【精準(zhun)測(ce)定(ding)，創(chuang)新前行(xing)】微電(dian)極(ji)分(fen)析系統在水土環(huan)境檢(jian)測應(ying)用(yong)中的(de)創(chuang)新探索

微電極(ji)分(fen)析系統是(shi)壹(yi)維、亞(ya)毫米級檢(jian)測水土環(huan)境基礎指標的(de)高精(jing)尖(jian)設備。智感環(huan)境是全(quan)球為(wei)數極(ji)少(shao)能夠(gou)實(shi)現(xian)微(wei)電(dian)極(ji)系(xi)統開發(fa)和(he)商業(ye)化(hua)推廣(guang)的(de)公(gong)司(si)，並(bing)創(chuang)新性地推(tui)出(chu)了微電(dian)極(ji)多(duo)通道(dao)分(fen)析(xi)系(xi)統，可(ke)以同(tong)步(bu)、高分(fen)辨(bian)率(lv)檢(jian)測pH、DO、Eh、H₂S等(deng)多(duo)種(zhong)指標，實現(xian)了(le)中國在該技術領域(yu)的(de)彎道(dao)超(chao)車。

玻(bo)璃(li)電極(ji)

鋼(gang)針(zhen)電(dian)極(ji)

Micro1100

單(dan)通道(dao)微(wei)電(dian)極(ji)分(fen)析系統

1、微(wei)電極(ji)末(mo)端尺(chi)寸(cun)可(ke)達(da)微(wei)米和(he)納米級，在很(hen)大(da)程(cheng)度上可(ke)以減少(shao)侵入式測(ce)量對(dui)物(wu)體的(de)損(sun)傷；

2、時空分辨率(lv)高(gao)、靈敏度高：可(ke)於毫秒(miao)間(jian)實時獲待測物的(de)垂向剖(pou)面(mian)動態變化(hua)規律(lv)；

3、響應(ying)速度快：可(ke)實時快速地監測水土微界(jie)面(mian)的(de)指數變(bian)化(hua)；

4、設備(bei)小型(xing)便攜(xie)、軟(ruan)件易(yi)操作(zuo)：獲取(qu)數據(ju)的(de)方式(shi)簡單、快(kuai)捷。

探討(tao)微(wei)生(sheng)物(wu)對(dui)多(duo)個(ge)湖泊(bo)水體和(he)底(di)泥(ni)Eh指標的(de)改(gai)善和(he)修復(fu)情況

對(dui)四個水域進行(xing)了取(qu)樣，每個水域兩組(zu)樣品(pin)，壹(yi)組(zu)對(dui)照樣、另(ling)壹(yi)組(zu)加入微生(sheng)物(wu)實驗樣，實(shi)驗室培養30天後(hou)。我們(men)使用(yong)200μm的(de)Eh微電(dian)極(ji)對(dui)四組(zu)樣品(pin)進行(xing)測試(shi)。

圖片中可(ke)以看(kan)到(dao)二(er)、三(san)組(zu)實驗(yan)，微(wei)生(sheng)物加入的(de)前後(hou)底(di)泥(ni)的(de)顏色(se)發(fa)生(sheng)了明顯的(de)變化(hua)，壹(yi)、四組(zu)變化(hua)不大。我們(men)通到(dao)微(wei)電極(ji)測(ce)試的(de)數據(ju)可(ke)以看(kan)到(dao)二(er)、三(san)組(zu)對(dui)比(bi)樣與(yu)實(shi)驗(yan)樣底(di)泥(ni)的(de)Eh值(zhi)相差很(hen)大(da)，而壹(yi)、四組(zu)差別(bie)不大，顏(yan)色(se)的(de)變化(hua)與(yu)微(wei)電(dian)極(ji)測(ce)試得到(dao)的(de)數據(ju)相結合，使得可(ke)以更(geng)加準(zhun)確(que)的(de)認(ren)知(zhi)到(dao)微(wei)生物的(de)使用(yong)效果(guo)。

沈(chen)水植物生(sheng)物(wu)膜ROS的(de)產生(sheng)以及(ji)葉(ye)片微(wei)邊界(jie)層(ceng)環(huan)境因子(zi)(DO、Eh和(he)pH)在三(san)個光(guang)-暗循(xun)環(huan)中的(de)變化(hua)

活性氧(ROS)在水生環(huan)境的(de)生物(wu)地球(qiu)化(hua)學(xue)中起著(zhe)至(zhi)關(guan)重要(yao)的(de)作(zuo)用，但其(qi)在沈(chen)水植物生(sheng)物(wu)膜中的(de)發(fa)生(sheng)和(he)積累(lei)卻(que)鮮(xian)有報(bao)道(dao)。本(ben)文(wen)研(yan)究(jiu)了大型植物葉(ye)片生(sheng)物膜演(yan)代過(guo)程中生物(wu)膜微(wei)環(huan)境的(de)光暗循(xun)環(huan)波(bo)動(dong)和(he)代表(biao)性ROS (O2^•−)的(de)時間變化(hua)，並對(dui)生(sheng)物(wu)膜(mo)中的(de)光化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)進行(xing)了量化(hua)。研(yan)究(jiu)結果(guo)表(biao)明，O2^•−的(de)持續(xu)產出(chu)量在32.49±0.56 μmol/kg ~ 72.56±0.92 μmol/kg之(zhi)間呈現(xian)出(chu)明(ming)顯的(de)節律(lv)性波(bo)動(dong)，並與(yu)溶(rong)解氧、氧(yang)化(hua)還原電位(wei)和(he)pH同時波(bo)動(dong)，這都是(shi)由生(sheng)物(wu)膜的(de)好(hao)氧-缺氧交(jiao)替(ti)條(tiao)件驅動的(de)。

