基于梯度扩散薄膜(DGT)技术评估玉米农田土壤中铅的生物有效性及动力学过程

为验证梯度扩散薄膜(DGT)技术在准确评估自然环境下玉米农田土壤中铅(Pb)的生物有效性的可行性,并基于该技术探究土壤中Pb的动力学过程,本研究使用DGT技术、土壤溶液法和单独提取法测定了湖南省凤凰县内种植玉米的农田土壤中Pb的可提取态含量,并与玉米不同部位中Pb的含量进行了线性拟合分析;利用DGT技术结合DGT诱导土壤/沉积物通量(DIFS)模型模拟了土壤内部Pb的动力学过程。结果表明:35%的土壤点位中Pb的含量超过湖南省Pb背景值,但不存在玉米粒中Pb超标的情况(GB 2762—2022)。Pb在玉米不同部位迁移富集能力较低,且主要富集在根部,难以向地上部位迁移。不同方法测定的土壤中Pb的生物有效态含量分别为DGT技术(1.32±2.49)µg·L^(-1)、土壤溶液(2.23±3.75)µg·L^(-1)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)单独提取法(5.79±2.51)mg·kg^(-1)、醋酸(HAc)单独提取法(0.81±0.49)mg·kg^(-1)和氯化钙(CaCl_(2))单独提取法(0.05±0.13)mg·kg^(-1)。DGT技术对玉米不同部位Pb含量的预测效果优于其他方法,且对叶中Pb含量的预测效果最佳。研究区大部分土壤固相Pb补给液相的能力较低,但固相上Pb的释放量较为稳定,仍可能会对当地造成潜在的生态风险。整体而言,DGT技术是评估玉米农田土壤中Pb生物有效性的最佳方法,其测定的Pb含量对玉米叶部Pb含量预测效果最佳,但对粒中Pb含量预测效果较差。此外,DGT技术可以结合DIFS模型深入分析土壤内部Pb的动力学的过程,为土壤污染的精准防控提供科学依据。

梯度扩散薄膜技术在土壤环境中的应用进展

随着城市化和工业化的快速发展,我国土壤重金属污染问题日益严重,准确评估重金属生物有效性并提高评估方法适用性对土壤重金属污染防控至关重要。本文系统总结了梯度扩散薄膜技术(DGT)中结合相和扩散相材料的发展历程,阐述了近年来DGT技术在土壤环境中的应用以研究元素从固相到液相的解吸动力学,成功评估了土壤环境中重金属的生物利用度,且由不同材料制备的结合相和扩散相可以有针对性地测定不同的元素。开发高结合能力且绿色的结合相是未来DGT技术发展的重要方向之一。

薄膜扩散梯度技术与紫外光谱法联合富集、检测rhEPO

以EPO抗体修饰的Fe_(3)O_(4)粉末-聚丙烯酰胺凝胶为结合相,明胶凝胶为扩散层,通过薄膜扩散梯度技术(DGT)与紫外光谱法,对去离子水、人体尿液中的rhEPO进行富集和检测的实验研究。在25℃、常压环境下,DGT中结合相的饱和富集容量为0.0758μg cm^(2),当pH值为5.5~8.0、无机盐浓度为0.3%~1.5%时,rhEPO的检测回收率基本不受影响。对质量浓度为6~15 ng mL的rhEPO水溶液进行检测时,rhEPO检测回收率的平均值为81.9%;对质量浓度为5~20 ng mL的rhEPO人体尿液进行检测时,rhEPO检测回收率的平均值为79.8%。

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.

