在自然界中，生物扰动是一个不可忽视的现象。它指的是生活在沉积物中的生物通过其活动对沉积物的原始胶结和构造进行破坏，从而影响沉积物的物理、化学和生物过程。这一现象在水/沉积物体系中尤为显著，不仅影响着水体的生态平衡，还与人类健康和生态安全息息相关。然而，长期以来，对于生物扰动影响的研究多停留在定性阶段，缺乏深入和精确的定量分析。如今，随着科技的进步，平面光极技术的引入为我们理解生物扰动对水/沉积物体系的影响提供了新的视角和数据支持。
一、生物扰动对水/沉积物体系的影响
生物扰动在水/沉积物体系中的作用是复杂而多面的。
1. 生物活动会破坏沉积物的原始结构，形成新的生物构造和痕迹化石。这些新的构造和化石不仅改变了沉积物的物理性质，还影响了沉积物中物质的迁移和转化。例如，某些底栖生物如颤蚓，其活动可以显著促进重金属离子如铜离子（Cu²⁺）在沉积物中的迁移，改变其在水/沉积物体系中的分布状态。
2. 生物扰动影响水/沉积物体系中的化学过程。生物活动如呼吸作用、有机质分解等会产生各种化学物质，这些物质与沉积物中的其他成分相互作用，可能导致沉积物中某些化学参数的改变，如pH值、氧化还原电位等。这些化学参数的变化又进一步影响沉积物的性质和生物活动，形成一个复杂的反馈机制。
3. 生物扰动影响水/沉积物体系中的生物过程。生物扰动破坏了沉积物的原始结构，为其他生物提供了更多的栖息空间和食物来源，促进了生物多样性的增加。同时，生物扰动也可能改变某些生物的生存环境，导致某些物种的减少或消失。
二、平面光极技术为理解生物扰动提供新视角
平面光极技术是一种基于荧光分析原理的原位、实时监测技术。它通过将荧光指示剂固定在平面基质上，利用数字成像技术实时记录其二维特征发射光谱，从而实现对目标物二维空间分布信息的精确测量。这一技术在水/沉积物体系研究中具有特殊的优势。
1. 平面光极技术能够实时监测水/沉积物体系中各种参数的变化。通过构建多参数平面光极系统，可以同时监测pH值、溶解氧（DO）、二氧化碳分压（pCO₂）等多种参数的变化，为研究生物扰动对水/沉积物体系的影响提供全面的数据支持。
2. 平面光极技术具有很高的灵敏度和信号选择性。它能够精确捕捉到生物扰动引起的微小变化，并通过图像处理技术将这些变化以直观的方式呈现出来。这使得研究人员能够更深入地了解生物扰动对水/沉积物体系的影响机制。
3. 平面光极技术还具有操作简便、成本较低、可重复使用等优点。这使得它在实际应用中具有广泛的适用性和推广价值。例如，在长春南湖沉积物的研究中，研究人员利用平面光极技术实时监测了颤蚓扰动下重金属离子Cu²⁺的迁移过程，为重金属污染的控制和治理提供了科学依据。
生物扰动对水/沉积物体系的影响是复杂而深远的。平面光极技术的引入为我们理解这些影响提供了新的视角和数据支持。未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，平面光极技术将在水/沉积物体系研究中发挥更加重要的作用。智感环境团队基于平面光极技术开发了封闭式平面光极设备，并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究。这些设备具备以下特点：
1. 实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布。
2. 设备自带封闭式箱体，满足测定所需的暗室条件。
3. 设备与软件配套使用，可集成校准、获取图像、处理图像于一体。
4. 非侵入性成像测量，不破坏原生环境。
5. 配备高像素CMOS相机，实现时间分辨率毫秒级，空间分辨率亚毫米级。
