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pH值是反映酸碱过程热力学状态的关键地球化学参数之一，湖泊沉积物界面处发生多种有质子参与反应如新陈代谢、光合作用、异养呼吸、化学沉降与解离等环境过程，导致在沉积物-水界面处亚毫米尺度内可能产生强烈的pH值变化梯度。现有的pH值检测方法存在单点测定、成本高、分辨率低、操作繁琐等不足，难以满足微环境系统的监测需求。本研究基于荧光分析原理发展了一种新型pH平面光电极，用于原位高分辨测定沉积物二维pH值，并将其应用到水丝蚓扰动过程和苦草根系生长过程对沉积物界面二维pH值影响的研究，主要结果如下: 1.基于8-羟基芘-1，3，6-三磺酸三钠盐(HPTS)荧光染料发展了HPTS荧光传感膜，该膜具有良好的双激发(430nm、495nm)、单释放(558nm)的光学性能，适合采用荧光比率定量法;该传感膜对pH变化响应时间快（响应时间约1分钟），信号分布均匀，可以对pH5.5-8.5范围碱性进行准确监测。 2.基于4-(1E，3E)-3-[4-（氯苯基）亚氨基]-1-丙烯基-N，N-二甲基苯胺(CPIPA)染料并配合参比染料荧光黄10GN(MFY)发展了CPIPA荧光传感膜，该传感膜具有优异的均匀性、快速的响应时间（小于80秒）和强的抗干扰性能力;该膜的动态检测范围为6.5-10.5，适合偏碱性微环境系统二维pH值的测定。 3.利用HPTS传感膜制备的pH平面光电极研究霍甫水丝蚓生物扰动对沉积物-水界面pH值二维分布特征的影响，发现水丝蚓扰动后沉积物-水界面的pH值变化梯度由0.5cm内降低1.8个pH单位减缓至2cm内降低1.8个pH单位，水丝蚓洞穴内pH值比周边未扰动的沉积物pH值高出约0.2-0.6个pH单位。随着水丝蚓活动时间的推移，水丝蚓的排泄物在沉积物-水界面处聚积并形成深度约1.5cm的pH值缓冲区域，与先前沉积物-水界面处的变化梯度形成明显对比。 4.利用CPIPA传感膜制备的pH平面光电极研究苦草根系生长对沉积物pH二维分布特征的影响。结果表明，沉积物pH值升高了0.2-0.6个单位，新生根系生长约3天后pH值上升幅度最大，沉积物pH的影响范围为根围2-3mm。