
在環(huan)境監(jian)測(ce)與(yu)地(di)球化學(xue)研究(jiu)領域,對汙染物動態(tai)分(fen)布及(ji)生物有(you)效(xiao)性(xing)的精(jing)準探(tan)測始(shi)終(zhong)是(shi)核心難(nan)題(ti)。智感(gan)環(huan)境薄(bo)膜擴(kuo)散(san)梯(ti)度(du)技(ji)術(shu)(DGT)憑借(jie)被動式(shi)原位采樣(yang)與(yu)微尺(chi)度(du)解(jie)析(xi)能力,成為(wei)獲(huo)取(qu)環(huan)境介質(zhi)中目標(biao)物真(zhen)實(shi)濃(nong)度(du)與(yu)遷移(yi)規律的前沿手段,尤其在重(zhong)金屬、營(ying)養元素研究(jiu)中(zhong)展現(xian)出重(zhong)要的(de)價值(zhi)。

DGT 技(ji)術(shu)以菲克第壹擴散(san)定(ding)律為(wei)理論(lun)基(ji)石,通(tong)過(guo)構(gou)建(jian)穩(wen)定(ding)的(de)濃(nong)度(du)梯(ti)度(du)場,實(shi)現(xian)目標(biao)物的(de)可控(kong)富集(ji)。智(zhi)感(gan)環(huan)境 DGT 裝(zhuang)置(zhi)采用(yong)三層(ceng)復(fu)合結構(gou)設(she)計,各(ge)層(ceng)協(xie)同運作(zuo):
1. 表層(ceng)濾膜(mo):由孔徑(jing) 0.45μm 的聚(ju)丙(bing)烯(xi)腈(jing)材(cai)質制(zhi)成(cheng),可有(you)效(xiao)攔(lan)截(jie)懸(xuan)浮顆粒物與(yu)微生物,避(bi)免(mian)其(qi)堵(du)塞擴散(san)通道(dao)或(huo)幹擾吸附(fu)過(guo)程(cheng);
2. 中間(jian)擴(kuo)散(san)膜:采用(yong)水(shui)凝膠(jiao)基(ji)質(如(ru)瓊(qiong)脂糖(tang) - 聚(ju)丙(bing)烯(xi)酰(xian)胺(an)復(fu)合體系(xi)),厚度(du)精(jing)確控(kong)制在(zai) 0.5 - 2mm 之間,確保(bao)離(li)子以恒定(ding)擴(kuo)散(san)系(xi)數(shu)(D₀)進行壹(yi)維(wei)擴(kuo)散(san);
3. 底(di)層(ceng)吸附(fu)膜:搭載(zai)特異性(xing)結合材(cai)料,如用(yong)於(yu)重(zhong)金屬捕(bu)獲(huo)的 Chelex - 100 樹脂(zhi)、針(zhen)對(dui)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)的(de)水(shui)合氧(yang)化鐵(HFO)塗層(ceng),能在(zai)數(shu)分鐘至(zhi)數(shu)天內與(yu)目標(biao)離(li)子形成穩(wen)定(ding)絡(luo)合物 。
當(dang) DGT 裝(zhuang)置(zhi)浸入(ru)環(huan)境介質(zhi)後(hou),目標(biao)離(li)子在濃(nong)度(du)差(cha)驅動下穿(chuan)過(guo)擴(kuo)散(san)膜,在(zai)吸附(fu)膜表面被快速(su)固定(ding),形成濃(nong)度(du)梯(ti)度(du)。根據(ju)公式(shi)

• 水(shui)體監(jian)測(ce):在長(chang)江(jiang)口沈積(ji)物 - 水(shui)界(jie)面研究(jiu)中(zhong),智感(gan)環(huan)境 DGT 裝(zhuang)置(zhi)同步部(bu)署重(zhong)金屬(Cd、Pb)與(yu)磷酸(suan)鹽(yan)吸附(fu)膜,捕(bu)捉(zhuo)到潮(chao)汐(xi)周期內(nei)界(jie)面層(ceng)汙染物通(tong)量變(bian)化 —— 漲潮(chao)時(shi),沈積(ji)物釋(shi)放(fang)的(de) Cd²⁺濃(nong)度(du)較落(luo)潮(chao)期高(gao) 2.3 倍(bei),磷酸(suan)鹽(yan)擴(kuo)散(san)通量達(da) 12.5 μmol/(m²・d) ;
• 土壤(rang)與(yu)根際(ji)研究(jiu):針(zhen)對(dui)水(shui)稻土根(gen)際(ji)微區,DGT - LA - ICPMS 聯(lian)用(yong)技(ji)術(shu)繪制出鐵錳氧(yang)化物與(yu)磷的(de)三維(wei)分(fen)布圖,揭示根(gen)系(xi)分泌物(如(ru)草酸(suan))導(dao)致根表 500μm 範(fan)圍內磷(lin)酸(suan)鹽(yan)濃(nong)度(du)驟(zhou)降(jiang) 40% 的(de)動態(tai)過(guo)程(cheng) ;
• 大(da)氣(qi)幹(gan)濕(shi)沈降(jiang)監(jian)測(ce):通過(guo)改(gai)進 DGT 裝(zhuang)置(zhi)為(wei)氣(qi)溶膠捕(bu)獲(huo)模式(shi),可實時(shi)富集(ji)沈降(jiang)物中(zhong)的(de)汞化合(he)物,在(zai)工(gong)業區(qu)監(jian)測(ce)中檢(jian)出甲(jia)基(ji)汞濃(nong)度(du)達(da) 0.8 ng/m³,較傳(chuan)統(tong)濾膜(mo)法(fa)靈(ling)敏(min)度(du)提升(sheng) 5 倍(bei) 。

智感(gan)環(huan)境 DGT 技(ji)術(shu)正以其(qi)原位采樣(yang)優勢與(yu)微尺(chi)度(du)解(jie)析(xi)能力,重(zhong)塑環(huan)境監(jian)測(ce)與(yu)地(di)球化學(xue)研究(jiu)範(fan)式(shi)。從(cong)重(zhong)金屬汙染防(fang)控(kong)到新興(xing)汙染物溯(su)源,這項技(ji)術(shu)不(bu)僅(jin)提(ti)供精(jing)準的(de)汙染數(shu)據(ju),更為(wei)揭(jie)示(shi)環(huan)境介質(zhi)中物質(zhi)循(xun)環(huan)機(ji)制、保障(zhang)生態(tai)安(an)全(quan)提供了關(guan)鍵技(ji)術(shu)支撐。