平面光极：用于研究沉积物和土壤中溶质时空动态的二维成像技术

本次分享一篇由中科院南京地湖所和济南大学团队在 《Earth-Science Reviews》上发表的一篇学术论文——Planar optode: A two-dimensional imaging technique for studying spatial-temporal dynamics of solutes in sediment and soil。这篇文章详细介绍了平面光极技术，这是一种用于研究沉积物和土壤中溶质时空动态的二维成像技术。

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实验员操作平面光极设备

平面光极（Planar Optode, PO）技术是一种二维成像技术，专为在异质沉积物和土壤中，尤其是在沉积物-水界面处，以高分辨率研究生物地球化学过程而开发。沉积物中的组成随深度变化通常被认为是相对稳定的。然而，底栖生物的活动能在表层沉积物中产生显著的异质性，并形成毫米到米尺度的复杂三维输运-反应模式。在生物扰动的沉积物中对O2等变量的空间和时间定量促进了平面光极技术的发展。已经开发并使用了不同的平面光极技术，包括用于多分析物的复合平面光极和与薄膜扩散梯度（DGT）结合的平面光极，来研究沉积物和土壤中O2、pH、二氧化碳分压（pCO2）、温度、外酶和金属/类金属离子的二维溶质分布和/或动态。通过使用平面光极技术，在实验室微宇宙实验和现场原位研究中观察到的新发现，显著提高了我们对异质生物地球化学反应和过程的理解。

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Li et al., Earth-Science Reviews., 2019

在这篇文章中，作者提供了关于平面光极技术研究进展的批判性回顾，包括以下几个方面：

1. 研究进展：回顾了使用平面光极技术的研究进展，包括在不同环境条件下的应用案例和取得的科学成果。

2. 原理、配置和设备：详细介绍了平面光极系统的原理、配置和使用的各种设备，包括荧光指示剂的选择、光学传感器的设计和成像系统的构建。

3. 特性和干扰：讨论了平面光极测量中的特点和可能的干扰因素，以及如何减少这些干扰以提高测量的准确性和可靠性。

4. 环境应用：概述了平面光极技术在环境科学研究中的应用，包括对沉积物和土壤中多种溶质的监测，以及对生物地球化学过程的影响。

文章还提出了使用平面光极的障碍、优势和研究需求。这些内容对于科研人员、环境监测专家和相关政策制定者来说都是非常宝贵的信息，有助于推动平面光极技术的发展和应用，以及更好地理解和管理我们的环境资源。

平面光极技术是当今先进的光电传感技术之一，智感环境团队基于该技术开发了封闭式平面光极设备，并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究。平面光极技术的应用远不止此，因篇幅有限不能一一呈现，如您有更好的方案和想法，可以与我们共同探索和开发平面光极技术在更多领域的应用~