多通道微電極分析系統(tǒng)是通過(guò)結(jié)合微電極、升降臺(tái)和自動(dòng)分析系統(tǒng)，來(lái)獲取水體、沉積物、土壤以及植物根際中DO、pH、Eh以及H2S等物理化學(xué)參數(shù)的垂直分布及動(dòng)態(tài)的高分辨率變化，適用于實(shí)驗(yàn)室模擬研究。在測(cè)定時(shí)，需要將電極置于水體/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，電極再將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸?shù)诫娔X終端，通過(guò)軟件式使被測(cè)物在縱向移動(dòng)時(shí)所測(cè)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。
多通道微電極分析系統(tǒng) (上)
主機(jī) (下)
升降臺(tái)、滑臺(tái)
多種指標(biāo)電極
多通道微電極分析系統(tǒng)可應(yīng)用于多種實(shí)用場(chǎng)景中，下面我們簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)案例，例如：
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探討水稻生長(zhǎng)過(guò)程中pH、DO和H2S的垂向變化規(guī)律
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研究背景
水稻是糧食作物之一，為全球超過(guò)三分之一的人口提供了主食。了解水稻生長(zhǎng)過(guò)程中的環(huán)境因素變化，對(duì)于提高水稻產(chǎn)量和優(yōu)化生長(zhǎng)條件具有重要意義。水稻土的主要特點(diǎn)是在一年之中有季節(jié)性的淹水和落干，而各種水稻土的干濕程度和時(shí)間都有不同，因而影響土壤性質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的變化。
測(cè)定DO、pH、H2S目的
本文將探討水稻生長(zhǎng)過(guò)程中pH、DO和H2S垂向上的變化，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的管理措施，合理調(diào)整這些環(huán)境因素，以促進(jìn)水稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
※ 土壤pH是影響水稻生長(zhǎng)的重要因素之一。適宜的土壤pH范圍為6.0-7.5，有利于水稻對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用。在酸性土壤中，水稻易遭受鋁毒和缺磷等危害；而在堿性土壤中，水稻易出現(xiàn)缺鋅和鐵的問(wèn)題。為調(diào)節(jié)土壤pH，可采取施用石灰或酸性和堿性肥料等措施。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)土壤性質(zhì)和水稻品種的不同，合理調(diào)整pH，有助于提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。
※ 在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中，DO的變化也會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。根際氧氣供應(yīng)充足有利于根系生長(zhǎng)和吸收水分養(yǎng)分。若根際缺氧，則會(huì)導(dǎo)致根系發(fā)育不良、植株矮小、葉片黃化等問(wèn)題。此外，DO還會(huì)影響水稻葉片的光合作用。在缺氧條件下，葉片光合作用受阻，會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物合成減少，影響植株正常生長(zhǎng)。因此，合理灌溉和改善土壤通氣狀況是調(diào)節(jié)水稻生長(zhǎng)中DO含量的重要措施。
※ 盡管H2S在大多數(shù)情況下被視為是有害物質(zhì)，但在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中，H2S的變化也對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生著重要的影響。研究表明，低濃度的H2S可以作為信號(hào)分子參與水稻的防御反應(yīng)，誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生抗病性。此外，H2S還可以通過(guò)調(diào)節(jié)土壤微生物群落來(lái)影響土壤養(yǎng)分循環(huán)，從而影響水稻的營(yíng)養(yǎng)吸收。然而，高濃度的H2S則會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致植株矮小、黃化等問(wèn)題。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，要合理控制H2S的施用，既要保證其對(duì)水稻生長(zhǎng)的有益作用，又要避免對(duì)植株產(chǎn)生毒害。
