沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)作(zuo)為(wei)水(shui)體(ti)生(sheng)態(tai)系統中壹(yi)個關(guan)鍵(jian)的過(guo)渡區(qu)域(yu)，對(dui)物質(zhi)循環、能量(liang)流(liu)動(dong)以及(ji)生(sheng)物(wu)地(di)球(qiu)化學(xue)過(guo)程(cheng)起(qi)著(zhe)至(zhi)關重要(yao)的作(zuo)用(yong)。該界面(mian)處(chu)發(fa)生(sheng)的物(wu)理(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)物(wu)過(guo)程(cheng)極其(qi)復(fu)雜(za)，且對(dui)整個(ge)水體(ti)環境的質(zhi)量(liang)和穩定(ding)性有著(zhe)深遠影響(xiang)。例如，沈(chen)積(ji)物中的營養(yang)物(wu)質(zhi)、重金屬以及(ji)有機(ji)汙染物(wu)等(deng)會與上覆水體(ti)進(jin)行交換(huan)，這種(zhong)交換(huan)過(guo)程(cheng)在很(hen)大程(cheng)度(du)上決(jue)定(ding)了(le)水(shui)體(ti)的富營養(yang)化(hua)程(cheng)度(du)、汙染物(wu)的遷移(yi)轉化規(gui)律(lv)以及(ji)水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)的生(sheng)存(cun)環境。因此(ci)，深入(ru)了(le)解沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的物(wu)質(zhi)交換(huan)過(guo)程(cheng)對(dui)於(yu)水體(ti)生(sheng)態(tai)系統的保(bao)護(hu)和(he)管(guan)理(li)具(ju)有重要(yao)意義(yi)。
傳(chuan)統(tong)的研(yan)究方法在(zai)監測(ce)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的參(can)數時(shi)存在(zai)壹(yi)定(ding)的局(ju)限性。例如，常(chang)規(gui)的采(cai)樣分析(xi)方法只(zhi)能獲取離散的、瞬時(shi)的數(shu)據(ju)，無(wu)法(fa)全面(mian)反(fan)映(ying)界面(mian)處(chu)參(can)數的動(dong)態(tai)變化(hua)和空(kong)間分布(bu)特(te)征(zheng)。而(er)平面(mian)光(guang)極技術(shu)的出現(xian)為(wei)解決(jue)這些(xie)問(wen)題(ti)提(ti)供了(le)新(xin)的途(tu)徑。它(ta)能(neng)夠(gou)實時監(jian)測(ce)沈(chen)積(ji)物-水微(wei)界面(mian)上的溶(rong)解氧、pH值(zhi)及(ji)二氧化(hua)碳(tan)等(deng)參(can)數的動(dong)態(tai)變化(hua)，通過(guo)獲取這些(xie)參(can)數的二維(wei)分布(bu)圖像及其(qi)隨(sui)時(shi)間變化(hua)的詳細(xi)信(xin)息，極大地(di)提(ti)升(sheng)了(le)我(wo)們(men)對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)物(wu)質(zhi)交換(huan)過(guo)程(cheng)的認(ren)識(shi)。
平面(mian)光(guang)極技術(shu)基於(yu)熒光(guang)傳感原(yuan)理(li)，其(qi)核(he)心部(bu)件(jian)是對(dui)特定(ding)目(mu)標(biao)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)敏(min)感的熒光(guang)染料。當(dang)特定(ding)波(bo)長的光(guang)線(xian)照射到(dao)熒光(guang)染料上時，染料會(hui)被激發(fa)而(er)發出熒光(guang)。在沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)環境中，溶解氧、pH值(zhi)及(ji)二氧化(hua)碳(tan)等(deng)參(can)數的變化(hua)會對(dui)熒光(guang)染料的熒光(guang)特性產生影響(xiang)，具(ju)體(ti)表(biao)現(xian)為(wei)熒光(guang)強度(du)或熒光(guang)壽(shou)命的改(gai)變。例(li)如，對(dui)於(yu)溶解氧的檢(jian)測(ce)，某(mou)些(xie)熒光(guang)染料在(zai)與氧分(fen)子相互作(zuo)用(yong)時，其(qi)熒光(guang)強度(du)會(hui)發(fa)生(sheng)猝滅(mie)現(xian)象(xiang)，且猝滅(mie)程度(du)與(yu)溶(rong)解氧的濃(nong)度(du)存(cun)在(zai)定(ding)量(liang)關系。通過(guo)高分(fen)辨(bian)率(lv)相(xiang)機(ji)對(dui)熒光(guang)變化(hua)進行實時捕捉(zhuo)，能夠(gou)將(jiang)這些(xie)化(hua)學(xue)參(can)數的空(kong)間分布(bu)轉(zhuan)化為直觀的圖像信息。該技術還配備了(le)專門(men)的軟(ruan)件(jian)，用於(yu)對(dui)采集(ji)到的圖像進行校(xiao)準、分析(xi)和處(chu)理(li)，從而(er)精確地(di)計算出各(ge)個(ge)參(can)數在(zai)不同位(wei)置和(he)時間的具(ju)體(ti)數(shu)值。
