在自然界生态系统中，生物扰动作为关键生态过程，深刻影响着沉积物的物理化学特性与生态功能。这一过程是指栖息于沉积物中的生物，通过摄食、掘穴、移动等生命活动，破坏沉积物原始胶结结构与沉积构造，进而显著改变沉积物物理、化学和生物过程。在水/沉积物这一重要生态界面，生物扰动的作用尤为突出，其不仅维系着水体生态系统平衡，更与人类健康、生态安全存在紧密关联。然而，长期以来，学界对生物扰动影响的研究多局限于定性描述，缺乏系统性定量分析，难以精准揭示其内在机制。随着科技发展，平面光极技术的出现为生物扰动研究带来新契机，凭借技术优势，为解析生物扰动对水/沉积物体系的影响提供了全新视角与数据支撑。
生物扰动在水/沉积物体系中扮演着复杂而关键的角色，其影响贯穿物理、化学和生物多个维度。
1. 重塑沉积物物理结构：生物活动能够破坏沉积物原生结构，形成生物扰动构造与痕迹化石。这些新构造改变沉积物孔隙度、渗透率等物理特性，显著影响物质迁移转化过程。以颤蚓为例，其在沉积物中的频繁活动，能够增强重金属离子（如Cu²⁺）的迁移能力，改变重金属在水/沉积物体系中的空间分布格局。
2. 驱动化学过程变化：生物呼吸、有机质分解等代谢活动产生的化学物质，与沉积物中各组分发生复杂化学反应，引发pH值、氧化还原电位等关键化学参数波动。这些参数变化又反过来影响沉积物性质与生物活动，形成动态反馈调节机制，深刻影响水/沉积物体系的化学平衡。
3. 调控生物群落演替：生物扰动改变沉积物微环境，为生物提供多样化栖息空间与食物资源，促进生物多样性提升；但同时也可能破坏部分物种的生存环境，导致局部物种丰度变化，对生物群落结构与生态功能产生重要影响。
平面光极技术是基于荧光分析原理发展起来的原位实时监测技术。该技术通过将荧光指示剂固定于平面基质，结合数字成像技术，能够实时获取目标物质二维空间分布信息，在水/沉积物体系研究中展现出优势。
1. 多参数实时监测：构建的多参数平面光极系统，可同时对pH值、溶解氧（DO）、二氧化碳分压（pCO₂）等关键参数进行实时监测，为全面解析生物扰动对水/沉积物体系的影响提供丰富数据。
2. 高灵敏度与选择性：凭借高灵敏度与信号选择性，平面光极技术能够捕捉生物扰动引发的细微变化，并通过图像处理技术直观呈现，助力研究人员深入探究生物扰动作用机制。
3. 实用优势显著：该技术操作简便、成本可控且可重复使用，具有良好的应用适应性与推广价值。
生物扰动对水/沉积物体系的影响广泛而深远，平面光极技术的应用为该领域研究开辟了新路径。智感环境团队基于平面光极技术，成功研发封闭式平面光极设备，并将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物及土壤植物根际环境研究。该设备具备以下特性：
1. 可快速实时获取区域DO/pH/CO₂分布信息；
2. 封闭式箱体设计满足暗室测定需求；
3. 软硬件配套，实现校准、图像采集与处理一体化；
4. 非侵入式测量，不破坏原生环境；
5. 高像素CMOS相机保障毫秒级时间分辨率与亚毫米级空间分辨率。
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