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環(huán)境污染物采樣研究:DGT、高分辨孔隙水與抽濾式采樣的比較分析

更新時(shí)間:2025-04-22   點(diǎn)擊次數(shù):489次

       環(huán)境監(jiān)測(cè)作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)與人類(lèi)健康保障的重要技術(shù)支撐,在污染防控和生態(tài)評(píng)估中發(fā)揮著關(guān)鍵作用反應能力。傳統(tǒng)環(huán)境采樣方法(如現(xiàn)場(chǎng)取樣結(jié)合實(shí)驗(yàn)室分析)雖然應(yīng)用廣泛,但在痕量污染物檢測(cè)方面存在明顯局限性。近年來(lái),被動(dòng)采樣技術(shù)因其長(zhǎng)期全會精神、原位系統穩定性、微創(chuàng)的監(jiān)測(cè)特性拓展基地,逐漸成為環(huán)境科學(xué)研究的重要工具,其中薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)采樣器全技術方案、高分辨孔隙水采樣器(HR-Peeper)和抽濾式孔隙水采樣器三類(lèi)裝置的應(yīng)用尤為突出分享。

       被動(dòng)采樣技術(shù)相較于傳統(tǒng)方法具有顯著優(yōu)勢(shì):(1)微創(chuàng)性:采樣過(guò)程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)擾動(dòng)極小,可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)信息化;(2)適應(yīng)性:特別適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或人力難以持續(xù)監(jiān)測(cè)的環(huán)境方式之一;(3)準(zhǔn)確性:可獲得時(shí)間加權(quán)平均濃度(TWA),有效消除短期波動(dòng)干擾新型儲能,真實(shí)反映污染物的長(zhǎng)期環(huán)境行為創新能力;(4)選擇性:通過(guò)特異性結(jié)合相設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物的選擇性富集範圍,顯著提升痕量物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度求得平衡。

       薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)技術(shù)采用擴(kuò)散相-結(jié)合相雙層凝膠結(jié)構(gòu),封裝于特制塑料外殼中空間廣闊,通過(guò)選擇性濾膜與環(huán)境介質(zhì)隔離至關重要。其工作原理基于Fick擴(kuò)散定律:目標(biāo)污染物通過(guò)濾膜擴(kuò)散進(jìn)入擴(kuò)散相,隨后被結(jié)合相特異性固定服務品質。由于結(jié)合相對(duì)目標(biāo)物的持續(xù)固定作用的發生,在結(jié)合相界面處維持接近于零的濃度梯度,從而保證污染物的持續(xù)擴(kuò)散和富集影響。DGT技術(shù)在評(píng)估污染物生物有效性新的動力、測(cè)定環(huán)境介質(zhì)中不穩(wěn)定態(tài)污染物濃度等方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)。然而發展契機,其采樣效率受環(huán)境溫度廣泛認同、pH值、離子強(qiáng)度等多因素影響流動性,在實(shí)際應(yīng)用中需進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制鍛造。

       高分辨孔隙水采樣器(HR-Peeper)采用模塊化設(shè)計(jì),由多個(gè)獨(dú)立采樣單元組成持續創新,每個(gè)單元兩側(cè)覆有0.45μm孔徑濾膜改善。該裝置基于擴(kuò)散平衡原理空白區,通過(guò)預(yù)設(shè)平衡時(shí)間(通常24-48小時(shí)),使孔隙水中的溶解態(tài)物質(zhì)與采樣單元內(nèi)介質(zhì)達(dá)到濃度平衡信息化。這種設(shè)計(jì)可在毫米尺度上解析沉積物-水界面的污染物分布特征形勢,為研究污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程提供高分辨數(shù)據(jù)支持。

       抽濾式孔隙水采樣器采用微負(fù)壓驅(qū)動(dòng)原理取得明顯成效,由取樣頭服務機製、延長(zhǎng)管和接頭三部分組成。其工作過(guò)程通過(guò)注射器或真空泵產(chǎn)生可控負(fù)壓(通常5-15kPa)使用,利用膜過(guò)濾技術(shù)(0.45μm)實(shí)現(xiàn)孔隙水的原位采集大幅拓展。該技術(shù)具有采樣速度快(單次采樣5-10分鐘)、樣品代表性強(qiáng)等特點(diǎn)更加堅強,特別適用于含水率較高的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)與時俱進。研究表明,該方法獲取的孔隙水樣品其理化性質(zhì)變化率小于5%初步建立,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)離心提取法綜合運用。

       被動(dòng)采樣技術(shù)的發(fā)展為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了新的技術(shù)路徑,但其推廣應(yīng)用仍面臨若干挑戰(zhàn):(1)需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量保證/質(zhì)量控制(QA/QC)體系的方法;(2)針對(duì)不同環(huán)境介質(zhì)和污染物種類(lèi)實事求是,需優(yōu)化采樣裝置和操作流程;(3)數(shù)據(jù)處理和解釋需要考慮環(huán)境異質(zhì)性等復(fù)雜因素落到實處。隨著材料科學(xué)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步服務水平,智能化、多功能化的被動(dòng)采樣設(shè)備將成為未來(lái)發(fā)展方向產品和服務,在環(huán)境污染預(yù)警和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中發(fā)揮更大作用應用擴展。


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