【技术分享】平面光极技术在水土环境精细化检测中的应用：实时检测DO/pH/CO2指标的二维高分辨信息

2024-10-01



平面光极技术是当今先进的光电传感技术之一，智感环境团队基于该技术开发了封闭式平面光极设备，并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究。

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该技术利用光化学传感膜荧光成像原理，实时获取水体、沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的DO、pH 以及 CO2等物理化学参数的二维分布及时空高分辨信息。

平面光极测量优势

1

实时、快速地获取微区DO/pH/ CO2的分布；非侵入性成像测量，不破坏原生环境；

2

配备1250w(便携式)/2000w(封闭式)像素的CMOS相机，实现时间分辨率毫秒，空间分辨率亚毫米；

3

PO2100设备自带封闭式箱体，满足测定所需的暗室条件；

4

配套软件集成校准、获取图像、处理图像于一体，操作简单；

5

与其他高分辨技术具有互补性。


平面光极设备适用于实验室模拟研究，测定时，将光化学传感膜置于沉积物/土壤/植物根际与容器器壁之间，光敏物质与分析物相互作用并伴随荧光信号（强度、寿命）变化，利用数字成像技术（CMOS 相机）实时记录其特征发射光谱，通过软件分析，将被测物的含量在时间和空间上的变化进行可视化呈现。

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光化学传感膜 （需与PO设备配套使用）

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pH荧光膜

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二氧化碳

（CO2）膜

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溶解氧DO膜


设备分析软件

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软件界面

应用场景

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封闭式平面光极分析仪




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适用介质：

沉积物/土壤/植物根际/水体

测定指标：

DO、pH、 CO2等物理化学参数

设备操作与数据分析方法详见：

【操作教程】平面光极分析仪不会用怎么办？手把手教您，99%的人看完它都学会了！

▲点击查看原文

PO2100 ▏功能特点

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1.实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布；

2.设备自带封闭式箱体，满足测定所需的暗室条件；

3.设备与软件配套使用，可集成校准、获取图像、处理图像于一体；

4.非侵入性成像测量，不破坏原生环境；

5.配备2000w像素的CMOS相机，实现时间分辨率毫秒，空间分辨率亚毫米。


PO2100 ▏技术要求

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1.荧光传感膜使用前需标定，绘制标准曲线；

2.工作环境：温度：0℃--50℃；湿度：10%--90%RH（无凝结）；

3.存储环境：温度：-20℃--60℃；湿度：10%--60%RH。



便携式平面光极分析仪




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适用介质：

沉积物/土壤/植物根际/水体

测定指标：

DO、pH、CO2等物理化学参数

设备操作与数据分析方法详见：

【操作教程】平面光极分析仪不会用怎么办？手把手教您，99%的人看完它都学会了！

▲点击查看原文

PO1100 ▏功能特点

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1.设备小巧轻便、便于移动和携带；

2.实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布；

3.设备与软件配套使用，可集成校准、获取图像、处理图像于一体；

4.非侵入性成像测量，不破坏原生环境；

5.配备1250w像素的CMOS相机，实现时间分辨率毫秒，空间分辨率亚毫米。

PO1100 ▏技术要求

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1.需自建暗室，在避光条件下获取图像；

2.荧光传感膜使用前需标定，绘制标准曲线；

3.工作环境：温度：0℃--50℃；湿度：10%--90%RH（无凝结）；  

4.存储环境：温度：-20℃--60℃；湿度：10%--60%RH。

平面光极 ▏应用案例分享

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►案例一



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▲苦草根际周围CO2浓度的时空变化


►案例二



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▲藻类从生长到分解过程中DO和pH的二维空间变化


►案例三



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▲随光照强度增加，植物根际溶解氧的动态变化


►案例四

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▲好氧、厌氧条件下溶解氧、pH的同步变化


►案例五

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▲底栖动物间歇性活动造成的水底土壤表层DO动态变化


►案例六



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▲苦草根系附近CO2的二维空间分布


►案例七



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Lin et al.,WATER RES.,2024

▲沉积物-水界面的溶解氧浓度的二维成像


►案例八

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Cui et al.,J CLEAN PROD.,2024

▲蓝藻生长期（第9天）SWI处溶解氧浓度的二维高分辨率日变化图像


平面光极 ▏文献导读

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►Juan Lin, Xiang Chen, Yvlu Liu, Yibo Wang, Jinxia Shuai, Musong Chen, Fe/Mn (oxyhydr)oxides reductive dissolution promoted by cyanobacterial algal bloom-derived dissolved organic matter caused sediment W release during an algal bloom in Taihu Lake, Water Research, Volume 260, 2024,121899, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121899.

►Jingzhen Cui, Yan Wang, Shiming Ding, Musong Chen, Dongping Li, Xiaohua Hao, Yun Wang, High-resolution diurnal variation mechanism of oxygen and acid environments at the water–sediment interface during cyanobacterial decomposition, Journal of Cleaner Production, Volume 435, 2024, 140605, ISSN 0959-6526, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.140605.

►Yuan, J., Chen, H., Chen, G. et al. Long-term biochar application influences phosphorus and associated iron and sulfur transformations in the rhizosphere. Carbon Res. 3, 25 (2024). https://doi.org/10.1007/s44246-024-00109-0

►Cai Li, Xin Ma, Yan Wang, Qin Sun, Musong Chen, Chaosheng Zhang, Shiming Ding, Zhihui Dai, Root-mediated acidification, phosphatase activity and the phosphorus-cycling microbial community enhance phosphorus mobilization in the rhizosphere of wetland plants, Water Research, Volume 255, 2024, 121548, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121548.



※ 因篇幅有限，仅作部分展示，最新研究进展内容请关注微信公众号【智感环境】--公众号主页 -- 消息 -- #PO


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