天然水体沉积物是自然水环境的重要组成部分，是环境污染物重要的汇和源，也是众多底栖生物的活动场所。pH、DO和CO2是表征自然水环境和沉积物生物地球化学特征的重要参数，同时也是沉积物中许多微生物和底栖生物生命活动的限制因子，水/沉积物界面附近的pH、DO、pCO2值能够在很大程度上反映界面附近的各种生物地球化学变化。受检测手段的制约，我国对生物扰动引起的沉积物微观结构及pH、DO、pCO2等参数的现场局部高时空分辨率的分布变化缺少充分的认识。本研究以颤蚓为扰动生物，长春南湖沉积物为环境样品来源，利用平面光极技术对颤蚓扰动下的水/沉积物模拟体系中微环境参数pH、DO、pCO2的二维分布进行监测，研究颤蚓扰动下水/沉积物体系pH、DO、pCO2的变化特征及相互影响，并进一步探索颤蚓扰动下体系pH、DO、pCO2的变化与污染物的存在形态和释放规律的关系。结果表明，利用已有及改进方法制备的pH、DO、pCO2传感膜荧光性能良好，同时响应时间短，具有良好的可逆性和长期稳定性。将平面光极技术应用于均质化的水/沉积物模拟体系，得到的体系垂直截面的pH、DO二维分布图与微电极测量结果基本一致，pCO2二维分布图与水中CO2测定仪测得的上覆水的pCO2值一致，且能更加直观地显示pH、DO、pCO2的整体分布。将pH、 DO、pCO2传感膜结合应用于颤蚓扰动存在的水/沉积物模拟体系，连续14天监测发现：在颤蚓扰动存在的水/沉积物模拟体系中，水/沉积物界面附近的pH、DO、pCO2梯度在监测初期就明显减小，沉积物pH、DO、pCO2的变化由沉积物表层向深层推进，逐渐呈现出表层pH、DO相对较高、pCO2值相对较低，深层pH、DO相对较低、pCO2值相对较高的趋势，最终底层上覆水和表层沉积物甚至整个体系的pH、DO、pCO2都趋于均一。颤蚓密度越大，体系pH、DO、pCO2的分布越均一，且体系pH归于均一的速度和沉积物中DO浓度增加速度也越快，沉积物中pCO2值越低，低pCO2扩散层侵入越深。颤蚓扰动的生物灌溉作用、对沉积物的再悬浮作用和日趋均匀的搬运混合作用以及颤蚓新陈代谢作用、微生物的生命活动等多种机制的相互影响、综合作用，加上体系pH、DO、pCO2间的相互影响，使体系pH、DO、pCO2的变化呈现为一个复杂的多维动态的过程。随着颤蚓密度的增大，颤蚓在水/沉积物界面及表层到深层沉积物的扰动作用增强，加快了颤蚓扰动下各种机制对体系综合作用的过程。