平面光極技術(shù)：如何在環(huán)境檢測中實(shí)時(shí)追蹤DO/pH/CO2變化

平面光極（Planar Optical Waveguide）是一種在光學(xué)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，它通過限制光在二維平面內(nèi)的傳播，實(shí)現(xiàn)了光的高效傳輸和精確控制。近年來，隨著環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)需求的增加，平面光極技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用也日益受到重視。

首先，平面光極技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中扮演著重要角色。例如，在水質(zhì)監(jiān)測中，平面光極傳感器可以用來檢測水中的微量污染物，如重金屬離子、有機(jī)污染物等。這些傳感器利用光極的波導(dǎo)特性，將光信號(hào)限制在極薄的波導(dǎo)層內(nèi)，通過檢測光信號(hào)的變化來分析水樣中的污染物濃度。由于平面光極傳感器具有體積小、響應(yīng)快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，它們非常適合用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。

其次，平面光極技術(shù)在氣體檢測方面也有廣泛應(yīng)用。通過設(shè)計(jì)特定的光極結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中特定氣體分子的選擇性檢測。例如，二氧化硫、一氧化碳等有害氣體的濃度可以通過平面光極傳感器進(jìn)行精確測量。這些傳感器通常結(jié)合了光學(xué)吸收、熒光或拉曼散射等原理，能夠在不影響環(huán)境的情況下，對(duì)氣體成分進(jìn)行非接觸式檢測。

此外，平面光極技術(shù)還可以用于土壤污染監(jiān)測。通過將光極傳感器植入土壤中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤中的重金屬含量、pH值等關(guān)鍵參數(shù)。這種技術(shù)不僅能夠提供土壤質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，還能夠幫助科學(xué)家們更好地理解土壤污染的動(dòng)態(tài)變化，從而制定出更有效的土壤修復(fù)策略。

總之，平面光極技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來平面光極傳感器將更加小型化、智能化，其檢測范圍和靈敏度也將進(jìn)一步提升。這將為環(huán)境保護(hù)和污染治理提供更加強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

智感環(huán)境團(tuán)隊(duì)基于平面光極技術(shù)開發(fā)了封閉式平面光極設(shè)備，并成功將其應(yīng)用于沉積物-水微界面、水生動(dòng)植物和土壤植物根際環(huán)境的研究。這些設(shè)備具備以下特點(diǎn)：

1. 實(shí)時(shí)、快速地獲取區(qū)域DO/pH/CO₂的分布。

2. 設(shè)備自帶封閉式箱體，滿足測定所需的暗室條件。

3. 設(shè)備與軟件配套使用，可集成校準(zhǔn)、獲取圖像、處理圖像于一體。

4. 非侵入性成像測量，不破壞原生環(huán)境。

5. 配備高像素CMOS相機(jī)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨率毫秒級(jí)，空間分辨率亞毫米級(jí)。

此外，還有便攜式平面光極檢測儀PO1100，它小巧輕便、便于移動(dòng)和攜帶，同樣能夠?qū)崟r(shí)、快速地獲取區(qū)域O2/pH/CO2的分布。使用前，熒光傳感膜需要標(biāo)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，工作環(huán)境和存儲(chǔ)環(huán)境對(duì)溫度和濕度有一定要求。