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中科智感(南京)環(huán)境科技有限公司
中級(jí)會(huì)員 | 第4年

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薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)技術(shù)在沉積物-水系統(tǒng)中磷研究中的應(yīng)用

時(shí)間:2024/12/18閱讀:289
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在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域,磷作為水體和沉積物中的重要營(yíng)養(yǎng)元素,其濃度分布和遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制一直是研究的熱點(diǎn)。特別是在沉積物-水系統(tǒng)中,磷的循環(huán)和轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要影響。近年來(lái),薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)技術(shù)作為一種先進(jìn)的原位采樣技術(shù),在沉積物-水系統(tǒng)中磷的研究中得到了廣泛應(yīng)用。

DGT技術(shù)基于菲克第一擴(kuò)散定律,通過(guò)測(cè)量特定時(shí)間內(nèi)穿過(guò)特定厚度擴(kuò)散膜的某一離子量,從而計(jì)算出該離子的濃度值。在沉積物-水系統(tǒng)中,DGT技術(shù)被用來(lái)測(cè)量水體和沉積物界面上的不穩(wěn)定磷和鐵的濃度分布。通過(guò)將一種特殊的凝膠(如ZrO-Chelex樹脂)暴露于水體或沉積物中,利用擴(kuò)散和吸附的原理,DGT技術(shù)能夠捕捉和測(cè)量其中的溶解性物質(zhì),提供高分辨率的磷濃度數(shù)據(jù)。

在沉積物-水系統(tǒng)中,磷主要以溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷(如PO?3?HPO?2?、H?PO??等)和顆粒態(tài)磷的形式存在。溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷可以被水生植物直接吸收利用,而顆粒態(tài)磷則通常被吸附在沉積物顆粒上。DGT技術(shù)能夠原位測(cè)量這些不同形態(tài)的磷,從而揭示它們?cè)诔练e物-水系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

研究表明,沉積物中的磷可以通過(guò)多種途徑釋放到上覆水中,包括生物擾動(dòng)、氧化還原反應(yīng)和物理過(guò)程等。DGT技術(shù)通過(guò)提供磷的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù),有助于理解這些釋放機(jī)制。同時(shí),DGT技術(shù)還可以用于評(píng)估沉積物中磷的生物有效性,即能夠被生物體吸收利用的磷的比例。這對(duì)于預(yù)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

在沉積物-水系統(tǒng)中,磷的循環(huán)和轉(zhuǎn)化還受到其他因素的影響,如鐵氧化物-氫氧化物的還原溶解、水生生物的分泌與排泄以及有機(jī)質(zhì)的分解等。DGT技術(shù)可以與其他環(huán)境參數(shù)(如溶解氧、氧化還原電位等)相結(jié)合,綜合分析這些因素對(duì)磷循環(huán)的影響。

此外,DGT技術(shù)還被用于研究不同處理方法對(duì)沉積物-水系統(tǒng)中磷循環(huán)的影響。例如,在一項(xiàng)研究中,使用過(guò)氧化氫(H?O?)、聚合氯化鋁(PAC)和銀魚糞便的不同處理方法對(duì)磷循環(huán)進(jìn)行了微宇宙實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,DGT技術(shù)能夠量化由于不同處理方法而在沉積物-水界面產(chǎn)生的內(nèi)源性磷擴(kuò)散通量,為控制方法的選擇提供了有用的指導(dǎo)。

智感環(huán)境的薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)技術(shù)在沉積物-水系統(tǒng)中磷的研究中具有重要應(yīng)用價(jià)值。它能夠原位、被動(dòng)地采樣和測(cè)量目標(biāo)離子,提供高分辨率的磷濃度數(shù)據(jù),有助于揭示磷在沉積物-水系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,評(píng)估磷的生物有效性,并研究不同處理方法對(duì)磷循環(huán)的影響。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和改進(jìn),DGT技術(shù)將在未來(lái)的環(huán)境科學(xué)研究中發(fā)揮更加重要的作用。


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