氧气平面光学传感器的制备及其在湖泊沉积物-水界面的应用研究
发布时间：2021-12-15 18:33
沉积物-水界面是水体中最为活跃的区域,也是上覆水体与沉积物之间物质交换的重要边界环境。溶解氧作为沉积物-水界面关键的物理化学指标之一,在控制元素地球化学循环、沉积物内源污染物释放以及评估水生态与水环境健康等方面起着重要作用。本文通过优化氧气平面光学传感器的制备方法,构建室内氧气平面光学传感器监测设备以及便携式原位监测设备,在高时空分辨条件下获取了室内模拟实验以及湖泊中沉积物-水界面溶解氧的二维空间分布,为流域水资源与水环境管理与优化提供数据支持。主要结论如下:(1)超声喷涂法制备的氧气平面光学传感器相比于传统的涂布法具有更好的均匀性和可重复性,可明显的提高测量的精确性;此外,制备的氧气平面光学传感器的反应时间约为6 s,具有优良的可逆性,出色的光学稳定性,并且可在沉积物中长期使用至少30天。(2)通过对电源、控制系统、激发光源以及图像采集系统的集成构建了平面光学传感器室内监测设备,该设备不仅能够节省实验室空间、降低外界光线干扰,而且提高了实验的可操作性。我们使用该设备研究了不同底栖生物扰动(钩虾和霍甫水丝蚓)对沉积物-水界面溶解氧分布和动态的影响。钩虾属于廊道构建者,挖掘的通风洞穴能够...
【文章来源】： 济南大学山东省
【文章页数】：64 页
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 沉积物-水界面溶解氧的监测意义
1.2 沉积物-水界面溶解氧监测方法发展现状
1.2.1 溶解氧微电极以及光纤化学传感器
1.2.2 氧气平面光学传感器
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 氧气平面光学传感器的制备及性能研究
2.1 实验材料与方法
2.1.1 成像方法
2.1.2 荧光染料
2.1.3 主要仪器与材料
2.1.4 超声喷涂法制备平面光学传感器
2.1.5 涂布法制备平面光学传感器
2.2 平面光学传感器性能测试实验
2.2.1 光谱测试
2.2.2 校准实验
2.2.3 均匀性、反应时间、稳定性及精确性测试实验
2.3 平面光学传感器性能测试结果
2.3.1 光谱特征
2.3.2 校准曲线
2.3.3 均匀性
2.3.4 反应时间
2.3.5 光学稳定性
2.3.6 长期稳定性
2.3.7 精确性
2.4 平面光学传感器在沉积物-水界面的应用
2.5 本章小结
第三章 氧气平面光学传感器室内监测设备及其应用
3.1 室内监测设备的构建
3.2 实验材料与方法
3.2.1 样品采集及处理
3.2.2 实验设置
3.2.3 数据处理
3.3 钩虾扰动对沉积物-水界面溶解氧的影响
3.3.1 洞穴可视化观察
3.3.2 溶解氧空间分布与动态变化
3.3.3 溶解氧渗透深度与扩散流量
3.4 霍甫水丝蚓扰动对沉积物-水界面溶解氧的影响
3.4.1 洞穴可视化观察
3.4.2 溶解氧空间分布与动态变化
3.4.3 溶解氧渗透深度与扩散流量
3.5 本章小结
第四章 氧气平面光学传感器原位监测设备及其应用
4.1 原位监测设备的构建
4.2 原位监测设备室内测试
4.3 原位监测设备野外应用
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 不足与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]湖泊沉积物—水界面研究进展与展望 [J]. 范成新. 湖泊科学. 2019(05)
[2]湖泊污染底泥疏浚后新生沉积物-水界面溶解氧的动态响应 [J]. 古小治,姜维华. 湖泊科学. 2018(06)
[3]生物扰动对沉积物中重金属迁移转化影响的研究进展 [J]. 何怡,门彬,杨晓芳,徐慧,王东升. 生态毒理学报. 2016(06)
[4]湖泊疏浚对沉积物-水界面溶解氧的环境效应 [J]. 景连东,李晖. 西南民族大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动下沉积物-水界面pH值的二维、高分辨分布特征 [J]. 姚磊,韩超,丁士明. 湖泊科学. 2016(01)
[6]富氧-缺氧过程对氧气分布及交换过程影响 [J]. 古小治,张启超,孙淑雲,陈开宁. 中国环境科学. 2015(05)
[7]摇蚊幼虫与霍普水丝蚓扰动对河流沉积物中氮、磷、氧释放的影响 [J]. 王元元,宋进喜,蒋卫威,程丹东,薛健,杨小刚,张波,张军龙. 环境科学学报. 2015(08)
[8]溶解氧指标的意义和几种测定方法 [J]. 潘文澜,罗定贵. 当代化工. 2014(07)
[9]湖泊沉积物-水微界面上磷的释放过程研究 [J]. 钱宝,刘凌,肖潇,陈沐松. 水利学报. 2014(04)
[10]基于平面光极的DO二维实时监测系统在生物扰动存在下水/沉积物体系中的应用 [J]. 周楠楠,李一楠,郭志勇,李义,花修艺,李耀睿,董德明. 吉林大学学报(理学版). 2014(02)
