該設備利用光(guang)化學(xue)傳(chuan)感(gan)膜熒光(guang)成(cheng)像原(yuan)理(li)，實時獲(huo)取水(shui)體(ti)、沈積物(wu)-水微(wei)界(jie)面(mian)、水(shui)生(sheng)動(dong)植物(wu)和土壤(rang)植物(wu)根際(ji)環境的DO、pH 以及 CO2等(deng)物(wu)理(li)化學參(can)數(shu)的二(er)維分布及動(dong)態(tai)時(shi)空(kong)高(gao)分辨信息(xi)。
該(gai)設備適(shi)用於實驗(yan)室(shi)模(mo)擬研究，測定(ding)時將光(guang)化學(xue)傳(chuan)感(gan)膜置於沈積物(wu)/土壤(rang)/植物(wu)根際(ji)與(yu)容(rong)器(qi)器(qi)壁之間(jian)，光(guang)敏物(wu)質與分析物(wu)相互(hu)作(zuo)用並(bing)伴隨(sui)熒光(guang)信號（強(qiang)度、壽命(ming)）變(bian)化，利用數(shu)字成(cheng)像技(ji)術（CMOS 相機(ji)）實(shi)時(shi)記錄其(qi)特征發(fa)射光(guang)譜，最(zui)後通過(guo)軟(ruan)件分析將被測物(wu)的含量在時間(jian)和空(kong)間上(shang)的(de)變(bian)化(hua)進(jin)行可(ke)視化呈現(xian)。
平(ping)面(mian)光(guang)極可(ke)以用(yong)於多種(zhong)實(shi)用場景(jing)中，下(xia)面我們簡(jian)單(dan)列(lie)舉(ju)幾個案例，例如(ru)：
JHM：超(chao)積累(lei)植物(wu)李氏禾(he)根(gen)際(ji)O2動(dong)力學(xue)和金(jin)屬(shu)增溶(rong)的高(gao)分辨率成(cheng)像
研(yan)究背景：
植物(wu)修(xiu)復(fu)技(ji)術（phytoremediation）是(shi)壹(yi)種(zhong)環境友好(hao)、成(cheng)本低(di)廉的重金(jin)屬(shu)汙染(ran)土壤(rang)原(yuan)位(wei)修(xiu)復(fu)技(ji)術，應用潛(qian)力強(qiang)大(da)。李氏禾(he)（Leersia hexandra Swartz）是(shi)我國境內初(chu)次發現的鉻(ge)超(chao)富集(ji)植物(wu)，能將高(gao)毒(du)性的(de)Cr(VI)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)低毒(du)性的(de)Cr(III)並(bing)積累(lei)在植物(wu)的莖(jing)和葉(ye)片中，是(shi)鉻(ge)汙染(ran)土壤(rang)修(xiu)復(fu)的優(you)質植物(wu)材料(liao)。為(wei)了(le)能更(geng)好地(di)將(jiang)李氏禾應用於生(sheng)產實踐(jian)，還需(xu)要對(dui)李(li)氏(shi)禾(he)生(sheng)理(li)生(sheng)化(hua)機(ji)制(zhi)進(jin)行深(shen)入研究。相關研(yan)究表明(ming)植物(wu)根系泌氧(yang)能通過改(gai)變(bian)土壤(rang)氧(yang)化還原(yuan)電位(wei)、促(cu)進(jin)根部(bu)鐵(tie)膜形成(cheng)和調(tiao)控(kong)不同(tong)功能的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)在根際(ji)發(fa)揮(hui)作(zuo)用等(deng)方式(shi)影(ying)響植物(wu)對(dui)重金(jin)屬(shu)的吸(xi)收。因此研究重金(jin)屬(shu)處(chu)理(li)下超(chao)富集(ji)植物(wu)根系泌氧(yang)的變化規(gui)律(lv)對(dui)闡明(ming)超(chao)富集(ji)機(ji)制(zhi)具(ju)有(you)重要意義。
►►►平(ping)面(mian)光(guang)極的應用
由(you)於土壤(rang)中的(de)根–土界(jie)面(mian)、土–水(shui)界(jie)面(mian)存(cun)在(zai)大(da)量的物(wu)質交換和能(neng)量流(liu)動，使土壤(rang)性(xing)質在微(wei)小(xiao)區域(yu)內也存(cun)在(zai)顯(xian)著的(de)差異性(xing)，因此利用原(yuan)位(wei)高(gao)分辨技(ji)術來揭示植物(wu)修(xiu)復(fu)的根(gen)際(ji)效(xiao)應和作(zuo)用機(ji)理(li)尤為(wei)重要。本研(yan)究采(cai)用(yong)平(ping)面(mian)光(guang)極技(ji)術（PO）、薄(bo)膜擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術和激光(guang)剝蝕(shi)電感(gan)耦(ou)合等(deng)離子(zi)體(ti)質譜技(ji)術，研究了(le)鉻（Cr）脅(xie)迫下(xia)水(shui)下超(chao)富集(ji)植物(wu)李氏禾(he)根(gen)際(ji)O2和微(wei)量(liang)金屬(shu)的分布。