平面光極(Planar Optode)技術(shù)是一種高分辨率成像技術(shù),基于光學(xué)傳感原理,用于測(cè)量和監(jiān)測(cè)環(huán)境中的特定化學(xué)參數(shù),如溶解氧(DO)、pH值、二氧化碳(CO2)等。這種技術(shù)通過(guò)特定的熒光或吸收性染料涂覆在透明載體(如聚合物薄膜)上,利用特定波長(zhǎng)的光激發(fā)染料發(fā)出熒光,熒光強(qiáng)度和波長(zhǎng)的變化與目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)的濃度密切相關(guān),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)的濃度測(cè)量。平面光極技術(shù)的非破壞性、高時(shí)空分辨率特性,使其在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生態(tài)研究及土壤科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,特別是在水生動(dòng)植物生長(zhǎng)狀況的監(jiān)測(cè)中展現(xiàn)出不一樣的優(yōu)勢(shì)。
在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中,平面光極技術(shù)被用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體的DO、pH值等水質(zhì)參數(shù),這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估水體健康狀況、預(yù)警水質(zhì)污染事件具有重要意義。同時(shí),結(jié)合這些水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測(cè),平面光極技術(shù)還能夠間接反映水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)狀況。這是因?yàn)樗鷦?dòng)植物的生長(zhǎng)狀況與水質(zhì)參數(shù)密切相關(guān),水質(zhì)的好壞直接影響到水生生物的生存和繁衍。
在湖泊、河流等自然水體中,水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)狀況往往受到溶解氧濃度、pH值等環(huán)境因素的影響。平面光極技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)獲取水體中DO和pH值的分布圖像及變化趨勢(shì),這些數(shù)據(jù)為評(píng)估水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)環(huán)境提供了重要依據(jù)。例如,在藍(lán)藻分解過(guò)程中,平面光極技術(shù)可以揭示DO和pH值在日間的波動(dòng)規(guī)律,白天由于藻類(lèi)光合作用導(dǎo)致DO增加、pH值上升,而夜間則因呼吸作用導(dǎo)致DO減少、pH值下降。這種高分辨率的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有助于理解藻華分解過(guò)程中的生物地球化學(xué)過(guò)程,從而間接評(píng)估水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)狀況。
此外,平面光極技術(shù)還可以用于監(jiān)測(cè)水生植物根際的溶解氧水平。在水生植物生長(zhǎng)的水域,如池塘、湖泊和河流,使用平面光極傳感器監(jiān)測(cè)植物根際的溶解氧,可以評(píng)估水體的自?xún)裟芰椭参锏纳L(zhǎng)狀況。這是因?yàn)樗参锿ㄟ^(guò)根系吸收水分和養(yǎng)分,同時(shí)根系周?chē)奈⑸锘顒?dòng)也會(huì)影響溶解氧的濃度。通過(guò)監(jiān)測(cè)根際溶解氧的變化,可以了解水生植物的生長(zhǎng)環(huán)境和健康狀況,及時(shí)采取防治措施。
在實(shí)驗(yàn)室條件下,平面光極技術(shù)也被用于模擬不同環(huán)境條件下的物理化學(xué)過(guò)程,以研究這些過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室微宇宙系統(tǒng),并在其中布設(shè)平面光極設(shè)備,研究人員能夠精確控制實(shí)驗(yàn)條件(如光照強(qiáng)度、溫度、濕度等),并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中DO、pH值等參數(shù)的變化。這些數(shù)據(jù)為研究水生動(dòng)植物在不同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)狀況提供了有力支持。
智感環(huán)境研發(fā)的平面光極分析儀能夠通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體中的DO、pH值等水質(zhì)參數(shù),以及水生植物根際的溶解氧水平,為評(píng)估水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)狀況提供了重要依據(jù)。這種技術(shù)不僅具有非破壞性、高時(shí)空分辨率的特點(diǎn),還能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)參數(shù)的空間分布可視化,為環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)研究提供了有力的工具。未來(lái),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,平面光極技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣,為保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境提供有力支持。