1水體營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）法采樣與檢測技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了水體中營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）法采樣與檢測的基本規(guī)定和技術(shù)規(guī)程。本文件適用于從事海洋、江河、湖泊、水庫、養(yǎng)殖塘等水體營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）法采樣與檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3097海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB3838地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB5084農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5749生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB8978污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB11607漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB11893水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法GB/T603化學(xué)試劑試驗(yàn)方法中所用制劑及制品的制備GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T14581水質(zhì)湖泊和水庫采樣技術(shù)指導(dǎo)GB/T39792.2生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南環(huán)境要素第2部分：地表水和沉積物HJ494水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)HJ495水質(zhì)采樣方案設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定HJ535水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法HJ776水質(zhì)32種元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法2HJ1300海洋沉積物和海洋生物質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范HJ/T345水質(zhì)鐵的測定鄰菲啰啉分光光度法HJ/T346水質(zhì)硝酸鹽氮的測定紫外分光光度法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)diffusivegradientinthinfilms(DGT)technique基于自由擴(kuò)散原理（Fick第一定律通過待測目標(biāo)物在擴(kuò)散層的梯度擴(kuò)散，獲取目標(biāo)物在水體中的溶解態(tài)含量和形態(tài)信息的新型被動采樣技術(shù)。3.2DGT裝置diffusivegradientinthinfilms(DGT)device由DGT固定膜、DGT擴(kuò)散膜和濾膜及固定它們的外殼組成的裝置構(gòu)型，包括平板式和活塞式，其中活塞式DGT是用于采集待測目標(biāo)物在水體中的溶解態(tài)含量和形態(tài)信息的裝置構(gòu)型。3.3DGT固定膜diffusivegradientinthinfilmsbindinggel(DGTbindinggel)DGT技術(shù)中用于富集待測目標(biāo)物的薄膜，由凝膠配置而成，厚度一般為0.40mm，組裝到DGT裝置的最內(nèi)層。注：ZrO-Chelex作為固定膜的DGT裝置可同步采集和檢測水體中16種離子，包括磷(P(V))、砷(As(Ⅲ)/As(V))、鉻(Cr(Ⅵ))、鉬(Mo(Ⅵ))、銻(Sb(V))、硒(Se(Ⅵ))、釩(V(V))、鎢(W(Ⅵ))、鐵(Fe(Ⅱ))、鎘(Cd(Ⅱ))、鈷(Co(Ⅱ))、銅(Cu(Ⅱ))、錳(Mn(Ⅱ))、鎳(Ni(Ⅱ))、鉛(Pb(Ⅱ))和鋅(Zn(Ⅱ))。AMP-TH作為固定膜的DGT裝置可同步采集和檢測水體中的氨氮(NH4-N)與硝酸鹽氮(NO3-N)。