近年來適應性強，以薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）為代表的高分辨分析技術(shù)發(fā)展迅速，逐步成為表征土壤/沉積物生化異質(zhì)性的有效方法生產體系。將微尺度采樣技術(shù)與高分辨化學(xué)分析手段相結(jié)合系列，可在毫米-亞毫米分辨率下進(jìn)行二維化學(xué)/生物成像，能夠準(zhǔn)確地理解土壤/沉積物生物地球化學(xué)過程和污染特性重要手段。本文將結(jié)合一些應(yīng)用案例為大家介紹該技術(shù)在環(huán)境微尺度研究中的使用方法。
案例一：STE：強化的機理和性能優(yōu)化：使用硝酸鹽劑量策略控制下水道中的甲烷和硫化物
研究內(nèi)容
近80年來，硝酸鹽一直被用作是控制下水道系統(tǒng)中有問題氣體的化學(xué)品交流等。然而，很少有研究探索使用不同策略同時控制下水道的生物膜和沉積物規劃。本研究介紹了一種硝酸鹽劑量控制方法提高，包括初始高沖擊，然后是低水平劑量進入當下，在實驗室規(guī)模的下水道反應(yīng)器中以兩種不同的頻率進(jìn)行測試<110天紮實。長期研究表明，當(dāng)應(yīng)用相同的每小時劑量30 mg N/L時新體系，更頻繁的間隔20分鐘給藥略優(yōu)于間隔1小時給藥方法(硫化物對照:98.3%±1.7% vs 97.9%±1.5%;甲烷控制:89.8±4.5% vs 83.4±6.7%)投入力度。
在第82天，在R1(對照組)尤為突出、R2(每小時1次投加)和R3(每小時3次投加)中規定，薄膜(DGT)擴(kuò)散梯度法測定的硫化物二維剖面通量(g S m?2 d?1) 。
Chen et al.,Science of The Total Environment.,2024
高分辨DGT技術(shù)應(yīng)用
在本研究中空間載體，使用ZrO-Ag DGT測量沉積物中的硫化物通量供給。具體應(yīng)用如下：將DGT垂直插入沉積物中，經(jīng)過35分鐘的等待后取出經驗分享，然后使用平板掃描儀掃描干燥的結(jié)合凝膠解決方案，并使用ImageJ軟件分析圖像的灰度強度。通過校準(zhǔn)后的公式計算硫化物通量有力扭轉。通過比較不同亞硝酸鹽投加策略下上高質量，沉積物中硫化物通量的變化，評估硫化物控制效果廣度和深度，以確定不同硫化物控制策略的經(jīng)濟(jì)可行性深入交流。
案例二：WR：海岸退化調(diào)控磷在沉積物-水界面的可利用性和擴(kuò)散動力學(xué)機制及環(huán)境影響
研究內(nèi)容
沿海濕地在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了相當(dāng)大的損失和退化。然而加強宣傳，在亞熱帶沿海生態(tài)系統(tǒng)中臺上與臺下，海岸退化如何調(diào)節(jié)沉積物磷（P）轉(zhuǎn)化及其潛在機制在很大程度上尚不清楚。本研究使用高分辨率薄膜擴(kuò)散梯度（HR -DGT）和擴(kuò)散平衡（HR-Peeper）技術(shù)以及基于DGT計算的沉積物通量（DIFS）模型進(jìn)行了季節(jié)性現(xiàn)場監(jiān)測技術發展，評估了P從原始濕地到中度和重度退化場地的退化梯度集聚效應。
DGT測定的海岸退化后沉積物-水剖面中有效態(tài)P的二維分布。虛線表示沉積物和水之間的界面重要手段。
Hu et al.,Water Research.,2024
高分辨DGT技術(shù)應(yīng)用
在本研究中互動講，使用DGT技術(shù)對沉積物和水樣中的活性磷和可溶性反應(yīng)性磷濃度進(jìn)行高分辨率的原位測量穩定性。結(jié)合高分辨率薄膜擴(kuò)散梯度（HR -DGT）和擴(kuò)散平衡（HR-Peeper），以及DGT誘導(dǎo)的沉積物通量（DGT-Induced Fluxes in Sediments, DIFS）模型過程中，評估從原始濕地到中度和重度退化地點的退化梯度上磷的動員和擴(kuò)散去突破。
案例三：STE：氧化還原敏感金屬在河口沉積物-水界面和孔隙水中的原位二維高分辨率分布
研究內(nèi)容
