自1994年問世以來，DGT技術(shù)憑借其獨特的原位、動態(tài)測量能力，迅速成為環(huán)境科學研究的“利器"。它超越了傳統(tǒng)采樣的局限，為科學家們在微觀尺度上理解污染物的行為和命運提供了新奇的視角。從土壤到水體，從宏觀評估到微界面成像，DGT的應用版圖不斷擴張，推動了多個研究領(lǐng)域的認知邊界。

圖1：DGT被動采樣與傳統(tǒng)抓取式采樣在關(guān)鍵特性上的對比。DGT在信息維度、測量指標和環(huán)境友好性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

土壤環(huán)境污染評估

土壤是污染物的重要“匯"，也是連接環(huán)境與人類健康的關(guān)鍵樞紐。DGT技術(shù)在土壤研究中的應用尤為深入和廣泛。

重金屬生物有效性與風險評估

這是DGT技術(shù)經(jīng)典的應用領(lǐng)域。傳統(tǒng)的土壤重金屬風險評估嚴重依賴“總濃度"，但這往往無法解釋為何在總濃度相似的土壤上，農(nóng)作物的重金屬含量卻差異巨大。DGT技術(shù)填充了這一認知鴻溝。通過在土壤中布設(shè)DGT裝置，研究人員可以定量測定重金屬從土壤固相向液相的再補給通量，這個通量直接反映了土壤對植物根系吸收的“供貨能力"。大量研究證實，DGT測得的有效態(tài)濃度（CDGT）或計算出的有效通量，與水稻、小麥、蔬菜等作物中鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）等重金屬的實際含量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。例如，在某重金屬污染農(nóng)田的評估中，DGT的監(jiān)測結(jié)果與作物生長狀況和重金屬含量檢測結(jié)果高度一致，這使得DGT成為預測農(nóng)產(chǎn)品超標風險、劃定安全利用區(qū)、評估修復措施有效性的黃金標準。

水-沉積物界面動態(tài)研究

湖泊、河流和水庫的沉積物是污染物的巨大“儲存庫"。在特定條件下，這些儲存的污染物會重新釋放到上覆水體中，形成“內(nèi)源污染"，導致水質(zhì)惡化，甚至引發(fā)藻類水華。DGT技術(shù)為原位、高精度地量化這一過程提供了強有力的工具。

營養(yǎng)鹽與重金屬的釋放通量測定

通過將DGT裝置（特別是活塞式的剖面采樣裝置）垂直插入沉積物-水界面，可以同步獲得界面上下數(shù)厘米范圍內(nèi)、具有毫米級分辨率的污染物濃度剖面。通過分析這個精細的濃度梯度，科學家可以精確計算出營養(yǎng)鹽（如活性磷、氨氮）和重金屬從沉積物向上覆水釋放的擴散通量。這些數(shù)據(jù)對于理解湖泊富營養(yǎng)化的驅(qū)動機制、評估內(nèi)源污染的貢獻率、制定有效的底泥清淤或原位鈍化修復策略至關(guān)重要。例如，在某湖泊研究中，DGT揭示了部分區(qū)域沉積物中的重金屬正向上覆水體釋放，對水質(zhì)構(gòu)成潛在威脅，為污染控制提供了關(guān)鍵的靶向信息。

高分辨率二維成像（2D DGT）

DGT技術(shù)的另一項重大進展是平板式高分辨率二維成像技術(shù)。研究人員將一張大的平板狀DGT凝膠直接覆蓋在沉積物表面或垂直插入沉積物剖面。暴露結(jié)束后，利用激光燒蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）等技術(shù)對結(jié)合相凝膠進行高密度掃描，可以重建出污染物在界面微區(qū)內(nèi)亞毫米級精度的二維濃度分布圖。這張“化學地圖"能夠直觀地揭示污染物的遷移路徑和富集“熱點"，例如，可以清晰地看到水生植物根系周圍、底棲動物擾動洞穴附近污染物的耗竭或富集現(xiàn)象。這種可視化能力極大地深化了我們對沉積物微環(huán)境異質(zhì)性及其對污染物生物地球化學循環(huán)影響的理解。

DGT技術(shù)在學術(shù)研究中的主要應用領(lǐng)域分布。土壤重金屬與水體/沉積物研究是其核心應用方向，同時在新興污染物等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。