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微電極應(yīng)用
本次實(shí)驗(yàn)使用微電極對(duì)生長(zhǎng)期的水稻樣品進(jìn)行測(cè)試。將電極設(shè)置參數(shù)：500 μm 步進(jìn)間隔、1s步進(jìn)時(shí)間、3s測(cè)定時(shí)間、20000μm測(cè)試距離、5000μm零點(diǎn)上偏移，以獲取沉積物剖面中pH、DO及H2S等數(shù)據(jù)的垂向變化規(guī)律。
水稻生長(zhǎng)過(guò)程中垂向上pH、DO和H2S的變化
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研究苔蘚的生長(zhǎng)對(duì)底泥中DO、Eh、pH等多種參數(shù)的影響
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研究背景
苔蘚植物是一種生長(zhǎng)在濕地、森林、沼澤等環(huán)境中的非種子植物，具有生態(tài)適應(yīng)性和生態(tài)價(jià)值。苔蘚到處可見，可以作為一種監(jiān)測(cè)空氣污染程度的指示植物。我們可以通過(guò)專業(yè)的設(shè)備去檢測(cè)苔蘚的一些指標(biāo)，由此來(lái)確定苔蘚生長(zhǎng)的狀態(tài)以及其所處地域的環(huán)境質(zhì)量。底泥是水生生物棲息的重要生境，同時(shí)也是各種環(huán)境因子的重要調(diào)節(jié)者。底泥中的DO、Eh和pH是反映底泥環(huán)境狀態(tài)的重要參數(shù)，對(duì)底泥中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)有著重要影響。苔蘚植物茂盛的根部可以使得水中溶解氧進(jìn)一步的往底泥中滲透，改善底泥的厭氧環(huán)境。
測(cè)定DO、Eh、pH目的
本文旨在研究苔蘚的生長(zhǎng)對(duì)底泥中DO、Eh和pH等多種參數(shù)的影響，這些影響對(duì)于維護(hù)濕地、森林、沼澤等自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要意義，同時(shí)也對(duì)工業(yè)應(yīng)用中土壤污染治理等方面具有一定的參考價(jià)值。以期為環(huán)境保護(hù)和工業(yè)應(yīng)用提供參考。
本研究表明，苔蘚的生長(zhǎng)對(duì)底泥中的Eh、pH和DO含量均具有顯著影響。通過(guò)促進(jìn)底泥中有機(jī)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，苔蘚的生長(zhǎng)使得底泥中的氧化還原狀態(tài)得到調(diào)節(jié)，同時(shí)改變了底泥的酸堿性和溶解氧含量。
※ 苔蘚生長(zhǎng)對(duì)底泥中的Eh具有顯著影響。在有苔蘚生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)組中，底泥中的Eh值均高于無(wú)苔蘚生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)組。這可能是因?yàn)樘μ\的生長(zhǎng)促進(jìn)了底泥中的有機(jī)物質(zhì)分解，從而使得底泥中的還原性物質(zhì)減少，氧化性物質(zhì)增加，導(dǎo)致Eh值升高。
※ 底泥中的pH呈現(xiàn)一個(gè)降低的趨勢(shì)，這可能與苔蘚通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生微量CO2，從而促進(jìn)了pH的降低。
※ 苔蘚生長(zhǎng)對(duì)底泥中的DO有較大的影響。 苔蘚過(guò)多會(huì)遮擋陽(yáng)光，妨礙了浮游植物進(jìn)行光合造氧活動(dòng)，魚塘底部就會(huì)缺氧，底質(zhì)上堆積的物質(zhì)就會(huì)分解，引起底泥惡化。
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微電極應(yīng)用
本研究選取了實(shí)驗(yàn)室自行培養(yǎng)的苔蘚來(lái)測(cè)定其生長(zhǎng)對(duì)底泥中參數(shù)的影響。將電極設(shè)置參數(shù)：500 μm 步進(jìn)間隔、1s步進(jìn)時(shí)間、1s測(cè)定時(shí)間、20000μm測(cè)試距離、5000μm零點(diǎn)上偏移，以獲取沉積物剖面中pH、DO及Eh數(shù)據(jù)的垂向變化規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)底泥中的pH、DO及Eh的含量進(jìn)行定期的測(cè)定和分析。
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