熒(ying)光(guang)膜耦合(he)平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術在微生(sheng)態CO₂過(guo)程監測(ce)中(zhong)的應用(yong)與(yu)研究進展

平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術是壹種(zhong)先進的光(guang)電傳感(gan)技(ji)術，廣泛應用(yong)於環(huan)境(jing)監測(ce)、生(sheng)態研究和(he)土(tu)壤科學(xue)等(deng)領域(yu)。該技(ji)術通過光化學(xue)傳(chuan)感膜和(he)熒(ying)光(guang)成像技術，能(neng)夠(gou)實時(shi)、原位(wei)監測(ce)水(shui)體(ti)、沈(chen)積(ji)物、土(tu)壤和(he)植(zhi)物根(gen)際(ji)中(zhong)的(de)物理化學(xue)參(can)數，包(bao)括溶(rong)解(jie)氧(yang)（DO）、pH值(zhi)和(he)二氧化碳（CO₂）等(deng)。

技(ji)術原理

平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術基於(yu)光(guang)化學(xue)傳(chuan)感膜，該膜含有對(dui)被(bei)測(ce)物質(zhi)敏感的(de)熒(ying)光染料(liao)。這(zhe)些染(ran)料在激發(fa)光源的照射(she)下發(fa)出熒光信號(hao)，熒光(guang)信(xin)號會(hui)根(gen)據(ju)被(bei)測(ce)物質(zhi)濃度(du)的(de)變化而變化。通過CMOS相機(ji)捕(bu)獲這(zhe)種(zhong)變化，並將(jiang)其轉(zhuan)化為濃度(du)信(xin)息(xi)。

應用(yong)實例(li)

沈積(ji)物-水(shui)微界(jie)面研究：在湖(hu)泊、河流等自然水體(ti)中(zhong)，沈(chen)積(ji)物-水(shui)微界(jie)面是(shi)物質(zhi)循環和(he)能(neng)量流(liu)動(dong)的關(guan)鍵(jian)區(qu)域(yu)。平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術被用(yong)於實(shi)時(shi)監測(ce)這(zhe)壹界(jie)面上的溶(rong)解(jie)氧（DO）、pH值及(ji)二氧化碳（CO₂）等(deng)參(can)數(shu)的動(dong)態(tai)變化。

土壤生態研究：在土壤生態研究中，平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術被用(yong)於測(ce)定(ding)土(tu)壤中的pH值、溶(rong)解氧含量等(deng)關(guan)鍵(jian)參數(shu)，以(yi)了解(jie)土(tu)壤的理化性質(zhi)和(he)生(sheng)態(tai)系統(tong)的運(yun)行(xing)狀態。

植(zhi)物根(gen)際(ji)CO₂濃度(du)監測(ce)：研究人員使(shi)用(yong)平(ping)面(mian)光極(ji)成像技術監測(ce)白(bai)羽扇(shan)豆(dou)（Lupinus albus）根(gen)際(ji)區(qu)域(yu)的CO₂分(fen)壓（pCO₂）。這(zhe)種(zhong)高(gao)頻率(lv)的監測(ce)有(you)助於(yu)捕(bu)捉根(gen)際(ji)CO₂濃度(du)的(de)快速變化。

底棲(qi)生物擾(rao)動(dong)對沈積(ji)物中(zhong)CO₂分(fen)布(bu)的影響：平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術能(neng)夠(gou)監測(ce)底棲(qi)生物（如(ru)招潮蟹）擾動對沈積(ji)物中(zhong)CO₂分(fen)布(bu)的影響。研究表明，底棲(qi)生物的(de)活(huo)動顯著增(zeng)加了(le)沈(chen)積物中(zhong)CO₂的(de)排(pai)放。

技術優勢

高(gao)時(shi)空(kong)分(fen)辨(bian)率(lv)：平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術能(neng)夠(gou)在毫秒級時(shi)間內捕(bu)捉目(mu)標(biao)區(qu)域(yu)內化學(xue)參(can)數的(de)細微變化，同時(shi)具有(you)亞(ya)毫(hao)米(mi)級(ji)的(de)空(kong)間分(fen)辨(bian)率(lv)。

非侵(qin)入(ru)性成像：該技(ji)術通過塗(tu)覆在透明(ming)載(zai)體(ti)上的特(te)定(ding)熒(ying)光(guang)或(huo)吸(xi)收性染(ran)料(liao)，實(shi)現(xian)對(dui)環境中目(mu)標(biao)化學(xue)物質(zhi)的(de)非侵(qin)入(ru)性檢(jian)測(ce)。

高(gao)靈敏度(du)與(yu)多(duo)參數測(ce)量能(neng)力(li)：平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術基於(yu)熒(ying)光分(fen)析原理，具(ju)有(you)高(gao)靈敏度(du)，能(neng)夠(gou)檢測(ce)出(chu)極(ji)低(di)濃度(du)的(de)化學(xue)物質(zhi)。現(xian)代(dai)平(ping)面(mian)光極(ji)系(xi)統(tong)不(bu)僅限於(yu)單壹(yi)參(can)數的監測(ce)，而是集(ji)成了多種(zhong)功(gong)能(neng)於(yu)壹體(ti)，能(neng)夠(gou)同時(shi)監測(ce)溶(rong)解氧(yang)（DO）、pH值(zhi)、二氧化碳（CO₂）等(deng)多(duo)種(zhong)參數。

實時(shi)性與(yu)原位(wei)檢測(ce)：平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術能(neng)夠(gou)實現(xian)實(shi)時(shi)檢測(ce)，即(ji)時(shi)反映(ying)目(mu)標(biao)物的(de)動(dong)態變化。這(zhe)種(zhong)實時(shi)性特(te)點(dian)使(shi)得科學(xue)家(jia)們能(neng)夠(gou)迅速響(xiang)應環境(jing)變化，及時(shi)調整研究策略。

平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術是當(dang)今先進的光(guang)電(dian)傳感技(ji)術之壹，智(zhi)感環(huan)境(jing)團(tuan)隊(dui)基於(yu)該技(ji)術開發(fa)了封閉(bi)式平(ping)面(mian)光極(ji)設(she)備(bei)，並成功(gong)將(jiang)其應用(yong)於沈(chen)積(ji)物-水(shui)微界(jie)面、水(shui)生(sheng)動植(zhi)物和(he)土(tu)壤植(zhi)物根(gen)際(ji)環(huan)境(jing)的(de)研究。平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術的應用(yong)遠不(bu)止此(ci)，因篇幅有限不(bu)能(neng)壹(yi)壹呈現(xian)，如(ru)您(nin)有(you)更好(hao)的方案(an)和(he)想(xiang)法(fa)，可(ke)以(yi)與(yu)我(wo)們共(gong)同探索和(he)開發(fa)平(ping)面(mian)光極(ji)技(ji)術在更多(duo)領域(yu)的(de)應用(yong)~