告別數(shù)據(jù)偏差！DGT 讓環(huán)境監(jiān)測回歸 “真實現(xiàn)場”

在環(huán)境監(jiān)測與研究領(lǐng)域，DGT作為關(guān)鍵技術(shù)力量正嶄露頭角，其全稱為薄膜擴散梯度（DiffusiveGradientsinThinfilms）技術(shù)，憑借原理與優(yōu)勢，為探索環(huán)境奧秘、守護生態(tài)環(huán)境提供了有力支撐。

一、工作原理：依循擴散定律的精準(zhǔn)捕獲

DGT技術(shù)基于菲克擴散定律，其裝置構(gòu)造精巧，主要由固定層（固定膜）與擴散層（擴散膜和濾膜）協(xié)同組成。當(dāng)DGT裝置被放置于目標(biāo)環(huán)境，如土壤、水體或沉積物中，環(huán)境里的目標(biāo)離子便開啟“征程"。它們先是穿過擴散層，由于擴散作用，在擴散層內(nèi)形成線性梯度分布，隨后被固定膜牢牢捕獲。打個比方，擴散層如同精密的“篩選通道"，只允許符合條件的目標(biāo)離子通過，而固定膜則像高效的“收集器"，將穿過擴散層的離子一一收納。通過精準(zhǔn)測量固定膜中目標(biāo)離子的積累量，再結(jié)合擴散通量等參數(shù)，運用相關(guān)公式，就能準(zhǔn)確計算出目標(biāo)離子在環(huán)境中的有效濃度（CDGT）。這種基于物質(zhì)自然擴散特性的設(shè)計，讓DGT在獲取數(shù)據(jù)時更貼合環(huán)境真實狀況，大大降低了外界干擾因素的影響。

二、核心優(yōu)勢：多維度賦能環(huán)境研究

原位監(jiān)測保真：傳統(tǒng)環(huán)境采樣方式往往需將樣品帶回實驗室分析，這一過程極易破壞樣品原本所處的微環(huán)境，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。DGT則另辟蹊徑，它能夠直接在水體、土壤或沉積物中原地開展采樣工作，整個過程不會對環(huán)境造成明顯擾動。如此一來，獲取到的目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)濃度信息，就如同從環(huán)境“保險箱"中直接取出，真實且純粹，為研究環(huán)境微界面過程，如沉積物-水界面復(fù)雜的物質(zhì)交換、植物根際與土壤間微妙的化學(xué)作用等，提供了可靠依據(jù)。

高時空分辨率洞察：時間維度上，DGT技術(shù)堪稱“時間放大鏡"，擁有高時間分辨率，能夠敏銳捕捉環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)濃度隨時間的動態(tài)變化。無論是污染物短時間內(nèi)的突發(fā)波動，還是營養(yǎng)物質(zhì)在不同時段的緩慢變遷，都逃不過它的“法眼"?？臻g維度方面，其分辨率可達(dá)毫米至亞毫米級，如同給環(huán)境研究配備了一臺高倍顯微鏡，能深入微觀尺度，清晰呈現(xiàn)污染物在環(huán)境中的分布細(xì)節(jié)，助力科研人員透徹理解污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的遷移軌跡與分布規(guī)律。

生物有效性評估關(guān)鍵：在評估環(huán)境污染物生態(tài)風(fēng)險時，生物有效態(tài)濃度才是衡量其對生物真正影響的關(guān)鍵指標(biāo)。DGT技術(shù)恰好聚焦于此，它所測量的正是可被生物吸收利用的化學(xué)物質(zhì)濃度。相較于測量總濃度的傳統(tǒng)方式，DGT提供的數(shù)據(jù)與生物實際吸收、積累情況更為貼近，為生態(tài)風(fēng)險評估筑牢根基，讓評估結(jié)果更具科學(xué)性與參考價值，能精準(zhǔn)指引環(huán)境治理與保護方向。

操作簡便與廣泛適用：從操作難度來看，DGT裝置十分“親民"，部署與回收過程無需專業(yè)人員運用復(fù)雜技能即可完成，降低了技術(shù)應(yīng)用門檻。從適用場景而言，無論是奔騰不息的河流、靜謐的湖泊，還是廣袤無垠的海洋，亦或是各類土壤環(huán)境，DGT都能“大顯身手"，展現(xiàn)出強大的環(huán)境適應(yīng)性，真正做到讓環(huán)境監(jiān)測無處不在。

