引言(yan)
近(jin)年來(lai)，以薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術（DGT）、平面光極技(ji)術（PO）、激光(guang)剝蝕－等(deng)離子(zi)體(ti)質(zhi)譜(pu)技(ji)術（LA-ICP-MS）、高分(fen)辨孔(kong)隙(xi)水擴(kuo)散(san)平衡技(ji)術（HR-Peeper）以及土壤(rang)酶譜(pu)技(ji)術（soil zymography）為代(dai)表的高分(fen)辨分(fen)析技(ji)術發展(zhan)迅速，逐步成為表征(zheng)土(tu)壤/沈(chen)積物生化異(yi)質性(xing)的有效方法。將微(wei)尺度采樣(yang)技(ji)術與(yu)高分(fen)辨化(hua)學分(fen)析手(shou)段相結合(he)，可(ke)在毫米-亞(ya)毫米分(fen)辨率(lv)下進行二(er)維(wei)化(hua)學/生物成像，能(neng)夠準確地理解(jie)土壤(rang)/沈(chen)積物生物地球化(hua)學過程和(he)汙染(ran)特(te)性(xing)。本(ben)文將重(zhong)點(dian)為大家(jia)介(jie)紹上(shang)述(shu)技(ji)術在環(huan)境微尺度研究(jiu)中(zhong)的聯(lian)用方(fang)法。
01薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術與(yu)平面光極技(ji)術聯(lian)用
薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術（DGT）和(he)平面光極技(ji)術（PO）聯(lian)用之(zhi)後可(ke)以同(tong)時(shi)觀(guan)測(ce)水體(ti)、土(tu)壤(rang)/沈(chen)積物中(zhong)營養(yang)鹽(yan)、重(zhong)金(jin)屬（類金屬）元素以(yi)及(ji)植(zhi)物根(gen)際(ji)O2、pH與(yu)CO2等(deng)環(huan)境參(can)數(shu)的二維(wei)分(fen)布及動態(tai)變(bian)化過程。
1-原理與(yu)裝(zhuang)置(zhi)
2-應(ying)用(yong)案例(li)
Li et al., Sci. Total Environ., 2022
▲苦(ku)草根(gen)際(ji)泌(mi)氧(yang)區(qu)Fe、Mn、P、As與(yu)DO的二維(wei)空(kong)間(jian)分(fen)布
更(geng)多(duo)案例(li)請看(kan)：PO案例(li)合集(ji)
02薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術與(yu)比色密(mi)度成像計量(liang)技(ji)術聯(lian)用
1-磷(lin)二(er)維(wei)高分(fen)辨分(fen)析 • 著色(se)法
該(gai)技(ji)術是將Zr-oxide DGT膜(mo)著色(se)與(yu)CID相(xiang)結合(he)，對有效磷進行二(er)維(wei)高分(fen)辨測(ce)定(ding)的技(ji)術。該(gai)方法著色(se)原理與(yu)溶(rong)液(ye)中(zhong)磷與(yu)鉬酸(suan)銨反(fan)應(ying)原理壹(yi)致(zhi)，在Zr-oxide膜表面(mian)生成藍色絡合物，利(li)用軟(ruan)件(jian)將(jiang)掃描獲得(de)的灰(hui)度值(zhi)與(yu)單(dan)位(wei)膜(mo)面(mian)積磷(lin)的累積量(liang)建(jian)立校(xiao)正(zheng)曲線，從而(er)實(shi)現(xian)沈(chen)積物有效磷亞毫米分(fen)布信(xin)息的大批(pi)量(liang)獲取(qu)。
▲隨(sui)時(shi)間(jian)的變(bian)化Zr-Oxide 膜表面(mian)逐漸著色(se)
Ding et al., Environ. Sci. Technol., 2013.
