在環境監測與地球化學研究領域,對污染物動態分布及生物有效性的精準探測始終是核心難題。智感環境薄膜擴散梯度技術(DGT)憑借被動式原位采樣與微尺度解析能力,成為獲取環境介質中目標物真實濃度與遷移規律的前沿手段,尤其在重金屬、營養元素研究中展現出重要的價值。
DGT 技術以菲克第一擴散定律為理論基石,通過構建穩定的濃度梯度場,實現目標物的可控富集。智感環境 DGT 裝置采用三層復合結構設計,各層協同運作:
1. 表層濾膜:由孔徑 0.45μm 的聚丙烯腈材質制成,可有效攔截懸浮顆粒物與微生物,避免其堵塞擴散通道或干擾吸附過程;
2. 中間擴散膜:采用水凝膠基質(如瓊脂糖 - 聚丙烯酰胺復合體系),厚度精確控制在 0.5 - 2mm 之間,確保離子以恒定擴散系數(D?)進行一維擴散;
3. 底層吸附膜:搭載特異性結合材料,如用于重金屬捕獲的 Chelex - 100 樹脂、針對磷酸鹽的水合氧化鐵(HFO)涂層,能在數分鐘至數天內與目標離子形成穩定絡合物 。
當 DGT 裝置浸入環境介質后,目標離子在濃度差驅動下穿過擴散膜,在吸附膜表面被快速固定,形成濃度梯度。根據公式
• 水體監測:在長江口沉積物 - 水界面研究中,智感環境 DGT 裝置同步部署重金屬(Cd、Pb)與磷酸鹽吸附膜,捕捉到潮汐周期內界面層污染物通量變化 —— 漲潮時,沉積物釋放的 Cd2?濃度較落潮期高 2.3 倍,磷酸鹽擴散通量達 12.5 μmol/(m2?d) ;
• 土壤與根際研究:針對水稻土根際微區,DGT - LA - ICPMS 聯用技術繪制出鐵錳氧化物與磷的三維分布圖,揭示根系分泌物(如草酸)導致根表 500μm 范圍內磷酸鹽濃度驟降 40% 的動態過程 ;
• 大氣干濕沉降監測:通過改進 DGT 裝置為氣溶膠捕獲模式,可實時富集沉降物中的汞化合物,在工業區監測中檢出甲基汞濃度達 0.8 ng/m3,較傳統濾膜法靈敏度提升 5 倍 。
智感環境 DGT 技術正以其原位采樣優勢與微尺度解析能力,重塑環境監測與地球化學研究范式。從重金屬污染防控到新興污染物溯源,這項技術不僅提供精準的污染數據,更為揭示環境介質中物質循環機制、保障生態安全提供了關鍵技術支撐。