秒級(ji)響(xiang)應，亞(ya)毫米精度：平(ping)面光極技術(shu)在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)中的(de)最(zui)新(xin)應(ying)用

隨著(zhe)科(ke)技的(de)不斷進(jin)步，各(ge)種(zhong)新(xin)型(xing)的(de)環境(jing)監(jian)測(ce)技術(shu)層(ceng)出不窮(qiong)，其(qi)中平面光極技術(shu)憑借其(qi)工作(zuo)原理和性能，逐(zhu)漸(jian)在(zai)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)領域(yu)嶄(zhan)露頭角。本文(wen)將(jiang)詳(xiang)細揭(jie)秘(mi)平面光極技術(shu)的(de)工作原理，並重(zhong)點(dian)強調(tiao)其(qi)在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)中對溶(rong)解氧(yang)（DO）、pH值和二氧化(hua)碳（CO2）等(deng)關(guan)鍵指標(biao)的(de)實時捕(bu)獲(huo)能力(li)。

壹(yi)、技術(shu)原理

平(ping)面光極技術(shu)是(shi)壹(yi)種基(ji)於(yu)光電(dian)和熒(ying)光分(fen)析(xi)原理的(de)新(xin)型(xing)監測(ce)技術(shu)。其(qi)工作(zuo)原理主(zhu)要(yao)包(bao)括以(yi)下幾個步驟：

染(ran)料(liao)選(xuan)擇(ze)：首先(xian)，選(xuan)擇(ze)對目標(biao)化(hua)學物(wu)質敏(min)感(gan)的(de)熒(ying)光染(ran)料(liao)。這些(xie)染(ran)料(liao)的(de)熒(ying)光特性會(hui)隨著(zhe)目標(biao)化(hua)學物(wu)質濃(nong)度的(de)變化(hua)而(er)發生改變。

激發光源(yuan)：利用特定波長(chang)的(de)光（如可見(jian)光或(huo)紫(zi)外(wai)光）照(zhao)射(she)熒(ying)光染(ran)料(liao)，使其(qi)激發並發出熒(ying)光。

熒(ying)光檢(jian)測(ce)：通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)熒(ying)光的(de)強度(du)和波長(chang)變化(hua)，可以(yi)推(tui)斷(duan)出目標(biao)化(hua)學物(wu)質的(de)濃度。因為熒(ying)光的(de)強度(du)和波長(chang)與目標(biao)化(hua)學物(wu)質的(de)濃度存在(zai)特定的(de)關(guan)系(xi)。

熒(ying)光成(cheng)像：利用高分辨率(lv)相機(ji)捕(bu)捉熒(ying)光圖像，實現(xian)對(dui)目標(biao)化(hua)學物(wu)質空(kong)間分(fen)布的(de)可視(shi)化(hua)。

數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)：通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)熒(ying)光圖像，得(de)到目標(biao)化(hua)學物(wu)質的(de)空間分(fen)布圖，為環境(jing)監(jian)測(ce)和生態系(xi)統(tong)健康(kang)評(ping)估提(ti)供(gong)有(you)力(li)支(zhi)持。

二、平面光極技術(shu)在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)中的(de)應用

在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)中，平面光極技術(shu)展現出實時捕(bu)獲(huo)能力(li)。以(yi)下是(shi)其(qi)在(zai)DO、pH值和CO2等指標(biao)監(jian)測(ce)方面的(de)具(ju)體應用：

溶(rong)解氧(yang)（DO）監測(ce)：平面光極技術(shu)可以(yi)實時監(jian)測(ce)水體(ti)中的(de)溶(rong)解氧(yang)水平(ping)。通(tong)過(guo)選(xuan)擇(ze)合適(shi)的(de)熒(ying)光染(ran)料(liao)和激發光源(yuan)，可以(yi)快(kuai)速準確(que)地(di)檢(jian)測(ce)出水體(ti)中的(de)DO含量，從而(er)評(ping)估水(shui)質和生態系(xi)統(tong)健康(kang)狀況。

pH值監測(ce)：利用平面光極技術(shu)，可以(yi)實時監(jian)測(ce)土壤(rang)和水體(ti)的(de)pH值變化(hua)。這對於(yu)了解土(tu)壤肥力(li)、汙(wu)染(ran)物(wu)遷移和植物(wu)生長等(deng)過(guo)程(cheng)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。通(tong)過(guo)實時監(jian)測(ce)pH值，可以(yi)及時發(fa)現土(tu)壤(rang)和水體(ti)的(de)酸(suan)堿度(du)異(yi)常，為農業生產和水資源(yuan)管(guan)理提(ti)供(gong)科(ke)學依(yi)據(ju)。

