[发明专利]沉积物溶解态反应性磷（DRP）二维分布的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于环境科学和地球科学领域，涉及对河流、湖泊和海洋沉积物中污染物含量分布的获取方法，特别是涉及一种沉积物溶解态反应性磷（DRP）二维分布的获取方法。

背景技术

在水生态系统中，磷是构成初级生产力和食物链最重要的生源要素，同时是水体富营养化的限制性因子。在外源磷输入得到遏制的情况下，沉积物磷污染是造成水体富营养化的主要原因。溶解态反应性磷（Dissolved reactive phosphorus，DRP）是用钼蓝比色法测定得到的磷，绝大部分为磷酸根，还包括少量能在酸性条件下发生水解的有机磷和多聚磷化合物。DRP是沉积物中最具活性的磷，其在沉积物剖面中的含量和分布直接影响着水体的营养状态。获取DRP在沉积物中的含量和空间分布信息，对于研究和评价水体营养状态具有十分重要的意义。

由于分析方法的限制，通常只能得到DRP在沉积物剖面中的一维垂向分布信息。然而，沉积物性质在横向空间上同样存在着非常大的差异，依据一维DRP数据已不能满足对水体科学研究和评价的需要，迫切需要发展DRP的二维获取技术，同时获取DRP在沉积物剖面中的横向和垂向分布信息。另一方面，常规分辨率（1mm-1cm）的DRP数据不能准确反映DRP在沉积物中的空间变化，迫切需要提高分辨率，在100μm-1mm尺度获取DRP的空间分布信息。

当前，获取沉积物中DRP含量分布主要有间隙水扩散平衡(Peeper)技术和薄膜扩散梯度（Diffusive gradients in thin films，DGT）技术。其中，薄膜扩散梯度（DGT）技术是一种非破坏性、原位获取沉积物中离子含量分布的新技术。该技术基于Fick第一定律，通过目标离子的扩散和定量累积，获取目标离子在沉积物中的含量和空间分布信息。DGT装置主要由固定膜和扩散膜叠加组成（图1），离子以扩散方式穿过扩散膜，随即被固定膜捕获，并在扩散膜上形成线性梯度分布，扩散膜与固定膜接触一端的离子浓度维持为零，与介质接触一端的浓度                                                为： 

                   

上式中M为固定膜上目标离子的积累量μg，为扩散层厚度（cm），为离子在扩散膜中的扩散速率（cm²/s），为固定膜的面积（cm²），为扩散时间（s）。即是通过DGT分析得到的沉积物中离子的含量（10³μg/L）。

高分辨获取沉积物中污染物空间分布信息是近年来DGT技术发展的重点之一。要满足DGT的高分辨分析要求（空间分辨率<0.5mm），需要使用微粒径的固定剂配置固定膜。如DGT分析的空间分辨率确定为0.5mm时，固定剂粒径至少应该<0.05mm，理论上可以将固定剂粒径过大引起的分析误差控制在10%以内；当固定剂粒径<0.01mm时，分析误差则可以控制在2%以内。考虑到DGT分析过程中还存在其他误差，实际要求的固定膜粒径应远小于理论值。当前常用的固定剂（如Chelex 100）粒径均大于0.05mm，不能满足DGT的高分辨分析要求。

利用DGT技术已实现对沉积物DRP垂向一维和常规分辨率（>1mm）分布信息的获取，由于分辨率的限制难以在可接受的误差范围内获取DRP二维分布信息；获取DRP二维分布信息还涉及数量众多的微量样品中磷含量的分析，现有测定方法还不具备，因此尚未见该技术对沉积物DRP二维分布信息的高分辨获取方法的相关报道。本发明通过对二氧化锆磷固定膜（ZL 200910183047.5）进行改进，结合比色分析技术，发展一种沉积物溶解态反应性磷（DRP）二维分布的高分辨获取方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用DGT技术获取沉积物溶解态反应性磷（DRP）二维分布的方法，基于DGT技术原理，采用改进的二氧化锆磷固定膜提取沉积物中的DRP，并对固定膜进行二维、亚毫米切片，微孔板比色分析切片的磷固定量，实现高分辨地获取沉积物溶解态反应性磷（DRP）二维分布。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：