從 “面” 到 “點(diǎn)” 的突破:DGT與HR-Peeper如何重構(gòu)環(huán)境監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)維度?
DGT(薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù))與HR-Peeper(高分辨孔隙水采樣器)聯(lián)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)和研究中具有諸多創(chuàng)新優(yōu)勢(shì):
1.原位監(jiān)測(cè),減少干擾:DGT技術(shù)能對(duì)環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行原位、定量測(cè)定,避免傳統(tǒng)取樣對(duì)環(huán)境的干擾破壞,提供更真實(shí)的濃度信息。HR-Peeper通過(guò)在土壤或沉積物中直接采集孔隙水樣本,實(shí)現(xiàn)原位、連續(xù)且高分辨率的采樣與分析,精確測(cè)量其中溶解性物質(zhì)的濃度和分布。兩者聯(lián)用可在不擾動(dòng)環(huán)境的情況下,獲取準(zhǔn)確的環(huán)境信息。
2.高時(shí)空分辨率:DGT提供高時(shí)間分辨率,讓研究者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。HR-Peeper具有高時(shí)間分辨率和高空間分辨率,能捕捉污染物濃度瞬時(shí)變化,在微觀尺度上分析其分布特征,垂向分辨率可達(dá)5mm,且僅需在沉積物中平衡2天,為沉積物孔隙水原位、高分辨獲取提供便利。兩者結(jié)合能從時(shí)間和空間兩個(gè)維度全面、精細(xì)地呈現(xiàn)環(huán)境中物質(zhì)的變化和分布情況。
3.評(píng)估生物有效性:DGT測(cè)量的是生物有效態(tài)的化學(xué)物質(zhì)濃度,數(shù)據(jù)更接近生物吸收和積累的實(shí)際狀況,對(duì)評(píng)估環(huán)境污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)意義重大。HR-Peeper可同步測(cè)定孔隙水中30種以上溶解態(tài)目標(biāo)物,包括營(yíng)養(yǎng)元素、陰離子、陽(yáng)離子、稀土元素和其他溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)等,這些物質(zhì)與生物的生存和代謝密切相關(guān),二者聯(lián)用能更全面地評(píng)估環(huán)境對(duì)生物的影響。
4.操作簡(jiǎn)便與廣泛適用:DGT裝置易于部署和回收,無(wú)需復(fù)雜操作技能,適用于河流、湖泊、海洋等多種水體環(huán)境監(jiān)測(cè)。HR-Peeper可原位或異位放置,操作簡(jiǎn)單,廣泛應(yīng)用于水稻田、濕地和沉積物等環(huán)境。二者聯(lián)用在不同環(huán)境條件下都能發(fā)揮作用,且操作相對(duì)簡(jiǎn)便,降低了監(jiān)測(cè)成本和難度。
5.優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),全面監(jiān)測(cè):DGT技術(shù)可提供物質(zhì)在土壤或沉積物中的濃度、擴(kuò)散速率等宏觀參數(shù),HR-Peeper技術(shù)則進(jìn)一步細(xì)化這些參數(shù)的空間分布特征,二者結(jié)合構(gòu)建了從宏觀到微觀、從時(shí)間到空間的全面監(jiān)測(cè)體系。例如在評(píng)估水生植物對(duì)磷元素的吸收效率時(shí),DGT測(cè)定植物根部周圍磷元素的濃度梯度,HR-Peeper分析這些磷元素在孔隙水中的具體分布形態(tài)和濃度變化,幫助研究者更準(zhǔn)確地了解相關(guān)機(jī)制和過(guò)程。
6.深入分析元素遷移轉(zhuǎn)化:在研究沉積物中元素的遷移轉(zhuǎn)化時(shí),DGT可以測(cè)定目標(biāo)元素的濃度梯度來(lái)揭示其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,HR-Peeper能夠提供孔隙水中該元素的高分辨率數(shù)據(jù),有助于更準(zhǔn)確地評(píng)估元素的遷移范圍、程度以及元素間遷移轉(zhuǎn)化的相互作用,例如研究沉積物中有效態(tài)P與溶解性P的分布與濃度變化情況,以及水稻根際有效態(tài)P、溶解性P和Fe(Ⅱ)濃度的分布,進(jìn)而揭示植物根際土壤中元素的生物地球化學(xué)過(guò)程。
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