平(ping)面(mian)光極（Planar Optode）技術(shu)是壹種(zhong)基(ji)於光學(xue)傳(chuan)感(gan)原理(li)的高分(fen)辨(bian)化(hua)學(xue)成像(xiang)技術(shu)，主要用(yong)於環(huan)境介(jie)質(zhi)中關鍵化(hua)學參(can)數(shu)（如(ru)pH、溶(rong)解(jie)氧(yang)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)）的原位(wei)動(dong)態(tai)監測。該(gai)技術(shu)的核(he)心(xin)在(zai)於將(jiang)特異性熒光或吸收(shou)性(xing)染(ran)料固定(ding)於透(tou)明聚(ju)合物(wu)載體(ti)表面(mian)，通過染(ran)料分(fen)子(zi)與(yu)目(mu)標(biao)化學物(wu)質(zhi)的特(te)異性相互作用(yong)引起(qi)的光學(xue)信(xin)號(hao)變(bian)化(hua)實現定(ding)量檢測(ce)。其(qi)工作流(liu)程主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)五(wu)個關鍵(jian)環節(jie)：（1）染料選擇(ze)與(yu)固(gu)定(ding)化，依(yi)據(ju)目(mu)標(biao)參(can)數(shu)篩(shai)選具(ju)有(you)特(te)異性響應特(te)征(zheng)的熒(ying)光染(ran)料；（2）光學(xue)激(ji)發(fa)，采用(yong)特定(ding)波長光源(yuan)（通常為可(ke)見光或紫(zi)外光）激(ji)發(fa)染(ran)料分(fen)子(zi)；（3）熒(ying)光信(xin)號(hao)采集(ji)，通過高靈(ling)敏(min)度CCD相機記錄熒(ying)光強(qiang)度(du)或壽命的變(bian)化；（4）空(kong)間(jian)成像(xiang)，將(jiang)傳(chuan)感(gan)膜置(zhi)於待(dai)測介(jie)質(zhi)表(biao)面(mian)或內(nei)部，獲(huo)取化學(xue)參數(shu)的空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)圖像；（5）定(ding)量分(fen)析(xi)，基(ji)於預(yu)先(xian)建立(li)的標(biao)定(ding)曲線將(jiang)光學(xue)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換為化(hua)學參(can)數(shu)濃(nong)度(du)值(zhi)。
該(gai)技術(shu)明顯(xian)的優(you)勢(shi)體(ti)現在(zai)其(qi)非(fei)破壞(huai)性檢測特(te)性和優(you)異的時空(kong)分(fen)辨(bian)率(lv)（可(ke)達亞毫米(mi)級(ji)和秒級(ji)），這(zhe)使其(qi)在(zai)環(huan)境(jing)過(guo)程研(yan)究中展(zhan)現出(chu)特(te)殊的價值(zhi)。在土壤(rang)科學研(yan)究中，平面(mian)光極技術(shu)能夠實(shi)時可視化根際微(wei)域(yu)的pH動(dong)態(tai)變(bian)化，為研(yan)究植(zhi)物(wu)-土(tu)壤(rang)相互作用(yong)、汙染(ran)物(wu)遷(qian)移(yi)轉(zhuan)化等(deng)過程提(ti)供(gong)關(guan)鍵(jian)數(shu)據(ju)支撐。在(zai)水(shui)環境(jing)領域，該(gai)技術(shu)已成功應用(yong)於沈(chen)積(ji)物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)溶(rong)解(jie)氧(yang)梯(ti)度(du)的精(jing)細(xi)刻(ke)畫(hua)，為(wei)水(shui)體(ti)富(fu)營(ying)養化機制研(yan)究和(he)生態(tai)系統(tong)健(jian)康評(ping)估(gu)提供(gong)重(zhong)要技(ji)術(shu)手段(duan)。此外，在(zai)微生(sheng)物(wu)生(sheng)態(tai)學(xue)研(yan)究中，該(gai)技術(shu)還能揭(jie)示(shi)微(wei)生(sheng)物(wu)活(huo)動(dong)與(yu)微(wei)環(huan)境化學(xue)參(can)數(shu)變(bian)化(hua)的耦(ou)合關系。