DGT應用：沈積(ji)物(wu)氧(yang)化(hua)層(ceng)影(ying)響鐵(tie)磷硫(liu)遷(qian)移轉(zhuan)化(hua)

本(ben)次分(fen)享壹(yi)篇(pian)由河海(hai)大(da)學朱(zhu)立(li)琴在《Journal of Water Process Engineering》上發表(biao)的壹篇(pian)學術論文(wen)"Effects of oxide layers in sediments on migration and transformation of iron, phosphorus and sulfur in a large-scale surface flow constructed wetland"。

以(yi)典(dian)型(xing)的地(di)表(biao)流(liu)人(ren)工濕地(di)鹽(yan)龍湖為研(yan)究對(dui)象，采(cai)用薄膜(mo)擴(kuo)散梯度技術(DGT)研究(jiu)了(le)氧(yang)化(hua)層(ceng)對(dui)沈積物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)(SWI)鐵(tie)、磷、硫(liu)遷(qian)移和釋(shi)放(fang)的影(ying)響。結果表(biao)明(ming)，沈(chen)積(ji)物(wu)表(biao)面(mian)形成了(le)壹(yi)層(ceng)可識(shi)別的氧(yang)化(hua)層(ceng)，厚(hou)度(du)在1 ~ 6 cm之(zhi)間(jian)。壹般情況(kuang)下(xia)，氧(yang)化(hua)層(ceng)中(zhong)P(V)-DGT、Fe(II)-DGT和S(-II)-DGT的濃(nong)度(du)較還原層(ceng)明(ming)顯(xian)降(jiang)低。氧(yang)化(hua)層(ceng)中(zhong)Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放(fang)通量(liang)分(fen)別(bie)下(xia)降91% ~ 102%、79% ~ 84%和153% ~ 269%，表(biao)明(ming)氧(yang)化(hua)層(ceng)對(dui)沈積物(wu)中(zhong)生(sheng)物(wu)源(yuan)元(yuan)素(su)的釋放(fang)具有抑制(zhi)作(zuo)用。Fe(II)-DGT濃(nong)度(du)與S(-II)-DGT濃(nong)度(du)呈(cheng)顯(xian)著(zhu)正(zheng)相(xiang)關，除密集植(zhi)物(wu)外(wai)，Fe(II)和P(V)的耦合(he)釋放(fang)發(fa)生(sheng)在氧(yang)化(hua)層(ceng)。植(zhi)物(wu)密度(du)影(ying)響氧(yang)化(hua)層(ceng)的厚度(du)和性(xing)質，從(cong)而影(ying)響Fe(II)、P(V)和S(-II)的遷(qian)移轉(zhuan)化(hua)行為和耦(ou)合(he)機(ji)制(zhi)。此(ci)外(wai)，Fe(II)、P(V)和S(-II)在還(hai)原層(ceng)發(fa)生(sheng)了(le)耦(ou)合釋(shi)放(fang)。然而，Fe - P釋(shi)放(fang)也是(shi)沈積(ji)物(wu)中(zhong)Fe(II)和P(V)釋(shi)放(fang)的重要(yao)機(ji)制(zhi)。因(yin)此(ci)，氧(yang)化(hua)層(ceng)的形成在阻(zu)礙SWI生物(wu)源(yuan)元(yuan)素(su)的釋放(fang)通量(liang)方(fang)面(mian)起(qi)著關鍵作(zuo)用，從(cong)而對(dui)維(wei)持濕(shi)地(di)生(sheng)態系統的穩態氧(yang)化(hua)還(hai)原環(huan)境(jing)和確(que)保(bao)長期的水凈化(hua)效(xiao)果至關重要(yao)。

在本(ben)文(wen)中，DGT技術被應用於測量(liang)沈(chen)積物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)（SWI）中(zhong)Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃(nong)度(du)和釋(shi)放(fang)通量(liang)。具(ju)體應用如(ru)下(xia)：

樣(yang)品(pin)收(shou)集與實驗設(she)置：通過(guo)在Yanlong湖(hu)的表(biao)面(mian)流(liu)人(ren)工濕地(di)（SFCW）中(zhong)設(she)置采(cai)樣(yang)點，並(bing)收(shou)集沈(chen)積(ji)物(wu)樣(yang)本(ben)，利用DGT技術監(jian)測(ce)沈積(ji)物(wu)中(zhong)的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃(nong)度(du)。

微觀實(shi)驗：通過(guo)建(jian)立(li)微觀實(shi)驗系統，使(shi)用DGT技術同步垂(chui)直(zhi)監(jian)測(ce)可用的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃(nong)度(du)，這(zhe)些(xie)濃(nong)度(du)分(fen)別(bie)被記(ji)錄為Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT。

數(shu)據(ju)分(fen)析：通過(guo)DGT設(she)備與沈積物(wu)接(jie)觸(chu)壹(yi)定(ding)時(shi)間後，利用特定(ding)的方(fang)程(cheng)計(ji)算沈積(ji)物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)處(chu)Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT的濃(nong)度(du)。

釋(shi)放(fang)通量(liang)估算：使(shi)用DGT技術估算沈積(ji)物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)處(chu)Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放(fang)通量(liang)，考慮了(le)沈(chen)積物(wu)和上層(ceng)水(shui)體(ti)不(bu)同吸收(shou)機(ji)制(zhi)的DGT膜(mo)。

相(xiang)關性(xing)分(fen)析：通過(guo)DGT技術獲(huo)得的數據(ju)進(jin)行相(xiang)關性(xing)分(fen)析，探(tan)討了(le)沈(chen)積物(wu)中(zhong)Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃(nong)度(du)與沈積物(wu)理(li)化(hua)性(xing)質（如(ru)Eh、pH和DO）之(zhi)間(jian)的關系。

氧(yang)化(hua)層(ceng)對(dui)釋放通量(liang)的影(ying)響：研究了(le)沈(chen)積物(wu)中(zhong)氧(yang)化(hua)層(ceng)的存在對(dui)Fe(II)、P(V)和S(-II)在沈(chen)積物(wu)-水(shui)界(jie)面(mian)處(chu)釋(shi)放通量(liang)的影(ying)響。

沈積物(wu)中(zhong)Fe、P和S的遷(qian)移、轉(zhuan)化(hua)和耦(ou)合(he)釋放機(ji)制(zhi)：利用DGT技術揭示了(le)沈(chen)積物(wu)中(zhong)鐵(tie)、磷和硫(liu)的遷(qian)移、轉(zhuan)化(hua)以(yi)及(ji)耦(ou)合(he)釋放機(ji)制(zhi)。

智(zhi)感(gan)環(huan)境(jing)團(tuan)隊(dui)擁有13年的DGT技術研發(fa)基(ji)礎(chu)，目前已推出4大(da)系(xi)列(lie)共(gong)30余種DGT產(chan)品，包(bao)括(kuo)：雙模式(shi)DGT、平板式(shi)單(dan)面DGT系列(lie)、平板式(shi)雙(shuang)面DGT系列(lie)、平板式(shi)高(gao)分(fen)辨(bian)DGT系列(lie)。