1802 / 2019-08-29 16:21:51

基于被动采样技术的砷有效性和界面过程研究

3、环境科学 > 专题5：砷的环境地球化学

地质成因和人类活动造成全球部分区域土壤和地下水严重的砷污染问题，威胁区域生态系统和人体健康。浓度和形态的便捷监测是水-土-生系统砷有效性评价与污染控制的前提。以现场取样后带回实验室分析为主的主动采样技术已逐渐凸显其劣势，如元素形态易变、微污染水体水质难测，同时耗时耗力。近年来，以梯度扩散薄膜技术（Diffusive Gradients in Thin-films, DGT）和整合孔隙水采样器（Integrated Porewater Injection sampler, IPI）为代表的被动采样技术可克服上述劣势。DGT装置由滤膜、扩散膜和吸附膜以及用来固定这三层膜的塑料外壳组成，其中滤膜主要用来避免待测环境中的颗粒物进入装置，扩散膜能够让离子自由扩散并形成扩散梯度，吸附膜能够吸附待测污染物，其可以根据实验目的选择不同的吸附材质。IPI采样器有中空纤维膜采样管及导管组成，采样前管内预先充满纯净水，环境中的离子或小分子扩散进入采样管，达到平衡后，直接泵出采样管中的溶液。目前，DGT主要用于水体、土壤和沉积物中总砷浓度检测和砷形态分析，IPI采样器用于沉积物/土-水界面的砷及其形态的动态过程分析。与传统的化学提取方法相比，DGT技术测定土壤和沉积物中的砷浓度与植物体内砷含量的相关性更好，说明DGT技术适合评价砷的植物有效性。利用这些被动采样器研究水-土-生界面处砷的二维时空分布特征，是近几年的一个重要趋势，显示出了这些方法的巨大发展潜力。DGT技术已用于表征砷在沉积物-水和植物根-土界面的二维亚毫米高分辨分布特征，而IPI技术已用于研究这些界面处砷的二维时空分布特征，空间分辨率达毫米级，时间分辨率达小时级。这些研究从微观尺度阐述砷的生物地球化学行为。报告的最后将在总结砷有效性和界面过程研究相关进展的基础了提出几点展望。