平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)具(ju)有出色的時(shi)間分辨(bian)率(lv)，能(neng)夠(gou)達到(dao)毫(hao)秒(miao)級(ji)，這使得它(ta)可(ke)以快(kuai)速(su)捕捉(zhuo)到沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)參(can)數的瞬間變化(hua)。其(qi)空(kong)間分辨(bian)率(lv)可(ke)達(da)亞毫(hao)米(mi)級(ji)，能(neng)夠(gou)精確地(di)呈現(xian)出參(can)數在(zai)微(wei)小(xiao)區域(yu)內(nei)的分(fen)布(bu)差(cha)異。在(zai)研究底(di)棲(qi)動(dong)物對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)影響(xiang)時，由於(yu)底棲(qi)動(dong)物的活(huo)動(dong)範圍(wei)較小(xiao)且活(huo)動(dong)迅速(su)，傳(chuan)統監(jian)測(ce)方法很(hen)難(nan)準確捕捉(zhuo)其(qi)對(dui)周(zhou)圍環境參(can)數的影響(xiang)。而(er)平面(mian)光(guang)極技術(shu)憑借其(qi)高時(shi)空(kong)分辨(bian)率(lv)，能(neng)夠(gou)清晰(xi)地(di)記錄(lu)底(di)棲(qi)動(dong)物在(zai)活(huo)動(dong)過(guo)程(cheng)中引起(qi)的溶(rong)解氧、pH值(zhi)等(deng)參(can)數在(zai)短時(shi)間內的微(wei)小(xiao)變化(hua)以及(ji)在(zai)微(wei)區(qu)域(yu)內(nei)的空(kong)間分布(bu)差(cha)異，為(wei)深入(ru)研(yan)究底(di)棲(qi)動(dong)物與(yu)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的相(xiang)互作(zuo)用(yong)提(ti)供了(le)有力手段。
該技術在測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)中不會(hui)對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的原(yuan)生(sheng)環境造(zao)成破壞(huai)，屬於(yu)非侵(qin)入(ru)性測(ce)量(liang)。與傳(chuan)統(tong)的采(cai)樣分析(xi)方法不(bu)同，平面(mian)光(guang)極技術(shu)不需(xu)要(yao)采集(ji)樣品(pin)，避(bi)免(mian)了(le)采(cai)樣過(guo)程(cheng)對(dui)界面(mian)環境的擾(rao)動(dong)，從而(er)能夠(gou)保證(zheng)所獲取的數(shu)據(ju)真(zhen)實地反(fan)映(ying)自然狀態(tai)下沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的物(wu)質(zhi)交換(huan)過(guo)程(cheng)。在研究壹(yi)些對(dui)環境變化(hua)較為(wei)敏(min)感的區(qu)域(yu)，如珍(zhen)貴水(shui)生生物棲(qi)息地的沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)時(shi)，非(fei)侵(qin)入(ru)性的平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)可(ke)以在(zai)不(bu)幹(gan)擾(rao)生物生(sheng)存(cun)環境的前(qian)提(ti)下，持續監(jian)測(ce)界面(mian)參(can)數的變化(hua)，為保護(hu)這些(xie)敏(min)感生態(tai)區域(yu)提(ti)供科(ke)學(xue)依(yi)據(ju)。
