使用薄膜梯度扩散技术评估农产品产地环境安全

一般实验室拿到的DGT装置应该是厂家制备的完整产品，相关参数也已经标定完成。使用过程中如下：

①称取过2mm筛且风干的土壤100g作为待测土壤，放入塑料容器中（图7-2a），添加超纯水使土壤含水量达到田间持水量的100％（目测土壤表层有一层水膜，但倾斜后水不流动，如图7-2b）并充分混匀，使容器内土壤表面平滑。密封后放置于25℃恒温恒湿培养箱中培养24h。之所以如此规定，一是为了尽可能使土壤溶液与土壤颗粒间达到离子交换平衡，且水分含量保持不变；二是只有达到合适的持水量，才能保障土壤溶液中的金属与DGT之间进行充分的融合接触，避免气泡的影响；三是尽可能减少土壤扭曲度对检测结果的影响；四是如果土壤水分含量太多，会对土壤溶液产生稀释效果，且产生厌氧条件，会影响检测结果。图7-3为淹水不同时间后测定的土壤Cd活性态的变化情况。淹水分两种处理方式，一是持续厌氧，二是间歇有空气进入。结果表明，在淹水前2d，Cd的活性基本不变，但第3d开始快速下降，4d后变幅收窄。因此，在测定旱地土壤重金属活性态时，建议淹水不超过2d，而对于测定持续淹水的湿地土壤或沉积物，应加大淹水处理时间。但由于土壤自身缓冲能力的差异性，具体淹水时间需要通过试验确定。

图7-2　土壤前处理过程

图7-3　淹水不同时间后测定同一种土壤Cd活性态含量的差异性

②自密封袋中取出DGT装置，用超纯水将窗口（滤膜处）部分冲洗干净，用纸巾吸干DGT表面水分，用小竹片从培养好的土壤表面边缘位置轻轻刮起并均匀涂抹于DGT窗口表面至与外边缘齐平（图7-2c、d），然后将DGT轻轻左右旋转扣在未扰动的土壤表面，使DGT装置和土壤接触良好（向上轻拿DGT，明显感觉DGT被土壤牢牢吸住，如图7-2e），切忌有气泡。将塑料容器密封后放置于25℃恒温恒湿培养箱中培养24h（注：每个样品至少3个重复，如图7-2f、g）。

图7-4　DGT自土壤中取出过程

③24h后取出DGT装置，并用超纯水将表面连同其他部位清洗干净，再用滤纸将装置表面水分擦去。冲洗DGT窗口时应采用垂直水流，避免倾斜水流将泥土带入DGT内层（图7-4a）。

④把DGT装置打开，移去DGT外套，剥离滤纸和扩散相，使结合相露出如图7-4b。

⑤用非金属镊子取出结合相后放入洁净10mL离心管中，加入9.00mL 0.5mol/L的HNO3溶液（也可以加1mol/L的HNO3溶液），使结合膜完全浸没于硝酸溶液中（图7-4c、d），并计算解离液体积，解离液体积等于结合膜体积与加入的HNO3溶液体积之和。静置解离24h（注：不同结合膜解离时间可能有差异，如结合膜为chelex-100，则需解离24h，如结合膜为DTPA插层Mg-Al水滑石，则解离时间为1h）后，用试管混匀器将解离液充分混匀后去除结合膜后待测。(www.xing528.com)

⑥将解离去除结合膜的解离液用原子吸收分光光度计或电感耦合等离子体质谱仪测定重金属含量。

⑦提取液重金属的测定、质量控制及允许误差范围参考HJ 700或GB/T 17141规定进行。

⑧空白试液的制备。除DGT不放入土壤内，其他步骤与①～⑦相同。

⑨结果计算。在DGT展开时间t内结合相上累积的金属量：

式（7-2）中，Ce为重金属的检测浓度，μg/L；Vg为结合膜凝胶体积（可参看DGT相关说明文档）；Ve为加硝酸体积，mL；fe为重金属洗脱率（如为chelex-100则为0.8，如为DTPA插层Mg-Al水滑石则为1）。

土壤重金属有效态浓度CDGT的计算公式为：

式（7-3）中，A为DGT窗口面积（不同的装置可能有所差异，以厂家标定为准）；Δg为扩散层厚度，是扩散凝胶层厚度（0.08cm）与硝酸纤维素滤膜或PVDF滤膜厚度（0.013cm）之和；D为重金属在扩散凝胶中的扩散系数（见厂家DGT相关参数列表）；T为装置在土壤中的放置时间，24h。

取平行测定结果的算术平均值作为测定结果，结果表示到3位有效数字。