氮氣（N₂）、氧氣（O₂）、二氧化碳（CO₂）是濕地、河流、湖泊、海洋等水體中的重要溶解氣體，是生態環境變化過程中的重要參數指標。例如，溶解氧是衡量海氣擴散過程、水團混合、大洋環流以及海水中生物化學過程的重要指標；水體中CO₂對于研究碳循環和氣候變化具有重要作用；而水體中溶解N₂則對于研究水體脫氮和反硝化速率、農業氮肥利用率等相關問題具有關鍵作用。目前，測量水體中溶解氣體的傳統方法是先采集水樣，然后在實驗室內或者船上進行檢測，但由于很多參數會隨時空的變化而發生改變，從而得不到實時原位的準確數據。水體反硝化速率的測定方法主要有乙炔抑制法、N₂通量法、質量平衡法、化學計量法和同位素法，但這些方法大多存在人為擾動大、操作繁瑣、誤差大的不足，因而無法測定淹水環境下的反硝化速率。膜進樣質譜儀（MIMS）則能夠實時、原位、連續測量水體中的溶解氣體（N₂、O₂、CO₂），并且能夠測定淹水環境下水體、沉積物的反硝化速率，已被國內外眾多研究機構廣泛應用，并被認為是反硝化和脫氮速率研究強大的工具。同時，膜進樣質譜儀還能夠應用于穩定同位素（¹⁵N 、¹⁸O）的檢測、光合呼吸、厭氧氨氧化、生物反應器等方面的研究。