在環境(jing)監測(ce)與(yu)汙染(ran)控(kong)制領域，精(jing)準(zhun)捕(bu)捉汙染(ran)物的有效態(tai)濃(nong)度及微尺(chi)度遷(qian)移(yi)規律(lv)是(shi)理解生態(tai)系(xi)統過(guo)程(cheng)、評(ping)估(gu)環境(jing)風(feng)險的關(guan)鍵。薄(bo)膜擴(kuo)散梯度技(ji)術（DGT）作為壹(yi)種(zhong)新型(xing)原(yuan)位采樣與(yu)監測(ce)技(ji)術，憑借其(qi)原(yuan)位性(xing)、高(gao)分(fen)辨率(lv)及對生物有效(xiao)態(tai)的特異性(xing)識(shi)別(bie)能(neng)力(li)，已成為環境(jing)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)的重要(yao)工具。

壹、DGT 技術原(yuan)理與(yu)裝(zhuang)置構(gou)成(cheng)

DGT 技術的核心原(yuan)理基(ji)於(yu)菲克第壹(yi)定(ding)律，通(tong)過(guo)汙染(ran)物在擴(kuo)散膜中的擴(kuo)散行為計(ji)算其有效態(tai)濃(nong)度。其(qi)基(ji)本(ben)公(gong)式為：

DGT 裝置由(you)固定(ding)膜、擴(kuo)散膜、濾膜及支撐(cheng)底板(ban)、蓋(gai)板(ban)組(zu)成。固定(ding)膜負(fu)責(ze)吸(xi)附(fu)目標汙染(ran)物（如 Zr-oxide 膜吸附磷(lin)、Chelex 膜吸附金(jin)屬(shu)），擴(kuo)散膜為汙染(ran)物提(ti)供擴(kuo)散通(tong)道(dao)，濾膜則(ze)防(fang)止(zhi)顆粒(li)物幹(gan)擾。根據應用(yong)場景不(bu)同(tong)，裝(zhuang)置尺寸與(yu)構(gou)型(xing)可調(tiao)整：用(yong)於水(shui)體(ti)和土(tu)壤(rang)時，有(you)效(xiao)長度達(da) 15cm，寬度 2cm；針(zhen)對沈積(ji)物和濕地(di)土壤(rang)的微區(qu)分(fen)析(xi)，分(fen)辨率(lv)可至(zhi)亞毫米級(ji)，精準(zhun)捕(bu)捉界(jie)面(mian)動態(tai)。

二、DGT 操(cao)作(zuo)流(liu)程(cheng)：從(cong)制備(bei)到(dao)分(fen)析(xi)

DGT 的完(wan)整操(cao)作(zuo)流(liu)程(cheng)涵蓋(gai)膜制備(bei)、原(yuan)位部署、回收(shou)處理及樣品分(fen)析(xi)四(si)大(da)環節(jie)，需嚴格(ge)控(kong)制環境(jing)幹(gan)擾以保(bao)證(zheng)數據準(zhun)確(que)性(xing)。

1. 膜制備(bei)與(yu)組(zu)裝：在潔(jie)凈實(shi)驗室中制備(bei)固定(ding)膜（如 ZrO-Chelex 復合膜），組裝時需(xu)註意：投(tou)放(fang)前充(chong)氮氣去(qu)除氧氣，測(ce)定(ding)硫等敏感元素時需(xu)避光(guang)保(bao)存(cun)，裝(zhuang)置需濕潤密(mi)封(feng)以維(wei)持擴(kuo)散環境(jing)穩(wen)定(ding)。

