在自然界中，生物擾動是一個不可忽視的現(xiàn)象。它指的是生活在沉積物中的生物通過其活動對沉積物的原始膠結(jié)和構(gòu)造進(jìn)行破壞，從而影響沉積物的物理、化學(xué)和生物過程。這一現(xiàn)象在水/沉積物體系中尤為顯著，不僅影響著水體的生態(tài)平衡，還與人類健康和生態(tài)安全息息相關(guān)。然而，長期以來，對于生物擾動影響的研究多停留在定性階段，缺乏深入和精確的定量分析。如今，隨著科技的進(jìn)步，平面光極技術(shù)的引入為我們理解生物擾動對水/沉積物體系的影響提供了新的視角和數(shù)據(jù)支持。

一、生物擾動對水/沉積物體系的影響

生物擾動在水/沉積物體系中的作用是復(fù)雜而多面的。

1. 生物活動會破壞沉積物的原始結(jié)構(gòu)，形成新的生物構(gòu)造和痕跡化石。這些新的構(gòu)造和化石不僅改變了沉積物的物理性質(zhì)，還影響了沉積物中物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化。例如，某些底棲生物如顫蚓，其活動可以顯著促進(jìn)重金屬離子如銅離子（Cu2?）在沉積物中的遷移，改變其在水/沉積物體系中的分布狀態(tài)。

2. 生物擾動影響水/沉積物體系中的化學(xué)過程。生物活動如呼吸作用、有機(jī)質(zhì)分解等會產(chǎn)生各種化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)與沉積物中的其他成分相互作用，可能導(dǎo)致沉積物中某些化學(xué)參數(shù)的改變，如pH值、氧化還原電位等。這些化學(xué)參數(shù)的變化又進(jìn)一步影響沉積物的性質(zhì)和生物活動，形成一個復(fù)雜的反饋機(jī)制。

3. 生物擾動影響水/沉積物體系中的生物過程。生物擾動破壞了沉積物的原始結(jié)構(gòu)，為其他生物提供了更多的棲息空間和食物來源，促進(jìn)了生物多樣性的增加。同時，生物擾動也可能改變某些生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致某些物種的減少或消失。

二、平面光極技術(shù)為理解生物擾動提供新視角

平面光極技術(shù)是一種基于熒光分析原理的原位、實時監(jiān)測技術(shù)。它通過將熒光指示劑固定在平面基質(zhì)上，利用數(shù)字成像技術(shù)實時記錄其二維特征發(fā)射光譜，從而實現(xiàn)對目標(biāo)物二維空間分布信息的精確測量。這一技術(shù)在水/沉積物體系研究中具有特殊的優(yōu)勢。

1. 平面光極技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測水/沉積物體系中各種參數(shù)的變化。通過構(gòu)建多參數(shù)平面光極系統(tǒng)，可以同時監(jiān)測pH值、溶解氧（DO）、二氧化碳分壓（pCO?）等多種參數(shù)的變化，為研究生物擾動對水/沉積物體系的影響提供全面的數(shù)據(jù)支持。

2. 平面光極技術(shù)具有很高的靈敏度和信號選擇性。它能夠精確捕捉到生物擾動引起的微小變化，并通過圖像處理技術(shù)將這些變化以直觀的方式呈現(xiàn)出來。這使得研究人員能夠更深入地了解生物擾動對水/沉積物體系的影響機(jī)制。

3. 平面光極技術(shù)還具有操作簡便、成本較低、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。這使得它在實際應(yīng)用中具有廣泛的適用性和推廣價值。例如，在長春南湖沉積物的研究中，研究人員利用平面光極技術(shù)實時監(jiān)測了顫蚓擾動下重金屬離子Cu2?的遷移過程，為重金屬污染的控制和治理提供了科學(xué)依據(jù)。

生物擾動對水/沉積物體系的影響是復(fù)雜而深遠(yuǎn)的。平面光極技術(shù)的引入為我們理解這些影響提供了新的視角和數(shù)據(jù)支持。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，平面光極技術(shù)將在水/沉積物體系研究中發(fā)揮更加重要的作用。智感環(huán)境團(tuán)隊基于平面光極技術(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. 實時、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)，實現(xiàn)時間分辨率毫秒級，空間分辨率亞毫米級。