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中級(jí)會(huì)員 | 第4年

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Easysensor®微電極系統(tǒng)分析方法與多種實(shí)用場(chǎng)景案例分享

時(shí)間:2023/8/30閱讀:1121
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Easysensor®微電極分析系統(tǒng),,結(jié)合微電極,、自動(dòng)升降系統(tǒng),,獲取水體、沉積物,、土壤以及植物根際O2,、pH、Eh以及H2S等物理化學(xué)參數(shù)的垂直分布及動(dòng)態(tài)的變化,,適用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬研究,。測(cè)定時(shí),將微電極置于水體/沉積物/土壤/植物根際附近,,利用自動(dòng)升降系統(tǒng)將電極帶動(dòng)測(cè)定設(shè)置的梯度,,微電極將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào),傳輸?shù)诫娔X終端,,將被測(cè)物含量分布在縱向上變化進(jìn)行可視化呈現(xiàn),。




微電極指標(biāo)

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玻璃電極

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鋼針電極

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微電極測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

  • 微電極用于測(cè)量的尖部細(xì)微,,在很大程度上可以減少侵入式測(cè)量對(duì)物體的損傷,;

  • 時(shí)空分辨率高:如尖部尺寸可降至微米和納米級(jí),毫秒間實(shí)時(shí)獲待測(cè)物的垂向剖面動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,;

  • 響應(yīng)速度快:可實(shí)時(shí)快速地監(jiān)測(cè)水土微界面的指數(shù)變化,;

  • 設(shè)備小型便攜、軟件易操作:獲取數(shù)據(jù)的方式簡(jiǎn)單,、快捷,。





微電極可以用于較多實(shí)用場(chǎng)景中,下面我們簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)案例,例如:




案例1:植物葉片表層從白晝到夜晚DO的變化趨勢(shì)

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研究背景

植物生長(zhǎng)周期內(nèi)存在著光合作用和呼吸作用,,兩種模式交替進(jìn)行循環(huán)往復(fù),。植物長(zhǎng)期沒有經(jīng)過太陽(yáng)光的照射,葉片會(huì)變黃,,同樣的經(jīng)過太陽(yáng)過長(zhǎng)時(shí)間地曝曬,,葉片會(huì)枯萎,兩種模式缺一不可,。兩種模式下,,葉片的DO變化情況如何,則需要使用精確儀器來(lái)確定,。

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微電極應(yīng)用

選用100μm尖部的DO微電極,,對(duì)植物葉片表層進(jìn)行10μm的穿刺。測(cè)量其在一天中DO的濃度變化情況,。

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案例2:探討微生物對(duì)多個(gè)湖泊水體和底泥Eh指標(biāo)的改善和修復(fù)情況

???

研究背景

水體受到多種因素的影響導(dǎo)致水質(zhì)下降,,水生態(tài)環(huán)境遭到破壞:魚蝦死亡、藍(lán)藻暴發(fā),,水體發(fā)臭發(fā)苦,,重金屬污染嚴(yán)重,這些情況都可以使用一些方法進(jìn)行補(bǔ)救,。其中加入微生物是一種比較常見的方法,,由于各個(gè)區(qū)域的水質(zhì)污染原因各不相同,微生物的活性受到限制或者失效,,因此需要對(duì)多個(gè)區(qū)域的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,,來(lái)驗(yàn)證某種微生物的廣泛適用性以及修復(fù)效果。

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微電極應(yīng)用

本次研究對(duì)四個(gè)水域進(jìn)行取樣,,每個(gè)水域兩組樣品,,一組對(duì)比樣、另一組加入微生物實(shí)驗(yàn)樣,,實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)30天后,。我們使用200μm的Eh微電極對(duì)四組樣品進(jìn)行測(cè)試。

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第一天四組水樣情況對(duì)比

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第三十天后,,加入微生物實(shí)驗(yàn)樣的水樣情況對(duì)比

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圖片中可以看到二組,、三組實(shí)驗(yàn),微生物加入的前后底泥的顏色發(fā)生了明顯的變化,,一組,、四組變化不大。通到微電極測(cè)試的數(shù)據(jù)可以觀察到二,、三組對(duì)比樣與實(shí)驗(yàn)樣底泥的Eh值相差較大,,而一組,、四組差別不大,顏色的變化與微電極測(cè)試得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合,,使得我們可以更加準(zhǔn)確地認(rèn)知到微生物的使用效果,。


案例3:藻墊內(nèi)部溶解氧DO的變化




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研究背景

水體的污染有一部分是由于藍(lán)藻暴發(fā)引起的,藍(lán)藻大量生長(zhǎng)聚集擠壓形成藻墊,,藍(lán)藻的生長(zhǎng)會(huì)需要消耗大量的氧氣,,導(dǎo)致下部水體嚴(yán)重缺氧,形成厭氧環(huán)境,,久而久之形成了黑臭水體,。




???

微電極應(yīng)用

選用尖部200μm的DO微電極測(cè)試實(shí)驗(yàn)室自行培養(yǎng)厚度約為5mm的藻墊,將制成的藻墊置于培養(yǎng)箱中,,常溫下沉淀12h,。將微電極裝置搭建好,將電極插入培養(yǎng)箱中,,升降臺(tái)調(diào)整距離,。-800μm處為交界面DO含量急速下降,在-2400μm左右出現(xiàn)厭氧區(qū)域,。

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案例4:探討微生物的不同投加方式對(duì)底泥氧含量DO的影響

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研究背景

自然水體或多或少都有一定的污染,,科研工作者們就想通過一些人工措施對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行改善,其中加入微生物就是一種行之有效的方法之一,。微生物的活性受到多種因素的影響,,比如:水溫、水體的酸堿度,、污染源等,,其中微生物的投加方式也是其中一種重要的影響因素。我們通過若干種不同的微生物投加方式,,來(lái)確認(rèn)最佳的投加方式可以使得微生物達(dá)到最佳的活性狀態(tài),。

???

微電極應(yīng)用

我們使用DO微電極對(duì)五組微生物不同投加方式的樣品進(jìn)行縱向梯度的測(cè)。五組樣品都是同一水域同一地點(diǎn)的水泥樣,,取樣后按照不同的投加方式加入微生物實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)一個(gè)月,。不同的處理方式微生物對(duì)底泥影響差別明顯,實(shí)驗(yàn)1,,4肉眼基本看不到土壤顏色的變化,,實(shí)驗(yàn)2,3,,5上層土壤顏色變化明顯,,我們也可以通過測(cè)試的DO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看到,,確定最佳的微生物加入方式是非常有必要的,。

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案例5: 研究不同時(shí)間點(diǎn)底泥孔隙水的DO值變化

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研究背景

底泥溶氧值受到季節(jié)溫度的影響非常大,冬天溫度降低水中DO含量高,滲透到底泥中的深度比夏天要深,,如有再有水生動(dòng)物活動(dòng),,其DO值就會(huì)進(jìn)一步的變化。取樣測(cè)試肯定會(huì)使得孔隙水DO值發(fā)生變化,,這就需要我們使用原位測(cè)定的方式對(duì)底泥孔隙水的DO進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,。

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微電極應(yīng)用

使用100μm尖部的DO微電極插入到底泥孔隙中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,,8-9月份孔隙水中DO含量較低,,而12-1-3月份DO含量較高。

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