
環(huan)境監(jian)測作(zuo)為(wei)生態環(huan)境保(bao)護(hu)與人類健(jian)康保(bao)障的(de)重(zhong)要技術支(zhi)撐,在汙(wu)染(ran)防(fang)控(kong)和(he)生態評估中(zhong)發揮著(zhe)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用。傳統環境(jing)采(cai)樣方(fang)法(fa)(如現(xian)場(chang)取樣(yang)結(jie)合(he)實驗室(shi)分(fen)析(xi))雖然(ran)應(ying)用廣泛(fan),但在痕(hen)量(liang)汙(wu)染(ran)物檢測方(fang)面(mian)存(cun)在(zai)明(ming)顯局限(xian)性。近(jin)年(nian)來(lai),被(bei)動(dong)采(cai)樣技術因(yin)其長期、原位(wei)、微創的(de)監(jian)測特(te)性,逐(zhu)漸成(cheng)為(wei)環境(jing)科(ke)學研究(jiu)的(de)重(zhong)要工(gong)具,其中(zhong)薄(bo)膜擴散梯(ti)度(DGT)采(cai)樣器(qi)、高分(fen)辨(bian)孔(kong)隙水(shui)采(cai)樣器(qi)(HR-Peeper)和(he)抽濾式(shi)孔(kong)隙水(shui)采(cai)樣器(qi)三類(lei)裝(zhuang)置(zhi)的(de)應(ying)用尤(you)為(wei)突出(chu)。
被(bei)動(dong)采(cai)樣技術相較於(yu)傳(chuan)統方(fang)法具(ju)有(you)顯著優(you)勢:(1)微創性:采(cai)樣過(guo)程對生態系(xi)統擾動(dong)極小,可實現長期連(lian)續監(jian)測;(2)適(shi)應(ying)性:特(te)別(bie)適(shi)用於(yu)偏(pian)遠地(di)區(qu)或人力難(nan)以持續監(jian)測的(de)環(huan)境;(3)準(zhun)確(que)性:可獲(huo)得(de)時(shi)間加(jia)權(quan)平均濃度(TWA),有效(xiao)消除(chu)短期波(bo)動(dong)幹擾,真實反(fan)映(ying)汙(wu)染(ran)物的(de)長(chang)期環(huan)境行(xing)為(wei);(4)選擇(ze)性:通(tong)過特異(yi)性結(jie)合相設(she)計,可實現目標汙(wu)染(ran)物的(de)選(xuan)擇性富(fu)集(ji),顯著提(ti)升(sheng)痕量(liang)物質的(de)檢(jian)測靈(ling)敏(min)度。
薄(bo)膜擴散梯(ti)度(DGT)技術采(cai)用擴散相-結合(he)相雙層凝(ning)膠結(jie)構(gou),封(feng)裝(zhuang)於(yu)特(te)制(zhi)塑(su)料外殼(ke)中(zhong),通(tong)過選擇(ze)性濾膜(mo)與(yu)環(huan)境介質隔離(li)。其工(gong)作原理基(ji)於(yu)Fick擴(kuo)散定(ding)律(lv):目標汙(wu)染(ran)物通(tong)過濾膜(mo)擴(kuo)散進(jin)入(ru)擴散相,隨後(hou)被(bei)結合(he)相特異(yi)性固(gu)定(ding)。由(you)於(yu)結(jie)合相對目標物的(de)持(chi)續固定(ding)作(zuo)用,在結合相界面(mian)處維(wei)持接(jie)近於(yu)零(ling)的(de)濃度梯(ti)度,從(cong)而保(bao)證汙染(ran)物的(de)持(chi)續擴散和(he)富(fu)集(ji)。DGT技術在(zai)評估汙(wu)染(ran)物生物有效(xiao)性、測定(ding)環(huan)境(jing)介質中(zhong)不穩定(ding)態汙(wu)染(ran)物濃度等(deng)方(fang)面(mian)具有(you)特殊的(de)優(you)勢。然(ran)而,其采(cai)樣效(xiao)率受(shou)環(huan)境溫(wen)度、pH值、離子強度(du)等(deng)多(duo)因(yin)素(su)影(ying)響,在實際應用中(zhong)需(xu)進行嚴(yan)格的(de)質(zhi)量(liang)控(kong)制(zhi)。
