易(yi)科泰(tai)樣芯(xin)分析(xi)技術應用(yong)案例(十(shi)壹(yi))

高(gao)分辨(bian)率高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)研究(jiu)Jaczno半混(hun)合(he)湖(hu)全(quan)新世光(guang)養生(sheng)物(wu)群(qun)落(luo)和缺(que)氧(yang)動態(tai)

上(shang)壹(yi)期《易(yi)科泰(tai)樣芯(xin)分析(xi)技術應用(yong)案例》, 我們(men)介(jie)紹(shao)了利用(yong)CORESCANNER X光芯(xin)體密(mi)度(du)掃描(miao)成像(xiang)與元(yuan)素分析(xi)技術（XRF）和SPECIM樣芯(xin)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)技術（HSI）研究(jiu)厄瓜(gua)多(duo)爾(er)火(huo)山灰(hui)的案例，本期將介(jie)紹(shao)利用(yong)XRF和HSI研究(jiu)波蘭(lan)東北部(bu)Jaczno半混(hun)合(he)湖(hu)全(quan)新世光(guang)養生(sheng)物(wu)群(qun)落(luo)和缺(que)氧(yang)動態(tai)的案例。

淡水(shui)系統缺(que)氧(yang)和混(hun)合(he)方式(shi)改變的擴(kuo)散(san)傳播是日(ri)益(yi)引起(qi)人們關註的主要環(huan)境問題，根(gen)據(ju)預測(ce)，未來的氣(qi)候(hou)變化(hua)和人類影響(xiang)將(jiang)使水(shui)生(sheng)生(sheng)態(tai)系統日(ri)益(yi)惡(e)化(hua)，對(dui)過去(qu)這種(zhong)變化(hua)過程(cheng)和驅(qu)動(dong)因素的研究可為將(jiang)來預防和補(bu)救(jiu)提(ti)供(gong)巨(ju)大(da)助力。瑞(rui)士伯(bo)爾(er)尼大(da)學的研究人員(yuan)使用(yong)多(duo)代理方法，將(jiang)高(gao)分辨(bian)率高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)（HSI）獲得(de)的色(se)素數據(ju)、XRF數據(ju)與超高(gao)效(xiao)液相(xiang)色(se)譜(pu)葉綠(lv)素和類(lei)胡(hu)蘿(luo)蔔素數據(ju)相結合(he)，以(yi)研究(jiu)波蘭(lan)東北部(bu)Jaczno半混(hun)合(he)湖(hu)全(quan)新世（1萬年(nian)以(yi)內）營養狀態(tai)變化(hua)和缺(que)氧(yang)演變。研(yan)究(jiu)結(jie)果發表於2020年(nian)《Biogeosciences》（Holocene phototrophic community and anoxia dynamics in meromictic Lake Jaczno (NE Poland) using high-resolution hyperspectral imaging and HPLC data）。

研究(jiu)顯(xian)示，9500年(nian)前，在(zai)盆地(di)形成之(zhi)後，Jaczno湖就(jiu)具(ju)備了缺(que)氧和硫(liu)化(hua)物條(tiao)件；直(zhi)到(dao)6700年(nian)前，湖(hu)泊(bo)的自養能力較(jiao)低(di)，濁度(du)較(jiao)高(gao)，並且在光養群落(luo)中綠(lv)色(se)硫(liu)細菌(jun)（GSB）較(jiao)為豐(feng)富(fu)，表明較(jiao)深(shen)的有(you)氧(yang)-缺氧(yang)邊界(jie)和弱(ruo)分層態(tai)；6700-500年(nian)前之(zhi)間的時期特征是湖(hu)泊(bo)產量(liang)不斷(duan)增(zeng)加(jia)，並且從綠(lv)色(se)硫(liu)細菌(jun)逐(zhu)漸轉變為紫(zi)色(se)硫(liu)細菌(jun)（PSB），這表明有(you)氧(yang)-缺氧(yang)邊界(jie)更淺，分層明顯(xian)，然(ran)而(er)沈積物(wu)中的球狀烯和精胺酮(tong)表明存(cun)在(zai)間歇(xie)性(xing)缺(que)氧(yang)過程(cheng)；500年(nian)前至(zhi)今，人類影響(xiang)力逐漸(jian)增(zeng)強，森林砍(kan)伐(fa)和集(ji)約化農業加(jia)劇(ju)了(le)湖(hu)泊(bo)的富營養化，紫色(se)硫(liu)細菌(jun)占(zhan)據(ju)主導(dao)地(di)位(wei)，缺氧和半(ban)混(hun)合(he)態(tai)開始(shi)建立，這項研究(jiu)明(ming)確了(le)人類對(dui)富(fu)營(ying)養化和缺(que)氧(yang)過程(cheng)的影響(xiang)

XRF掃描(miao)通(tong)過伯(bo)爾(er)尼大(da)學實驗(yan)室的ITRAX CoreScanner（鉻(ge)管）進(jin)行(xing)，連(lian)續掃描(miao)步長為2mm（曝光時(shi)間20s，30kv，50mA），結果以(yi)計數(shu)（峰(feng)面積）的形式(shi)給(gei)出(chu)。從檢(jian)測(ce)到(dao)的元素中，Ti用(yong)作流域侵蝕輸(shu)入(ru)的替代物(wu)，Ca用(yong)作內生(sheng)碳酸(suan)鈣的替代物(wu)，Si / Ti用(yong)作生(sheng)物(wu)矽的替代物(wu)，S、Fe、Mn和Mn / Fe用(yong)作表征氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)條(tiao)件(jian)的替代物(wu)。