博士论文
[1]富营养化湖泊沉积物—水界面重金属释放的生物化学过程研究[D]. 鲁成秀.山东师范大学. 2016
硕士论文
[1]巢湖蓝藻聚集生长对重金属迁移释放影响的研究[D]. 江江.安徽大学. 2017
[2]平面光极在沉积物—水界面的观测应用研究[D]. 姜子可.中国海洋大学. 2014
[3]底栖溶解二氧化碳观测的平面光极研制[D]. 阎子衿.中国海洋大学. 2014
[4]颤蚓生物扰动对水体沉积物中pH和DO分布的影响[D]. 周楠楠.吉林大学. 2013
本文编号：3536935
【文章来源】： 济南大学山东省
【文章页数】：64 页
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 沉积物-水界面溶解氧的监测意义
1.2 沉积物-水界面溶解氧监测方法发展现状
1.2.1 溶解氧微电极以及光纤化学传感器
1.2.2 氧气平面光学传感器
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 氧气平面光学传感器的制备及性能研究
2.1 实验材料与方法
2.1.1 成像方法
2.1.2 荧光染料
2.1.3 主要仪器与材料
2.1.4 超声喷涂法制备平面光学传感器
2.1.5 涂布法制备平面光学传感器
2.2 平面光学传感器性能测试实验
2.2.1 光谱测试
2.2.2 校准实验
2.2.3 均匀性、反应时间、稳定性及精确性测试实验
2.3 平面光学传感器性能测试结果
2.3.1 光谱特征
2.3.2 校准曲线
2.3.3 均匀性
2.3.4 反应时间
2.3.5 光学稳定性
2.3.6 长期稳定性
2.3.7 精确性
2.4 平面光学传感器在沉积物-水界面的应用
2.5 本章小结
第三章 氧气平面光学传感器室内监测设备及其应用
3.1 室内监测设备的构建
3.2 实验材料与方法
3.2.1 样品采集及处理
3.2.2 实验设置
3.2.3 数据处理
3.3 钩虾扰动对沉积物-水界面溶解氧的影响
3.3.1 洞穴可视化观察
3.3.2 溶解氧空间分布与动态变化
3.3.3 溶解氧渗透深度与扩散流量
3.4 霍甫水丝蚓扰动对沉积物-水界面溶解氧的影响
3.4.1 洞穴可视化观察
3.4.2 溶解氧空间分布与动态变化
3.4.3 溶解氧渗透深度与扩散流量
3.5 本章小结
第四章 氧气平面光学传感器原位监测设备及其应用
4.1 原位监测设备的构建
4.2 原位监测设备室内测试
4.3 原位监测设备野外应用
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 不足与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]湖泊沉积物—水界面研究进展与展望 [J]. 范成新. 湖泊科学. 2019(05)
[2]湖泊污染底泥疏浚后新生沉积物-水界面溶解氧的动态响应 [J]. 古小治,姜维华. 湖泊科学. 2018(06)
[3]生物扰动对沉积物中重金属迁移转化影响的研究进展 [J]. 何怡,门彬,杨晓芳,徐慧,王东升. 生态毒理学报. 2016(06)
[4]湖泊疏浚对沉积物-水界面溶解氧的环境效应 [J]. 景连东,李晖. 西南民族大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动下沉积物-水界面pH值的二维、高分辨分布特征 [J]. 姚磊,韩超,丁士明. 湖泊科学. 2016(01)
[6]富氧-缺氧过程对氧气分布及交换过程影响 [J]. 古小治,张启超,孙淑雲,陈开宁. 中国环境科学. 2015(05)
[7]摇蚊幼虫与霍普水丝蚓扰动对河流沉积物中氮、磷、氧释放的影响 [J]. 王元元,宋进喜,蒋卫威,程丹东,薛健,杨小刚,张波,张军龙. 环境科学学报. 2015(08)
[8]溶解氧指标的意义和几种测定方法 [J]. 潘文澜,罗定贵. 当代化工. 2014(07)
[9]湖泊沉积物-水微界面上磷的释放过程研究 [J]. 钱宝,刘凌,肖潇,陈沐松. 水利学报. 2014(04)
[10]基于平面光极的DO二维实时监测系统在生物扰动存在下水/沉积物体系中的应用 [J]. 周楠楠,李一楠,郭志勇,李义,花修艺,李耀睿,董德明. 吉林大学学报(理学版). 2014(02)
博士论文
[1]富营养化湖泊沉积物—水界面重金属释放的生物化学过程研究[D]. 鲁成秀.山东师范大学. 2016
硕士论文
[1]巢湖蓝藻聚集生长对重金属迁移释放影响的研究[D]. 江江.安徽大学. 2017
[2]平面光极在沉积物—水界面的观测应用研究[D]. 姜子可.中国海洋大学. 2014
[3]底栖溶解二氧化碳观测的平面光极研制[D]. 阎子衿.中国海洋大学. 2014
[4]颤蚓生物扰动对水体沉积物中pH和DO分布的影响[D]. 周楠楠.吉林大学. 2013
本文编号：3536935
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