梯度扩散薄膜技术(DGT)的理论及其在环境中的应用Ⅱ：土壤与沉积物原位高分辨分析中的方法与应用

从吸附膜的设计、采样装置的设计和分析方法三个方面系统介绍了梯度扩散薄膜技术(DGT)在土壤和沉积物介质中原位高分辨研究的方法学,并回顾了DGT自诞生以来在根际土壤和沉积物中原位高分辨应用所取得的重要研究成果,最后探讨了DGT在原位高分辨研究中的发展前景。DGT技术在沉积物和土壤中对污染物微界面机制的原位高分辨率研究,能够揭示控制重金属污染的关键过程,为针对性地做出管理控制方案提供了重要理论支持,从而推动我国对土壤、沉积物污染的防治和粮食安全的控制。

梯度扩散薄膜技术(DGT)的理论及其在环境中的应用I:工作原理、特性与在土壤中的应用

根据文献资料,详细阐述了梯度扩散薄膜技术(DGT)的原理、影响DGT技术测量的因素和它的应用特性,同时回顾了DGT技术问世以来在土壤中的应用实例,并认为DGT技术为研究土壤重金属的生物可利用性提供了可行可靠而又有效的方法。

梯度扩散薄膜技术(DGT)的理论及其在环境中的应用Ⅲ——植物有效性评价的理论基础与应用潜力

梯度扩散薄膜技术(DGT)是一种测定环境介质中多元素植物有效性的原位分析方法。由于其能模拟植物根系,综合考虑环境多介质的动态平衡,因此近年来被广泛应用于多元素植物有效性的评价。本文简要阐述了DGT技术基于动力学过程进行有效性测定的原理;深入剖析了DGT技术涉及的动力学过程与植物吸收机制的相似性与差异性;详细评估DGT技术预测多元素植物有效性的评价效果;并基于以上内容,对DGT技术在植物有效性方面的应用进行总结和展望。

利用梯度扩散薄膜技术(DGT)研究沉积物中重金属生物有效性的应用展望

梯度扩散薄膜技术(Dffusive grdients in thin-films,DGT)是一种新的原位被动采样技术,可以高分辨地测定水体、土壤和沉积物中重金属的生物有效态,近年来在水环境领域中得到了广泛应用。本文根据文献、资料分析,介绍了DGT装置、基本原理,扩散相和结合相的发展,展望了DGT技术的发展前景。重点综述DGT技术在评价沉积物环境中重金属生物有效性的研究进展,并认为DGT技术为研究沉积物重金属生物有效性提供了快速高效的方法,为水环境中沉积物-水界面重金属迁移转化研究提供了强有力的技术支撑。

基于薄膜扩散梯度技术对耕地土壤砷生物有效性评价及影响因素研究

通过采集耕地土壤样品及盆栽农作物(小白菜)试验,基于薄膜扩散梯度技术(DGT)研究了耕地土壤砷生物有效性。研究结果表明:通过回归分析比较传统Tessier法和DGT技术评价As生物有效性,两种方法测定耕地土壤As含量与农作物As含量都呈显著相关关系,但DGT技术相关性更高,能够更科学地反映出耕地土壤中As的生物有效性及耕地土壤的环境质量。温度为15~25℃时,As生物有效性随温度升高而升高,温度为25~30℃时,As生物有效性随温度升高略有降低。土壤pH与As生物有效性呈显著正相关关系,随着土壤pH的升高,土壤中As生物有效性增强,植物中As含量也随之增加。固化剂可以降低土壤As生物有效性,对降低土壤As污染具有一定作用。本研究进一步提升了对耕地土壤中As生物有效性的认识,可为耕地土壤As治理及农产品安全种植开发提供参考。

薄膜扩散梯度(DGT)——技术进展及展望

近年来,薄膜扩散梯度(DGT)技术取得快速的发展,成为最常用的被动采样技术之一。本文详细阐述了DGT在技术方面的研究进展,包括DGT装置构型、固定相和扩散相材料发展、环境样品的前处理与DGT装置放置、DGT样品处理与测定等,针对该技术前期发展存在的不足,提供了有利于DGT操作和功能提升的系统解决方案,同时对未来的发展进行了展望。

