本次分享一篇由河海大學(xué)朱立琴在《Journal of Water Process Engineering》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文"Effects of oxide layers in sediments on migration and transformation of iron, phosphorus and sulfur in a large-scale surface flow constructed wetland"。

以典型的地表流人工濕地鹽龍湖為研究對(duì)象，采用薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)(DGT)研究了氧化層對(duì)沉積物-水界面(SWI)鐵、磷、硫遷移和釋放的影響。結(jié)果表明，沉積物表面形成了一層可識(shí)別的氧化層，厚度在1 ~ 6 cm之間。一般情況下，氧化層中P(V)-DGT、Fe(II)-DGT和S(-II)-DGT的濃度較還原層明顯降低。氧化層中Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放通量分別下降91% ~ 102%、79% ~ 84%和153% ~ 269%，表明氧化層對(duì)沉積物中生物源元素的釋放具有抑制作用。Fe(II)-DGT濃度與S(-II)-DGT濃度呈顯著正相關(guān)，除密集植物外，F(xiàn)e(II)和P(V)的耦合釋放發(fā)生在氧化層。植物密度影響氧化層的厚度和性質(zhì)，從而影響Fe(II)、P(V)和S(-II)的遷移轉(zhuǎn)化行為和耦合機(jī)制。此外，F(xiàn)e(II)、P(V)和S(-II)在還原層發(fā)生了耦合釋放。然而，F(xiàn)e - P釋放也是沉積物中Fe(II)和P(V)釋放的重要機(jī)制。因此，氧化層的形成在阻礙SWI生物源元素的釋放通量方面起著關(guān)鍵作用，從而對(duì)維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)氧化還原環(huán)境和確保長期的水凈化效果至關(guān)重要。

在本文中，DGT技術(shù)被應(yīng)用于測量沉積物-水界面（SWI）中Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度和釋放通量。具體應(yīng)用如下：

樣品收集與實(shí)驗(yàn)設(shè)置：通過在Yanlong湖的表面流人工濕地（SFCW）中設(shè)置采樣點(diǎn)，并收集沉積物樣本，利用DGT技術(shù)監(jiān)測沉積物中的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度。

微觀實(shí)驗(yàn)：通過建立微觀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使用DGT技術(shù)同步垂直監(jiān)測可用的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度，這些濃度分別被記錄為Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT。

數(shù)據(jù)分析：通過DGT設(shè)備與沉積物接觸一定時(shí)間后，利用特定的方程計(jì)算沉積物-水界面處Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT的濃度。

釋放通量估算：使用DGT技術(shù)估算沉積物-水界面處Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放通量，考慮了沉積物和上層水體不同吸收機(jī)制的DGT膜。

相關(guān)性分析：通過DGT技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，探討了沉積物中Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度與沉積物理化性質(zhì)（如Eh、pH和DO）之間的關(guān)系。

氧化層對(duì)釋放通量的影響：研究了沉積物中氧化層的存在對(duì)Fe(II)、P(V)和S(-II)在沉積物-水界面處釋放通量的影響。

沉積物中Fe、P和S的遷移、轉(zhuǎn)化和耦合釋放機(jī)制：利用DGT技術(shù)揭示了沉積物中鐵、磷和硫的遷移、轉(zhuǎn)化以及耦合釋放機(jī)制。

智感環(huán)境團(tuán)隊(duì)擁有13年的DGT技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)，目前已推出4大系列共30余種DGT產(chǎn)品，包括：雙模式DGT、平板式單面DGT系列、平板式雙面DGT系列、平板式高分辨DGT系列。