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关于维申 / DGT原理
什么是DGT®

DGT®是梯度扩散薄膜技术(Diffusive Gradients in Thin-films)的英文简称。基于菲克第一定律,DGT®技术可以通过简单明了的公式准确计算出可溶性化合物在水体中的浓度。原位预富集特性也带来了传统方法无法比拟的优势。

工作原理

常规的DGT®装置包含了吸附膜、扩散膜和滤膜。离子在以特定速率穿过滤膜以及扩散膜后,被不可逆的固定在吸附膜上。通过对吸附膜中离子的质量的测量,特定时间某一离子的平均浓度值将可由定量化计算获得。

待测化合物

通过选择不同的吸附材料,DGT®理论上可以吸附任何可溶性化合物。利用Chelex吸附膜,DGT®可以有效的测定Al、As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn。随着近年不断的发展,DGT®已经可以通过利用不同的吸附膜对许多环境相关的化合物进行有效的测量,其中包括:

  • 金属离子:Al, Cr, Cd, Cu, Co, Ni, Zn, Pb, Fe, Mn, Mo, Hg, As, Se, W, V, Sb, Ca, Mg, Au

  • 放射性元素:Cs, Sr, Tc, U,Ra, Pu

  • 营养盐:K+, PO43-, NO3-, NH4+,SO42-

  • 有机物:PPcPs, antibiotics,POPs, drugs, Pharmaceuticals, Pesticides

有效测定浓度

当和ICP-MS联用时,DGT®技术可以发挥出其预富集的优势,给方法的检测限提带来显著的提升。将DGT®放置在水体中一天的时间,DGT®的最小检测限可以达到 1 ppt (ngL-1)以下。同时,根据吸附剂的性能,以Chelex吸附膜为例,DGT®的最大检测限为0.5mmol L-1(30 – 100 mg L-1)。, drugs, Pharmaceuticals, Pesticides

技术可信度

DGT®技术在学术界已经被广泛的认可。目前为止,已在SCI收录的期刊中发表了超过600篇关于DGT®技术开发和应用的文献,其中包括《Nature》等顶级期刊。该技术的可靠性和广泛的适用性已经被反复的证明。其特点以及相对于别的采样技术的优势也在长期的科学研究中的到详尽的阐述。

01
在土壤中的应用

DGT®在土壤应用中的一个显著优势是,其测量的装置-土壤界面有效浓度(CE)实际综合反映了被测化合物从土壤固相到液相的一个动态补充过程。基于DGT®技术建立的动态模型(DIFS)能够帮助我们获得过程中的热力学和动力学参数。


因为这一过程与植物吸收时,造成的根际附近化合物浓度降低的现象相识,所以DGT®被广泛的证实相对于化学提取等传统方法,CDGT能够更准确的预测植物吸收,而且几乎不受土壤性质的影响。通过不同设计的DGT®装置,我们可以很好的获得植物根际附近化合物变化的2D图像。

02
在沉积物中的应用

通过测量沉积物中有效态化合物进入DGT®装置的平均通量,DGT®技术允许我们方便的计算出在装置-沉积物界面处有效态化合物的浓度。此浓度通常等价于介质中孔隙水的化合物浓度。DGT®技术已经被证实可以很好预测底栖生物的对某些化合物(例如Cu)的毒性反应。


在原位采样时,DGT®采样器可以很方便的插入沉积物中进行数小时至数礼拜的测量。回收后能够长时间保存而无需担心其中化学形态的变化。与常规繁琐耗时的沉积物分析方法相比,DGT®在前处理阶段不仅省时,而且可以让分析精度提升到1mm级别。与LA-ICP-MS或者显色技术联用,分析精度可以达到150微米甚至更高。

03
在水体中的应用

通常情况下,DGT®可以测量所有溶解于水中的有效态化合物。理论上通过发展不同的吸附材料,可以包括所有的无机物和大多数的有机物。由于DGT®技术的特点,吸附在矿物质内层的化合物(通常也是不能被生物利用,或者有效的与外界交换)将不会被DGT富集。除了与别的相关技术(例如电极法)有很好的相关性外,DGT®技术可以通过改变吸附膜的孔径大小来对不同形态的化合物进行分离。

DGT®技术在水体中应用的特点可以归结为:

  • 不受环境中水体的流速,pH和离子强度影响

  • 不受环境介质的影响(如油或活性剂)

  • 能适应大多数监测环境,例如极地、地下水、各种排污口

  • 长时间不间断富集(数小时至数礼拜)

  • 装置简单、便宜和稳定

  • 预富集且无需实验室校正

  • 提供形态学和生物有效性信息