薄膜扩散梯度技术与主流环境采样技术的对比分析

    在环境监测与研究领域，准确获取污染物信息对生态保护和环境治理至关重要。薄膜扩散梯度技术（DiffusiveGradientsinThin-films,DGT）作为一种被动采样技术，凭借特殊的技术原理和性能优势，在众多监测手段中脱颖而出。

    DGT应用范围广泛，如水体/土壤/沉积物/湿地等，可从低背景环境介质拓展至高污染环境介质。DGT可实现多指标高分辨同步测定，分辨率达毫米至亚毫米。

以下将DGT与传统主动采样技术、化学提取法、实时传感器技术及生物监测技术进行详细对比，并结合最新研究进展和应用案例，展现其在环境监测中的核心价值与应用潜力。

1.与传统主动采样技术的对比：

传统主动采样技术，如离心法、孔隙水挤压法、泵抽提法，在环境监测中曾长期占据主导地位。然而，DGT技术的出现，为环境样品采集带来了创新。

在湿地生态系统的监测中，离心法处理沉积物样品时，强大的离心力会破坏土壤胶体结构，导致原本稳定存在的Fe²⁺被大量释放，浓度较原位状态升高30%，数据严重失真。而DGT技术采用被动采样原理，不改变样品原位条件，能够真实反映环境中物质的存在状态。在河流污染物监测方面，DGT技术获取的时间加权平均浓度数据，能有效反映污染物生物有效性的动态累积量，这一特性使其在评估生态风险时更具参考价值。

2. 与化学提取法的对比：

化学提取法，如BCR连续提取法、单一提取法（如CaCl₂提取），在土壤和沉积物污染物分析中应用广泛。但与DGT技术相比，其在测量污染物有效态方面存在明显不足。

在农田土壤研究中，化学提取法往往会过度释放土壤中结合态的污染物，导致测量结果虚高。以Cd元素为例，CaCl₂提取法测得的Cd含量比DGT技术高出40%，而DGT仅捕获自由离子和弱络合态等生物可利用形态，其测量结果与水稻实际吸收量更为接近，更能准确反映土壤污染对农作物的实际风险。在空间分辨率方面，DGT技术搭配0.1mm薄层凝胶，可实现亚毫米级的剖面分析，在根际研究中，成功揭示了水稻根尖2mm内P元素的富集峰，浓度梯度高达200μM/mm，这种精细化的测量能力是传统分层采样的化学提取法难以企及的。同时，DGT技术的扩散层能够有效过滤土壤颗粒和胶体的干扰，在有机质含量＞15%的复杂土壤环境中，BCR法对Fe元素的回收率会虚高50%，而DGT技术依然能保持稳定测量，展现出强大的抗基体效应能力。

3.应用场景优势：

DGT技术在一些特定领域具有不可替代的优势，推动了环境研究的深入发展。

在污染源解析方面，DGT技术通过结合相的选择性，如AgI对S²⁻、Metsorb对As的特异性吸附，能够有效区分污染物的自然释放与人为输入。在某矿区的研究中，科研人员利用DGT-S/Fe比值，成功识别出60%的As污染来自尾矿渗漏，而非地质背景，为精准治理污染提供了关键线索。在界面过程研究领域，DGT技术凭借高空间分辨率，在沉积物-水界面、根-土界面等微尺度通量测量中发挥重要作用。研究发现，在沉水植物根系区域，DGT技术揭示出植物根系O₂分泌使根际50μm内Cd有效性下降90%，这一微观层面的发现，深化了人们对污染物迁移转化机制的理解。