Easysensor®平面光極分析方法與多種實(shí)用場景案例分享

該設(shè)備適用于實(shí)驗(yàn)室模擬研究，測定時(shí)，將光化學(xué)傳感膜置于沉積物/土壤/植物根際與容器器壁之間，光敏物質(zhì)與分析物相互作用并伴隨熒光信號（強(qiáng)度、壽命）變化，利用數(shù)字成像技術(shù)（CMOS 相機(jī)）實(shí)時(shí)記錄其特征發(fā)射光譜，通過軟件分析，將被測物的含量在時(shí)間和空間上的變化進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

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探討了聚乙烯(PE) MPs和抗生素磺胺(sulfanilamide, SA)對水-植物-沉積物生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(多樣性等)和功能(營養(yǎng)循環(huán)等)特性的生態(tài)毒理學(xué)影響。

微塑料可以吸附抗生素形成復(fù)雜的污染物，嚴(yán)重威脅淡水生態(tài)系統(tǒng)的健康。目前很少有研究恢復(fù)的淡水生態(tài)系統(tǒng)中微塑料（MP）和抗生素的綜合污染特征及其對水生初級生產(chǎn)者生長特性的影響。本研究調(diào)查了微塑料和抗生素聯(lián)合污染對淡水生態(tài)系統(tǒng)的生長狀態(tài)、代謝功能、微生物群落結(jié)構(gòu)和微生物多樣性的影響，揭示了聚乙烯-磺胺(PE-SA)聯(lián)合作用于納坦弧菌的潛在機(jī)制。

本研究通過平面光極設(shè)備發(fā)現(xiàn)光化學(xué)傳感膜的熒光強(qiáng)度逐漸降低，說明根際DO呈下降趨勢。MPs和SA均抑制了DO的生成，0.5% PE和1 mg/L SA的影響最大。結(jié)果表明，在單一PE脅迫下，根際熒光減弱。在單次SA脅迫下，熒光不均勻，細(xì)胞受損。但在PE-SA組合環(huán)境下，熒光變化最為明顯。

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太湖是一個大型淺水富營養(yǎng)湖泊，藍(lán)藻水華頻繁暴發(fā)。大量研究表明，沉積物磷的釋放是導(dǎo)致水體磷水平較高和藍(lán)藻水華頻發(fā)的重要原因。底棲動物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要類群，它們的擾動行為可直接影響沉積物中磷的生物有效性。然而，大型富營養(yǎng)化湖泊底棲動物的擾動及其密度變化是否影響沉積物磷的釋放和水體中磷的水平尚不清楚。

本研究采用平面光極獲取的高時(shí)空分辨率氧氣二維變化可知，太湖鉤蝦通過生物灌溉增加了沉積物中氧氣的可利用性和滲透深度，同時(shí)鉤蝦的間歇性通風(fēng)活動導(dǎo)致洞穴及其周圍沉積物中產(chǎn)生高度的氧化還原震蕩。

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大型植物根際微量金屬的遷移受根驅(qū)動的化學(xué)變化的控制，特別是從根際到沉積物的DO和pH的陡峭梯度。本研究分別利用平面光極（PO）和薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)得到了苦草根際的DO和pH動態(tài)以及微量金屬的分布。

研究表明，所有可見的苦草根均發(fā)生了徑向DO損失(ROL)和酸化，并根據(jù)根系生長和各種環(huán)境條件表現(xiàn)出高度的時(shí)空動態(tài)變化。微量金屬在根際表現(xiàn)出不同的遷移機(jī)制。ROL和產(chǎn)生的Fe(III)(oxyhydr)氧化物降低了Fe、As、Co、V和W在根際的流動性。然而，由于金屬硫化物的氧化和質(zhì)子誘導(dǎo)的礦物溶解，使得Mn、Ni和Cu在根際的流動性更大。Co和Ni在根際和沉積物界面上的活性增加，這是由于ROL和根際酸化導(dǎo)致的Fe和Mn的氧化還原溶解過程所致。這些結(jié)果為了解大型植物根系誘導(dǎo)的DO和pH變化，從而控制沉積物中微量金屬的遷移提供了新的見解。

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水體富營養(yǎng)化已成為一個全球性的環(huán)境問題。研究不同藻類分解階段對水-沉積物界面的溶解氧、pH、磷、硫、鐵(DO-pH-P-S-Fe)的化學(xué)梯度和空間異質(zhì)性，對于探究富營養(yǎng)化過程的潛在機(jī)制具有重要意義。

本研究通過平面光極分析儀觀察到溶解氧(DO)和pH的變化貫穿整個剖面，其峰值(245.14 μmol L?1和10.7 μmol L?1)對應(yīng)的葉綠素-a含量最高(600 mg m?3)和光合活性最高。上覆水體和上層沉積物(?20 mm)中P-S-Fe的分布主要受藻分解引起的DO和pH變化的影響，而深層沉積物中主要受微生物活動和其他化學(xué)過程的影響。