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秒级响应,亚毫米精度:平面光极技术在水土环境监测中的最新应用

更新时间:2024-07-01   点击次数:100次

随着科技的不断进步,各种新型的环境监测技术层出不穷,其中平面光极技术凭借其工作原理和性能,逐渐在环境监测领域崭露头角。本文将详细揭秘平面光极技术的工作原理,并重点强调其在水土环境中对溶解氧(DO)、pH值和二氧化碳(CO2)等关键指标的实时捕获能力。

一、技术原理

平面光极技术是一种基于光电和荧光分析原理的新型监测技术。其工作原理主要包括以下几个步骤:

染料选择:首先,选择对目标化学物质敏感的荧光染料。这些染料的荧光特性会随着目标化学物质浓度的变化而发生改变。

激发光源:利用特定波长的光(如可见光或紫外光)照射荧光染料,使其激发并发出荧光。

荧光检测:通过检测荧光的强度和波长变化,可以推断出目标化学物质的浓度。因为荧光的强度和波长与目标化学物质的浓度存在特定的关系。

荧光成像:利用高分辨率相机捕捉荧光图像,实现对目标化学物质空间分布的可视化。

数据分析:通过分析荧光图像,得到目标化学物质的空间分布图,为环境监测和生态系统健康评估提供有力支持。


二、平面光极技术在水土环境中的应用

在水土环境监测中,平面光极技术展现出实时捕获能力。以下是其在DO、pH值和CO2等指标监测方面的具体应用:

溶解氧(DO)监测:平面光极技术可以实时监测水体中的溶解氧水平。通过选择合适的荧光染料和激发光源,可以快速准确地检测出水体中的DO含量,从而评估水质和生态系统健康状况。

pH值监测:利用平面光极技术,可以实时监测土壤和水体的pH值变化。这对于了解土壤肥力、污染物迁移和植物生长等过程具有重要意义。通过实时监测pH值,可以及时发现土壤和水体的酸碱度异常,为农业生产和水资源管理提供科学依据。

二氧化碳(CO2)监测:平面光极技术同样适用于水体和土壤中CO2含量的实时监测。通过选择合适的荧光染料和激发光源,可以实现对CO2含量的高精度测量。这对于研究生物地球化学过程、评估生态系统碳循环等方面具有重要意义。

三、技术优势

平面光极技术在水土环境监测中展现出诸多优势:

1、非破坏性:平面光极技术采用非侵入性成像测量方式,不会对原生环境造成破坏,确保测量结果的准确性和可靠性。

2、高时空分辨率:平面光极技术能够提供高时空分辨率的荧光图像,使科学家们能够捕捉到环境中化学参数的细微变化。

3、设备简单、操作简便:平面光极系统具有设备简单、操作简便的特点,降低了使用的门槛和成本。

4、实时性:平面光极技术能够实时捕获环境中DO、pH值和CO2等关键指标的变化情况,为环境监测和生态系统健康评估提供及时准确的数据支持。

平面光极技术作为一种新型的环境监测技术,在水土环境监测领域展现出性能和广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步和应用的不断拓展,相信平面光极技术将在未来发挥更加重要的作用。智感环境团队基于平面光极技术相继开发了封闭式平面光极和便携式平面光极设备,并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究。这些设备具备以下特点:


1. 实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布。

2. 设备自带封闭式箱体,满足测定所需的暗室条件。

3. 设备与软件配套使用,可集成校准、获取图像、处理图像于一体。

4. 非侵入性成像测量,不破坏原生环境。

5. 配备高像素CMOS相机,实现时间分辨率毫秒级,空间分辨率亚毫米级。

此外,还有便携式平面光极检测仪PO1100,它小巧轻便、便于移动和携带,同样能够实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布。使用前,荧光传感膜需要标定并绘制标准曲线,工作环境和存储环境对温度和湿度有一定要求。