基于梯度扩散薄膜技术(DGT)的氨基生物炭覆盖沉积物-水界面铜、铅释放研究

湖泊沉积物的重金属污染防治一直是环境领域的热点问题.本研究采用氨基生物炭作为覆盖材料,利用梯度扩散薄膜技术(DGT),研究了上覆水不同pH及水流扰动条件下Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)在沉积物水界面间的原位释放特征,以及氨基生物炭对湖泊沉积物重金属污染的原位修复效果.研究结果表明,在0 r/min或100 r/min水动力条件下,可移动态重金属离子有不断由沉积物向其他介质扩散的趋势,1.81 kg/m 2的氨基生物炭覆盖强度可降低Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)释放通量达89%以上,有效减小了水环境中重金属的潜在生态风险.在pH=5的酸性及pH=9的碱性水环境中原位修复效果较差,水体中大量的H+或络合物均会削弱氨基生物炭对重金属离子的吸附,当上覆水在pH=7的中性条件时原位修复效果最佳.100 r/min水流扰动下的上覆水Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)含量在释放平衡时较0 r/min条件下高出0.036~0.096μg/mL,说明高强度的水流扰动易造成覆盖材料的扬起和浮动,导致覆盖材料与重金属发生解吸.

化学提取法与梯度扩散薄膜技术提取太湖沉积物中有效砷的比较

以底栖生物河蚬(Corbicula fluminea)为实验生物,外源三价砷污染太湖沉积物为研究对象,利用生物富集实验分别比较了DGT(Diffusive gradients in thin films)梯度扩散薄膜技术和化学连续提取法所测浓度与河蚬中砷的生物有效性的相关性,并分析了这两种方法的差异。实验结果显示随着沉积物中染毒的总砷浓度(9.48,14.12,19.88,26.86,35.66,46.42,54.25mg·kg-1)增加,DGT测得砷浓度和化学提取法所测砷含量也随之增加,Pearson相关系数均在0.98以上(P<0.01),表明这两种技术均能很好地预测沉积物中有效砷含量。通过河蚬对三价砷的暴露实验,发现当沉积物总砷含量在35.66mg·kg-1以下时,暴露14d和28d后河蚬体内富集的总砷含量与暴露浓度增加趋势一致。Pearson分析结果显示DGT法和化学提取法测得结果均与河蚬体内砷的富集量显著相关,因此这两种方法都可用于预测河蚬体内肉质部的总砷富集量。

基于薄膜扩散梯度技术的复合污染土壤镉的生物有效性研究

以两种典型的陆生植物小麦和玉米为供试材料,采用盆栽实验生物富积方式,对比研究了薄膜扩散梯度(DGT)技术与5种传统的化学提取方法评价铅(Pb)复合存在下土壤镉(Cd)的生物有效性。结果表明,Cd污染土壤中Pb的存在促进两种植物对Cd的吸收,并随Pb浓度的增加其促进作用更趋明显;DGT技术测定的土壤有效态Cd含量随土壤Pb浓度的增加而显著增加,土壤溶液中Cd的浓度和4种单一提取剂(醋酸、氯化钙、醋酸钠和乙二胺四乙酸)提取的土壤有效态Cd含量均与DGT技术表现出类似的变化趋势,从动力学和静态平衡两种角度揭示了土壤Pb的存在增强Cd的生物有效性;Pearson回归分析显示,6种方法表征的土壤有效态Cd含量均与两种植物体内Cd的含量呈显著正相关,但DGT、土壤溶液和CaCl2的相关系数明显高于其他3种化学提取方法。结果显示,DGT技术与传统方法(土壤溶液法和CaCl2提取法)均可用于预测土壤Cd的生物有效性。

