[發明專利]沉積物溶解態反應性磷（DRP）二維分布的獲取方法

有效

• 申請號: 201110323555.6
• 申請日: 2011-10-23
• 公開（公告）號: CN102507471A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 丁士明;賈飛;許笛;孫琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于環境科學和地球科學領域，涉及對河流、湖泊和海洋沉積物中污染物含量分布的獲取方法，特別是涉及一種沉積物溶解態反應性磷（DRP）二維分布的獲取方法。

背景技術

在水生態系統中，磷是構成初級生產力和食物鏈最重要的生源要素，同時是水體富營養化的限制性因子。在外源磷輸入得到遏制的情況下，沉積物磷污染是造成水體富營養化的主要原因。溶解態反應性磷（Dissolved?reactive?phosphorus，DRP）是用鉬藍比色法測定得到的磷，絕大部分為磷酸根，還包括少量能在酸性條件下發生水解的有機磷和多聚磷化合物。DRP是沉積物中最具活性的磷，其在沉積物剖面中的含量和分布直接影響著水體的營養狀態。獲取DRP在沉積物中的含量和空間分布信息，對于研究和評價水體營養狀態具有十分重要的意義。

由于分析方法的限制，通常只能得到DRP在沉積物剖面中的一維垂向分布信息。然而，沉積物性質在橫向空間上同樣存在著非常大的差異，依據一維DRP數據已不能滿足對水體科學研究和評價的需要，迫切需要發展DRP的二維獲取技術，同時獲取DRP在沉積物剖面中的橫向和垂向分布信息。另一方面，常規分辨率（1mm-1cm）的DRP數據不能準確反映DRP在沉積物中的空間變化，迫切需要提高分辨率，在100μm-1mm尺度獲取DRP的空間分布信息。

當前，獲取沉積物中DRP含量分布主要有間隙水擴散平衡(Peeper)技術和薄膜擴散梯度（Diffusive?gradients?in?thin?films，DGT）技術。其中，薄膜擴散梯度（DGT）技術是一種非破壞性、原位獲取沉積物中離子含量分布的新技術。該技術基于Fick第一定律，通過目標離子的擴散和定量累積，獲取目標離子在沉積物中的含量和空間分布信息。DGT裝置主要由固定膜和擴散膜疊加組成（圖1），離子以擴散方式穿過擴散膜，隨即被固定膜捕獲，并在擴散膜上形成線性梯度分布，擴散膜與固定膜接觸一端的離子濃度維持為零，與介質接觸一端的濃度????????????????????????????????????????????????為：?

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上式中M為固定膜上目標離子的積累量μg，為擴散層厚度（cm），為離子在擴散膜中的擴散速率（cm²/s），為固定膜的面積（cm²），為擴散時間（s）。即是通過DGT分析得到的沉積物中離子的含量（10³μg/L）。

高分辨獲取沉積物中污染物空間分布信息是近年來DGT技術發展的重點之一。要滿足DGT的高分辨分析要求（空間分辨率<0.5mm），需要使用微粒徑的固定劑配置固定膜。如DGT分析的空間分辨率確定為0.5mm時，固定劑粒徑至少應該<0.05mm，理論上可以將固定劑粒徑過大引起的分析誤差控制在10%以內；當固定劑粒徑<0.01mm時，分析誤差則可以控制在2%以內?？紤]到DGT分析過程中還存在其他誤差，實際要求的固定膜粒徑應遠小于理論值。當前常用的固定劑（如Chelex?100）粒徑均大于0.05mm，不能滿足DGT的高分辨分析要求。

利用DGT技術已實現對沉積物DRP垂向一維和常規分辨率（>1mm）分布信息的獲取，由于分辨率的限制難以在可接受的誤差范圍內獲取DRP二維分布信息；獲取DRP二維分布信息還涉及數量眾多的微量樣品中磷含量的分析，現有測定方法還不具備，因此尚未見該技術對沉積物DRP二維分布信息的高分辨獲取方法的相關報道。本發明通過對二氧化鋯磷固定膜（ZL?200910183047.5）進行改進，結合比色分析技術，發展一種沉積物溶解態反應性磷（DRP）二維分布的高分辨獲取方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用DGT技術獲取沉積物溶解態反應性磷（DRP）二維分布的方法，基于DGT技術原理，采用改進的二氧化鋯磷固定膜提取沉積物中的DRP，并對固定膜進行二維、亞毫米切片，微孔板比色分析切片的磷固定量，實現高分辨地獲取沉積物溶解態反應性磷（DRP）二維分布。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：