荧光膜赋能平面光极技术：CO₂的微生态过程监测与研究进展

平面光极技术是一种先进的光电传感技术，广泛应用于环境监测、生态研究和土壤科学等领域。该技术通过光化学传感膜和荧光成像技术，能够实时、原位监测水体、沉积物、土壤和植物根际中的物理化学参数，包括溶解氧（DO）、pH值和二氧化碳（CO₂）等。

技术原理

平面光极技术基于光化学传感膜，该膜含有对被测物质敏感的荧光染料。这些染料在激发光源的照射下发出荧光信号，荧光信号会根据被测物质浓度的变化而变化。通过CMOS相机捕获这种变化，并将其转化为浓度信息。

应用实例

沉积物-水微界面研究：在湖泊、河流等自然水体中，沉积物-水微界面是物质循环和能量流动的关键区域。平面光极技术被用于实时监测这一界面上的溶解氧（DO）、pH值及二氧化碳（CO₂）等参数的动态变化。

土壤生态研究：在土壤生态研究中，平面光极技术被用于测定土壤中的pH值、溶解氧含量等关键参数，以了解土壤的理化性质和生态系统的运行状态。

植物根际CO₂浓度监测：研究人员使用平面光极成像技术监测白羽扇豆（Lupinus albus）根际区域的CO₂分压（pCO₂）。这种高频率的监测有助于捕捉根际CO₂浓度的快速变化。

底栖生物扰动对沉积物中CO₂分布的影响：平面光极技术能够监测底栖生物（如招潮蟹）扰动对沉积物中CO₂分布的影响。研究表明，底栖生物的活动显著增加了沉积物中CO₂的排放。

技术优势

高时空分辨率：平面光极技术能够在毫秒级时间内捕捉目标区域内化学参数的细微变化，同时具有亚毫米级的空间分辨率。

非侵入性成像：该技术通过涂覆在透明载体上的特定荧光或吸收性染料，实现对环境中目标化学物质的非侵入性检测。

高灵敏度与多参数测量能力：平面光极技术基于荧光分析原理，具有高灵敏度，能够检测出极低浓度的化学物质。现代平面光极系统不仅限于单一参数的监测，而是集成了多种功能于一体，能够同时监测溶解氧（DO）、pH值、二氧化碳（CO₂）等多种参数。

实时性与原位检测：平面光极技术能够实现实时检测，即时反映目标物的动态变化。这种实时性特点使得科学家们能够迅速响应环境变化，及时调整研究策略。

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~