氧电极法测定植物组织的光合与呼吸速率

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氧电极

氧电极是为测定水中溶解氧含量而设计的一种极谱电极。目前通用的是薄膜氧电极，又称Clark电极，由镶嵌在绝缘材料上的银极（阳极）和铂极（阴极）构成，电极表面覆盖一层厚约20~25μm的聚四氟乙烯或聚已烯薄膜，电极和薄膜之间充以KCl溶液作为支持电解质。由于水中溶解氧能透过薄膜而电解质不能透过，因而排除了被测溶液中各种离子电极反应的干扰，成为测定溶解氧的专用电极。

氧电极具有灵敏度高，反应快、可连续测量记录，能够追踪反应的动态变化过程等特点，因而在叶绿体及线粒体悬浮液的光合放氧和呼吸耗氧，某些耗氧或放氧的酶促反应，以及叶碎块或游离叶细胞的光合放氧等的研究上，都得到了广泛的应用。

【原理】

氧电极法测定水中溶解氧属于极谱分析的一种类型。当两极间外加的极化电压超过氧分子的分解电压时，透过薄膜进入KCl溶液的溶解氧便在铂极上还原：

O2+2H2O+4e-=4OH-

银极上则发生银的氧化反应：

4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-

此时电极间产生电解电流。由于电极反应的速度极快，阴极表面的氧浓度很快降低，溶液主体中的氧便向阳极扩散补充，使还原过程继续进行，但氧在水中的扩散速度则相对较慢，所以电极电流的大小受氧的扩散速度的限制，这种电极电流又称扩散电流。

在溶液静止、温度恒定的情况下，扩散电流受溶液主体与电极表面氧的浓度差控制。随着外加电压的加大，电极表面氧的浓度必然减小，溶液主体与电极表面氧的浓度差加大，扩散电流也随之加大。但当外加的极化电压达到一定值时，阴极表面氧的浓度趋近于零，于是扩散电流的大小完全取决于溶液主体中的氧的浓度。

此时再增加极化电压，扩散电流基本不再增加，使极谱波（即电流-电压曲线）产生一个平顶。将极化电压选定在平顶的中部，可以使扩散电流的大小基本不受电压微小波动的影响。因此，在极化电压及温度恒定的条件下，扩散电流的大小即可作为溶解氧定量测定的基础。电极间产生的扩散电流信号可通过电极控制器的电路转换成电压输出，用自动记录仪进行记录。

【仪器设备】

用氧电极法测定溶解氧的专用仪器国内外均有定型产品。国内有上海植物生理研究所生产的简易测氧装置；新华仪表厂生产的CY-Ⅱ型测氧仪等。国外产品有英国Hansatech科学仪器公司生产的CHOROLAB1、CHOROLAB2液态氧电极等型号，美国Yellow Springs 仪器有限公司生产的YSI-53型生物氧监测仪等。现将YSI-53型生物氧监测仪的主要部件及其所需其它部件介绍如下：

电极控制器：其主要作用是给电极提供极化电压；给电磁搅拌器提供工作电压；将电极电流转换成适当大小的电压输出，并通过记录仪进行记录；调节记录仪的满度等。

故在其背面有电极插孔，电磁搅拌器插座，记录仪信号输出接线柱（+、－），以及记录仪调整螺拴。面板上有电源开关及指示灯，电极选择开关（有两个电极可供选择），电极调节螺栓，指针式表头，以及测量选择开关等。电极调节螺栓用以校准电极满度；表头刻度指示待测溶液中占饱和含氧量的百分数；测量选择开关共有五档，其中零位档（AMP ZERO）零位调节螺栓供调零用，空气档（AIR）、氧气档（O2）系指测量时与溶液相平衡的气体成分。TEST A、B两档供检查电极性能用。