水(shui)體(ti)溶(rong)解(jie)氧(yang)（DO）是(shi)衡(heng)量水(shui)生(sheng)態(tai)系(xi)統健(jian)康(kang)狀(zhuang)況的(de)關(guan)鍵指(zhi)標(biao)之(zhi)壹(yi)，其(qi)濃(nong)度(du)和(he)分布(bu)直(zhi)接影(ying)響水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)存(cun)、繁(fan)殖(zhi)以及(ji)水(shui)體(ti)中各(ge)類(lei)生(sheng)化(hua)反應(ying)的(de)進(jin)程。在水(shui)體(ti)環(huan)境中，溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)分布(bu)呈現出顯著的(de)微(wei)尺(chi)度(du)異(yi)質(zhi)性(xing)，特(te)別(bie)是(shi)在沈(chen)積物-水(shui)界面(mian)、生(sheng)物(wu)膜表(biao)面(mian)等(deng)微(wei)環(huan)境區(qu)域，溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)在(zai)微(wei)米(mi)到毫(hao)米(mi)尺(chi)度(du)內會發生(sheng)劇烈(lie)變(bian)化(hua)。傳統的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)監(jian)測(ce)方法，如碘(dian)量法、便攜式(shi)溶(rong)氧(yang)儀(yi)等(deng)，因空間(jian)分辨(bian)率低(di)、難(nan)以實(shi)現原(yuan)位實(shi)時監(jian)測(ce)等(deng)局限(xian)性(xing)，無(wu)法準確捕(bu)捉(zhuo)這(zhe)些微(wei)尺(chi)度(du)區(qu)域的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)動態(tai)變化(hua)。微(wei)電(dian)極技(ji)術憑(ping)借(jie)其(qi)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)、高(gao)空間(jian)分辨(bian)率以(yi)及(ji)能(neng)夠(gou)進(jin)行原(yuan)位實(shi)時監(jian)測(ce)的(de)特(te)性，成(cheng)為(wei)研究水(shui)體(ti)溶(rong)解(jie)氧(yang)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)的(de)重(zhong)要(yao)工具，在(zai)揭示水(shui)體(ti)微(wei)環(huan)境生(sheng)態(tai)過程、評(ping)估(gu)水(shui)質(zhi)汙(wu)染等(deng)方面發揮(hui)著(zhe)關鍵(jian)作用(yong)。
微(wei)電(dian)極技(ji)術通(tong)常基於電化(hua)學原(yuan)理，以極(ji)譜(pu)法和原(yuan)電池法最為(wei)常(chang)見。在極(ji)譜法微(wei)電(dian)極中，壹般(ban)采用(yong)貴(gui)金(jin)屬(shu)（如鉑(bo)、金(jin)）作(zuo)為(wei)工作電(dian)極，當(dang)微(wei)電(dian)極插入水(shui)體(ti)中，在工作電(dian)極和(he)參(can)比(bi)電(dian)極之(zhi)間(jian)施加(jia)特(te)定(ding)的(de)極(ji)化(hua)電壓(ya)，水(shui)體(ti)中的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)會在(zai)工作電(dian)極表(biao)面(mian)發生(sheng)還原(yuan)反應：產(chan)生(sheng)的(de)還原(yuan)電流(liu)與溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)遵(zun)循能(neng)斯(si)特(te)方程，通(tong)過測(ce)量該電(dian)流(liu)大(da)小，即可(ke)換(huan)算(suan)出溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)濃(nong)度(du)。原(yuan)電池法微(wei)電(dian)極則(ze)利(li)用(yong)溶(rong)解(jie)氧(yang)在(zai)兩(liang)個(ge)不同金(jin)屬(shu)電(dian)極(ji)（如鉛(qian)-銀(yin)電(dian)極(ji)）上(shang)發生(sheng)氧(yang)化(hua)還原(yuan)反應產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)，該電(dian)流(liu)與溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)呈線(xian)性關系(xi)，從而(er)實(shi)現對(dui)溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)定(ding)量檢測(ce)。