2. 原(yuan)位部署與(yu)回(hui)收(shou)：根據場(chang)景選(xuan)擇野外投(tou)放或(huo)室內(nei)培養(yang)。野外部(bu)署時，通(tong)過(guo) GPS 定(ding)位、浮(fu)標標記確保裝(zhuang)置垂直插入(ru)沈積(ji)物 - 水(shui)界(jie)面(mian)，“保(bao)護衣(yi)" 設計(ji)避免(mian)水(shui)動力(li)幹(gan)擾；室內(nei)培養(yang)則(ze)通(tong)過(guo)預(yu)設標記控(kong)制插入(ru)深度，保(bao)證(zheng)界(jie)面(mian)識(shi)別(bie)精(jing)度。回(hui)收(shou)時需(xu)記(ji)錄水(shui)溫(wen)、界(jie)面(mian)位置，快速沖(chong)洗以(yi)減(jian)少(shao)樣品擾動。

3. 樣品分(fen)析(xi)：

◦ 壹維(wei)分(fen)析(xi)：將固定(ding)膜切片(pian)（分(fen)辨率(lv)可達(da) 2mm），通過振蕩(dang)提(ti)取(qu)、顯色(se)測(ce)定(ding)，獲取汙染(ran)物垂向分(fen)布(bu)特(te)征(zheng)；

◦ 二維(wei)分(fen)析(xi)：利用(yong)顯色劑（如磷(lin)的鋯膜顯色）結合灰度校正，實(shi)現(xian)亞毫米級(ji)（0.0423×0.0423mm）空間(jian)分(fen)布(bu)成(cheng)像，揭示(shi)微區(qu)異質性(xing)。

三、DGT 技(ji)術的核心應用(yong)領域

DGT 技術的優勢在環境(jing)監測(ce)、機(ji)理研究(jiu)及汙染(ran)治(zhi)理評估(gu)中得到(dao)充(chong)分(fen)體(ti)現(xian)，其(qi)應用(yong)已覆蓋(gai)水(shui)體(ti)、土壤(rang)、沈積(ji)物等多介質。

1. 環境(jing)質量監測(ce)與(yu)風(feng)險評(ping)估(gu)

DGT 可原(yuan)位測(ce)定(ding)汙染(ran)物有效(xiao)態(tai)濃(nong)度，為環境(jing)質量評(ping)價提(ti)供直(zhi)接依據。例(li)如，在太湖沈積(ji)物研究(jiu)中，通過 DGT 獲取有(you)效態(tai)磷(lin)、鐵(tie)的二維(wei)分(fen)布(bu)，發(fa)現(xian)兩(liang)者空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)高(gao)度壹(yi)致，揭(jie)示(shi)了(le)磷(lin) - 鐵(tie)耦(ou)合(he)釋(shi)放機(ji)制；在城市(shi)汙染(ran)河(he)道(dao)監測(ce)中，長期(qi)追蹤(zong)有效態(tai)磷(lin)的動態(tai)變化，為富(fu)營(ying)養化(hua)治(zhi)理提(ti)供數(shu)據支(zhi)撐。此外，DGT 對重金(jin)屬(shu)生物有效(xiao)態(tai)的精準(zhun)識(shi)別(bie)，可有(you)效(xiao)評估(gu)濕地(di)、農田(tian)土(tu)壤(rang)中鎘、鉛(qian)等元素的暴露風(feng)險，其(qi)結果與(yu)生(sheng)物吸收(shou)量的相關(guan)性(xing)顯著(zhu)高(gao)於(yu)傳統總量(liang)分(fen)析(xi)。

2. 汙染(ran)物遷(qian)移(yi)動力(li)學(xue)與(yu)微(wei)區(qu)機(ji)理探討(tao)

