本次為您分享一篇由加州理工學院和瑞士洛桑聯邦理工學院研究團隊在《Journal of Soils and Sediments》上發表的一篇學術論文"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?？傊?，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。

       智感環境團隊基于平面光極技術開發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境的研究。這些設備具備以下特點：

1. 實時、快速地獲取區域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，不破壞原生環境。

5. 配備高像素CMOS相機，實現時間分辨率毫秒級，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，工作環境和存儲環境對溫度和濕度有一定要求。