在環(huán)境化學(xué)與污染生態(tài)學(xué)研究中，準(zhǔn)確掌握污染物在環(huán)境介質(zhì)（如水體、沉積物、土壤）中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，是進(jìn)行精準(zhǔn)風(fēng)險評估與有效環(huán)境治理的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)采樣方法（如瞬時抓取水樣或土壤孔隙水）雖能提供污染物在某一時刻的總濃度或可溶態(tài)濃度，但無法反映其動態(tài)供應(yīng)過程與潛在生物有效性。梯度擴(kuò)散薄膜技術(shù)（DGT）的出現(xiàn)，突破了這一局限。它不僅僅是一種采樣工具，更是一種讓污染物在環(huán)境中的遷移通量、動態(tài)過程及生物有效性實(shí)現(xiàn)“可視化"的強(qiáng)有力的原位被動采樣技術(shù)。

一、傳統(tǒng)采樣方法的局限：瞬時濃度信息的不足

傳統(tǒng)方法（如瞬時水樣采集、離心法獲取孔隙水）提供的是污染物在采樣瞬間的濃度“快照"。這種信息存在明顯局限性：

1. 無法反映動態(tài)過程：環(huán)境中的污染物濃度受多種因素（如溫度、pH、水流、生物活動）影響而時刻波動。瞬時樣品難以代表一段時間內(nèi)的平均暴露水平，更無法揭示污染物的持續(xù)供應(yīng)能力。

2. 高估生物有效性：傳統(tǒng)方法測得的可溶態(tài)濃度，可能包含了與膠體結(jié)合或不穩(wěn)定的形態(tài)，這部分并非都能被生物直接利用，可能導(dǎo)致對實(shí)際風(fēng)險的誤判。

因此，迫切需要一種能集成時間信息、并更接近生物真實(shí)攝取過程的監(jiān)測手段。

二、DGT技術(shù)原理：基于擴(kuò)散定律的原位“累積器"

DGT技術(shù)的核心設(shè)計基于菲克第一擴(kuò)散定律，通過模擬生物細(xì)胞膜對物質(zhì)的被動吸收過程，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)污染物（如重金屬、磷酸鹽、某些有機(jī)污染物）的原位、時間加權(quán)平均濃度的測量。

其基本組件與工作流程如下：

1. 核心結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)的DGT裝置主要由三部分組成：

• 結(jié)合相：一層含有選擇性結(jié)合劑的凝膠（如Chelex樹脂用于重金屬，固定化鐵氫氧化物用于磷，XAD樹脂用于有機(jī)物），用于不可逆地捕獲擴(kuò)散而來的目標(biāo)物。

• 擴(kuò)散相：一層已知厚度（Δg）的多孔水合凝膠（通常為聚丙烯酰胺），其孔隙尺寸嚴(yán)格控制，只允許溶液中的自由離子或小分子通過，有效排除膠體和顆粒物的干擾。

• 濾膜：最外層一層保護(hù)性濾膜，防止擴(kuò)散凝膠被堵塞或污染。

2. 原位部署：將組裝好的DGT裝置直接放置于待測環(huán)境（如插入沉積物、懸浮于水體）中，進(jìn)行固定時間的暴露（通常為48h）

3. 工作原理：環(huán)境介質(zhì)中的目標(biāo)污染物自由溶解態(tài)部分，由于結(jié)合相表面形成的濃度剃度（在結(jié)合相表面濃度趨近于零），會持續(xù)地通過擴(kuò)散層，最終被結(jié)合相捕獲并固定。這一過程在整個暴露期內(nèi)持續(xù)進(jìn)行，DGT裝置記錄下這段時間內(nèi)污染物向裝置遷移的通量。

   實(shí)驗(yàn)室分析：暴露結(jié)束后，取出DGT裝置，取出結(jié)合相凝膠，用酸（針對金屬）或溶劑（針對有機(jī)物）將捕獲的污染物洗脫下來，使用高精度儀器（如ICP-MS, HPLC）進(jìn)行定量分析。

   三、DGT技術(shù)：為風(fēng)險評估與管理提供新維度

   更準(zhǔn)確的生物有效性預(yù)測：DGT的測量原理更接近生物（如植物、底棲生物）對污染物的吸收方式，因此CDGT濃度往往與生物體內(nèi)的富集量有更好的相關(guān)性，顯著提高了生態(tài)與健康風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性。

   污染源與過程辨析：通過在不同點(diǎn)位、不同時間部署DGT，可以追蹤污染羽流，識別主要污染源，并辨析控制污染物遷移轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)境過程。

   修復(fù)效果評估：在環(huán)境修復(fù)工程中，DGT可用于監(jiān)測修復(fù)措施（如鈍化劑添加）是否有效降低了污染物的有效性和遷移性，為評估修復(fù)效果提供靈敏指標(biāo)。