結合 DIFS（DGT-induced flux in sediments）動力(li)學(xue)模(mo)型(xing)，DGT 可解析(xi)汙染(ran)物在固 - 液界(jie)面(mian)的交換速(su)率(lv)、響(xiang)應時間(jian)等(deng)參數(shu)，預(yu)測(ce)環境(jing)質量變(bian)化趨勢。例如，在濕地(di)轉化為水(shui)產養(yang)殖(zhi)池(chi)塘的研究(jiu)中，DGT 監測(ce)發(fa)現(xian)磷(lin)釋放通(tong)量(liang)因動力(li)交換改(gai)變(bian)而大(da)幅(fu)增(zeng)加(jia)，結合模(mo)型(xing)擬合(he)揭(jie)示(shi)了生態(tai)系(xi)統轉換對物質循環的影響(xiang)。同時，DGT 與(yu) LA-ICP-MS、平(ping)面(mian)光(guang)極(ji)等技術聯用(yong)，可同(tong)步(bu)獲取根(gen)際微(wei)區(qu)中氧、pH 與(yu)重金(jin)屬(shu)的分(fen)布(bu)，闡(chan)明植(zhi)物 - 微生(sheng)物 - 汙染(ran)物的相互作(zuo)用(yong)機(ji)理。

3. 汙染(ran)治(zhi)理效果與(yu)生(sheng)態(tai)過程解析(xi)

DGT 在汙染(ran)修(xiu)復評估(gu)中表現(xian)突(tu)出：通過(guo)監測(ce)覆(fu)蓋(gai)劑（如 Al 系(xi)材料(liao)）對沈積(ji)物中砷的固定(ding)效果(guo)，直(zhi)接反映治(zhi)理措(cuo)施的長期(qi)有效性(xing)；分(fen)析(xi)底棲動物（搖蚊(wen)幼蟲(chong)、河(he)蜆(xian)）擾動下(xia)有效態(tai)磷(lin)、鐵(tie)的分(fen)布(bu)變(bian)化，揭示(shi)生物活動對汙染(ran)物釋放(fang)的調(tiao)控(kong)作(zuo)用(yong)。此外，多元素同(tong)步(bu)測(ce)定(ding)技術（如陰(yin)、陽(yang)離子(zi)同步(bu)監測(ce) 17 種(zhong)元素）可解析(xi)氮、磷(lin)、硫等元素的協同遷(qian)移(yi)規律(lv)，為復(fu)雜生態(tai)過程提(ti)供全(quan)新視(shi)角(jiao)。

四(si)、技術發展與(yu)未(wei)來(lai)展望

DGT 技術歷經數十(shi)年發展(zhan)，已從(cong)早期的單壹元素測(ce)定(ding)邁向(xiang)多參數(shu)、高(gao)分(fen)辨、跨(kua)尺度聯用(yong)的新階段(duan)。從(cong) 1994 年的水(shui)體(ti)測(ce)定(ding)起步(bu)，到(dao)如今的二維(wei)成(cheng)像、多技術復合（如 DGT-PO 同步(bu)測(ce)定(ding)氮、磷(lin)與(yu)溶(rong)解氧），其分(fen)辨率(lv)從(cong)厘米級(ji)提(ti)升(sheng)至(zhi)亞毫米級(ji)，應用(yong)場景從(cong)實驗(yan)室擴(kuo)展(zhan)至(zhi)全(quan)球(qiu)各(ge)類生態(tai)系(xi)統。目前，智(zhi)感DGT的相關(guan)研究(jiu)發(fa)文量與(yu)引(yin)用(yong)量持續(xu)增(zeng)長，技(ji)術培訓(xun)會在全(quan)國(guo)範(fan)圍內(nei)不定(ding)期舉(ju)辦(ban)，彰顯其(qi)學(xue)術影響(xiang)力與(yu)應用(yong)價值。DGT 技術的創新與(yu)應用(yong)，不僅推(tui)動了(le)環境(jing)監測(ce)方(fang)法(fa)的革(ge)新，更(geng)深(shen)化了人類(lei)對汙染(ran)物生物有效(xiao)性(xing)及微尺(chi)度循環的認(ren)知。在(zai)汙染(ran)控(kong)制與(yu)生(sheng)態(tai)修(xiu)復的實踐中，這(zhe)壹(yi)技術將繼續(xu)發揮(hui)關(guan)鍵作(zuo)用(yong)，為可持續(xu)發展(zhan)目標的實現(xian)貢(gong)獻力(li)量(liang)。