在環(huán)境監(jiān)測與生態(tài)研究領域，精準捕捉水體、土壤中關鍵參數的時空變化，是解析物質循環(huán)、評估生態(tài)健康的核心。平面光極技術作為前沿監(jiān)測手段，憑借特殊的光學傳感與二維成像能力，突破傳統(tǒng)單點監(jiān)測局限，為溶解氧、CO?、pH 值等參數的監(jiān)測提供了革新方案，成為推動環(huán)境監(jiān)測向高精度、可視化升級的關鍵技術。

平面光極技術的核心是集成熒光傳感材料的平面薄膜（光極膜）與高分辨率成像系統(tǒng)的協同運作。光極膜中的熒光探針分子具有高度選擇性：與溶解氧接觸時，釕（Ⅱ）聯吡啶絡合物的熒光會因氧分子猝滅而強度衰減；遇到 CO?，膜內緩沖體系反應引發(fā) pH 敏感熒光染料信號變化；pH 值波動則通過熒光素衍生物等探針的質子化狀態(tài)改變，轉化為可檢測的熒光光譜位移。

在特定波長激發(fā)光源驅動下，這些光學信號被高靈敏度 CCD/CMOS 相機捕捉為二維熒光圖像，經算法校準后，直接轉化為目標參數的濃度分布圖譜，空間分辨率達亞毫米級，時間響應快至毫秒級，實現從 “點測量" 到 “面分析" 的跨越。

相比傳統(tǒng)技術，平面光極技術優(yōu)勢顯著。它能完整呈現空間異質性，直觀展示毫米至厘米尺度內的濃度差異，揭示 “熱點區(qū)域" 的物質轉化規(guī)律；可實時追蹤動態(tài)過程，高頻成像捕捉溶解氧、pH 值的瞬時波動，解析環(huán)境參數與生物活動的耦合關系；且采用非侵入式測量，光極膜僅與介質表面接觸，不破壞研究體系，保障數據反映真實微環(huán)境狀態(tài)。

該技術應用場景廣泛。在水環(huán)境監(jiān)測中，同步成像湖泊、河流中溶解氧的垂向分布與 CO?釋放熱點，揭示富營養(yǎng)化過程中 “氧躍層" 形成機制；在黑臭水體治理中，追蹤底泥 - 水界面的 DO 梯度變化，評估曝氣修復效果。

土壤生態(tài)研究中，捕捉作物根際 pH 局部波動與 CO?釋放動態(tài)，為理解根系 - 微生物互作、優(yōu)化施肥策略提供依據。工業(yè)過程中，實時監(jiān)測污水處理反應器內溶解氧空間分布，指導曝氣裝置調控，降低能耗并避免處理效率下降。惡劣環(huán)境探測中，特制光極膜耐酸堿、抗高壓，應用于深海熱液區(qū)、酸性礦山排水等場景，為惡劣生態(tài)系統(tǒng)研究提供數據。