堿式碳酸鎂為新結合相的薄膜梯度擴散技術原位富集測定富營養水體中的磷

謝發之 胡婷婷 付浩瀚 羅璇 王獻彪 圣丹丹 李海斌 汪雪春 謝志勇

摘要 薄膜擴散梯度技術（Diffusive gradients in thin films technique， DGT）是近年來應用于自然水體、沉積物和土壤中活性磷原位測定的一種新技術。利用含堿式碳酸鎂的聚丙烯酰胺凝膠膜為DGT新結合相，探討了初始濃度、放置時間、pH值及離子強度對組裝后DGT吸附性能的影響。用10 mL 0.25 mol/L H2SO4對結合相進行洗脫，洗脫率為85%±5%。組裝后DGT對磷的測定不受溶液pH值（4.10～9.15）和離子強度（0.001～ 0.05 mol/L）的影響。在溫度25℃，pH 7.00，磷初始濃度為2 mg/L時， DGT對磷的最大吸附容量為20.4 μg。初始磷濃度為0.001～20 mg/L時，新DGT測定值與磷鉬藍比色法測定值一致。本方法對磷的檢出限為102.4 ng/L。將堿式碳酸鎂DGT和商品化的FerrihydriteDGT應用于合成海水、廈門近岸海水、易海、巢湖水和南淝河中的對比檢測，結果表明，堿式碳酸鎂DGT能更準確測定不同水體中磷濃度。

關鍵詞 薄膜梯度擴散技術； 堿式碳酸鎂； 磷； 富營養化

1引言

我國水體富營養化問題日益加劇，藍藻、赤潮等環境災害不斷發生 [1，2 ]。磷是水生態系統初級生產力的主要限制因子和造成水體富營養化的關鍵營養元素 [3 ]，磷鉬藍比色法 [4 ]是普遍應用的測磷方法。該方法操作簡單，線性范圍寬（0.03～28 μmol/L），可滿足一般水體中磷的測定。但是由于體系的pH<1才能保證形成的磷鉬雜多酸顯色，然而在此強酸性條件下， 水體中溶解的聚磷酸鹽和部分有機磷化合物將會發生水解形成正磷酸鹽；此外，溶解的結合態無機磷也會解離出來，因此該方法的測磷準確性尚存在缺陷。薄膜梯度擴散技術（Diffusive gradients in thin films technique，DGT ） [5 ] 是一種全新的原位被動采樣技術，可以有效避免采用傳統采樣方法破壞采樣點周圍的物理、化學和生物環境，使采樣的典型性和準確性降低的缺陷，適合于富營養鹽水體中正磷酸鹽的準確測定。Ding等 [6 ]以水合氧化鋯對可溶性活性磷具有很高的吸附容量的特點，將其作為DGT的結合相，準確測定了沉積物孔隙水中的可溶性活性磷，該法具有良好的穩定性和可重復性。Panther等 [7 ]利用二氧化鈦作為DGT的結合相來測定淡水及海水中的可溶性活性磷，與商品化的FerrihydriteDGT比較發現，二氧化鈦DGT在海水中更具有優勢。Mason等 [8 ]將Chelex100陽離子交換樹脂[9]和水合氧化鐵（Ferrihydrite）[5]結合在一起作為DGT的結合相，發現其也能準確測定土壤中的P，Cd，Cu，Mn，Mo和 Zn。目前，富集測定磷的DGT結合相材料僅限Chelex100、水合氧化鐵、水合氧化鋯和二氧化鈦等材料。本研究采用含有堿式碳酸鎂的聚丙烯酰胺凝膠膜作為DGT的新結合相，利用構建的新DGT實現對富營養水體中活性磷的原位富集測定。系統研究了初始磷濃度、放置時間、溫度、pH值、離子強度對新DGT吸附性能的影響，并與商品化的FerrihydriteDGT比較應用于不同水體中磷的測定。結果表明，本方法適用于水體中的磷準確測定。

2實驗部分

2.1儀器與試劑

WFJ7200型可見光分光光度計（尤尼克（上海）儀器有限公司）；堿式碳酸鎂（無錫市澤輝化工有限公司），丙烯酰胺、抗壞血酸、四水合鉬酸銨、酒石酸銻鉀（國藥集團化學試劑有限公司），其它試劑均為分析純。實驗用水為去離子水。所用商品化Ferrihyride-DGT（DGT piston holders）和用于組裝新DGT裝置購于英國 DGT Research 公司，與基質接觸的窗口面積為3.14 cm2，擴散凝膠層厚度0.8 mm，吸附凝膠為摻入堿式碳酸鎂的聚丙烯酰胺凝膠，厚度0.4 mm [10 ]。

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