平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)能夠(gou)同時對(dui)溶解氧、pH值(zhi)及(ji)二氧化(hua)碳(tan)等(deng)多個參(can)數進(jin)行同步監(jian)測(ce)，壹(yi)次(ci)性獲取全(quan)面(mian)的環境信息。這種(zhong)多(duo)參(can)數同步監(jian)測(ce)的能(neng)力(li)有助於(yu)研究人(ren)員(yuan)綜合(he)分(fen)析(xi)不同參(can)數之(zhi)間的相(xiang)互關(guan)系以及(ji)它(ta)們(men)對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)物(wu)質(zhi)交換(huan)過(guo)程(cheng)的協(xie)同影響(xiang)。在研究藻(zao)類大量(liang)繁(fan)殖(zhi)對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)的影響(xiang)時，通過(guo)平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)同步監(jian)測(ce)溶(rong)解氧、pH值(zhi)和(he)二氧化(hua)碳(tan)的變化(hua)，可(ke)以發(fa)現(xian)隨(sui)著(zhe)藻(zao)類的生(sheng)長和分(fen)解，溶解氧濃(nong)度(du)會(hui)先(xian)因(yin)光(guang)合(he)作(zuo)用升(sheng)高後(hou)因(yin)呼吸(xi)作(zuo)用(yong)降(jiang)低，pH值也會相(xiang)應地發生(sheng)變化(hua)，同時二氧化(hua)碳(tan)的釋(shi)放(fang)和(he)吸(xi)收(shou)也(ye)會(hui)受到影響(xiang)。通過(guo)綜(zong)合(he)分(fen)析(xi)這些(xie)參(can)數的同步變化(hua)，能夠(gou)更深入(ru)地(di)理(li)解藻(zao)類繁(fan)殖(zhi)對(dui)沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)生(sheng)物(wu)地(di)球(qiu)化學(xue)過(guo)程(cheng)的影響(xiang)機(ji)制。
平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)在沈(chen)積(ji)物-水界面(mian)研(yan)究中展現(xian)出了(le)巨大的優勢(shi)，通過(guo)實時監(jian)測(ce)溶(rong)解氧、pH值(zhi)及(ji)二氧化(hua)碳(tan)等(deng)參(can)數的動(dong)態(tai)變化(hua)，為我們(men)深入(ru)理(li)解沈(chen)積(ji)物與水體(ti)之(zhi)間的物(wu)質(zhi)交換(huan)過(guo)程(cheng)提(ti)供了(le)豐(feng)富而(er)準確的數(shu)據(ju)。平(ping)面(mian)光(guang)極分析(xi)儀（PO）是二維(wei)、亞毫(hao)米(mi)級(ji)檢(jian)測(ce)水(shui)土(tu)環境多種(zhong)指(zhi)標(biao)的高新(xin)技(ji)術設備。智(zhi)感(gan)環境積(ji)極從事(shi)平(ping)面(mian)光(guang)極設備開發(fa)和(he)商業(ye)化(hua)推廣(guang)，開發(fa)了(le)封(feng)閉式(shi)PO系統，可(ke)實現(xian)pH、DO和(he)CO2的精(jing)準和秒(miao)級(ji)實時檢(jian)測(ce)。2020年智感(gan)環境的PO設備成功走(zou)進法(fa)國(guo)波(bo)爾多大學(xue)，為(wei)“中國制(zhi)造(zao)"贏(ying)得(de)了(le)世(shi)界的尊(zun)重。然而(er)，該技術目(mu)前(qian)仍存(cun)在(zai)壹(yi)些有待(dai)改進的地(di)方。例如，在(zai)復雜(za)環境中，熒光(guang)信號可(ke)能(neng)會受到其(qi)他因(yin)素(su)的幹(gan)擾(rao)，導致測(ce)量(liang)精度(du)受(shou)到(dao)壹(yi)定(ding)影響(xiang)。未來的研(yan)究可(ke)以致(zhi)力(li)於(yu)進壹(yi)步優化熒光(guang)指示(shi)劑(ji)，提(ti)高其(qi)對(dui)目(mu)標(biao)參(can)數的特(te)異(yi)性和抗幹(gan)擾(rao)能力。同時，在(zai)設備的便(bian)攜(xie)性和數據處(chu)理(li)的智(zhi)能(neng)化(hua)方面(mian)也(ye)有提(ti)升(sheng)空(kong)間，以便(bian)更好地(di)滿(man)足(zu)野(ye)外(wai)實地監(jian)測(ce)和(he)大量(liang)數據(ju)快(kuai)速(su)分(fen)析(xi)的需(xu)求(qiu)。隨(sui)著(zhe)技(ji)術的不(bu)斷(duan)完(wan)善(shan)和發(fa)展，平(ping)面(mian)光(guang)極技術(shu)有望(wang)在水(shui)體(ti)生(sheng)態(tai)系統的保(bao)護(hu)、水(shui)汙染治理(li)以及(ji)全(quan)球(qiu)變化(hua)研究等(deng)領(ling)域(yu)發(fa)揮(hui)更為重(zhong)要(yao)的作(zuo)用(yong)，為(wei)相(xiang)關決(jue)策(ce)的制(zhi)定(ding)提(ti)供更堅實的科(ke)學(xue)基礎。
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