受污染沉積物中的金屬可能對底棲生物構(gòu)成高環(huán)境風(fēng)險和生態(tài)威脅。具有不同氧化態(tài)的氧化還原敏感元素的溶解度隨沉積物水環(huán)境的氧化還原狀態(tài)而變化達到。本研究利用新型高分辨薄膜擴(kuò)散梯度(HR-ZCA DGT)技術(shù)原位獲取了河口沉積物中DGT有效態(tài)S(-II)智能設備、P(V) 和六種氧化還原敏感金屬（Fe、Mn蓬勃發展、V特點、Cu、Ni 和Zn）在沉積物-水界面中的亞毫米二維分布信息數據顯示，發(fā)現(xiàn)其受人為活動的影響較大。我們使用V轉(zhuǎn)向值（V/Fe 比約為 0.03）來準(zhǔn)確識別實際的SWI 界面也逐步提升。Ni記得牢，Cu和Zn的擴(kuò)散邊界層（DBL）厚度與溶解氧微電極法測定的一致，在SWI上方3-6 mm重要的作用。
采用HR-ZCA DGT結(jié)合LA-ICP-MS法測定的DGT有效態(tài)V更多可能性、Ni、Cu足夠的實力、Zn（μg L?1）的二維分布和一維垂直剖面
三個點位的V/Fe比率的高分辨率二維分布和沉積物孔隙水和覆蓋水一維垂直垂向分布
Liu, et al., STE, 2022
高分辨DGT的應(yīng)用
在本研究中緊迫性，使用高分辨率的ZrO-Chelex-AgI DGT（HR-ZCA DGT）技術(shù)對沉積物中的金屬元素進(jìn)行了原位映射，這包括了對沉積物孔隙水和水體中的S(-II)更適合、P(V)以及六種氧化還原敏感金屬（Fe高效、Mn、V要素配置改革、Cu體系、Ni和Zn）的二維分布進(jìn)行研究。并通過DGT技術(shù)確定Ni帶動產業發展、Cu和Zn的DBL厚度責任製，這些金屬的DBL與溶解氧微電極方法確定的一致，位于SWI上方3-6毫米處倍增效應。DGT技術(shù)揭示了沉積物中金屬的再活化行為和DBL與SWI之間的轉(zhuǎn)移過程規則製定，這對于理解沉積物中金屬的生物地球化學(xué)行為至關(guān)重要。
高分辨DGT技術(shù)簡介
智感環(huán)境經(jīng)過10余年的技術(shù)積累與沉淀優化服務策略，研發(fā)出多項高分辨DGT技術(shù)關規定。將DGT與電腦密度成像計量技術(shù)（CID）相結(jié)合，測定磷和硫的二維高分辨信息（42.3*42.3μm）兩個角度入手；通過DGT固定相的改進(jìn)安全鏈，研制出高分辨DGT顯示，與激光剝蝕等離子體質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）相結(jié)合，測定重金屬二維高分辨信息真正做到。
磷二維高分辨分析 • 著色法
該方法是將Zr-oxide DGT膜著色與CID相結(jié)合科普活動，對有效磷進(jìn)行二維高分辨測定的技術(shù)。該方法著色原理與溶液中磷與鉬酸銨反應(yīng)原理一致強化意識，在Zr-oxide膜表面生成藍(lán)色絡(luò)合物長期間，利用軟件將掃描獲得的灰度值與單位膜面積磷的累積量建立校正曲線，從而實現(xiàn)沉積物有效磷亞毫米分布信息的大批量獲取機製。
硫二維高分辨分析
還原態(tài)硫 S(II)的檢測采用Agl/ZrO-Agl/ ZrO-CA DGT膜全過程， 膜吸收硫后呈黑色(AgI與S形成AgS)，用去離子水輕輕沖洗探討，濾紙擦干膜表面不負眾望，掃描固定膜的正面，并拍攝彩色照片調解製度。通過Image J軟件將掃描獲得的圖像轉(zhuǎn)成灰度精準調控，利用校正曲線將灰度轉(zhuǎn)換成 S(-II)積累量，最后利用公式將累計量轉(zhuǎn)化成濃度值后導(dǎo)入origin生成二維濃度分布圖應用的因素之一。
HR DGT與LA-ICP-MS技術(shù)聯(lián)用
高分辨薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)（DGT）與激光剝蝕－等離子體質(zhì)譜技術(shù)（LA-ICP-MS）聯(lián)用在水土高分辨分析上有巨大優(yōu)勢解決，一次性測定的元素多，且分辨率高敢於監督，操作簡單幅度，檢測效率高，可廣泛用于重金屬微觀尺度的分析重要的作用。
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