引言
近年来，以薄膜扩散梯度技术（DGT）、平面光极技术（PO）、激光剥蚀－等离子体质谱技术（LA-ICP-MS）、高分辨孔隙水扩散平衡技术（HR-Peeper）以及土壤酶谱技术（soil zymography）为代表的高分辨分析技术发展迅速，逐步成为表征土壤/沉积物生化异质性的有效方法。将微尺度采样技术与高分辨化学分析手段相结合，可在毫米-亚毫米分辨率下进行二维化学/生物成像，能够准确地理解土壤/沉积物生物地球化学过程和污染特性。本文将重点为大家介绍上述技术在环境微尺度研究中的联用方法。
01薄膜扩散梯度技术与平面光极技术联用
薄膜扩散梯度技术（DGT）和平面光极技术（PO）联用之后可以同时观测水体、土壤/沉积物中营养盐、重金属（类金属）元素以及植物根际O2、pH与CO2等环境参数的二维分布及动态变化过程。
1-原理与装置
2-应用案例
Li et al., Sci. Total Environ., 2022
▲苦草根际泌氧区Fe、Mn、P、As与DO的二维空间分布
更多案例请看：PO案例合集
02薄膜扩散梯度技术与比色密度成像计量技术联用
1-磷二维高分辨分析 • 着色法
该技术是将Zr-oxide DGT膜着色与CID相结合，对有效磷进行二维高分辨测定的技术。该方法着色原理与溶液中磷与钼酸铵反应原理一致，在Zr-oxide膜表面生成蓝色络合物，利用软件将扫描获得的灰度值与单位膜面积磷的累积量建立校正曲线，从而实现沉积物有效磷亚毫米分布信息的大批量获取。
▲随时间的变化Zr-Oxide 膜表面逐渐着色
Ding et al., Environ. Sci. Technol., 2013.
▲灰度值校正标线
2-硫二维高分辨分析
还原态硫 S(II)的检测采用Agl/ZrO-Agl/ ZrO-CA DGT膜， 膜吸收硫后呈黑色(AgI与S形成AgS)，用去离子水轻轻冲洗，滤纸擦干膜表面，扫描固定膜的正面，并拍摄彩色照片。通过Image J软件将扫描获得的图像转成灰度，利用校正曲线将灰度转换成 S(-II)积累量，最后利用公式将累计量转化成浓度值后导入origin生成二维浓度分布图。
示例
扫描 → 灰度校正 → 二维成像
03-高分辨薄膜扩散梯度技术与激光剥蚀－等离子体质谱技术联用
高分辨薄膜扩散梯度技术（DGT）与激光剥蚀－等离子体质谱技术（LA-ICP-MS）联用在水土高分辨分析上有巨大优势，一次性测定的元素多，且分辨率高，操作简单，检测效率高，可广泛用于重金属微观尺度的分析。
LA-ICP-MS分析流程图
示例
⬇
Ren et al., JHM, 2021
▲ 通过LA-ICP-MS分析和O2浓度的二维成像，获得太湖17种元素的DGT有效态含量的二维分布。（分辨率188微米ｘ188微米）
04薄膜扩散梯度与高分辨孔隙水扩散平衡技术联用
将DGT与HR-Peeper 同时使用，并结合相关模型，可获得目标离子在土壤/沉积物固-液之间的交换动力学特征参数（解吸速率，响应时间等），用于预测土壤/沉积物的环境质量变化。
应用案例
示例
Pan，et al., 2019
▲ 基于DGT和HR-Peeper的监测数据利用DIFS模拟的海岸沉积物磷的固-液动力学变化过程
示例
Hu et al., WR, 2022
▲低盐度河口湿地土壤中植物生长期和休眠期CDGT-P、CDGT-Fe和CDGT-S的分布
更多案例请看：HR-Peeper合集
05平面光极、薄膜扩散梯度与酶谱技术联用
土壤酶谱(Soil zymography)以荧光底物为基础的新兴酶学技术，对⼟壤进⾏⾮破坏性取样，操作简便，能在cm到μm的尺度上研究酶活性的空间变化。平面光极（PO）、薄膜扩散梯度（DGT）和土壤酶谱可以通过连续应用的方式连续获取不同参数在同一剖面的二维分布信息，不同技术的连续应用可获取土壤/沉积物剖面中更多的生物地球化学信息。
1-原理与装置
Zhang et al., ER, 2021
2-应用案例
Zhang et al., ER, 2021
▲(a)酸性磷酸酶(ACP)活性，(b)碱性磷酸酶(ALP)活性，(c)第三周根际pH和(d) O2的高分辨二维图像。
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