高(gao)分(fen)辨孔(kong)隙水(shui)采(cai)樣器(qi)(HR-Peeper)采(cai)用模(mo)塊(kuai)化設(she)計,由(you)多(duo)個(ge)獨立采(cai)樣單(dan)元組(zu)成,每個(ge)單(dan)元兩(liang)側覆(fu)有0.45μm孔(kong)徑濾膜(mo)。該裝(zhuang)置(zhi)基(ji)於(yu)擴(kuo)散平(ping)衡(heng)原理,通(tong)過預(yu)設(she)平衡時(shi)間(通(tong)常(chang)24-48小時),使(shi)孔(kong)隙水(shui)中(zhong)的(de)溶(rong)解(jie)態物質與(yu)采(cai)樣單(dan)元內介質達(da)到(dao)濃度平衡。這(zhe)種(zhong)設(she)計可在(zai)毫米(mi)尺(chi)度上解(jie)析(xi)沈積(ji)物-水(shui)界(jie)面(mian)的(de)汙(wu)染(ran)物分布(bu)特征,為(wei)研究(jiu)汙染(ran)物遷移轉(zhuan)化過(guo)程提(ti)供高分(fen)辨數(shu)據(ju)支(zhi)持。
抽濾式(shi)孔(kong)隙水(shui)采(cai)樣器(qi)采(cai)用微負(fu)壓驅(qu)動(dong)原理,由(you)取(qu)樣(yang)頭、延長管(guan)和(he)接頭三部分(fen)組(zu)成。其工(gong)作過(guo)程通(tong)過註射器(qi)或真空(kong)泵(beng)產(chan)生可控(kong)負(fu)壓(通(tong)常(chang)5-15kPa),利(li)用膜過濾技術(0.45μm)實現孔(kong)隙水(shui)的(de)原位(wei)采(cai)集。該技術具(ju)有(you)采(cai)樣速度快(單次采(cai)樣5-10分(fen)鐘)、樣(yang)品(pin)代表(biao)性強等(deng)特(te)點,特別(bie)適(shi)用於(yu)含水(shui)率較高的(de)土(tu)壤環境監(jian)測。研(yan)究(jiu)表明(ming),該方(fang)法(fa)獲取(qu)的(de)孔(kong)隙水(shui)樣(yang)品(pin)其理化(hua)性質(zhi)變(bian)化率小於(yu)5%,顯著優(you)於(yu)傳(chuan)統離(li)心提(ti)取法(fa)。
被(bei)動(dong)采(cai)樣技術的(de)發展為(wei)環境(jing)監(jian)測提(ti)供了新(xin)的(de)技術路(lu)徑(jing),但其推廣應(ying)用仍(reng)面(mian)臨若(ruo)幹挑戰(zhan):(1)需要建立(li)標準(zhun)化的(de)質(zhi)量(liang)保(bao)證/質量(liang)控(kong)制(zhi)(QA/QC)體(ti)系(xi);(2)針對不同環(huan)境(jing)介質和(he)汙染(ran)物種類(lei),需優(you)化采(cai)樣裝(zhuang)置(zhi)和(he)操(cao)作(zuo)流程;(3)數(shu)據(ju)處(chu)理和(he)解(jie)釋(shi)需要考(kao)慮(lv)環境異(yi)質(zhi)性等(deng)復(fu)雜(za)因(yin)素(su)。隨著材料科(ke)學和(he)傳感(gan)器(qi)技術的(de)進(jin)步,智(zhi)能化(hua)、多(duo)功能化(hua)的(de)被(bei)動(dong)采(cai)樣設(she)備將成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)發展方向,在環(huan)境汙(wu)染(ran)預(yu)警(jing)和(he)生態風(feng)險評估中(zhong)發揮更大作(zuo)用。