根際是指緊密圍繞植物根系的數(shù)毫米范圍內(nèi)的土壤區(qū)域。這是一個極其活躍的微環(huán)境,根系會分泌有機(jī)酸、糖類等物質(zhì),顯著改變周圍土壤的pH值、氧化還原電位和微生物群落,從而深刻影響?zhàn)B分的有效性和污染物的形態(tài)轉(zhuǎn)化。使用微型的DGT裝置或高分辨率的2D DGT,科學(xué)家可以原位、精細(xì)地測量根際環(huán)境中養(yǎng)分(如磷、鐵)的耗竭區(qū)和污染物(如重金屬)的富集或虧缺模式。這有助于揭示不同植物適應(yīng)逆境(如養(yǎng)分脅迫、重金屬毒害)的微觀生理機(jī)制,為選育環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的作物品種或進(jìn)行植物修復(fù)提供理論指導(dǎo)。
DGT技術(shù)的應(yīng)用邊界仍在不斷拓寬,其強(qiáng)大的普適性使其在更多前沿領(lǐng)域嶄露頭角。
汞(Hg)形態(tài)監(jiān)測: 針對劇毒且形態(tài)復(fù)雜的汞,研究人員開發(fā)了基于特定吸附劑(如巰基功能化材料)的DGT方法,用于選擇性測量水體和沉積物中更具生物毒性的甲基汞和無機(jī)汞的有效態(tài)濃度。這為汞污染的風(fēng)險評估和環(huán)境行為研究提供了新工具。
新型消費(fèi)品污染物: DGT技術(shù)甚至被用于追蹤我們?nèi)粘I钪挟a(chǎn)生的污染物。例如,有研究利用DGT監(jiān)測水體中的人造甜味劑,這些物質(zhì)作為新興的示蹤劑,可以幫助識別污水排放源。這展示了DGT在環(huán)境法證學(xué)和污染溯源方面的應(yīng)用潛力。
大氣干濕沉降: 通過將DGT裝置暴露在空氣中,可以被動地收集大氣沉降中的可溶性重金屬和營養(yǎng)鹽,為評估大氣污染對生態(tài)系統(tǒng)的輸入貢獻(xiàn)提供了一種低成本、易于部署的監(jiān)測手段。
DGT技術(shù)已經(jīng)從最初的重金屬研究工具,發(fā)展成為一個多功能、多尺度、多領(lǐng)域的綜合性環(huán)境研究平臺。它正在幫助科學(xué)家們以高精度和深度,解讀著地球關(guān)鍵帶中復(fù)雜的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程。
一項前沿的學(xué)術(shù)發(fā)明,從誕生于實驗室到真正在產(chǎn)業(yè)界和監(jiān)管領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響,往往需要跨越一條被稱為“死亡之谷"的鴻溝。DGT技術(shù)的發(fā)展歷程同樣如此。盡管其理論和應(yīng)用在學(xué)術(shù)界備受推崇,但要讓它走出科研,成為廣大環(huán)境工作者手中可靠、便捷的工具,則需要一個關(guān)鍵的角色——技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化的推動者。在中國,以中科智感(南京)環(huán)境科技有限公司(簡稱“智感環(huán)境")為代表的專業(yè)企業(yè),正是在這個過程中扮演了重要的橋梁和加速器角色。它們的工作,不僅是將DGT“產(chǎn)品化",更是通過持續(xù)的創(chuàng)新和實踐,極大地深化和拓展了DGT技術(shù)的應(yīng)用邊界。
在商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)之前,DGT裝置的制備對于大多數(shù)實驗室來說是一個不小的挑戰(zhàn)。研究人員需要自行配制凝膠、切割薄膜、組裝裝置,整個過程耗時耗力,且質(zhì)量控制困難,不同實驗室間的數(shù)據(jù)可比性也難以保證。這極大地限制了DGT技術(shù)的推廣應(yīng)用。智感環(huán)境等企業(yè)的核心貢獻(xiàn)之一,就是將這個復(fù)雜的“手工藝品"轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定、可靠、即用型的“標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)品"。
環(huán)境問題的復(fù)雜性決定了監(jiān)測工具必須具有多樣性。智感環(huán)境深刻洞察了這一點,并沒有滿足于生產(chǎn)單一類型的DGT產(chǎn)品,而是基于其13年的技術(shù)積累,開發(fā)了覆蓋不同應(yīng)用場景的4大系列、30余種DGT產(chǎn)品。這一豐富的產(chǎn)品矩陣是其推動DGT應(yīng)用深化的關(guān)鍵一步。
針對不同介質(zhì)的專用型DGT: 例如,針對土壤環(huán)境,開發(fā)了易于插入和回收的探針式DGT;針對沉積物研究,設(shè)計了可獲取高分辨率剖面的活塞式DGT;針對水體監(jiān)測,則提供了易于部署的懸掛式DGT。這種“專品專用"的設(shè)計,極大地提升了現(xiàn)場操作的便捷性和數(shù)據(jù)的可靠性。
針對不同研究尺度的高級型DGT: 除了常規(guī)的點式測量裝置,智感環(huán)境還提供了用于微界面研究的高分辨率平板式DGT。這使得原本只有少數(shù)頂尖實驗室才能開展的二維成像研究,變得更加普及,從而催生了更多關(guān)于根際、水-沉積物界面微觀過程的創(chuàng)新性研究。
標(biāo)準(zhǔn)化、商業(yè)化的DGT產(chǎn)品,其最深遠(yuǎn)的意義在于“技術(shù)普惠"。它使得成千上萬不具備DGT制備能力的科研院所、高校實驗室、第三方檢測機(jī)構(gòu)甚至環(huán)保企業(yè),都能夠便捷地使用這項先進(jìn)技術(shù)。研究人員只需根據(jù)需求購買相應(yīng)的成品,按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行布設(shè)和回收,即可獲得高質(zhì)量的有效態(tài)污染物數(shù)據(jù)。這極大地降低了DGT技術(shù)的應(yīng)用門檻,使其用戶群體從少數(shù)DGT研發(fā)專家,擴(kuò)展到廣大的環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的研究者和實踐者,從而極大地加速了相關(guān)領(lǐng)域的研究產(chǎn)出和知識創(chuàng)新。
智感環(huán)境的DGT產(chǎn)品在多個關(guān)鍵性能指標(biāo)上實現(xiàn)了顯著提升:
多參數(shù)同步測定: 通過開發(fā)和集成不同類型的結(jié)合相,其DGT產(chǎn)品可實現(xiàn)對重金屬、營養(yǎng)鹽、稀土元素等超過30種目標(biāo)物的一次性同步采樣分析。這一突破的意義是巨大的。在研究污染物復(fù)合效應(yīng)或元素生物地球化學(xué)耦合關(guān)系時,研究人員無需再對同一樣品進(jìn)行多次、繁瑣的采樣,不僅極大提高了監(jiān)測效率,降低了成本,更重要的是避免了因多次采樣帶來的時空不一致性誤差,使得研究不同物質(zhì)相互作用成為可能。
更高的空間分辨率和更寬的檢測范圍: 其高分辨系列實現(xiàn)了亞毫米級的二維分析能力,而檢測范圍則覆蓋了從0.1 ppm到60 ppm的寬廣區(qū)間。這意味著無論是想探索自然保護(hù)區(qū)中痕量元素的背景水平,還是評估重污染工業(yè)場地的惡劣污染狀況,DGT都能提供可靠的數(shù)據(jù)支持。