CN102879441A

CN102879441A - 一种用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法

Info

Publication number: CN102879441A
Application number: CN2012102993823A
Authority: CN
Inventors: 王文林; 刘波; 万寅婧; 王国祥; 李维新; 夏劲; 李振国
Original assignee: Nantong University; Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Current assignee: Nantong University; Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，包括以下步骤：a)提供湿地植物根系固定载体；b)将湿地植物根际水平放置并固定于所述湿地植物根系固定载体表面；c)将溶氧微电极纵向位移至所述湿地植物根际测定部位，并将所述溶氧微电极反向位移，记录位移距离后加入沉积物覆盖所述湿地植物根际并培养第一预定时间；d)将所述溶氧微电极复位至所述湿地植物根际测定部位，测定所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。根据本发明的方法，通过利用现有技术条件，可原位测定湿地植物根际微界面溶氧，较异位测定技术更能反映湿地植物根际在沉积物中的泌氧效应真实状况，且操作简单，易于掌握。

Description

一种用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法

技术领域

本发明涉及一种用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法。

背景技术

湿地植物根系在沉积物中的泌氧作用具有十分重要的意义。根际-沉积物(根际圈)微界面存在相互分异又密切联系的氧化-还原异质环境，往往是有机物降解、物质循环及生命活动最为强烈的场所。微界面上发生着剧烈的交换、降解、转化和沉积等过程，有利于污染物的吸收降解，但由于微界面厚度只有数毫米，其内部环境因子定量测定比较困难，因此微界面的研究进展缓慢。随着圆筒状金属铂电极技术、柠檬酸钛比色技术等测定技术的发展，微界面研究进入快速发展阶段。然而，这些技术均为非原位测定，往往不能反映湿地植物根际在沉积物中的泌氧效应真实状况。溶氧微电极技术的发展使原位测定湿地植物根际微界面溶氧的微时空分布，进而探讨根际泌氧作用成为可能。但溶氧微电极探头很难在沉积物原位环境中准确定位于湿地植物根际微界面，从而难以真正实现原位测定。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、测定准确的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法。

根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，包括以下步骤：a)提供湿地植物根系固定载体；b)将湿地植物根际水平放置并固定于所述湿地植物根系固定载体表面；c)将溶氧微电极纵向位移至所述湿地植物根际测定部位，并将所述溶氧微电极反向位移，记录位移距离后加入沉积物覆盖所述湿地植物根际并培养第一预定时间；d)将所述溶氧微电极复位至所述湿地植物根际测定部位，测定所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。

根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，通过利用现有技术条件，可原位测定湿地植物根际微界面溶氧，较异位测定技术更能反映湿地植物根际在沉积物中的泌氧效应真实状况，且操作简单，易于掌握。

另外，根据本发明上述实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述步骤a)包括：a-1)提供酚醛塑料发泡制品，并将所述发泡制品进行浸水处理；a-2)将进行浸水处理的发泡制品浸没于湿地植物生长的湖泊沉积物中7天，密封处理后作为所述湿地植物根系固定载体。

根据本发明的一个实施例，所述酚醛塑料发泡制品为插花泥。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤b)中，采用塑料铆钉将所述湿地植物根际固定于所述湿地植物根系固定载体表面。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤c)中，所述溶氧微电极由自动操纵装置控制，所述沉积物为湿地植物生长的湖泊沉积物。

根据本发明的一个实施例，所述第一预定时间为72h。

根据本发明的一个实施例，所述步骤d)包括：d-1)将所述溶氧微电极复位至所述湿地植物根际测定部位，持续测定第二预定时间，得到多个溶氧浓度；d-2)将多个溶氧浓度取平均值，得到所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。

根据本发明的一个实施例，所述第二预定时间为1min，溶氧浓度数值记录速度为1s/个。

根据本发明的一个实施例，所述用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法还包括：e)将所述溶氧微电极位移至所述湿地植物根际不同位置以测定所述湿地植物根际不同位置的溶氧浓度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的原位测定湿地植物根际微界面溶氧的操作示意图；

图3是根据本发明一个实施例的原位测定湿地植物根际微界面溶氧的测定结果示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面结合图1描述根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法。

如图1所示，根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法具体包括以下步骤：

a)提供湿地植物根系固定载体；

b)将湿地植物根际水平放置并固定于所述湿地植物根系固定载体表面；

c)将溶氧微电极纵向位移至所述湿地植物根际测定部位，并将所述溶氧微电极反向位移，记录位移距离后加入沉积物覆盖所述湿地植物根际并培养第一预定时间；

d)将所述溶氧微电极复位至所述湿地植物根际测定部位，测定所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。

由此，根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，通过利用现有技术条件，可原位测定湿地植物根际微界面溶氧，较异位测定技术更能反映湿地植物根际在沉积物中的泌氧效应真实状况，且操作简单，易于掌握。

关于所述湿地植物根系固定载体，需要理解的是，所述湿地植物根系固定载体需要满足易于固定植物根系的条件，优选地，根据本发明的一个实施例，所述湿地植物根系固定载体为酚醛塑料发泡制品或插花泥。其具体处理方法可以包括：

a-1)提供酚醛塑料发泡制品或插花泥，并将所述发泡制品或插花泥进行浸水处理；

a-2)将进行浸水处理的发泡制品或插花泥浸没于湿地植物生长的湖泊沉积物中7天，密封处理后作为所述湿地植物根系固定载体。

由此，通过浸水、密封等处理，可以使所述湿地植物根系固定载体处于完全厌氧状态，防止对测定产生影响。

在步骤b)中，将湿地植物根际固定于所述湿地植物根系固定载体表面的方法没有特殊限制。优选地，根据本发明的一个实施例，采用塑料铆钉将所述湿地植物根际固定于所述湿地植物根系固定载体表面。由此，该固定方法简单，而且对植物根际造成伤害较小，不会影响测定效果。

