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微电极分析方法在水士环境中的创新探索

更新时间:2024-03-31   点击次数:36次

Easysensor®微电极分析系统通过结合微电极、升降台和自动分析系统,来获取水体、沉积物、土壤以及植物根际中DO、pH、Eh以及H2S等物理化学参数的垂直分布及动态的高分辨率变化,适用于实验室模拟研究。在测定时,需要将电极置于水体/沉积物/土壤/植物根际附近,利用自动升降系统将电极带动测定设置的梯度,电极再将化学信号转换为电信号,传输到电脑终端,通过软件式使被测物在纵向移动时所测指标的动态变化进行可视化呈现。

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微电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:

案例1:葡萄果实生长阶段pH值的变化

简单探讨葡萄果实的pH值是否会随着葡萄生长阶段的不同而变化,同时是否可以通过测定果实的pH值来判断其是否成熟。

研究背景

葡萄果实的成熟与否有很多辨别的方法,比如:观察果实的生长状态、品尝果实,在一定程度上可以评估果实的成熟情况,但这种做法对其成熟状态的评估具有一定的主观性,而且区分度不明显,对于果实有几成熟、是否成熟没有一个准确的评定标准。因此我们可以用微电极对不同生长阶段的果实进行pH值的测试。这些数据可以准确的反映果实处于不同生长阶段pH值的变化,及其成熟程度。

微电极应用

使用末端200μm的pH微电极和配套的参比电极一起穿刺到葡萄果实中测试果肉的pH值。如右图所示为葡萄果实所处不同阶段的pH值变化趋势,从葡萄果实初始阶段到成熟阶段pH值呈现一个逐步上升最后呈现一个稳定趋势,果实pH值的稳定可以说明果实达到成熟状态。

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案例2:苔藓生长周期内DO的变化

研究背景

苔藓是生活中随处可见的绿色植物,它生长在有一定阳光及潮湿的环境,比如:树根处、石壁上和墙角处等。因苔藓到处可见,所以可以作为一种监测空气污染程度的指示植物。我们可以通过专业的设备去检测苔藓某些指标,由此来确定苔藓生长的状态以及其所处地域的环境质量。

微电极应用

我们采集一些湿润的开始生长苔藓的土样,进行人工培育苔藓,等生长到一定阶段后,使用微电极对其进行DO、Eh和pH相关测试。从上午6点到22点,每隔一个小时就对其进行一次测试,对比从白昼到黑夜苔藓DO、Eh和pH的变化趋势。苔藓虽然也需要光照,但是需要的光照强度很低,所以光合作用的时间相对较长,而呼吸作用时间较短。

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案例3:研究苦草生长对附近水体微环境pH值和溶解氧DO的影响

研究背景

沉水植物是一种植物体全部在水层下面生存的大型水生植物,是水生态系统中重要的初级生产者,比如:苦草。它不仅可以维护生态的完整、多样和稳定性,还可以净化水质、抑制藻类生长。我们可以通过微电极对苦草附近水体微环境的pH值和DO测定,可以较为直观地观察到具体的影响。

微电极应用

使用末端为200μm的DO微电极和pH微电极,将电极固定在滑台上,通过滑台进行上下、左右移动,将电极末端置于待测苦草叶片的附近水体中。用微电极测定附近水体微环境的pH和DO的昼夜变化。如图苦草在光照的情况下会发生光合作用,消耗CO2、生成O2,导致DO增加,pH值降低,夜间苦草会发生呼吸作用消耗氧气产生CO2,从上午8点到晚上10点,DO值和pH值都呈现先升高后降低的趋势。

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案例4:水稻生长周期内水稻土的氧化还原电位的变化

研究背景

水稻土的主要特点是在一年之中有季节性的淹水和落干,而各种水稻土的干湿程度和时间都有不同,因而影响土壤性质发生复杂的变化。在这些性质中,氧化还原状况是变化最剧烈而指示较为明显的性质,并且直接或间接影响水稻的生长。

微电极应用

我们使用200μm的Eh微电极,将其插入到水稻土中,对水稻土的氧化还原值进行定期测试。水稻土未灌水前电位较高在500-600m之间,灌水之后电位迅速下降,整个生长周期内趋于稳定,到生长后期电位升高,水稻成熟田面落干,电位又恢复到500mv以上。

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案例5:探究微生物投放剂量对湖泊水体以及底泥DO和Eh的影响

研究背景

氧化还原电位ORP和水体溶解氧含量DO是体现水体质量的重要指标。众多湖泊水体受到自然环境、生态群以及人为因素的影响,会产生蓝藻爆发、黑臭水体、重金属超标、PH值偏高或者偏低等一列的现象。基于此,人为地在水体中加入一些微生物去调节和改善水体的质量,使其恢复生态平衡

微电极应用

在某一水域里取七组沉积物水样,我们将其中六组水样加入不同量的微生物,剩余一个作为对比实验样。七组沉积物水样实验室培养一个月后,使用DO和Eh微电极对七组样品进行一个纵向梯度水上0.5cm到水下4.5cm的测试。水土界面零点以下DO值逐渐降低最后趋于0,微生物含量0.5%的样品5mm左右达到零氧。七组数据中Eh的转折点基本都处于水下1cm及以下,微生物含量0.5%和1%的两个样品在水下2.5cm左右发生突变急剧下降,最终趋于稳定。

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微电极分析系统的应用远不止此,因篇幅有限不能一一呈现,如您有更好的方案和想法可以联系智感客服,与我们共同探索和开发微电极分析系统在更多领域的应用~

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