非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology,NMT）是一种检测活体材料生理功能的技术,通过它可以检测离子或者分子进出生物体的流动速率和三维运动方向等信息。该技术在检测过程中对生物样品不造成任何损伤,能保证测试所得数据是在样品正常生理状态下所产生。非损伤微测技术因具有非损伤性、高时空分辨率、实时动态测量等优势,被广泛应用于探究其他技术难以测得的生理指标,这对于研究生物体特别是植物生命活动规律以及植物与环境间的相互关系具有重要意义。离子微传感器是非损伤微测技术的重要组成部分,随着重金属微传感器技术的不断发展,该技术越来越多地被用于重金属生态毒理以及生物吸收富集重金属机制的研究。然而,目前能成熟应用的市场化的重金属微传感器仅有Cd²⁺的一种,这极大限制了非损伤微测技术在重金属生态毒理领域的应用。本研究主要通过对非损伤微测系统其它重金属离子Cu、Pb、Zn微传感器的研发、性能表征及优化,探究重金属微传感器在基于非损伤微测技术的植物根际重金属离子流活体检测中的应用。（1）研究首先以邻亚二甲苯基二（N,N-二异丁基二硫代氨基甲酸酯）（N,N,Nμ,Nμ-Tetracyclohexyl-2,2μ-thiodiacetamide）为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Cu²⁺选择性微电极。以去离子水为背景,微电极对Cu²⁺的线性响应范围为10^-110^-6mol/L,检测下限为10^-6.4 mol/L,能斯特斜率为27.29 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极的线性响应范围为10^-110^-5 mol/L,能斯特斜率为26.37 mV/dec;微电极在pH2.0⁶.5范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本根际离子流测样中可以保持很好的稳定性。（2）研究还以叔丁基杯[4]芳烃-四（N,N-二甲基硫代乙酰胺）[tert-butylcalix[4]arene-tetrakis（n,n-dimethylthioacetamide）]为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Pb²⁺选择性微电极。以去离子水为背景,微电极对Pb²⁺的线性响应范围为10^-210^-7 mol/L,能斯特斜率为29.25 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极在10^-210^-6mol/L范围内仍然呈线性响应,能斯特斜率为28.18 mV/dec;微电极在pH 1.0⁷.0范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本测试中可以保持很好的稳定性。（3）同时还以二硫化四丁基秋兰姆（Tetra-n-butylthiuram Disulfide）为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Zn²⁺选择性微电极,实现了活体条件下植物根际Zn²⁺离子流的实时、动态检测。以去离子水为背景,微电极对Zn²⁺的线性响应范围为10^-610^-1 mol/L,能斯特斜率为30.21 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极的线性响应范围为5×10^-510^-1 mol/L,能斯特斜率为28.08 mV/dec,微电极在pH 3.5⁷.0范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本测试中可以保持很好的稳定性。（4）研究最后使用自主研发并优化的的非损伤微测Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺选择性微电极以及市售的Cd²⁺选择性电极对重金属Zn/Cd超积累植物伴矿景天以及非超积累型的东南景天进行了根际离子流测试,结果发现伴矿景天与东南景天根际存在不同的重金属离子流特征,伴矿景天根部成熟区存在Zn²⁺、Cd²⁺外排的区域,这可能是其具有较强耐受重金属能力的重要原因。