平(ping)面光極(ji)技(ji)術：監(jian)測(ce)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)下(xia)水環(huan)境(jing)變化的(de)“顯(xian)微(wei)鏡(jing)”

在(zai)生態學(xue)和(he)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)領域，對水體(ti)環(huan)境(jing)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)與評(ping)估(gu)至關(guan)重要(yao)。尤其(qi)是(shi)當(dang)水體(ti)中(zhong)存(cun)在(zai)生物(wu)擾(rao)動(dong)時，如顫(chan)蚓(yin)等底(di)棲生物(wu)的(de)活動(dong)，可(ke)能(neng)會(hui)引(yin)發壹(yi)系(xi)列(lie)水(shui)環(huan)境(jing)的(de)變化，包(bao)括(kuo)重(zhong)金(jin)屬(shu)遷(qian)移(yi)、pH值波(bo)動(dong)、溶(rong)解(jie)氧(DO)和二(er)氧化碳分壓(ya)(pCO₂)的(de)改(gai)變等。這些變化不(bu)僅(jin)影響水(shui)體(ti)的(de)生(sheng)態(tai)平(ping)衡(heng)，還可(ke)能(neng)對人(ren)類(lei)健(jian)康(kang)和生(sheng)態安全構(gou)成威脅。因此(ci)，如何準(zhun)確、實(shi)時(shi)地監(jian)測(ce)這些變化，成為(wei)了(le)科(ke)研工(gong)作者和環(huan)境(jing)管(guan)理者面臨的(de)重(zhong)要(yao)挑(tiao)戰(zhan)。

在(zai)這壹(yi)背(bei)景(jing)下(xia)，平面光極(ji)技(ji)術憑借其(qi)特(te)殊(shu)的(de)優(you)勢，成為(wei)了(le)監(jian)測(ce)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)下(xia)水環(huan)境(jing)變化的(de)有(you)力工(gong)具。平(ping)面光極(ji)技(ji)術，又稱平面熒光分析(xi)技(ji)術，是(shi)壹(yi)種基(ji)於(yu)熒光分析(xi)原理的(de)原(yuan)位(wei)、實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)技(ji)術。它通過(guo)將熒光指(zhi)示劑固(gu)定在(zai)平面基(ji)質上，利(li)用(yong)數字成(cheng)像技(ji)術實(shi)時(shi)記錄其(qi)二(er)維(wei)特(te)征(zheng)發射(she)光譜，從而(er)實(shi)現(xian)對目標(biao)物(wu)二(er)維(wei)空(kong)間(jian)分布信(xin)息(xi)的(de)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)。這(zhe)種技(ji)術不(bu)僅(jin)具有靈敏度和信(xin)號選(xuan)擇性(xing)，而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)提(ti)供多(duo)路(lu)復(fu)用(yong)功能(neng)，可(ke)以(yi)同(tong)時監(jian)測(ce)多種參(can)數的(de)變化。

在(zai)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)下(xia)水環(huan)境(jing)變化的(de)監(jian)測(ce)中，平面光極(ji)技(ji)術展現了其(qi)特(te)殊(shu)的(de)優(you)勢。首先(xian)，它能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)重金(jin)屬(shu)如銅離(li)子(zi)(Cu²⁺)和鎘離(li)子(zi)(Cd²⁺)在(zai)沈(chen)積物(wu)中(zhong)的(de)遷(qian)移(yi)過(guo)程(cheng)。通過(guo)構(gou)建復(fu)合平(ping)面光極(ji)和與薄膜擴(kuo)散梯(ti)度(du)(DGT)結(jie)合(he)的(de)平(ping)面光極(ji)，可(ke)以(yi)準(zhun)確地(di)反映(ying)出(chu)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)對重金(jin)屬(shu)遷(qian)移(yi)的(de)影(ying)響(xiang)。例(li)如，在(zai)長春南(nan)湖(hu)沈(chen)積物(wu)中(zhong)，顫(chan)蚓(yin)的(de)擾(rao)動(dong)作用顯著(zhu)促(cu)進(jin)了(le)Cu²⁺由(you)上(shang)覆水(shui)向(xiang)沈(chen)積物(wu)的(de)遷(qian)移(yi)，改(gai)變了其(qi)在(zai)沈(chen)積物(wu)中(zhong)的(de)水(shui)平(ping)和(he)垂(chui)直(zhi)分布狀(zhuang)況。這種變化通過(guo)平面光極(ji)技(ji)術得以(yi)實(shi)時(shi)、直(zhi)觀地展現，為(wei)重(zhong)金(jin)屬(shu)汙染(ran)的(de)控(kong)制(zhi)和(he)治理提(ti)供了(le)科學(xue)依(yi)據(ju)。

