便携式原位微流控电化学平台解析冰川、咸水及地热环境中的离子与电化学空间变异性

《Environmental Science: Water Research and Technology》：Portable, in situ electrochemical platform resolves spatial and temporal variability in glacial, saline and geothermal environmentsOpen Access

　　准确监测水中溶解离子和电化学性质对于理解水文和地球化学过程至关重要，但传统的实验室技术并不适合远程野外部署。在此，我们提出了一种紧凑型微流控电化学平台，用于对钠离子（Na?）、温度、pH值和氧化还原电位（ORP）进行便携式原位监测。该坚固且便携的系统在一个防水低功耗外壳中集成了玻璃碳钠离子选择性电极、自动化流体处理、嵌入式电子器件、无线通信和板载数据记录功能。钾干扰实验表明，在钠占主导的条件下其响应是可以接受的，而离子强度调节剂实验则显示出校准一致性有所改善。实验室校准表明其具有接近能斯特方程的灵敏度为56.32 mV decade?1（R2 = 0.97），并且覆盖了对淡水和高盐条件具有实际意义的广泛浓度范围。连续72小时的实验室运行表明短期噪声较低（< ±2 mV），但在稀薄条件下观察到逐渐的漂移（< ±3.3 mV h?1）。在海拔约4500米的Tso Kar-Puga地区（印度拉达克）进行的八个站点的野外部署，包括冰川溪流、咸水湖、混合区和地热温泉，揭示了钠浓度（41–37,660 mg L?1）、pH值、ORP、盐度和温度方面显著的空间变异性，反映了冰川输入、蒸发浓缩和地热热水-岩相互作用。该平台成功地在恶劣的高海拔条件下解析了复杂的地球化学梯度，证明了便携式连续原位电位测量在环境监测中的可行性。这些野外部署代表的是短时间连续测量，而非无人值守的长期自主监测。该系统为未来整合自动校准、电源管理和长期无人值守监测的多离子平台奠定了基础。该内容仅可通过PDF获取。PDF：便携式原位电化学平台解析冰川、咸水和地热环境中的空间和时间变异性版权所有：? 2026 作者。由英国皇家化学会出版许可协议：本文在《知识共享署名-非商业性使用4.0国际许可协议》下获得许可。您可以在其他出版物中使用本文中的材料而无需向英国皇家化学会申请额外许可，前提是给予正确的致谢声明且不用于商业目的。