同(tong)時，研究(jiu)人員(yuan)還(hai)使(shi)用(yong)了Specim V10E傳感(gan)器（光(guang)譜(pu)範(fan)圍400-1000nm，光譜(pu)分辨(bian)率2.8nm），對(dui)剛(gang)采集(ji)的半芯樣品進行(xing)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)掃描(miao)，後經(jing)ENVI軟件(jian)分析(xi)處理得(de)到(dao)其(qi)相對(dui)吸(xi)收(shou)波段(duan)深(shen)度(du)（RABD）數據(ju)。其中RABD673（光譜(pu)範(fan)圍590–730 nm）用(yong)於指(zhi)示葉綠(lv)素及(ji)其成巖產物（TChl），代表該階(jie)段水(shui)體可(ke)正常進行(xing)初(chu)級(ji)生(sheng)產；而(er)RABD845（光譜(pu)範(fan)圍790–895 nm）用(yong)於指(zhi)示細菌(jun)脫(tuo)鎂葉綠(lv)素a和b（Bphe），代表該階(jie)段水(shui)體處於(yu)缺(que)氧或(huo)半混(hun)合(he)狀(zhuang)態(tai)。由(you)於(yu)紫(zi)色(se)硫(liu)細菌(jun)和非硫細菌(jun)在(zai)有(you)光(guang)照的厭氧條件下(xia)產生(sheng)大(da)量(liang)Bphe a和b，而(er)綠(lv)色(se)硫(liu)細菌(jun)產生(sheng)的Bphe c、d和e未被RABD845光譜(pu)範(fan)圍內吸收(shou)，因此(ci)基(ji)於高(gao)光(guang)譜(pu)數據(ju)推(tui)斷(duan)的細菌(jun)脫(tuo)鎂葉綠(lv)素反(fan)映(ying)了水(shui)體中紫色(se)細菌(jun)的含量(liang)。

這項(xiang)研究(jiu)顯(xian)示出(chu)結合(he)HPLC數據(ju)進行(xing)校準和驗(yan)證的HSI測(ce)量(liang)的巨大(da)潛力，而(er)Jaczno湖提(ti)供了(le)很(hen)理想(xiang)的樣芯(xin)，可以(yi)探(tan)索(suo)在(zai)自然(ran)分層的湖泊(bo)系統中，從小(xiao)到(dao)*烈(lie)的人類影響(xiang)，可(ke)能導(dao)致(zhi)湖泊(bo)混(hun)合(he)，生(sheng)產和持續的底部(bu)缺(que)氧的變化(hua)機(ji)制(zhi)。該研(yan)究(jiu)，以(yi)及(ji)歐洲其它(ta)湖泊(bo)的相關研究(jiu)，可以(yi)擴(kuo)展(zhan)人類對(dui)這(zhe)些主(zhu)要環(huan)境問題的理解，同(tong)時為將(jiang)來實施有(you)效(xiao)的技術修復(fu)提(ti)供(gong)可(ke)行(xing)性(xing)參考。

研究(jiu)結果見下(xia)圖(tu)：

易(yi)科泰(tai)生(sheng)態(tai)技術公(gong)司(si)提供全面樣芯(xin)掃描(miao)成像(xiang)分析(xi)技術方案：

• 高(gao)分辨(bian)率樣芯(xin)（芯體）掃描(miao)成像(xiang)分析(xi)，全(quan)面反(fan)映(ying)二(er)維(wei)密(mi)度/質地(di)和化(hua)學成分分布(bu)
• 巖(yan)礦(kuang)樣芯(xin)、海(hai)洋湖泊(bo)沈積樣芯(xin)、樹(shu)木年(nian)輪(lun)樣芯(xin)等(deng)
• RGB掃描(miao)成像(xiang)與CT技術密度掃描(miao)成像(xiang)
• 高(gao)光(guang)譜(pu)掃描(miao)成像(xiang)分析(xi)
• XRF元(yuan)素掃描(miao)分析(xi)
• 高(gao)通(tong)量(liang)、非損傷(shang)
• 可(ke)選(xuan)配(pei)LIBS元(yuan)素分析(xi)

主(zhu)要產品技術：

• SisuROCK多(duo)樣芯(xin)高(gao)通(tong)量(liang)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)掃描(miao)分析(xi)系統
• SisuSCS單樣芯(xin)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)掃描(miao)分析(xi)系統
• SisuCHEMA高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)分析(xi)系統
• SpectraScan高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)掃描(miao)分析(xi)系統
• ITRAX CoreScanner樣芯(xin)密度與(yu)元(yuan)素掃描(miao)分析(xi)系統
• ITRAX XRF Scanner 巖(yan)礦(kuang)/湖(hu)海(hai)樣芯(xin)元素掃描(miao)分析(xi)系統
• ITRAX MultiScanner樹(shu)木年(nian)輪(lun)分析(xi)系統
• VIS-NIR P4000土壤(rang)樣芯(xin)理化(hua)性(xing)質勘(kan)測(ce)系統