2022-12-14

扩散梯度(DGT)技术在环境微界面中土壤、沉积物、水和生物之间的接触和作用形成了各种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,具有高度时空异质性的界面特征使得捕捉化学反应信息异常复杂和困难。梯度扩散(DGT)技术具有原位测量元素生物有效性和高空间分辨率的优点,适用于研究化学非均质的界面过程。接下来维申的小编就带你们一起了解了解,希望对你们有所帮助

本文系统总结了DGT技术在环境微界面物质迁移研究中的应用现状,包括以下三个方面:一是一维物质浓度测量;二维化学分布成像;第三,结合薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡孔隙水采样器(Peeper)、平面光电极(PO),可以同步获得各种溶质分布信息。现有的研究证据表明,DGT适合于在亚毫米(几十到几百微米)到毫米尺度上研究环境微界面中营养物质和污染物迁移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术相结合,研究物质跨界面迁移的驱动因素和动力学特征。zui后,对DGT技术的发展和应用场景的拓展进行了展望。


结论和展望:


近二十年的研究表明,DGT不仅广泛应用于环境检测和生物有效性评价,而且在环境微界面物质迁移过程的研究中显示出巨大的潜力。DGT技术可以在毫米尺度上研究土壤和沉积物微界面上营养物和污染物的一维浓度分布特征。DGT技术的重要优势在于二维化学分布成像,P和金属的空间分辨率可以达到几十微米。近年来,一个重要的发展趋势是DGT与DET、Peeper、PO等技术相结合,同步获取各种溶质的一维和二维浓度分布信息,推动了土壤和沉积物中营养盐和污染物的生物地球化学过程机理研究。


高分辨率吸附膜的不断出现,吸附膜分析技术的多样化和分析成本的降低,以及与其他成像技术的结合使用,进一步凸显了DGT在微界面过程研究中的优势。今后,以下几个方面需要继续:


(1)DGT多用于研究土壤和淡水系统的微界面过程,但对海洋和海岸系统的微界面过程的研究仍需加强。现有的一些高分辨率吸附膜可以耐受较高的环境盐度,但仍需进一步开发耐高盐度的高分辨率吸附膜和DGT原位应用辅助设施。


(2)DGT主要关注P、重金属、类金属和S2-的微界面过程,但有机污染物和氮(如NO3-、NH4+)的微界面过程还很少,需要进一步发展高选择性吸附膜和优化后续化学分析方法。


(3)吸附膜的均匀性是决定测量结果准确度和分辨率的重要因素。随着DGT技术的发展,出现了不同材料的特异性吸附膜。已经开发了包含两种或多种材料的复合吸附膜,并用于同时分析环境介质中的不同元素/物质。然而,如何保证两种或两种以上吸附材料在吸附膜中的均匀分布是今后研究中需要关注的焦点之一。


(4)DGT已与DET或Peeper技术相结合,探索元素间的迁移转化关系,与PO技术同步分析元素与环境因子(O2和pH)。未来,DGT技术还可以结合PO技术测量CO2、NH4+和H2S,从而研究元素与环境因素在各个方向的同步变化,进而推导出元素在微区域或跨界面迁移的驱动因素。此外,DGT还有望与其他化学成像技术(如测量二维酶活性的原位酶谱技术)和物理成像技术(如测量土壤孔隙度和根系三维分布的计算机层析成像技术)相结合,从多个角度研究环境微界面物质运移的主导因素和动态过程。转移过程研究的应用

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