【案例分享】Easysensor平面光極分析方法在重金屬污染修復場景的案例分享

該設備利用光化學傳感膜熒光成像原理，實時獲取水體、沉積物-水微界面、水生動植物和土壤植物根際環境的DO、pH 以及 CO₂等物理化學參數的二維分布及動態時空高分辨信息。

該設備適用于實驗室模擬研究，測定時將光化學傳感膜置于沉積物/土壤/植物根際與容器器壁之間，光敏物質與分析物相互作用并伴隨熒光信號（強度、壽命）變化，利用數字成像技術（CMOS 相機）實時記錄其特征發射光譜，最后通過軟件分析將被測物的含量在時間和空間上的變化進行可視化呈現。

平面光極可以用于多種實用場景中，下面我們簡單列舉幾個案例，例如：

JHM：超積累植物李氏禾根際O₂動力學和金屬增溶的高分辨率成像

研究背景：

植物修復技術（phytoremediation）是一種環境友好、成本低廉的重金屬污染土壤原位修復技術，應用潛力強大。李氏禾（Leersia hexandra Swartz）是我國境內初次發現的鉻超富集植物，能將高毒性的Cr(VI)轉化成低毒性的Cr(III)并積累在植物的莖和葉片中，是鉻污染土壤修復的優質植物材料。為了能更好地將李氏禾應用于生產實踐，還需要對李氏禾生理生化機制進行深入研究。相關研究表明植物根系泌氧能通過改變土壤氧化還原電位、促進根部鐵膜形成和調控不同功能的微生物在根際發揮作用等方式影響植物對重金屬的吸收。因此研究重金屬處理下超富集植物根系泌氧的變化規律對闡明超富集機制具有重要意義。

???平面光極的應用

由于土壤中的根–土界面、土–水界面存在大量的物質交換和能量流動，使土壤性質在微小區域內也存在顯著的差異性，因此利用原位高分辨技術來揭示植物修復的根際效應和作用機理尤為重要。本研究采用平面光極技術（PO）、薄膜擴散梯度技術和激光剝蝕電感耦合等離子體質譜技術，研究了鉻（Cr）脅迫下水下超富集植物李氏禾根際O₂和微量金屬的分布。隨著光照強度、空氣濕度和大氣CO₂濃度的增加，根際O₂濃度和氧化面積顯著增加(p < 0.05)。O₂濃度先隨環境溫度升高而升高，而后隨溫度升高而降低。Cr脅迫下根際O₂濃度顯著降低(p < 0.05)，對環境溫度變化的響應時間延長。Cr脅迫導致As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Sb、V、W、Zn在根際的遷移率降低，且與O₂濃度呈負相關。這些結果為超積累植物根系誘導的O₂濃度變化在控制土壤微量金屬遷移中的作用提供了新的認識。

He et al., J Haz Mat., 2023

根際O₂、PH和多種金屬的二維分布

STE：掩蔽與生物化學氧化相結合的原位覆蓋技術對沉積物修復過程中重金屬遷移和形態的影響

研究背景:

鑭改性膨潤土（LMB）和硝酸鈣（CN）的覆蓋和氧化具有清除深層磷（P）/砷（As）和阻斷表層P和As的雙重作用。然而，關于LMB和CN對重金屬影響的資料很少。

???平面光極的應用

在本研究中，假設LMB和CN對重金屬的協同作用與P和As相同，通過Rhizon采樣器、薄膜擴散梯度技術（DGT）和平面光極（PO）方法驗證了這一假設。結果表明，LMB和CN單獨或聯合處理能使沉積物-水界面溶解氧(SWI)逐漸降低，但最終導致界面DO增加。CN和LMB+CN處理實驗中，在覆蓋了30天后，表層110 mm沉積物中DGT有效態的硫化物、80 mm表層沉積物中可溶性Fe(II)和DGT有效態Fe(II)均大大降低。在CN和LMB + CN組中觀察到可溶性Fe, Mn, Co和DGT有效態Mn, Co, Cu和Ni短暫急劇增加，這可能是由于硫化物氧化和碳酸鹽溶解造成的。

Lin et al., Sci Total Envion., 2023

LMBCN和LMB+CN組處理前后沉積物-水界面DO的變化

平面光極技術的應用遠不止此，因篇幅有限不能一一呈現，如您有更好的方案和想法，可以聯系文末下方客服，與我們共同探索和開發平面光極技術在更多領域的應用~