熒光(guang)膜(mo)下的生(sheng)態萬象(xiang)：平(ping)面光(guang)極(ji)技術關(guan)於(yu) CO₂的研(yan)究(jiu)

平(ping)面光(guang)極(ji)技術是(shi)壹種先(xian)進(jin)的(de)光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)技術，廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)環境(jing)監(jian)測(ce)、生(sheng)態研究(jiu)和土壤(rang)科(ke)學等領域(yu)。該技術通(tong)過光化(hua)學傳感(gan)膜(mo)和熒光成(cheng)像技(ji)術，能(neng)夠實(shi)時、原位監測(ce)水體(ti)、沈積物、土(tu)壤(rang)和植物根(gen)際(ji)中(zhong)的(de)物理化(hua)學參數(shu)，包(bao)括溶解氧(yang)（DO）、pH值和二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)（CO₂）等。

技術原理

平(ping)面光(guang)極(ji)技術基(ji)於(yu)光化(hua)學傳感(gan)膜(mo)，該膜含(han)有對被測(ce)物質敏(min)感的熒(ying)光染料。這(zhe)些染(ran)料在(zai)激發光源的(de)照(zhao)射(she)下發出熒光(guang)信(xin)號，熒(ying)光信號(hao)會(hui)根(gen)據被測(ce)物質濃(nong)度(du)的變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。通過CMOS相機捕(bu)獲這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)，並將其(qi)轉化(hua)為濃度信息(xi)。

應用(yong)實(shi)例

沈(chen)積物-水微(wei)界(jie)面研(yan)究(jiu)：在湖(hu)泊、河流(liu)等自然水體(ti)中(zhong)，沈(chen)積物-水微(wei)界(jie)面是(shi)物質循(xun)環(huan)和能量流(liu)動的關鍵區(qu)域(yu)。平(ping)面光(guang)極(ji)技術被用(yong)於(yu)實(shi)時監測這(zhe)壹界面上(shang)的(de)溶解氧(yang)（DO）、pH值及(ji)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)（CO₂）等參數(shu)的(de)動(dong)態變(bian)化(hua)。

土壤(rang)生(sheng)態研究(jiu)：在土(tu)壤(rang)生(sheng)態研究(jiu)中(zhong)，平(ping)面光(guang)極(ji)技術被用(yong)於(yu)測定土壤(rang)中(zhong)的(de)pH值(zhi)、溶解氧(yang)含(han)量等關鍵(jian)參(can)數(shu)，以(yi)了(le)解土壤(rang)的(de)理化(hua)性質和生(sheng)態系統(tong)的運(yun)行(xing)狀(zhuang)態。

植物根(gen)際(ji)CO₂濃度監測：研(yan)究(jiu)人員(yuan)使(shi)用(yong)平(ping)面光(guang)極(ji)成(cheng)像技(ji)術監(jian)測(ce)白(bai)羽扇豆(dou)（Lupinus albus）根(gen)際區(qu)域(yu)的(de)CO₂分壓（pCO₂）。這(zhe)種(zhong)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)監(jian)測(ce)有助(zhu)於(yu)捕(bu)捉根(gen)際CO₂濃度的(de)快速變(bian)化(hua)。

底棲(qi)生(sheng)物擾(rao)動對沈(chen)積物中(zhong)CO₂分(fen)布(bu)的影(ying)響：平(ping)面光(guang)極(ji)技術能(neng)夠監(jian)測(ce)底棲(qi)生(sheng)物（如(ru)招(zhao)潮蟹）擾(rao)動對沈(chen)積物中(zhong)CO₂分(fen)布(bu)的影(ying)響。研究(jiu)表明(ming)，底棲(qi)生(sheng)物的(de)活(huo)動顯著增加(jia)了(le)沈積物中(zhong)CO₂的(de)排(pai)放。

技術優勢

高時空分辨率(lv)：平(ping)面光(guang)極(ji)技術能(neng)夠在(zai)毫秒級(ji)時間內捕(bu)捉目(mu)標區(qu)域(yu)內化(hua)學參數(shu)的(de)細微(wei)變(bian)化(hua)，同時具有亞毫米(mi)級(ji)的(de)空(kong)間(jian)分(fen)辨率(lv)。

非(fei)侵入性成(cheng)像：該技術通(tong)過塗覆(fu)在透(tou)明載(zai)體(ti)上(shang)的(de)特(te)定熒光或(huo)吸收(shou)性染料，實(shi)現對(dui)環境(jing)中(zhong)目(mu)標化(hua)學物質的(de)非(fei)侵入性檢測(ce)。

高(gao)靈(ling)敏(min)度與(yu)多參(can)數(shu)測(ce)量能力(li)：平(ping)面光(guang)極(ji)技術基(ji)於(yu)熒光(guang)分析(xi)原理，具有高靈(ling)敏(min)度，能夠檢測(ce)出極低(di)濃度的化(hua)學物質。現(xian)代(dai)平(ping)面光(guang)極(ji)系統(tong)不僅(jin)限(xian)於(yu)單壹參數(shu)的(de)監(jian)測(ce)，而(er)是(shi)集成(cheng)了(le)多種功能於(yu)壹體(ti)，能夠同時監測溶解氧(yang)（DO）、pH值、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)（CO₂）等多種(zhong)參(can)數(shu)。

實(shi)時性與(yu)原位檢測(ce)：平(ping)面光(guang)極(ji)技術能(neng)夠實(shi)現實(shi)時檢測(ce)，即(ji)時反映目標物的(de)動(dong)態變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)實(shi)時性特(te)點使得(de)科(ke)學家們(men)能(neng)夠迅(xun)速響應環(huan)境(jing)變(bian)化(hua)，及(ji)時調整(zheng)研究(jiu)策略(lve)。