二氧化(hua)碳（CO2）監(jian)測(ce)：平面光極技術(shu)同(tong)樣適(shi)用於水體和土壤(rang)中CO2含量的(de)實時監(jian)測(ce)。通(tong)過(guo)選(xuan)擇(ze)合適(shi)的(de)熒(ying)光染(ran)料(liao)和激發光源(yuan)，可以(yi)實現(xian)對(dui)CO2含(han)量的(de)高精度測(ce)量。這對於(yu)研(yan)究生物(wu)地(di)球化學(xue)過(guo)程(cheng)、評(ping)估生態系(xi)統(tong)碳(tan)循環等(deng)方面具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。

三(san)、技術(shu)優勢

平(ping)面光極技術(shu)在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)中展現出諸多(duo)優勢：

1、非破壞性：平面光極技術(shu)采用非侵入性(xing)成像測(ce)量方式，不(bu)會(hui)對(dui)原生環境(jing)造成破壞，確(que)保(bao)測(ce)量結果的(de)準確(que)性(xing)和可靠(kao)性(xing)。

2、高時空(kong)分辨率(lv)：平面光極技術(shu)能夠(gou)提(ti)供(gong)高時空(kong)分辨率(lv)的(de)熒(ying)光圖像，使科(ke)學家們能夠(gou)捕(bu)捉到環境(jing)中化學(xue)參(can)數(shu)的(de)細微變化(hua)。

3、設(she)備(bei)簡(jian)單、操作(zuo)簡便：平面光極系(xi)統(tong)具(ju)有(you)設(she)備(bei)簡(jian)單、操作(zuo)簡便的(de)特點，降(jiang)低(di)了使用的(de)門檻和成本(ben)。

4、實時性(xing)：平面光極技術(shu)能夠(gou)實時捕(bu)獲(huo)環境(jing)中DO、pH值和CO₂等關(guan)鍵指標(biao)的(de)變化(hua)情(qing)況，為(wei)環境(jing)監(jian)測(ce)和生態系(xi)統(tong)健康(kang)評(ping)估提(ti)供(gong)及時準(zhun)確(que)的(de)數(shu)據(ju)支(zhi)持(chi)。

平(ping)面光極技術(shu)作為壹(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)的(de)環境(jing)監(jian)測(ce)技術(shu)，在(zai)水(shui)土(tu)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)領域(yu)展現出性能和廣泛(fan)的(de)應用前(qian)景(jing)。隨著(zhe)科(ke)學技術(shu)的(de)不斷進(jin)步和應用的(de)不斷拓展，相信平(ping)面光極技術(shu)將(jiang)在(zai)未(wei)來(lai)發揮(hui)更加重(zhong)要(yao)的(de)作用。智感(gan)環(huan)境(jing)團隊基(ji)於(yu)平(ping)面光極技術(shu)相繼(ji)開(kai)發了封閉(bi)式平(ping)面光極和便攜式平(ping)面光極設(she)備(bei)，並成功(gong)將(jiang)其(qi)應用於沈積(ji)物(wu)-水微(wei)界面、水(shui)生動植(zhi)物(wu)和土壤(rang)植(zhi)物(wu)根際(ji)環境(jing)的(de)研(yan)究。這些(xie)設(she)備(bei)具(ju)備以(yi)下特點：

1. 實時、快(kuai)速地(di)獲(huo)取區域(yu)DO/pH/CO₂的(de)分布。

2. 設(she)備(bei)自帶(dai)封(feng)閉(bi)式箱體(ti)，滿(man)足測(ce)定所需的(de)暗室(shi)條件。

3. 設(she)備(bei)與軟件(jian)配(pei)套(tao)使用，可集成校準、獲(huo)取圖像、處(chu)理圖像於壹體。

4. 非侵入性(xing)成像測(ce)量，不(bu)破(po)壞(huai)原生環境(jing)。

5. 配(pei)備(bei)高像素(su)CMOS相機(ji)，實現(xian)時間分(fen)辨率(lv)毫秒級(ji)，空(kong)間分(fen)辨率(lv)亞(ya)毫米級(ji)。

此外(wai)，還有(you)便攜式平(ping)面光極檢(jian)測(ce)儀PO1100，它小(xiao)巧輕便、便於移動和攜帶(dai)，同(tong)樣能夠(gou)實時、快(kuai)速地(di)獲(huo)取區域(yu)DO/pH/CO₂的(de)分布。使用前(qian)，熒(ying)光傳感(gan)膜(mo)需(xu)要(yao)標(biao)定並繪(hui)制(zhi)標(biao)準(zhun)曲線(xian)，工作環境(jing)和存儲(chu)環境(jing)對(dui)溫(wen)度(du)和濕度(du)有(you)壹定要求。