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环境科学“利器”DGT:原位动态监测赋能土壤污染风险评估

更新时间:2025-09-18   点击次数:18次

环境过程的宏观表现,往往由微观界面的化学行为所决定。薄膜扩散体度(DGT)技术以其微创、高分辨率的特点,成为探索这些微观世界的理想探针。

根际环境(Rhizosphere)研究

根际是指紧密围绕植物根系的数毫米范围内的土壤区域。这是一个极其活跃的微环境,根系会分泌有机酸、糖类等物质,显著改变周围土壤的pH值、氧化还原电位和微生物群落,从而深刻影响养分的有效性和污染物的形态转化。使用微型的DGT装置或高分辨率的2D DGT,科学家可以原位、精细地测量根际环境中养分(如磷、铁)的耗竭区和污染物(如重金属)的富集或亏缺模式。这有助于揭示不同植物适应逆境(如养分胁迫、重金属毒害)的微观生理机制,为选育环境适应性强的作物品种或进行植物修复提供理论指导。

拓展应用领域

DGT技术的应用边界仍在不断拓宽,其强大的普适性使其在更多前沿领域崭露头角。

  • (Hg)形态监测: 针对剧毒且形态复杂的汞,研究人员开发了基于特定吸附剂(如巯基功能化材料)的DGT方法,用于选择性测量水体和沉积物中更具生物毒性的甲基汞和无机汞的有效态浓度。这为汞污染的风险评估和环境行为研究提供了新工具。

  • 新型消费品污染物: DGT技术甚至被用于追踪我们日常生活中产生的污染物。例如,有研究利用DGT监测水体中的人造甜味剂,这些物质作为新兴的示踪剂,可以帮助识别污水排放源。这展示了DGT在环境法证学和污染溯源方面的应用潜力。

  • 大气干湿沉降: 通过将DGT装置暴露在空气中,可以被动地收集大气沉降中的可溶性重金属和营养盐,为评估大气污染对生态系统的输入贡献提供了一种低成本、易于部署的监测手段。

DGT技术已经从最初的重金属研究工具,发展成为一个多功能、多尺度、多领域的综合性环境研究平台。它正在帮助科学家们以高精度和深度,解读着地球关键带中复杂的物质循环和能量流动过程。

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核心分析:智感环境如何推动DGT技术的学术成果转化与应用深化

一项前沿的学术发明,从诞生于实验室到真正在产业界和监管领域产生广泛而深远的影响,往往需要跨越一条被称为“死亡之谷"的鸿沟。DGT技术的发展历程同样如此。尽管其理论和应用在学术界备受推崇,但要让它走出科研,成为广大环境工作者手中可靠、便捷的工具,则需要一个关键的角色——技术转化与产业化的推动者。在中国,以中科智感(南京)环境科技有限公司(简称“智感环境")为代表的专业企业,正是在这个过程中扮演了重要的桥梁和加速器角色。它们的工作,不仅是将DGT“产品化",更是通过持续的创新和实践,极大地深化和拓展了DGT技术的应用边界。

产品化:从实验室走向标准化工具

在商业化产品出现之前,DGT装置的制备对于大多数实验室来说是一个不小的挑战。研究人员需要自行配制凝胶、切割薄膜、组装装置,整个过程耗时耗力,且质量控制困难,不同实验室间的数据可比性也难以保证。这极大地限制了DGT技术的推广应用。智感环境等企业的核心贡献之一,就是将这个复杂的“手工艺品"转变为稳定、可靠、即用型的“标准化工业品"。

构建丰富的产品矩阵,满足多样化需求

环境问题的复杂性决定了监测工具必须具有多样性。智感环境深刻洞察了这一点,并没有满足于生产单一类型的DGT产品,而是基于其13年的技术积累,开发了覆盖不同应用场景的4大系列、30余种DGT产品。这一丰富的产品矩阵是其推动DGT应用深化的关键一步。

  • 针对不同介质的专用型DGT: 例如,针对土壤环境,开发了易于插入和回收的探针式DGT;针对沉积物研究,设计了可获取高分辨率剖面的活塞式DGT;针对水体监测,则提供了易于部署的悬挂式DGT。这种“专品专用"的设计,极大地提升了现场操作的便捷性和数据的可靠性。

  • 针对不同研究尺度的高级型DGT: 除了常规的点式测量装置,智感环境还提供了用于微界面研究的高分辨率平板式DGT。这使得原本只有少数顶尖实验室才能开展的二维成像研究,变得更加普及,从而催生了更多关于根际、水-沉积物界面微观过程的创新性研究。

降低应用门槛,实现技术普惠

标准化、商业化的DGT产品,其最深远的意义在于“技术普惠"。它使得成千上万不具备DGT制备能力的科研院所、高校实验室、第三方检测机构甚至环保企业,都能够便捷地使用这项先进技术。研究人员只需根据需求购买相应的成品,按照标准操作流程进行布设和回收,即可获得高质量的有效态污染物数据。这极大地降低了DGT技术的应用门槛,使其用户群体从少数DGT研发专家,扩展到广大的环境科学与工程领域的研究者和实践者,从而极大地加速了相关领域的研究产出和知识创新。

关键性能的突破性提升

智感环境的DGT产品在多个关键性能指标上实现了显著提升:

  • 多参数同步测定: 通过开发和集成不同类型的结合相,其DGT产品可实现对重金属、营养盐、稀土元素等超过30种目标物的一次性同步采样分析。这一突破的意义是巨大的。在研究污染物复合效应或元素生物地球化学耦合关系时,研究人员无需再对同一样品进行多次、繁琐的采样,不仅极大提高了监测效率,降低了成本,更重要的是避免了因多次采样带来的时空不一致性误差,使得研究不同物质相互作用成为可能。

  • 更高的空间分辨率和更宽的检测范围: 其高分辨系列实现了亚毫米级的二维分析能力,而检测范围则覆盖了从0.1 ppm到60 ppm的宽广区间。这意味着无论是想探索自然保护区中痕量元素的背景水平,还是评估重污染工业场地的恶劣污染状况,DGT都能提供可靠的数据支持。