控制所述溶氧微电极(直径25微米，Unisense，Germany)的方法和设备没有特殊限制，只要能控制溶氧微电极移动并测定溶氧浓度值即可。例如可以采用本领域普通技术人员常用的控制方法或设备，也可采用自动操纵装置。

为了还原湿地植物根际的生长环境，减少环境的改变对测定效果造成的影响，可以采用沉积物覆盖所述湿地植物根际并培养第一预定时间。其中，所述沉积物为湿地植物生长的湖泊沉积物，培养时间优选72h。由此，可以尽可能的还原湿地植物生长的环境，使测定结果更为准确。

将湿地植物根系水平固定于所述湿地植物根系固定载体表面，可以使用自动操纵装置实现溶氧微电极的纵向微位移，通过记录位移距离，在沉积物覆盖根系后，通过盲操作可将溶氧微电极准确定位至根系表面，可精密(最大精度20微米)测定根际微界面的溶氧精确浓度。其具体操作可以包括：

d-1)将所述溶氧微电极复位至所述湿地植物根际测定部位，持续测定第二预定时间，得到多个溶氧浓度；

d-2)将多个溶氧浓度取平均值，得到所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。

持续测定时间优选1min，溶氧浓度数值记录速度为1s/个。由此，1min内可得到60个溶氧浓度数值，取平均值，即可得到所述湿地植物根际测定部位表面的溶氧浓度。

根据本发明上述实施例的测定方法，还可以将所述溶氧微电极位移至所述湿地植物根际不同位置以测定所述湿地植物根际不同位置的溶氧浓度。待溶氧浓度为零时停止测定，由此可以获得根际微界面不同位置的溶氧浓度精确变化，反向位移距离即为根系氧化层厚度，实现原位测定目的。

下面结合具体实施例和附图描述根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法。

实施例1

如图1所示，首先，将插花泥浸水处理后，再浸沫于湖泊沉积物中7天，密封处理后作为湿地植物根系固定载体。

然后，将慈姑根系水平放置于插花泥1表面，用塑料铆钉小心固定测定根2。

接着，利用自动操纵装置操纵溶氧微电极3分别纵向位移定位到根测定部位表面处，然后操纵溶氧微电极反向位移，记录位移距离(程序自动记录)后缓缓加入疏松的沉积物4覆盖测定根，稳定72小时。

最后，根据位移距离操纵溶氧微电极纵向位移回到根测定部位表面处，持续测定1分钟(溶氧数值记录为1次/秒)，取平均值(60个数值)作为根表面溶氧浓度，以此类推，操纵溶氧微电极反向位移(20微米/次)测定根际表面以上不同位置(根1/2(从根部起总根长1/2处，图2和图3中所示A)、根3/4(从根部起总根长3/4处，图2和图3中所示B)、根尖(图2和图3中所示C)、根1/4(从根部起总根长1/4处，图2和图3中所示D))溶氧浓度，待溶氧浓度为零时停止测定，获得根际微界面不同位置的溶氧浓度精确变化，此时反向位移距离即为根系氧化层厚度。

试验结果如图3所示。

试验结果表明，慈姑根系不同部位的根区沉积物均存在明显的氧扩散层(以根表面向周围沉积物成放射性扩散，溶解氧浓度也由根表面最高递减至沉积物无氧还原层)，根系不同部位氧扩散层厚度可达0.38～0.98mm，氧扩散层厚度具体表现为根1/2(a)＞根3/4(b)＞根尖(c)＞根1/4(d)；靠近慈姑根系表面附近溶解氧浓度最高，溶解氧浓度范围在20.55～64.56％(％空气饱和度)，不同部位的表面溶解氧含量差异显著(p＜0.05)，根1/2处表面溶解氧浓度达64.56％，其他测定点溶解氧含量依次为52.73％(根3/4处)、38.55％(根尖)、20.55％(根1/4处)。

根据本发明上述实施例可以看出，根据本发明实施例的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，通过利用现有技术条件，可原位测定湿地植物根际微界面溶氧，较异位测定技术更能反映湿地植物根际在沉积物中的泌氧效应真实状况，且操作简单，易于掌握。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)提供湿地植物根系固定载体；

2.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，所述步骤a)包括：

a-1)提供酚醛塑料发泡制品，并将所述发泡制品进行浸水处理；

a-2)将进行浸水处理的发泡制品浸没于湿地植物生长的湖泊沉积物中7天，密封处理后作为所述湿地植物根系固定载体。

3.根据权利要求2所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，所述酚醛塑料发泡制品为插花泥。

4.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，采用塑料铆钉将所述湿地植物根际固定于所述湿地植物根系固定载体表面。

5.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，在所述步骤c)中，所述溶氧微电极由自动操纵装置控制，所述沉积物为湿地植物生长的湖泊沉积物。

6.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，所述第一预定时间为72h。

7.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，所述步骤d)包括：

8.根据权利要求7所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，所述第二预定时间为1min，溶氧浓度数值记录速度为1s/个。

9.根据权利要求1所述的用于原位测定湿地植物根际微界面溶氧的方法，其特征在于，还包括：

e)将所述溶氧微电极位移至所述湿地植物根际不同位置以测定所述湿地植物根际不同位置的溶氧浓度。