单、快捷。

Micro 2100 ▏应用案例分享




案例一

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探讨水稻生长过程中pH、DO和H2S的垂向变化规律

本次实验使用微电极对生长期的水稻样品进行测试。将电极设置参数:500 μm 步进间隔、1s步进时间、3s测定时间、20000μm测试距离、5000μm零点上偏移,以获取沉积物剖面中pH、DO及H2S等数据的垂向变化规律。

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水稻生长过程中垂向上pH、DO和H2S的变化

案例二

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研究实验室微型湖泊某时间点多种指标垂向梯度的变化

我们在实验室模拟一个小型的水生体系环境,包含一些水草,水生动物等要素。实验使用微电极定期测试DO、pH、H2S和Eh在垂直方向上的梯度变化。将电极设置参数:500 μm 步进间隔、1s步进时间、1s测定时间、35000μm测试距离、5000μm零点上偏移。

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实验室微型湖泊某时间点

多种指标垂向梯度的变化


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