隨(sui)著光(guang)照強(qiang)度、空(kong)氣濕度和大(da)氣CO2濃度的增(zeng)加(jia)，根(gen)際(ji)O2濃(nong)度(du)和氧(yang)化面積顯(xian)著增(zeng)加(jia)(p < 0.05)。O2濃(nong)度先隨(sui)環境溫度升(sheng)高(gao)而(er)升(sheng)高(gao)，而(er)後(hou)隨(sui)溫度升(sheng)高(gao)而(er)降(jiang)低(di)。Cr脅(xie)迫下(xia)根(gen)際(ji)O2濃(nong)度(du)顯(xian)著降(jiang)低(p < 0.05)，對(dui)環境溫度變(bian)化(hua)的(de)響應時間(jian)延長(chang)。Cr脅(xie)迫導致(zhi)As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Sb、V、W、Zn在(zai)根(gen)際(ji)的(de)遷(qian)移率降低(di)，且(qie)與(yu)O2濃度(du)呈負(fu)相關。這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)為超(chao)積累(lei)植物(wu)根系誘導的(de)O2濃(nong)度(du)變(bian)化在(zai)控(kong)制(zhi)土壤(rang)微(wei)量(liang)金屬(shu)遷(qian)移中的(de)作(zuo)用提(ti)供了(le)新的(de)認識(shi)。
He et al., J Haz Mat., 2023
根際(ji)O2、PH和多種(zhong)金(jin)屬(shu)的二(er)維分布
STE：掩(yan)蔽(bi)與生(sheng)物(wu)化學氧(yang)化相結合的原(yuan)位(wei)覆蓋技(ji)術對(dui)沈積物(wu)修(xiu)復(fu)過程中重金(jin)屬(shu)遷(qian)移和形(xing)態(tai)的(de)影(ying)響
研究背景:
鑭(lan)改(gai)性(xing)膨潤土（LMB）和硝酸鈣（CN）的覆(fu)蓋和氧(yang)化具(ju)有(you)清(qing)除深(shen)層磷(lin)（P）/砷(shen)（As）和阻斷(duan)表層P和As的(de)雙重作(zuo)用。然而(er)，關於LMB和CN對(dui)重金(jin)屬(shu)影(ying)響的資料(liao)很少(shao)。
►►►平(ping)面(mian)光(guang)極的應用
在(zai)本研(yan)究中，假(jia)設LMB和CN對(dui)重金(jin)屬(shu)的協同作(zuo)用與(yu)P和As相同，通(tong)過(guo)Rhizon采(cai)樣(yang)器(qi)、薄(bo)膜擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術（DGT）和平(ping)面(mian)光(guang)極（PO）方法驗(yan)證了(le)這壹(yi)假設。結果表明(ming)，LMB和CN單(dan)獨(du)或(huo)聯(lian)合處(chu)理(li)能使沈積物(wu)-水界(jie)面(mian)溶(rong)解(jie)氧(yang)(SWI)逐漸降(jiang)低，但(dan)最(zui)終導致(zhi)界(jie)面(mian)DO增(zeng)加(jia)。CN和LMB+CN處(chu)理(li)實驗(yan)中，在(zai)覆蓋了(le)30天後(hou)，表層110 mm沈積物(wu)中DGT有(you)效(xiao)態(tai)的(de)硫(liu)化(hua)物(wu)、80 mm表層沈積物(wu)中可(ke)溶(rong)性Fe(II)和DGT有(you)效(xiao)態(tai)Fe(II)均(jun)大(da)大(da)降低。在(zai)CN和LMB + CN組(zu)中觀(guan)察(cha)到可(ke)溶(rong)性Fe, Mn, Co和DGT有(you)效(xiao)態(tai)Mn, Co, Cu和Ni短暫急(ji)劇(ju)增加(jia)，這(zhe)可(ke)能是(shi)由(you)於硫化(hua)物(wu)氧(yang)化和碳酸鹽溶(rong)解(jie)造成(cheng)的。
Lin et al., Sci Total Envion., 2023
LMBCN和LMB+CN組(zu)處(chu)理(li)前(qian)後(hou)沈積物(wu)-水界(jie)面(mian)DO的(de)變(bian)化(hua)
平(ping)面(mian)光(guang)極技(ji)術的應用遠(yuan)不止(zhi)此，因篇幅有限(xian)不能(neng)壹壹呈現(xian)，如(ru)您(nin)有(you)更(geng)好的(de)方案和想(xiang)法，可(ke)以聯(lian)系智(zhi)感(gan)客(ke)服(fu)，與(yu)我們共(gong)同(tong)探索(suo)和開(kai)發平(ping)面(mian)光(guang)極技(ji)術在更(geng)多領域(yu)的(de)應用~
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