微(wei)電(dian)極的(de)探(tan)頭(tou)尺(chi)寸(cun)較(jiao)小，通(tong)常在(zai)微(wei)米(mi)級別(bie)，這(zhe)種微(wei)小的(de)尺(chi)寸(cun)使得微(wei)電(dian)極能(neng)夠(gou)深(shen)入到水(shui)體(ti)的(de)微(wei)環(huan)境中，對(dui)局(ju)部(bu)區(qu)域(yu)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)進(jin)行精準(zhun)測(ce)量，從而(er)獲取(qu)高(gao)空間(jian)分辨(bian)率的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)分布(bu)數據。
微(wei)電(dian)極技(ji)術在(zai)水(shui)體(ti)溶(rong)解(jie)氧(yang)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)監(jian)測(ce)中具有明(ming)顯優(you)勢(shi)。其(qi)壹(yi)，高(gao)空間(jian)分辨(bian)率使其(qi)能(neng)夠(gou)精確探(tan)測(ce)微(wei)米(mi)級別(bie)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)變(bian)化(hua)，例如在(zai)研究水(shui)生(sheng)植(zhi)物根(gen)際的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)分布(bu)時，可(ke)清(qing)晰(xi)呈現距(ju)離根(gen)表(biao)皮(pi)不同微(wei)米(mi)距(ju)離處(chu)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)梯(ti)度(du)，為(wei)研究植(zhi)物-微(wei)生(sheng)物(wu)-環境之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)作用(yong)提供詳(xiang)細數據。其(qi)二(er)，具(ju)備高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)，可(ke)檢測(ce)到極低濃(nong)度(du)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)，適(shi)用(yong)於缺氧或(huo)厭氧環境下(xia)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)監(jian)測(ce)。其(qi)三(san)，能(neng)夠(gou)實(shi)現原(yuan)位實(shi)時監(jian)測(ce)，避免了采樣(yang)過(guo)程中樣品(pin)暴(bao)露(lu)於空氣(qi)中導致(zhi)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)變(bian)化(hua)，真實(shi)反映(ying)水(shui)體(ti)微(wei)環(huan)境中溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)動態(tai)變化(hua)過程，為深(shen)入研究水(shui)體(ti)生(sheng)態(tai)過程提供可(ke)靠(kao)的(de)數據支持(chi)。
沈(chen)積物-水(shui)界面(mian)是(shi)水(shui)體(ti)中物質(zhi)循環(huan)和(he)能(neng)量轉換的(de)重(zhong)要(yao)區域(yu)，該界面(mian)處(chu)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)分布(bu)對(dui)汙(wu)染(ran)物(wu)的(de)遷移(yi)轉(zhuan)化(hua)、微(wei)生(sheng)物(wu)群落(luo)結構(gou)和(he)功(gong)能(neng)有著(zhe)重(zhong)要(yao)影響。利用(yong)微(wei)電(dian)極技(ji)術，科(ke)研人(ren)員能(neng)夠(gou)詳(xiang)細研究沈(chen)積物-水(shui)界面(mian)溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)垂直分布(bu)特(te)征。研究發現，在沈(chen)積物表(biao)層(ceng)幾(ji)毫(hao)米(mi)內，溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)會隨(sui)著(zhe)深度(du)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)迅(xun)速(su)降低，形成明(ming)顯的(de)氧(yang)梯度(du)。在(zai)有氧(yang)的(de)表(biao)層(ceng)沈(chen)積物中，好氧(yang)微(wei)生(sheng)物(wu)活躍(yue)，參與有機(ji)物(wu)的(de)氧(yang)化(hua)分解(jie)；而(er)在(zai)缺氧或(huo)厭氧的(de)深(shen)層沈(chen)積物中，則以(yi)厭(yan)氧(yang)微(wei)生(sheng)物(wu)為主，進(jin)行發酵(jiao)、硫酸(suan)鹽(yan)還原(yuan)等(deng)厭氧(yang)代(dai)謝(xie)過(guo)程。通(tong)過對(dui)沈(chen)積物-水(shui)界面(mian)溶(rong)解(jie)氧(yang)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)的(de)監(jian)測(ce)，有助於深入理解(jie)汙(wu)染物在(zai)該界面(mian)的(de)歸(gui)趨(qu)，為(wei)水(shui)體(ti)汙(wu)染治(zhi)理和(he)生(sheng)態(tai)修復(fu)提供理論依據(ju)。
