本次為您分享一篇由加州理工學院和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院研究團隊在《Journal of Soils and Sediments》上發(fā)表的一篇學術論文"Improving planar optode lifetime: encapsulation and optical release  of pH?sensing optodes and assessment of their lifetime in situ"。主要研究了關于如何提高平面光極（planar optode）在土壤中的使用壽命。平面光極是一種重要的工具,，用于探測土壤中的pH值,、氧氣（O₂）水平和二氧化碳（CO₂）水平等關鍵參數,，這些參數與根際（rhizosphere）的生物學和生化過程密切相關,。然而，現(xiàn)有的光極存在一個重要的限制,，即由于材料在土壤中的降解,，導致其使用壽命較短。為了解決這個問題,，本文提出了一種新的方法,，即通過將光極封裝在黑色染料石蠟中來延長其使用壽命。這種方法允許在不同的土壤條件下進行長期測量。具體來說,，研究人員使用了商業(yè)上可獲得的平面pH感應光極,，并將其封裝在平均厚度為700微米的黑色染料石蠟中。封裝的光極只在特定的時間通過控制的光脈沖暴露在環(huán)境中,。此外,，研究人員設計了一個3D打印的支架，其中包含多個微通道,，用于支撐光極并在釋放期間幫助吸收融化的石蠟,。

       實驗結果表明,，封裝的光極在土壤中的使用壽命顯著延長,，與未封裝的光極相比，觀察到傳感器在土壤中的使用壽命延長了15倍,。封裝方法有效地保護了光極不受降解,，保持了它們的響應和準確性。在另一項為期7天的現(xiàn)場研究中,，研究人員展示了這種封裝方法使光極能夠在pH值從6.22到7.91的不同類型的土壤中一致且可靠地工作,。總之,，本文提出的新型封裝方法顯著延長了平面光極在土壤中的使用壽命,，這種方法使根際的長期監(jiān)測成為可能，提供了高空間分辨率的非侵入性,、實時測量,。

       智感環(huán)境團隊基于平面光極技術開發(fā)了封閉式平面光極設備，并成功將其應用于沉積物-水微界面,、水生動植物和土壤植物根際環(huán)境的研究,。這些設備具備以下特點：

1. 實時、快速地獲取區(qū)域DO/pH/CO₂的分布,。

2. 設備自帶封閉式箱體,，滿足測定所需的暗室條件。

3. 設備與軟件配套使用,，可集成校準,、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,，實現(xiàn)時間分辨率毫秒級,，空間分辨率亞毫米級。

此外，還有便攜式平面光極檢測儀PO1100,，它小巧輕便,、便于移動和攜帶，同樣能夠實時,、快速地獲取區(qū)域O2/pH/CO2的分布,。使用前，熒光傳感膜需要標定并繪制標準曲線,，工作環(huán)境和存儲環(huán)境對溫度和濕度有一定要求,。