三、裝置類型：適配多樣場景需求

活塞式DGT：該類型裝置在構(gòu)造上很有特色，活塞設(shè)計讓其在采樣過程中能較好地控制內(nèi)部空間變化。在一些需要精確控制采樣量與采樣環(huán)境的場景，如對特定深度土壤孔隙水進行采樣時，活塞式DGT可通過精準(zhǔn)調(diào)節(jié)活塞位置，確保采集到的樣品不受周邊環(huán)境過多干擾，為研究土壤特定深度的化學(xué)物質(zhì)分布與動態(tài)變化提供可靠樣本。

雙模式DGT：具備雙重工作模式的優(yōu)勢，能夠靈活切換以適應(yīng)不同環(huán)境介質(zhì)。當(dāng)用于土壤監(jiān)測時，可采用適合土壤特性的模式，精準(zhǔn)測量土壤中營養(yǎng)鹽、重金屬等多種目標(biāo)物的有效態(tài)含量；轉(zhuǎn)換至水體監(jiān)測場景，又能迅速調(diào)整為適配水體的工作模式，對水體中各類化學(xué)物質(zhì)進行原位監(jiān)測。像在一些水陸交錯區(qū)域，雙模式DGT就能憑借其靈活特性，高效完成環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。

平板式DGT：整體呈平板形態(tài)，這種設(shè)計使其在沉積物和濕地土壤監(jiān)測中優(yōu)勢盡顯。平板較大的接觸面積，能在單位時間內(nèi)收集到更多來自沉積物或濕地土壤中的目標(biāo)物質(zhì)信息，提高采樣效率。并且，其平板結(jié)構(gòu)在插入沉積物或濕地土壤時，對周邊環(huán)境的擾動較小，能較大程度維持環(huán)境原始狀態(tài)，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

四、應(yīng)用實例：多領(lǐng)域彰顯價值

土壤污染監(jiān)測：在某重金屬污染的農(nóng)田土壤監(jiān)測項目中，研究人員運用DGT技術(shù)對土壤中銅、鉛、鎘等重金屬的生物有效態(tài)濃度進行原位監(jiān)測。通過長時間、多點位的監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，清晰掌握了重金屬在土壤中的分布情況，以及不同季節(jié)、不同種植作物條件下重金屬生物有效性的動態(tài)變化。這些數(shù)據(jù)為后續(xù)制定針對性的土壤修復(fù)方案提供了關(guān)鍵依據(jù)，例如依據(jù)DGT監(jiān)測結(jié)果，精準(zhǔn)確定需要重點修復(fù)的土壤區(qū)域，選擇合適的修復(fù)技術(shù)與植物品種，顯著提高了土壤修復(fù)工作的效率與成效。

沉積物-水界面研究：在某湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究中，科研團隊利用DGT技術(shù)深入探究沉積物-水界面的物質(zhì)交換過程。通過在沉積物-水界面不同深度部署DGT裝置，實時監(jiān)測營養(yǎng)鹽（如氮、磷）、重金屬等物質(zhì)在這一關(guān)鍵界面的濃度變化。研究發(fā)現(xiàn)，在夏季高溫時段，沉積物中的磷會因微生物活動增強而大量釋放到水體中，這一現(xiàn)象通過DGT高時空分辨率的數(shù)據(jù)得以清晰呈現(xiàn)，為湖泊富營養(yǎng)化治理提供了重要線索，助力相關(guān)部門制定科學(xué)合理的控磷措施，保護湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康。

水質(zhì)長期監(jiān)測：在一條流經(jīng)工業(yè)區(qū)域的河流長期水質(zhì)監(jiān)測項目里，DGT裝置被定期部署在不同監(jiān)測斷面。通過長期連續(xù)監(jiān)測，獲取了河流中多種污染物（如重金屬、持久性有機污染物）的濃度變化趨勢。與傳統(tǒng)定期采樣分析方式相比，DGT提供的數(shù)據(jù)更為連續(xù)、全面，成功捕捉到了一些因突發(fā)工業(yè)事故導(dǎo)致的污染物濃度瞬間升高事件，為及時采取應(yīng)急措施、保障下游居民用水安全爭取了寶貴時間，同時也為評估河流生態(tài)系統(tǒng)長期健康狀況提供了詳實數(shù)據(jù)支撐。