在環(huán)境化學與污染生態(tài)學研究中，準確掌握污染物在環(huán)境介質(zhì)（如水體、沉積物、土壤）中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，是進行精準風險評估與有效環(huán)境治理的基礎。傳統(tǒng)采樣方法（如瞬時抓取水樣或土壤孔隙水）雖能提供污染物在某一時刻的總濃度或可溶態(tài)濃度，但無法反映其動態(tài)供應過程與潛在生物有效性。梯度擴散薄膜技術（DGT）的出現(xiàn)，突破了這一局限。它不僅僅是一種采樣工具，更是一種讓污染物在環(huán)境中的遷移通量、動態(tài)過程及生物有效性實現(xiàn)“可視化"的強有力的原位被動采樣技術。
傳統(tǒng)方法（如瞬時水樣采集、離心法獲取孔隙水）提供的是污染物在采樣瞬間的濃度“快照"。這種信息存在明顯局限性：
無法反映動態(tài)過程：環(huán)境中的污染物濃度受多種因素（如溫度、pH、水流、生物活動）影響而時刻波動。瞬時樣品難以代表一段時間內(nèi)的平均暴露水平，更無法揭示污染物的持續(xù)供應能力。
高估生物有效性：傳統(tǒng)方法測得的可溶態(tài)濃度，可能包含了與膠體結(jié)合或不穩(wěn)定的形態(tài)，這部分并非都能被生物直接利用，可能導致對實際風險的誤判。
因此，迫切需要一種能集成時間信息、并更接近生物真實攝取過程的監(jiān)測手段。
DGT技術的核心設計基于菲克第一擴散定律，通過模擬生物細胞膜對物質(zhì)的被動吸收過程，實現(xiàn)對目標污染物（如重金屬、磷酸鹽、某些有機污染物）的原位、時間加權平均濃度的測量。
其基本組件與工作流程如下：
核心結(jié)構：標準的DGT裝置主要由三部分組成：
結(jié)合相：一層含有選擇性結(jié)合劑的凝膠（如Chelex樹脂用于重金屬，固定化鐵氫氧化物用于磷，XAD樹脂用于有機物），用于不可逆地捕獲擴散而來的目標物。
擴散相：一層已知厚度（Δg）的多孔水合凝膠（通常為聚丙烯酰胺），其孔隙尺寸嚴格控制，只允許溶液中的自由離子或小分子通過，有效排除膠體和顆粒物的干擾。
濾膜：最外層一層保護性濾膜，防止擴散凝膠被堵塞或污染。
原位部署：將組裝好的DGT裝置直接放置于待測環(huán)境（如插入沉積物、懸浮于水體）中，進行固定時間的暴露（通常為48h）
工作原理：環(huán)境介質(zhì)中的目標污染物自由溶解態(tài)部分，由于結(jié)合相表面形成的濃度剃度（在結(jié)合相表面濃度趨近于零），會持續(xù)地通過擴散層，最終被結(jié)合相捕獲并固定。這一過程在整個暴露期內(nèi)持續(xù)進行，DGT裝置記錄下這段時間內(nèi)污染物向裝置遷移的通量。
實驗室分析：暴露結(jié)束后，取出DGT裝置，取出結(jié)合相凝膠，用酸（針對金屬）或溶劑（針對有機物）將捕獲的污染物洗脫下來，使用高精度儀器（如ICP-MS, HPLC）進行定量分析。
三、DGT技術：為風險評估與管理提供新維度
更準確的生物有效性預測：DGT的測量原理更接近生物（如植物、底棲生物）對污染物的吸收方式，因此CDGT濃度往往與生物體內(nèi)的富集量有更好的相關性，顯著提高了生態(tài)與健康風險評估的準確性。
污染源與過程辨析：通過在不同點位、不同時間部署DGT，可以追蹤污染羽流，識別主要污染源，并辨析控制污染物遷移轉(zhuǎn)化的關鍵環(huán)境過程。
修復效果評估：在環(huán)境修復工程中，DGT可用于監(jiān)測修復措施（如鈍化劑添加）是否有效降低了污染物的有效性和遷移性，為評估修復效果提供靈敏指標。
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