生(sheng)物(wu)膜廣(guang)泛存(cun)在(zai)於自然(ran)水(shui)體(ti)和(he)人(ren)工水(shui)處(chu)理(li)系(xi)統中，其(qi)內部的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)代(dai)謝(xie)活動與溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)密切(qie)相(xiang)關(guan)。微(wei)電(dian)極技(ji)術可(ke)以(yi)穿(chuan)透(tou)生(sheng)物(wu)膜，對(dui)其(qi)不同深(shen)度(du)處(chu)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)進(jin)行測(ce)量，揭示生(sheng)物(wu)膜內溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)規律。研究表(biao)明(ming)，生(sheng)物(wu)膜表(biao)面(mian)由於與水(shui)體(ti)充分接觸，溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)較(jiao)高，適(shi)合好氧微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)；而(er)隨(sui)著(zhe)生(sheng)物(wu)膜厚(hou)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)，內部溶(rong)解(jie)氧(yang)逐漸被消耗，形(xing)成缺氧甚(shen)至(zhi)厭(yan)氧(yang)區(qu)域，為厭(yan)氧微(wei)生(sheng)物(wu)提供生(sheng)存(cun)環(huan)境。這(zhe)種溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)差(cha)異(yi)導(dao)致(zhi)生(sheng)物(wu)膜內微(wei)生(sheng)物(wu)群落(luo)結構(gou)和(he)功(gong)能(neng)呈現分層(ceng)現象(xiang)，不同類(lei)型的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)在各(ge)自適(shi)宜(yi)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)環(huan)境下(xia)發揮(hui)作(zuo)用(yong)，共(gong)同參(can)與物質循環(huan)和(he)汙染(ran)物降解。通(tong)過實(shi)時監(jian)測(ce)生(sheng)物(wu)膜表(biao)面(mian)溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)動態(tai)變化(hua)，能(neng)夠(gou)更(geng)好(hao)地理(li)解生(sheng)物(wu)膜的(de)生(sheng)態(tai)功能(neng)，優(you)化(hua)水(shui)處(chu)理(li)工藝中生(sheng)物(wu)膜反(fan)應器(qi)的(de)運(yun)行參(can)數。
水(shui)生(sheng)植(zhi)物根(gen)際是(shi)壹個(ge)特(te)殊的(de)微(wei)環(huan)境，植(zhi)物根(gen)系(xi)的(de)呼(hu)吸(xi)作用(yong)、泌氧過程以及(ji)根際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)代(dai)謝(xie)活動都(dou)會影(ying)響該區(qu)域的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)分布(bu)。微(wei)電(dian)極技(ji)術能(neng)夠(gou)準(zhun)確測(ce)量水(shui)生(sheng)植(zhi)物根(gen)際微(wei)尺(chi)度(du)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)濃(nong)度(du)，研究發現，壹些水(shui)生(sheng)植(zhi)物在(zai)生(sheng)長(chang)過(guo)程中會通(tong)過根(gen)系(xi)向周(zhou)圍環境分泌氧氣，在根(gen)表(biao)皮(pi)附(fu)近形(xing)成(cheng)好氧微(wei)區(qu)，這不僅(jin)有助於植(zhi)物自身(shen)抵(di)禦(yu)厭(yan)氧脅迫(po)，還為根際好(hao)氧(yang)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang)提供了適(shi)宜(yi)環(huan)境，促(cu)進(jin)根際(ji)有機(ji)物(wu)的(de)分解(jie)和(he)養分轉(zhuan)化(hua)。同時，根(gen)際(ji)溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)微(wei)尺(chi)度(du)分布(bu)還會影(ying)響重(zhong)金(jin)屬(shu)等(deng)汙染(ran)物在(zai)根(gen)際(ji)的(de)形(xing)態和(he)遷移(yi)轉(zhuan)化(hua)，通(tong)過監(jian)測(ce)根(gen)際(ji)溶(rong)解(jie)氧(yang)，可(ke)為(wei)評(ping)估(gu)水(shui)生(sheng)植(zhi)物對(dui)汙(wu)染(ran)物(wu)的(de)吸(xi)收(shou)和凈化(hua)能(neng)力(li)提供重(zhong)要(yao)數據。
咨詢電(dian)話