本(ben)圖揭(jie)示了(le)生(sheng)物膜(mo)中ROS的(de)產生(sheng)以及(ji)葉(ye)片微(wei)邊界(jie)層(ceng)環(huan)境因子(zi)(DO、Eh和(he)pH)在三(san)個光(guang)-暗循(xun)環(huan)中的(de)變化(hua)，(a) 超(chao)氧自(zi)由基(O₂^•−)；(b) 溶解氧(DO)；(c) 氧(yang)化(hua)還原電位(wei)(Eh)；(d) pH。O₂的(de)產生(sheng)表(biao)現(xian)出(chu)明(ming)顯的(de)光-暗循(xun)環(huan)波(bo)動(dong)，其中，光照9 h後(hou)達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)72.56 ±0.92 umol/kg FW，黑(hei)暗12 h後(hou)下(xia)降至(zhi)32.49 ± 0.56 mol/kg FW。與(yu)O₂的(de)振蕩(dang)類似，葉(ye)片生(sheng)物膜微(wei)環(huan)境也存在明顯的(de)周(zhou)期性波(bo)動(dong)。從黑(hei)暗到(dao)明(ming)亮的(de)條件下(xia)，DO從80增加到(dao)250 pmol/L，而Eh從(cong)大約160增加到(dao)350 mV。值(zhi)得註(zhu)意的(de)是，O₂^•−生(sheng)成(cheng)速先緩(huan)慢下(xia)降後(hou)迅速下降，這(zhe)與(yu)DO和(he)Eh從光(guang)照到(dao)黑(hei)暗的(de)快速(su)下降不同。pH值(zhi)在8.3 ~ 9.5範圍(wei)內波(bo)動(dong)，光照後(hou)呈下降趨(qu)勢(shi)，天黑(hei)後呈上升趨(qu)勢(shi)。

Micro2100

多(duo)通道(dao)微(wei)電(dian)極(ji)分(fen)析系統

1、可(ke)同時實現(xian)2種(zhong)及(ji)以上(shang)類型指標的(de)同步(bu)測定(ding)；最大(da)限度降低(di)錯時監測造成(cheng)的(de)誤差，實時快速地獲取(qu)到(dao)更(geng)具同(tong)步性的(de)信息；

2、增加了壹(yi)種可(ke)視水下攝像系統，用(yong)於可(ke)視度低(di)、空間狹小(xiao)的(de)水下環(huan)境，用戶(hu)可(ke)通過(guo)電腦(nao)實時監控水土界(jie)面(mian)情況，為(wei)光(guang)線(xian)不夠強(qiang)的(de)環(huan)境補充(chong)亮度，大大提高(gao)電(dian)極(ji)垂向監測效率(lv)；

3、微(wei)電(dian)極(ji)末(mo)端尺(chi)寸(cun)可(ke)達(da)微(wei)米和(he)納米級，在很(hen)大(da)程(cheng)度上可(ke)以減少(shao)侵入式測(ce)量對(dui)物(wu)體的(de)損(sun)傷；

4、時空分辨率(lv)高(gao)、靈敏度高：可(ke)於毫秒(miao)間(jian)實時獲待測物的(de)垂向剖(pou)面(mian)動態變化(hua)規律(lv)；

6、設備(bei)小型(xing)便(bian)攜、軟(ruan)件易(yi)操作(zuo)：獲取(qu)數據(ju)的(de)方式(shi)簡單、快(kuai)捷。

探討(tao)水稻生長過(guo)程(cheng)中pH、DO和(he)H₂S的(de)垂向變化(hua)規律(lv)

本(ben)次實驗(yan)使用(yong)微(wei)電極(ji)對(dui)生(sheng)長(chang)期的(de)水稻樣品(pin)進行(xing)測試(shi)。將電極(ji)設(she)置(zhi)參(can)數：500 μm 步(bu)進間(jian)隔(ge)、1s步進時間、3s測定(ding)時間、20000μm測試距(ju)離、5000μm零(ling)點(dian)上偏移(yi)，以獲(huo)取(qu)沈(chen)積物(wu)剖(pou)面(mian)中pH、DO及(ji)H₂S等數據(ju)的(de)垂向變化(hua)規律(lv)。

研(yan)究(jiu)實驗室微型(xing)湖泊(bo)某時間點多種指標垂向梯度的(de)變化(hua)

我們(men)在實驗(yan)室模擬壹(yi)個小(xiao)型的(de)水生體系環(huan)境，包含(han)壹(yi)些(xie)水草，水生動物等(deng)要(yao)素(su)。實(shi)驗(yan)使用(yong)微(wei)電極(ji)定(ding)期測(ce)試DO、pH、H₂S和(he)Eh在垂直方向(xiang)上(shang)的(de)梯度變化(hua)。將電(dian)極(ji)設(she)置(zhi)參(can)數：500 μm 步(bu)進間(jian)隔(ge)、1s步進時間、1s測定(ding)時間、35000μm測試距(ju)離、5000μm零(ling)點(dian)上偏移(yi)。