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薄膜扩散梯度采样技术:解锁环境介质中污染物迁移的关键装置

更新时间:2025-09-08   点击次数:47次

一、DGT技术基本原理与特点

1.1 基本原理

薄膜扩散梯度技术(DGT)基于菲克第一定律,通过目标物在凝胶层中的扩散和结合相的吸附来实现原位采样和分析。该技术利用三层结构实现污染物的选择性采集:

滤膜层:防止颗粒物进入装置,保护内层凝胶

扩散凝胶层:控制目标物的扩散速率,形成浓度梯度

结合相层:包含吸附材料(如Chelex树脂、铁氧化物凝胶等),不可逆吸附目标物

目标物通过扩散作用穿过凝胶层,被结合相捕获,根据扩散系数、暴露时间和累积量可计算环境中的有效态浓度。

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1.2 技术特点

二、智感环境DGT产品系列与技术优势

2.1 产品系列与规格

智感环境开发了4大系列共30余种DGT产品,覆盖不同环境介质和监测需求:

2.2 技术优势

  • 多参数同步测定可同时分析重金属(Cd、Pb、Cu 等)、营养盐(P、N)及稀土元素等 30 余种目标物,无需对同一环境样品进行多次采样和分析,大大提高了监测效率,节省了时间和人力成本,同时也减少了因多次采样带来的误差。

  • 高空间分辨率平板式高分辨系列实现亚毫米级二维分布分析,能够清晰地揭示环境中微界面过程(如土壤 - 植物根系界面、水体 - 沉积物界面等)的物质迁移和转化规律,为深入研究环境污染物的行为机制提供了有力的工具。

  • 宽适用范围:从低背景环境(如未受污染的自然保护区、原始森林等)到高污染场地(如工业废渣堆场、重金属污染农田等)均可应用,检测范围 0.1-60ppm,能够满足不同环境条件下的监测需求,具有很强的实用性。

  • 快速响应:检测速度<30秒,能够快速获取监测结果,及时掌握环境中目标物的浓度变化情况。同时,支持长达 1 个月的原位实时监测,可连续记录目标物的动态变化,为环境风险预警和应急处理提供及时的数据支持。

  • 低环境干扰:原位采样减少对环境介质的扰动,避免了因采样过程导致的污染物形态变化和浓度分布改变,保持了污染物的原始形态和在环境中的真实分布状态,使监测结果更具代表性和可靠性。

三、DGT技术应用领域与案例

       3.1 土壤重金属污染评估

在土壤重金属污染评估中,DGT 技术发挥着重要作用。传统的土壤重金属检测方法往往需要采集大量土壤样品,带回实验室进行消解和分析,不仅操作繁琐,而且难以反映土壤中重金属的生物有效性。而 DGT 技术能够原位测定土壤中有效态重金属的浓度,该浓度与植物吸收的重金属量具有良好的相关性,能够更准确地评估土壤重金属对植物和生态系统的潜在危害。

例如,在某重金属污染农田的评估中,科研人员使用智感环境的土壤专用 DGT 产品进行了监测。通过在农田不同区域布设 DGT 装置,经过一段时间的暴露后,分析结合相层中重金属的累积量,计算出土壤中有效态重金属的浓度分布。结果显示,该农田中 Cd、Pb 等重金属的有效态浓度在靠近污染源的区域较高,随着距离的增加逐渐降低,这一结果与农田中作物的生长状况和重金属含量检测结果一致,为该农田的污染治理和修复提供了科学依据。

3.2 水体与沉积物监测

DGT 技术在水体与沉积物监测中也有着广泛的应用。对于水体监测,该技术能够实时监测水体中重金属、营养盐等目标物的浓度变化,及时发现水体污染事件。在某河流的监测中,使用智感环境的水体专用 DGT 产品,连续监测了一个月,发现河流中 N、P 等营养盐的浓度在雨季有明显上升趋势,结合气象数据和周边污染源调查,确定了雨季农田面源污染是导致营养盐浓度升高的主要原因,为河流的富营养化防治提供了针对性的建议。

在沉积物监测方面,DGT 技术能够揭示沉积物中污染物的释放规律和界面交换过程。例如,在某湖泊沉积物的研究中,采用智感环境的沉积物专用 DGT 产品,测定了沉积物 - 水界面处重金属的浓度梯度。结果发现,在某些区域,沉积物中的重金属会向上覆水体释放,对水体质量造成潜在威胁,这一发现为湖泊的生态修复和污染控制提供了重要的参考。薄膜扩散梯度技术(DGT)作为一种原位被动采样技术,在环境监测领域具有较大优势。它能够实现原位、精准、高效的采样和分析,为环境监测工作带来了革命性的变化。

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智感环境开发的系列 DGT 产品通过技术创新,在产品系列的丰富性、技术性能的先进性等方面不断突破,实现了多场景、多指标的高分辨测定,为土壤重金属污染评估、水体富营养化监测等提供了可靠工具。智感环境凭借本土化优势和高性价比产品,在国内环境监测市场快速拓展,其产品已应用于全国多个省市的土壤污染详查项目。在这些项目中,智感环境的 DGT 产品以其精准的监测结果和稳定的性能,得到了相关部门和科研机构的高度认可,为我国土壤污染防治工作提供了有力的技术支持。