氮气（N₂）、氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）是湿地、河流、湖泊、海洋等水体中的重要溶解气体，是生态环境变化过程中的重要参数指标。例如，溶解氧是衡量海气扩散过程、水团混合、大洋环流以及海水中生物化学过程的重要指标；水体中CO₂对于研究碳循环和气候变化具有重要作用；而水体中溶解N₂则对于研究水体脱氮和反硝化速率、农业氮肥利用率等相关问题具有关键作用。目前，测量水体中溶解气体的传统方法是先采集水样，然后在实验室内或者船上进行检测，但由于很多参数会随时空的变化而发生改变，从而得不到实时原位的准确数据。水体反硝化速率的测定方法主要有乙炔抑制法、N₂通量法、质量平衡法、化学计量法和同位素法，但这些方法大多存在人为扰动大、操作繁琐、误差大的不足，因而无法测定淹水环境下的反硝化速率。膜进样质谱仪（MIMS）则能够实时、原位、连续测量水体中的溶解气体（N₂、O₂、CO₂），并且能够测定淹水环境下水体、沉积物的反硝化速率，已被国内外众多研究机构广泛应用，并被认为是反硝化和脱氮速率研究强大的工具。同时，膜进样质谱仪还能够应用于稳定同位素（¹⁵N 、¹⁸O）的检测、光合呼吸、厌氧氨氧化、生物反应器等方面的研究。