基于梯度薄膜扩散技术的广西环江流域桑田土壤中铅的生物有效性研究

梯度薄膜扩散技术(Diffusive gradients in thin-films,DGT)是一种原位连续环境采样和测量方法,自20世纪90年代中期被报道以来,一直以固态结合相采集和测量水体、沉积物和土壤中有效态重金属,目前液态结合相的DGT多应用于水体中金属离子的检测。分别采用固态结合相(chelex100)和改进的液态结合相(sodium polyacrylate,PAAS)的DGT装置,对广西桑田土壤中有效态Pb进行了累积和测定。简单分析结果表明,两种装置提取的土壤有效态Pb含量与桑树老叶和嫩叶中的Pb含量都呈极显著相关关系,改进的PAAS-DGT装置对土壤中有效态Pb的提取能力更强。融合土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标影响,运用多元统计分析,建立了逐步回归模型。多元统计分析表明,两种结合相的DGT技术所构建的回归模型是可靠的,其调整判定系数R2adj分别为0.87、0.89、0.96和0.95,且预测结果融合了影响土壤有效态Pb含量的pH、CEC、有机质和土壤质地等主要因素。研究结果表明两种结合相的DGT装置均能较好预测桑田土壤中Pb的生物有效性,拓展了DGT技术的应用范围。关键词:梯度扩散薄膜技术(DGT);聚丙烯酸钠(PAAS);铅(Pb);生物有效性;桑田;

基于梯度扩散薄膜技术评估稻田土壤中镉的生物有效性

为了给重金属污染农田土壤的安全性评估提供方法学指导,以稻田土壤-水稻体系为对象,通过比较化学提取法(土壤溶液法和0.01 mol·L^(-1)Ca Cl2提取法)和梯度扩散薄膜技术(DGT)所提取的有效态镉(Cd)含量与水稻谷粒中Cd含量(0.06~2.16 mg·kg^(-1))的相关关系,阐述DGT是否能更准确评估Cd的生物有效性及其作用机理。结果表明,土壤Cd全量与谷粒中Cd含量、几种有效态Cd提取量均未显示出显著相关性,不能真实反映Cd的生物有效性。DGT提取的Cd含量与谷粒Cd含量的相关性系数(R_(线性)~2=0.89和R_(曲线)~2=0.94)高于土壤溶液法(R_(线性)~2=0.87和R_(曲线)~2=0.92)和0.01 mol·L^(-1)Ca Cl2提取法(R_(线性)~2=0.80和R_(曲线)~2=0.83),R值分析表明DGT技术模拟了根部吸收土壤Cd过程中土壤固-液释放补给动态过程。因此,与传统化学提取法相比,DGT技术能更好地预测Cd污染土壤(0.31~10.64 mg·kg^(-1))中Cd的生物有效性。

聚天冬氨酸为结合相的薄膜梯度扩散技术富集测量自来水中痕量铬(Ⅲ)

建立了以0．05mol／L聚天冬氨酸（PASP）溶液为结合相的薄膜梯度扩散（DGT）装置（PASPDGT）富集测量自来水中痕量CrIII的分析方法。DGT法测得配制水中CrIII的回收率为94．4％-105．6％，相对标准偏差（RSD）为2．78％-5．03％；测得自来水中CrIII的浓度为2．99-3．471xg／L，加标回收率为93．2％-107．7％；DGT方法对水中CrlII的检出限为0．081μg/L（采样48h），可应用于自来水中痕量CrIII的定量检测与早期预警。

薄膜扩散梯度技术测量砷的影响因素及其应用

研究了水体中常见无机阴离子和腐植酸对以氧化锆为固定膜的新型薄膜扩散梯度技术(Zr-oxide DGT)测量砷(As)的影响及其在自然地表水体中的应用.结果表明,短期(16h)暴露,SO_4^(2-)无影响,而HCO_3^-、Cl^-、SiO_3^(2-)和腐植酸有一定的影响,其忍耐的最高浓度值分别为360mg/L、45g/L、100mg/L和36mg/L.1~4d暴露期间,37~148mg/L的HCO_3^-、1.44~2.88g/L的SO_4^(2-)、12~24g/L的Cl^-、8~24mg/L的SiO_3^(2-)和3~9mg/L的腐植酸均无影响,而高浓度的HCO_3^-(370mg/L)、SO_4^(2-)(8.64g/L)、Cl^-(72g/L)和腐植酸(27mg/L)3~4d以及SiO_3^(2-)(72mg/L)2~4d的存在明显降低该技术对As的吸收富集,并对As(Ⅲ)的作用更大.将Zr-oxide DGT技术应用于南京市地表水体,并与传统的主动监测方法进行比较,发现利用Zr-oxide DGT技术测得的溶解态As浓度与传统的主动采样技术测定浓度一致.