其(qi)次(ci)，平(ping)面光極(ji)技(ji)術還能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)下(xia)水/沈(chen)積物(wu)體(ti)系(xi)中的(de)pH值、DO和(he)pCO₂等微環境(jing)參(can)數的(de)變化。這些(xie)參數是(shi)表征(zheng)自(zi)然水(shui)環(huan)境(jing)和(he)沈(chen)積物(wu)生(sheng)物(wu)地(di)球(qiu)化學(xue)特(te)征(zheng)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標，也是(shi)影響(xiang)重(zhong)金(jin)屬(shu)遷(qian)移(yi)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。通過(guo)構(gou)建多(duo)參數平面光極(ji)系統(tong)，可(ke)以(yi)同(tong)時監(jian)測(ce)這些參(can)數的(de)變化，並(bing)研究(jiu)它(ta)們之(zhi)間的(de)相(xiang)互作用和影(ying)響(xiang)。實(shi)驗(yan)結果表(biao)明，顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)改變水/沈(chen)積物(wu)界(jie)面附(fu)近的(de)pH值、DO和(he)pCO2梯(ti)度(du)，進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)重金(jin)屬(shu)的(de)遷(qian)移(yi)和(he)轉(zhuan)化過(guo)程(cheng)。這種影(ying)響(xiang)通過(guo)平面光極(ji)技(ji)術得以(yi)精(jing)確捕捉和(he)量(liang)化，為(wei)深(shen)入(ru)理解生(sheng)物(wu)擾(rao)動(dong)對水環(huan)境(jing)變化的(de)影(ying)響(xiang)機制(zhi)提(ti)供了(le)有力支(zhi)持。

除(chu)了以(yi)上(shang)優(you)勢外(wai)，平(ping)面光極(ji)技(ji)術還具有(you)操作(zuo)簡(jian)便(bian)、成(cheng)本較(jiao)低(di)、可(ke)重(zhong)復(fu)使用(yong)等優(you)點。這使得(de)它(ta)在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)中具有廣泛(fan)的(de)適(shi)用(yong)性(xing)和(he)推(tui)廣(guang)價值。例(li)如，在(zai)環境(jing)監(jian)測(ce)站點的(de)建(jian)設中，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)平面光極(ji)技(ji)術構(gou)建多(duo)參數在(zai)線監(jian)測(ce)系統(tong)，實(shi)現(xian)對水環(huan)境(jing)變化的(de)長(chang)期(qi)、連(lian)續(xu)監(jian)測(ce)。在(zai)水汙染(ran)治理項(xiang)目中(zhong)，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)平面光極(ji)技(ji)術評估(gu)治理效(xiao)果，指(zhi)導治理方案的(de)優(you)化和調(tiao)整。

綜(zong)上所(suo)述(shu)，平面光極(ji)技(ji)術在(zai)監(jian)測(ce)顫(chan)蚓(yin)擾動(dong)下(xia)水環(huan)境(jing)變化方面展(zhan)現(xian)出(chu)了(le)特(te)殊(shu)的(de)優(you)勢和顯著(zhu)的(de)效(xiao)果。它(ta)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)重金(jin)屬(shu)遷(qian)移(yi)、pH值、DO和(he)pCO₂等關鍵參(can)數的(de)變化，還能(neng)夠(gou)揭(jie)示(shi)生(sheng)物(wu)擾(rao)動(dong)對水環(huan)境(jing)變化的(de)影(ying)響(xiang)機制(zhi)。隨著技(ji)術的(de)不(bu)斷發展(zhan)和完善，相(xiang)信(xin)平(ping)面光極(ji)技(ji)術將在(zai)生態學(xue)和(he)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)領域發揮更加(jia)重要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。

智(zhi)感環境(jing)團(tuan)隊基於平面光極(ji)技(ji)術開(kai)發(fa)了(le)封(feng)閉式(shi)平(ping)面光極(ji)設備，並(bing)成(cheng)功(gong)將(jiang)其(qi)應(ying)用(yong)於沈(chen)積物(wu)-水(shui)微界(jie)面、水(shui)生(sheng)動(dong)植(zhi)物(wu)和(he)土壤(rang)植(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)環境(jing)的(de)研究(jiu)。這(zhe)些設備具(ju)備以(yi)下(xia)特點(dian)：

1. 實(shi)時(shi)、快(kuai)速地(di)獲(huo)取區(qu)域DO/pH/CO₂的(de)分(fen)布(bu)。

2. 設備自(zi)帶(dai)封閉式(shi)箱(xiang)體(ti)，滿(man)足(zu)測(ce)定所(suo)需(xu)的(de)暗(an)室(shi)條(tiao)件。

3. 設備與軟(ruan)件配套使用(yong)，可(ke)集(ji)成(cheng)校(xiao)準(zhun)、獲(huo)取圖(tu)像、處理圖像(xiang)於(yu)壹(yi)體(ti)。

4. 非(fei)侵(qin)入(ru)性(xing)成(cheng)像(xiang)測(ce)量(liang)，不(bu)破(po)壞(huai)原生(sheng)環境(jing)。

5. 配備高像(xiang)素(su)CMOS相(xiang)機，實(shi)現(xian)時間(jian)分辨(bian)率(lv)毫秒(miao)級，空間(jian)分辨(bian)率(lv)亞(ya)毫米(mi)級。

此(ci)外(wai)，還有便(bian)攜(xie)式(shi)平(ping)面光極(ji)檢(jian)測(ce)儀PO1100，它小巧(qiao)輕便(bian)、便於移(yi)動(dong)和攜(xie)帶(dai)，同樣(yang)能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)、快(kuai)速地(di)獲(huo)取區(qu)域DO/pH/CO₂的(de)分(fen)布(bu)。使用(yong)前(qian)，熒光傳(chuan)感膜需(xu)要標(biao)定並(bing)繪(hui)制(zhi)標(biao)準(zhun)曲(qu)線，工(gong)作環(huan)境(jing)和(he)存(cun)儲環(huan)境(jing)對溫度(du)和(he)濕度有(you)壹(yi)定(ding)要(yao)求(qiu)。