平面光極分析儀：技術進展與應用

一、技術原理

平面光極分析儀是一種結合光化學傳感膜與熒光成像技術的先進環境監測儀器。其核心在于利用特異性發光指示劑制成的傳感膜，通過成像器件記錄其激發的二維特征發射光譜，并依據像素標定的傳遞函數來量化待測分析物濃度。該技術具有實時、原位檢測、高分辨率、靈敏度高且設備相對簡單的特點。

具體而言，光化學傳感膜含有對被測物質敏感的熒光染料，這些染料在激發光源的照射下會發出熒光信號，其強度或壽命會隨被測物質濃度的變化而變化。通過CMOS或CCD相機捕獲這些信號，并將其轉化為濃度信息。

二、技術優勢

高時空分辨率：配備高像素的CMOS相機，能夠實現時間分辨率毫秒級、空間分辨率亞毫米級的測量。

非侵入性測量：在不破壞原生環境的情況下進行實時監測，適用于復雜環境。

多參數監測：可同時監測溶解氧（DO）、pH、二氧化碳（CO?）等多種物理化學參數。

數據準確性與穩定性：通過熒光傳感膜標定、環境因素控制以及數據預處理算法，確保測量結果的可靠性和穩定性。

三、應用領域

平面光極分析儀廣泛應用于水體、沉積物、土壤和植物根際等環境的監測，能夠提供二維分布及動態變化信息。具體應用包括：

水質監測：實時監測水體中溶解氧、pH和二氧化碳的動態變化，為水體健康評估和污染預警提供依據。

土壤科學：監測土壤中的溶解氧、pH等參數，研究植物根際和土壤微生物活動。

沉積物-水界面研究：獲取沉積物-水界面的溶解氧濃度二維成像，揭示界面過程。

生態研究：監測藻類生長、分解過程中的溶解氧和pH變化，研究生態系統的動態。

四、設備類型

平面光極分析儀分為封閉式和便攜式兩種：

封閉式設備（如PO2100）：配備封閉箱體，滿足暗室條件，適用于實驗室模擬研究。

便攜式設備（如PO1100）：小巧輕便，便于現場測量，適合野外環境。

五、應用案例

苦草根際CO?濃度的時空變化。

藻類生長與分解過程中溶解氧和pH的二維空間變化。

光照強度對植物根際溶解氧的動態影響。

沉積物-水界面溶解氧濃度的二維成像。

六、未來發展方向

平面光極分析儀憑借其高分辨率和非侵入性測量的優勢，在環境科學領域具有廣闊的應用前景。未來該技術有望進一步優化，提高測量精度和便攜性，同時與其他高分辨率技術結合，為生態和環境研究提供更全面的支持。