利用光偏转和荧光淬灭实时监测植物表面物质移动的新型光学系统的开发
发布时间：2021-02-19 09:31
本论文利用光偏转技术和荧光淬灭法开发了一种能够同时监测距离植物表面近旁几微米处的物质移动,并对其中溶解氧（DO）和溶解二氧化碳（DCD）的浓度变化进行定量分析的新型的实时原位监测植物表面的光学监测系统。本文在原本光学系统的基础上进行了改良,对系统中温度对荧光的影响和荧光法计算溶解氧浓度的算法进行了改进,并对实验中两种不同荧光剂的荧光和植物光合作用LED光源进行了有效的分离和分析。在这个系统中,植物呼吸和光合作用时距离叶面不同距离处的DO浓度依赖的Ru（Ⅱ）（Tris（2,2’-bipyridyl）ruthenium（Ⅱ）chloride）荧光、DCD 浓度依赖的HPTS（8-Hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonicacid）和光偏转信号被同时监测记录和分析。同时,改变LED灯开关状态时植物表面近旁物质移动的变化也进行了设计实验和讨论。实验结果显示植物呼吸作用时发生了与光合作用完全相反的物质移动。在呼吸作用中,DO减少了 1.5～2 ppm,DCD增加了 1～1.5 ppm;在光合作用中DO增加了 2～2.5 ppm,DCD减少了 1.1～3ppm。本系统对植物表面...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 水生植物在水环境中的作用
1.1.2 实验植物样本
1.1.3 目前研究植物的仪器和方法
1.2 光偏转技术
1.2.1 物理原理
1.2.2 光偏转技术的应用
1.3 荧光淬灭法
1.3.1 反应原理与应用
1.3.2 Ru（Ⅱ） complex氧气—荧光淬灭法
1.3.3 氧气—荧光淬灭中溶解氧的计算方法与温度校正
1.3.4 荧光法测液相中溶解的二氧化碳
1.3.5 HPTS的物理化学性质与反应机制
1.4 前人的研究和亟待解决的问题
1.5 研究目标
2 实验装置与实验设计
2.1 实验装置
2.1.1 初始的实验装置
2.1.2 实验装置的一次改进
2.1.3 植物固定方法改进
2.1.4 实验装置的二次改进
2.2 植物样品与试剂
2.2.1 植物样品
2.2.2 试剂和培养液的配制与准备
2.3 实验流程与操作
2.3.1 荧光光谱的测定
2.3.2 实验部分
3 一次改良装置实验的结果与讨论
3.1 实验记录
3.2 一次改良装置试验
3.2.1 隔热性试验结果
3.2.2 植物设定实验
3.3 温度校正实验
3.3.1 三项式拟合法（Cubic equation （CE） method）
3.3.2 指数函数法（Exponential equation （EE） method）
3.3.3 三维图像法（Three dimensional diagram （3DD） method）
3.3.4 三项式法、指数函数法和三维图像法的比较实验
3.4 水盾草生理活动中表面近旁的物质移动监测实验
3.4.1 LED关闭和打开时Ru（Ⅱ） complex培养液中各个信号基线的测定
3.4.2 水盾草呼吸作用与光合作用的测定实验
3.4.3 0μm、10μm、30μm处水盾草呼吸和光合作用的测定实验
3.5 本章总结
3.5.1 实验成果
3.5.2 不足与改良
4 二次改良装置实验的结果与讨论
4.1 HPTS性质测定
4.1.1 HPTS的激发光谱和荧光光谱
4.1.2 HPTS与酸碱度的实验关系
4.2 混合植物培养液稳定性测试
4.3 水盾草实时监测实验
4.3.1 LED开关单次连续实验
4.3.2 LED开关多次连续试验
4.4 本章总结
4.4.1 实验成果
4.4.2 不足之处及改进讨论
5 结论
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]荧光分析法在环境有机污染物检测中的应用[J]. 高霞,周凌云,席景砖. 光谱实验室. 2011(04)
[2]水盾草入侵群落及其生境特征研究[J]. 于明坚,丁炳扬,俞建,金孝锋,周宏,叶万辉. 植物生态学报. 2004(02)
[3]荧光猝灭效应的温度特性研究[J]. 刘淑芳,陈致国,金崇君. 黑龙江商学院学报(自然科学版). 1997(01)
本文编号：3040928
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 水生植物在水环境中的作用
1.1.2 实验植物样本
1.1.3 目前研究植物的仪器和方法
1.2 光偏转技术
1.2.1 物理原理
1.2.2 光偏转技术的应用
1.3 荧光淬灭法
1.3.1 反应原理与应用
1.3.2 Ru（Ⅱ） complex氧气—荧光淬灭法
1.3.3 氧气—荧光淬灭中溶解氧的计算方法与温度校正
1.3.4 荧光法测液相中溶解的二氧化碳
1.3.5 HPTS的物理化学性质与反应机制
1.4 前人的研究和亟待解决的问题
1.5 研究目标
2 实验装置与实验设计
2.1 实验装置
2.1.1 初始的实验装置
2.1.2 实验装置的一次改进
2.1.3 植物固定方法改进
2.1.4 实验装置的二次改进
2.2 植物样品与试剂
2.2.1 植物样品
2.2.2 试剂和培养液的配制与准备
2.3 实验流程与操作
2.3.1 荧光光谱的测定
2.3.2 实验部分
3 一次改良装置实验的结果与讨论
3.1 实验记录
3.2 一次改良装置试验
3.2.1 隔热性试验结果
3.2.2 植物设定实验
3.3 温度校正实验
3.3.1 三项式拟合法（Cubic equation （CE） method）
3.3.2 指数函数法（Exponential equation （EE） method）
3.3.3 三维图像法（Three dimensional diagram （3DD） method）
3.3.4 三项式法、指数函数法和三维图像法的比较实验
3.4 水盾草生理活动中表面近旁的物质移动监测实验
3.4.1 LED关闭和打开时Ru（Ⅱ） complex培养液中各个信号基线的测定
3.4.2 水盾草呼吸作用与光合作用的测定实验
3.4.3 0μm、10μm、30μm处水盾草呼吸和光合作用的测定实验
3.5 本章总结
3.5.1 实验成果
3.5.2 不足与改良
4 二次改良装置实验的结果与讨论
4.1 HPTS性质测定
4.1.1 HPTS的激发光谱和荧光光谱
4.1.2 HPTS与酸碱度的实验关系
4.2 混合植物培养液稳定性测试
4.3 水盾草实时监测实验
4.3.1 LED开关单次连续实验
4.3.2 LED开关多次连续试验
4.4 本章总结
4.4.1 实验成果
4.4.2 不足之处及改进讨论
5 结论
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]荧光分析法在环境有机污染物检测中的应用[J]. 高霞,周凌云,席景砖. 光谱实验室. 2011(04)
[2]水盾草入侵群落及其生境特征研究[J]. 于明坚,丁炳扬,俞建,金孝锋,周宏,叶万辉. 植物生态学报. 2004(02)
[3]荧光猝灭效应的温度特性研究[J]. 刘淑芳,陈致国,金崇君. 黑龙江商学院学报(自然科学版). 1997(01)
本文编号：3040928
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