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实验15氧电极法测定植物光合速率和呼吸速率

一、原理

氧电极（oxygenelectrode）是测定水中溶解氧含量的一种极谱电极。目前通用的是薄膜氧电

极，又称Clar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

以聚四氟乙烯薄膜，在电极与薄膜之间充以氯化钾溶液作为电解质，两极间加0.6～0.8V的

极化电压，透过薄膜进入氯化钾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+4C1–=4AgCl+4e–

此时电极间产生扩散电流，此电流与透过膜的氧量成正比。电极间产生的电流讯号通过电极控制

器的电路转换成电压输出，用自动记录仪记录，再换算成氧量。

由于聚四氟乙烯薄膜只允许氧透过而不能透过各种有机及无机离子，故可排除待测溶液中溶解氧

以外的其他成分的干扰。

二、实验材料、试剂与仪器设备

（一）实验材料

待测植物叶片。

（二）试剂

1．0.5mol／L氯化钾溶液。

2．0.1mol／L碳酸氢钠溶液。

3．亚硫酸钠饱和液（临用前配制）。

（三）仪器设备

1.氧电极与控制器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YSI-53型

生物氧监测仪等，其主要部件均为氧电极及电极控制器，后者的作用是给电极提供极化电压，调

节记录仪的灵敏度和记录笔的位置，将电极电流转换成适当大小输出，借记录仪进行记录。

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图19-1氧电极测定溶解氧的装置示意图

2.自动记录仪可用上海大华仪表厂生产的多量程自动记录仪，根据不同类型的控制器改变量

程

3.电磁搅拌器搅拌反应液用

4.超级恒温水浴提供恒温循环水以控制反应杯温度

5.反应杯可根据电极类型自制，容积1～4mL，外有隔水层，通过超级恒温水浴的水维持

所需温度

6.光源可用幻灯机聚光灯泡，并于灯前放置方形玻璃缸，盛水以隔热，再于缸后放置一聚光透

镜聚光于反应杯上，使光强大于900μmol／（m2·s）

三、实验步骤

1.仪器安装

本实验以国产CY–Ⅱ型测氧仪为主机，配以反应杯、磁力搅拌器、超级恒温水浴、自动记录仪、

光源等，按图19–1所示组装成测定溶解氧的成套设备

2.测氧仪的检查

（1）开启电源将波段开关拨至“电池电压”档（图19–2），检查电池电压是否正常（满

量程为10V），如果电压低于7V，则须更换电池，安装时须注意正负极

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图19-2CY–Ⅱ型测氧仪

（2）将波段开关拨至“极化电压”档，检查加于电极两端的电压是否为0.7V，偏高或偏低

时，可调节“极化微调”使电位器恰好为0.7V。

（3）将波段开关拨至“零位调节”档，电表指针应在“0”点，否则，可调节“零位”电位

器。

3.电极的安装

电极包括下列部件：氧电极、电极套、电极套螺塞、聚乙烯薄膜、“O”型橡皮圈。另外还有

氯化钾溶液，薄膜安装器（图19–3A）。

从电极套取出电极，将薄膜小圆片放在极套的顶端。把薄膜安装器的凹端压在电极套的顶端，再

将“O”形圆推入套端的凹槽内（图19–3B）；轻拉膜，使薄膜与电极套贴合，但不能拉

得太紧而使薄膜变形。将0.5mol／L氯化钾溶液滴入电极套内，慢慢向下推，直到电极头与

薄膜接触。将电极套螺塞拧紧，使电极凸出电极套0.5mm左右（图19–3C）。擦去电极套

外的氯化钾液滴。

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图19-3CYⅡ型测氧仪之氧电极及其安装方法

A．氧电极纵切面；B．氧电极薄膜安装方法；C．装好薄膜的氧电极纵断面

4．灵敏度的标定及结果计算

用在一定温度和大气压下被空气饱和的水中氧含量进行标定。在反应杯中加满蒸馏水，杯内放一

细玻管封住的小铁棒，向反应杯的双层臂间通入30℃（或实验要求的温度）的温水，开启电磁

搅拌器，搅拌5～10min，使水中溶解氧与大气平衡，将电极插入反应杯（注意电极附近不

得有气泡）。将测氧仪灵敏度粗调旋钮拨至适当位置，再调灵敏度旋钮，使记录笔