隨(sui)著新(xin)型(xing)熒(ying)光探(tan)針的開發(fa)和(he)成像(xiang)算(suan)法的優(you)化(hua)，平面(mian)光極技術(shu)正(zheng)逐步向多(duo)參(can)數(shu)同(tong)步檢(jian)測(ce)、三(san)維(wei)成像(xiang)等方(fang)向發(fa)展(zhan)，為環(huan)境(jing)化學過(guo)程研(yan)究提(ti)供(gong)更(geng)強大的技(ji)術(shu)支撐。
案例分(fen)享(xiang)：
ESS：不(bu)同鉻暴露(lu)條(tiao)件(jian)下(xia)李(li)氏禾根際pH的空(kong)間(jian)動態(tai)變(bian)化研(yan)究內(nei)容
研(yan)究內(nei)容
超積(ji)累植(zhi)物(wu)的根能(neng)顯(xian)著改變土壤(rang)pH值，從(cong)而改(gai)變(bian)根際鉻(ge)（Cr）的有(you)效性(xing)。目前對於鉻(ge)超積(ji)累植(zhi)物(wu)李(li)氏禾根際pH的動(dong)態(tai)變(bian)化尚不(bu)清楚(chu)。本(ben)研(yan)究采用(yong)平面(mian)光極技術(shu)(PO)研(yan)究了不(bu)同Cr暴露條(tiao)件下(xia)李(li)氏禾根際pH的空(kong)間(jian)動態(tai)變(bian)化，以(yi)及(ji)不同(tong)鉻濃(nong)度(du)對土壤(rang)生物(wu)量(liang)、生(sheng)理(li)參(can)數(shu)和(he)土(tu)壤(rang)酶活(huo)性的影(ying)響。研(yan)究結(jie)果表(biao)明：李(li)氏禾根際pH具(ju)有(you)高度(du)的異質(zhi)性(xing)，且(qie)與(yu)根的形(xing)狀(zhuang)密(mi)切相關。每個實驗(yan)組(zu)的土(tu)壤(rang)酸化(hua)均(jun)顯(xian)著，對照組(zu)、Cr50和(he)Cr100組(zu)的平(ping)均(jun)pH值分(fen)別(bie)降(jiang)低(di)了0.26、0.27和(he)0.35 pH單(dan)位。在(zai)壹定(ding)濃(nong)度(du)(50 mg kg-1)下(xia)，Cr顯(xian)著提高了李(li)氏禾的株(zhu)高和(he)生物(wu)量(liang)(p < 0.05)。葉(ye)片(pian)中葉綠素a、葉(ye)綠素b和(he)總葉(ye)綠素濃(nong)度(du)隨(sui)Cr濃(nong)度(du)的增(zeng)加而升(sheng)高。根際酸(suan)性(xing)磷酸(suan)酶、脲酶和(he)過氧(yang)化(hua)氫(qing)酶活(huo)性均(jun)高於周邊(bian)土壤(rang)。該(gai)研(yan)究結(jie)果為(wei)闡明Cr的超(chao)積(ji)累機制和提(ti)高植(zhi)物(wu)修復(fu)效(xiao)率提供(gong)了新(xin)的思(si)路(lu)。
平(ping)面(mian)光極的應用(yong)
在本(ben)研(yan)究中，平面(mian)光極（PO）技術(shu)用(yong)於生(sheng)成李(li)氏禾根際中pH的空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)圖像，這(zhe)些(xie)圖像(xiang)有助於揭(jie)示(shi)根際中鉻的活(huo)化模(mo)式，並為開發(fa)針(zhen)對性策(ce)略提供(gong)有(you)價值(zhi)的見(jian)解(jie)。平面(mian)光極技術(shu)的應用(yong)使得(de)研(yan)究者(zhe)能夠在(zai)微觀(guan)尺度(du)上觀(guan)察(cha)和(he)量化(hua)根際中的生(sheng)物(wu)地球(qiu)化學(xue)過程，為(wei)理(li)解(jie)植(zhi)物(wu)根部(bu)如(ru)何(he)調(tiao)節(jie)根際環(huan)境(jing)以(yi)及(ji)植(zhi)物(wu)與(yu)微(wei)生(sheng)物(wu)之(zhi)間(jian)的相互作用(yong)提供(gong)了有(you)力的工具(ju)。
咨(zi)詢電(dian)話