基于梯度薄膜扩散技术评估黑麦草吸收Cd的研究

分别采用固态结合相(Chelex100)和液态结合相(聚丙烯酸钠,PAAS)的梯度薄膜扩散技术(DGT)对盆栽黑麦草实验中的土壤有效态Cd进行了提取,结果表明2种不同结合相的DGT技术提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草地上部和地下部的Cd含量都呈显著相关关系,其相关系数分别为0.90,0.89(Chelex100-DGT)和0.90,0.87(PAAS-DGT).运用多元统计分析方法研究土壤pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出2种主成分因子,建立逐步回归模型.第1主成分与OM和黏粒组成之间呈显著相关,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第2主成分则土壤pH值和CEC相关程度较高,定义为代表土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明Chelex100-DGT和PAAS-DGT技术均能较好预测黑麦草对Cd的吸收,且包含了土壤理化性质的影响.

薄膜梯度扩散-石墨炉原子吸收光谱法测定自来水中痕量Cd(Ⅱ)

建立薄膜梯度扩散(diffusive gradients in thin-films,DGT)富集-石墨炉原子吸收光谱(graphite?furnace?atomic?absorption?spectrometry,GFAAS)法测定自来水中痕量Cd(Ⅱ)的新方法。先以聚天冬氨酸溶液为结合相的DGT装置富集自来水中Cd(Ⅱ),再使用GFAAS测定DGT结合相中Cd(Ⅱ)的含量,最后依据DGT方程计算自来水中Cd(Ⅱ)质量浓度。DGT-GFAAS法测得配制水中Cd(Ⅱ)的回收率为96.2%~101.7%;测得自来水中Cd(Ⅱ)质量浓度为0.21~0.35 mg/L,加标回收率为95.4%~107.0%,相对标准偏差为3.7%~7.4%;DGT-GFAAS法对自来水中Cd(Ⅱ)的检出限为0.002 5μg/L(采样48 h),可应用于饮用水中痕量Cd(Ⅱ)的定量测量。

薄膜扩散梯度技术测定水体中砷及其影响因素研究

薄膜扩散梯度技术(Diffusive Gradientsin Thin Films Technique,DGT)是近年来应用于水体、沉积物和土壤中的铜镉等重金属生物有效性研究的一种新技术。采用标准溶液培养方法研究了以氧化铁作为吸附剂的DGT测定水环境中无机砷含量的可行性,并探讨了待测介质的pH和As价态对DGT测定结果的影响。结果表明,研究所用DGT装置中的吸附凝胶对砷吸附的最大容量≤42μg,其有效容量≤13μg,为确保DGT测定值的准确性,需要对DGT装置的放置时间加以控制;当水体中砷浓度为0.1～11.0mg·L-1时,DGT测定的溶液中无机砷浓度与直接用HG-AFS测定待测水体中无机砷浓度之间有较好的响应关系,DGT测定水体中无机砷的浓度能较好反应水体中无机砷的真实浓度;当溶液的pH值为2.95～8.18时,不同pH下吸附凝胶对砷的吸附量间差异不显著,溶液pH值在一定范围不影响DGT的测定结果;As(V)、As(Ⅲ)在进行DGT试验时不存在竞争吸附关系,砷离子的价态对DGT测定水体中的无机砷的浓度没有显著影响。总之,在各种环境相关的条件下,DGT是一种可以用于测定水体中总无机砷的有效方法。