在环境监测与污染控制领域，精准捕捉污染物的有效态浓度及微尺度迁移规律是理解生态系统过程、评估环境风险的关键。薄膜扩散梯度技术（DGT）作为一种新型原位采样与监测技术，凭借其原位性、高分辨率及对生物有效态的特异性识别能力，已成为环境科学研究的重要工具。

一、DGT 技术原理与装置构成

DGT 技术的核心原理基于菲克第一定律，通过污染物在扩散膜中的扩散行为计算其有效态浓度。其基本公式为：

DGT 装置由固定膜、扩散膜、滤膜及支撑底板、盖板组成。固定膜负责吸附目标污染物（如 Zr-oxide 膜吸附磷、Chelex 膜吸附金属），扩散膜为污染物提供扩散通道，滤膜则防止颗粒物干扰。根据应用场景不同，装置尺寸与构型可调整：用于水体和土壤时，有效长度达 15cm，宽度 2cm；针对沉积物和湿地土壤的微区分析，分辨率可至亚毫米级，精准捕捉界面动态。

二、DGT 操作流程：从制备到分析

DGT 的完整操作流程涵盖膜制备、原位部署、回收处理及样品分析四大环节，需严格控制环境干扰以保证数据准确性。

1. 膜制备与组装：在洁净实验室中制备固定膜（如 ZrO-Chelex 复合膜），组装时需注意：投放前充氮气去除氧气，测定硫等敏感元素时需避光保存，装置需湿润密封以维持扩散环境稳定。

2. 原位部署与回收：根据场景选择野外投放或室内培养。野外部署时，通过 GPS 定位、浮标标记确保装置垂直插入沉积物 - 水界面，“保护衣" 设计避免水动力干扰；室内培养则通过预设标记控制插入深度，保证界面识别精度。回收时需记录水温、界面位置，快速冲洗以减少样品扰动。

3. 样品分析：

◦ 一维分析：将固定膜切片（分辨率可达 2mm），通过振荡提取、显色测定，获取污染物垂向分布特征；

◦ 二维分析：利用显色剂（如磷的锆膜显色）结合灰度校正，实现亚毫米级（0.0423×0.0423mm）空间分布成像，揭示微区异质性。

三、DGT 技术的核心应用领域

DGT 技术的优势在环境监测、机理研究及污染治理评估中得到充分体现，其应用已覆盖水体、土壤、沉积物等多介质。

1. 环境质量监测与风险评估

DGT 可原位测定污染物有效态浓度，为环境质量评价提供直接依据。例如，在太湖沉积物研究中，通过 DGT 获取有效态磷、铁的二维分布，发现两者空间分布高度一致，揭示了磷 - 铁耦合释放机制；在城市污染河道监测中，长期追踪有效态磷的动态变化，为富营养化治理提供数据支撑。此外，DGT 对重金属生物有效态的精准识别，可有效评估湿地、农田土壤中镉、铅等元素的暴露风险，其结果与生物吸收量的相关性显著高于传统总量分析。

2. 污染物迁移动力学与微区机理探讨

结合 DIFS（DGT-induced flux in sediments）动力学模型，DGT 可解析污染物在固 - 液界面的交换速率、响应时间等参数，预测环境质量变化趋势。例如，在湿地转化为水产养殖池塘的研究中，DGT 监测发现磷释放通量因动力交换改变而大幅增加，结合模型拟合揭示了生态系统转换对物质循环的影响。同时，DGT 与 LA-ICP-MS、平面光极等技术联用，可同步获取根际微区中氧、pH 与重金属的分布，阐明植物 - 微生物 - 污染物的相互作用机理。

3. 污染治理效果与生态过程解析

DGT 在污染修复评估中表现突出：通过监测覆盖剂（如 Al 系材料）对沉积物中砷的固定效果，直接反映治理措施的长期有效性；分析底栖动物（摇蚊幼虫、河蚬）扰动下有效态磷、铁的分布变化，揭示生物活动对污染物释放的调控作用。此外，多元素同步测定技术（如阴、阳离子同步监测 17 种元素）可解析氮、磷、硫等元素的协同迁移规律，为复杂生态过程提供全新视角。

四、技术发展与未来展望

DGT 技术历经数十年发展，已从早期的单一元素测定迈向多参数、高分辨、跨尺度联用的新阶段。从 1994 年的水体测定起步，到如今的二维成像、多技术复合（如 DGT-PO 同步测定氮、磷与溶解氧），其分辨率从厘米级提升至亚毫米级，应用场景从实验室扩展至全球各类生态系统。目前，智感DGT的相关研究发文量与引用量持续增长，技术培训会在全国范围内不定期举办，彰显其学术影响力与应用价值。DGT 技术的创新与应用，不仅推动了环境监测方法的革新，更深化了人类对污染物生物有效性及微尺度循环的认知。在污染控制与生态修复的实践中，这一技术将继续发挥关键作用，为可持续发展目标的实现贡献力量。