▲灰(hui)度值(zhi)校(xiao)正(zheng)標(biao)線
2-硫(liu)二(er)維(wei)高分(fen)辨分(fen)析
還原態(tai)硫(liu) S(II)的檢(jian)測(ce)采用(yong)Agl/ZrO-Agl/ ZrO-CA DGT膜(mo)， 膜(mo)吸(xi)收硫(liu)後呈黑色(se)(AgI與(yu)S形(xing)成AgS)，用去離子(zi)水輕(qing)輕(qing)沖(chong)洗，濾紙擦幹(gan)膜(mo)表面(mian)，掃(sao)描固(gu)定(ding)膜(mo)的正(zheng)面(mian)，並拍攝(she)彩(cai)色(se)照片(pian)。通(tong)過Image J軟件(jian)將掃(sao)描獲得(de)的圖(tu)像(xiang)轉(zhuan)成灰(hui)度，利(li)用校(xiao)正(zheng)曲線將灰(hui)度轉(zhuan)換(huan)成 S(-II)積累量(liang)，最(zui)後利(li)用公(gong)式(shi)將累計(ji)量(liang)轉(zhuan)化(hua)成濃(nong)度值(zhi)後導(dao)入origin生成二維(wei)濃(nong)度分(fen)布圖(tu)。
示(shi)例(li)
掃(sao)描 → 灰(hui)度校(xiao)正(zheng) → 二(er)維(wei)成像
03-高分(fen)辨薄(bo)膜擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術與(yu)激光(guang)剝蝕－等(deng)離子(zi)體(ti)質(zhi)譜(pu)技(ji)術聯(lian)用
高分(fen)辨薄(bo)膜擴(kuo)散(san)梯度技(ji)術（DGT）與(yu)激光(guang)剝蝕－等(deng)離子(zi)體(ti)質(zhi)譜(pu)技(ji)術（LA-ICP-MS）聯(lian)用在水土高分(fen)辨分(fen)析上(shang)有巨(ju)大(da)優(you)勢(shi)，壹(yi)次(ci)性(xing)測(ce)定(ding)的元素(su)多(duo)，且(qie)分(fen)辨率(lv)高，操(cao)作(zuo)簡單，檢(jian)測(ce)效率(lv)高，可(ke)廣泛(fan)用於重(zhong)金(jin)屬微觀(guan)尺度的分(fen)析。
LA-ICP-MS分(fen)析流(liu)程圖(tu)
示(shi)例(li)
⬇
Ren et al., JHM, 2021
▲ 通(tong)過LA-ICP-MS分(fen)析和(he)O2濃(nong)度的二維(wei)成像，獲得(de)太湖(hu)17種(zhong)元(yuan)素(su)的DGT有效態(tai)含(han)量(liang)的二維(wei)分(fen)布。（分(fen)辨率(lv)188微米ｘ188微(wei)米）
04薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度與(yu)高分(fen)辨孔(kong)隙(xi)水擴(kuo)散(san)平衡技(ji)術聯(lian)用
將(jiang)DGT與(yu)HR-Peeper 同(tong)時(shi)使(shi)用，並(bing)結合(he)相(xiang)關(guan)模(mo)型(xing)，可(ke)獲得(de)目標離子(zi)在土壤(rang)/沈(chen)積物固(gu)-液(ye)之(zhi)間(jian)的交換(huan)動力學特(te)征(zheng)參(can)數(shu)（解(jie)吸(xi)速率(lv)，響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)等(deng)），用於預測(ce)土壤(rang)/沈(chen)積物的環(huan)境質量(liang)變(bian)化。
應(ying)用(yong)案例(li)
示(shi)例(li)
Pan，et al., 2019
▲ 基於(yu)DGT和(he)HR-Peeper的監測(ce)數(shu)據(ju)利(li)用DIFS模(mo)擬(ni)的海岸(an)沈(chen)積物磷(lin)的固-液(ye)動力學變(bian)化過程
示(shi)例(li)
Hu et al., WR, 2022
▲低鹽度河(he)口(kou)濕(shi)地土壤(rang)中(zhong)植物生長期(qi)和(he)休眠(mian)期(qi)CDGT-P、CDGT-Fe和(he)CDGT-S的分(fen)布
更(geng)多(duo)案例(li)請看(kan)：HR-Peeper合(he)集
05平面光極、薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度與(yu)酶(mei)譜(pu)技(ji)術聯(lian)用
土(tu)壤(rang)酶(mei)譜(Soil zymography)以(yi)熒(ying)光(guang)底物為(wei)基礎(chu)的新興(xing)酶學(xue)技(ji)術，對⼟壤進⾏⾮破壞性取(qu)樣(yang)，操(cao)作(zuo)簡便，能(neng)在cm到μm的尺度上(shang)研究(jiu)酶(mei)活性(xing)的空間(jian)變(bian)化。平面光極（PO）、薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散(san)梯度（DGT）和(he)土壤(rang)酶(mei)譜可(ke)以通(tong)過連(lian)續應(ying)用(yong)的方式(shi)連(lian)續獲取(qu)不同(tong)參(can)數(shu)在同壹(yi)剖面的二維(wei)分(fen)布信(xin)息，不(bu)同(tong)技(ji)術的連(lian)續應(ying)用(yong)可(ke)獲取(qu)土壤(rang)/沈(chen)積物剖面中(zhong)更(geng)多(duo)的生物地球化(hua)學信(xin)息。
1-原理與(yu)裝(zhuang)置(zhi)
Zhang et al., ER, 2021
2-應(ying)用(yong)案例(li)
Zhang et al., ER, 2021
▲(a)酸(suan)性磷(lin)酸(suan)酶(ACP)活性(xing)，(b)堿性磷(lin)酸(suan)酶(ALP)活性(xing)，(c)第(di)三周根(gen)際(ji)pH和(he)(d) O2的高分(fen)辨二(er)維(wei)圖(tu)像(xiang)。
聯(lian)系(xi)我(wo)們
如(ru)想(xiang)了(le)解(jie)完(wan)整(zheng)的技(ji)術原理、操(cao)作(zuo)步驟(zhou)可(ke)聯(lian)系(xi)智(zhi)感(gan)客服獲取(qu)相關(guan)資(zi)料(liao)。如您(nin)有更(geng)好的方案和(he)想(xiang)法，也可(ke)與(yu)我(wo)們共(gong)同(tong)探索(suo)和(he)開(kai)發更(geng)多(duo)高分(fen)辨分(fen)析技(ji)術在水土環(huan)境領域的應用(yong)~
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