一、平面光極技術(shù)概述

平面光極技術(shù)，又稱平面熒光分析技術(shù)，是一種基于熒光分析原理的原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。它通過將熒光指示劑固定在平面基質(zhì)上，利用數(shù)字成像技術(shù)實(shí)時(shí)記錄其二維特征發(fā)射光譜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物二維空間分布信息的精確測(cè)量。該技術(shù)因其高靈敏度、高分辨率以及多路復(fù)用功能，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)研究中得到了廣泛應(yīng)用。

二、平面光極技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物擾動(dòng)下水/沉積物的關(guān)鍵指標(biāo)

pH值監(jiān)測(cè)：在生物擾動(dòng)的影響下，水/沉積物體系的pH值會(huì)發(fā)生變化，影響水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。平面光極技術(shù)通過構(gòu)建pH敏感型熒光指示劑，將其固定在平面基質(zhì)上，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水/沉積物界面的pH值變化。當(dāng)pH值發(fā)生變化時(shí)，熒光指示劑的熒光強(qiáng)度或熒光壽命會(huì)隨之改變，通過數(shù)字成像技術(shù)捕獲這些變化，可以精確測(cè)量出水/沉積物體系的pH值分布情況。

溶解氧（DO）監(jiān)測(cè)：溶解氧是評(píng)估水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要指標(biāo)。生物擾動(dòng)會(huì)影響水體中的溶解氧含量。平面光極技術(shù)利用對(duì)溶解氧敏感的熒光指示劑，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體中的DO含量。通過選擇合適的熒光染料和激發(fā)光源，平面光極技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出水體中的DO含量，為水質(zhì)評(píng)估和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)。

三、平面光極技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)研究中的意義

實(shí)時(shí)性

平面光極技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)捕獲生物擾動(dòng)下水/沉積物體系中的pH值和DO等關(guān)鍵指標(biāo)的變化，為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)研究提供了及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。這種實(shí)時(shí)性有助于我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決環(huán)境問題，提高生態(tài)保護(hù)的效率。

高分辨率

平面光極技術(shù)能夠提供高分辨率的數(shù)據(jù)支持，使我們能夠更準(zhǔn)確地了解生物擾動(dòng)對(duì)水/沉積物體系的影響范圍和程度。這有助于我們更深入地理解生物擾動(dòng)與水環(huán)境變化的相互作用機(jī)制。

多路復(fù)用功能

平面光極技術(shù)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多種參數(shù)的變化，如pH值、DO、重金屬等。這種多路復(fù)用功能使我們能夠更全面地了解水/沉積物體系的物理化學(xué)特性，為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)研究提供更為全面的數(shù)據(jù)支持。

非破壞性

平面光極技術(shù)采用非侵入性成像測(cè)量方式，不會(huì)對(duì)原生環(huán)境造成破壞。這種非破壞性特點(diǎn)確保了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)也降低了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾。

智感環(huán)境團(tuán)隊(duì)基于平面光極技術(shù)開發(fā)了封閉式平面光極設(shè)備，并成功將其應(yīng)用于沉積物-水微界面、水生動(dòng)植物和土壤植物根際環(huán)境的研究。此項(xiàng)設(shè)備具備以下特點(diǎn)：

1. 實(shí)時(shí)、快速地獲取區(qū)域DO/pH/CO₂的分布。

2. 設(shè)備自帶封閉式箱體，滿足測(cè)定所需的暗室條件。

3. 設(shè)備與軟件配套使用，可集成校準(zhǔn)、獲取圖像、處理圖像于一體。

4. 非侵入性成像測(cè)量，不破壞原生環(huán)境。

5. 配備高像素CMOS相機(jī)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨率毫秒級(jí)，空間分辨率亞毫米級(jí)。