一、技术简介

    平面光电极技术(Planar Optode)是一种基于光学传感原理的原位监测技术，主要通过将特异性荧光染料物理包埋或共价结合在高透基材上, 在特定激发光源作用下，利用数字成像技术实时捕获荧光染料和目标参数互作后荧光信息 (强度、寿命、偏振等) 变化，进而经过像素函数校正实现溶解氧、pH、温度、CO₂、硫化物等关键环境参数的二维高分辨可视化监测。当前，该技术主要围绕高性能荧光传感材料、薄膜制备工艺和高精度光学信息解译技术等方向发展。与微电极、DGT/DET等传统高分辨监测技术比，该技术测试流程相对复杂，且对操作环境要求较高，因此国际上仅有少数实验室能够开展技术研发和应用研究工作。

二、 技术优势

    平面光电极技术具有非破坏性、高时空分辨率(空间分辨率微米级，时间响应秒级至毫秒级)、多参数同步、成本低和操作简单等优势，提升了高时空异质性微环境多维变化信息实时监测能力，为微尺度揭示微界面生物地球化学过程与机理提供高质量数据支持。

三、应用场景

    平面光电极技术适用于土壤、沉积物、微生物群落等非均一介质中环境参数分布变化信息的原位高精度监测。

四、典型案例

    （1）沉积物/土壤等异质性微界面环境原位高精度监测

    基于自主构建的便携式平面光电极成像装置原位捕获乌梁素海、太湖、红碱淖、淡水养殖池塘、水稻田等生态系统沉积物/土壤-水界面pH和溶解氧精细变化特征（图1），显著提升沉积物/土壤等异质性微界面环境参数原始信息的高精度监测能力，为多尺度阐释界面污染过程与控制机制提供关键技术支持。

图1. 湖泊沉积物-水界面pH和DO微环境原位同步变化监测

    （2）植物根际效应及其界面污染调控规律应用研究

    根际是核心“生态修复单元”，然而当前针对水生修复植物根际微界面过程与机理研究还缺乏足够认识。通过融合平面光电极、DGT、激光剥蚀成像等技术，对复杂异质性根际过程进行定量直观描述(图2)，从根际调控视角揭示修复植物根际效应及其调控磷和重金属等污染物界面行为与机制，为完善生态修复基础理论和新技术制定提供重要依据。

图2. 昼夜变化对沉积物-根系微界面磷-重金属同步迁移变化影响特征

五、科技支撑

    该技术用于支撑国家重点研发计划(2023YFE0100500)、国家自然科学基金(42277463 & 42077360 & 41773087)和中国科学院任务/院重点部署项目 (ZDBS-LY-DQC018)等国家级课题。

六、联系方式

    联系人：韩超

    邮箱：chan@niglas.ac.cn

    科技处：姚老师，025-86882023，zbyao@niglas.ac.cn