3.4DGT擴(kuò)散膜diffusivegradientinthinfilmsdiffusivegel(DGTdiffusivegel)DGT技術(shù)中用于待測目標(biāo)物擴(kuò)散的薄膜，由瓊脂糖或聚丙烯酰胺制作而成，厚度一般為0.80mm，組裝在DGT裝置的中間層。3.5濾膜filter3DGT技術(shù)中用于保護(hù)DGT擴(kuò)散膜和固定膜的薄膜，采用聚偏氟乙烯或硝酸纖維素制作而成，組裝在DGT裝置的最外層。注：本文件中濾膜厚度為0.10mm，孔徑為0.45μm。3.6DGT擴(kuò)散層diffusivegradientinthinfilmsdiffusivelayer(DGTdiffusivelayer)由DGT擴(kuò)散膜和濾膜構(gòu)成的復(fù)合層。3.7DGT擴(kuò)散系數(shù)diffusivegradientinthinfilmsdiffusivecoefficient(DGTdiffusivecoefficient)待測目標(biāo)離子在單位時間每單位濃度梯度的條件下，垂直通過單位面積DGT擴(kuò)散層的質(zhì)量或摩爾數(shù)。3.8擴(kuò)散邊界層diffusionboundarylayer靠近DGT裝置表面的微區(qū)，該區(qū)內(nèi)目標(biāo)物經(jīng)歷從平流控制到擴(kuò)散控制的快速轉(zhuǎn)變。4基本規(guī)定4.1方法原理以目標(biāo)物在不同化學(xué)勢能的驅(qū)動下從樣本介質(zhì)到DGT固定膜的自由擴(kuò)散為基礎(chǔ)，獲取水體中營養(yǎng)鹽和重金屬的溶解態(tài)含量和形態(tài)的信息。4.2試劑和材料4.2.1采樣裝置與材料活塞式DGT裝置、DGT投放器、氮?dú)?、浮?biāo)、手持式GPS儀、溫度計(jì)、塑封袋、離心管等。4.2.2試劑本文件使用的實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)符合GB/T6682中規(guī)定的一級水，使用的1.00mol/LHNO3、0.20mol/LNaOH-0.50mol/LH2O2和0.01mol/LNaCl等試劑按GB/T603的規(guī)定配置。4.3儀器設(shè)備紫外分光光度計(jì)或者微孔板分光光度計(jì)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、原子熒光光譜儀等。5采樣與檢測技術(shù)規(guī)程45.1DGT裝置的準(zhǔn)備1）依次將固定膜、擴(kuò)散膜和濾膜疊加，組裝成活塞式DGT裝置。一般需要組裝至少兩種不同擴(kuò)散厚度的DGT裝置，用于確定DGT的擴(kuò)散邊界層厚度(δ)。本文件中DGT擴(kuò)散層的厚度應(yīng)為0.40mm、0.80mm或1.20mm，每種厚度的DGT裝置應(yīng)設(shè)置三個以上的平行。2）將DGT裝置放在裝有少量0.01mol/LNaCl溶液的自封袋中，保持濕潤，在室溫下密封保存，防止裝置受到污染。3）在使用前，DGT裝置應(yīng)充高純氮?dú)?6h以上。5.2DGT裝置投放與回收5.2.1現(xiàn)場采樣點(diǎn)布設(shè)本文件中現(xiàn)場采樣點(diǎn)的布設(shè)，可以按照GB/T14581、HJ494和HJ495的規(guī)定執(zhí)行。5.2.2現(xiàn)場投放將DGT裝置固定到DGT投放器上，通過投放器將DGT裝置投放到指定的采樣點(diǎn)水體中。利用浮標(biāo)標(biāo)記投放地點(diǎn)的位置，并進(jìn)行GPS定位；記錄投放時間，同時測定水溫、水深等常規(guī)參數(shù)。DGT裝置在水體中放置的時間不少于7天。5.2.3DGT裝置的回收和保存現(xiàn)場通過GPS和浮標(biāo)找到DGT裝置的采樣位置，取出DGT裝置，用去離子水清洗裝置表面。將DGT裝置中的固定膜取出，裝入自封袋內(nèi)，滴入少量去離子水保濕后，密封保存待分析。5.3DGT樣品分析步驟5.3.1固定膜提取將DGT固定膜置于離心管中進(jìn)行提取。對于ZrO-Chelex固定膜，先加入1.0mol/LHNO3提取金屬陽離子，室溫靜置16h以上，然后加入0.20mol/LNaOH-0.50mol/LH2O2提取氧化型陰離子，在4℃條件下靜置3-5h；對于AMP-TH固定膜，加入1.00mol/LNaCl用于提取氨氮(NH4-N)與硝酸鹽氮(NO3-N)，室溫靜置16h以上。取出固定膜后，保存提取液待測定。5.3.2提取液測定用紫外分光光度計(jì)或者微孔板分光光度計(jì)法測定磷(P(V))、氨氮(NH4-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)和鐵(Fe(Ⅱ))，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定重金屬元素，包括砷(As(Ⅲ)/As(V))、5銅(Cu(Ⅱ))、錳(Mn(Ⅱ))、鎳(Ni(Ⅱ))、鉛(Pb(Ⅱ))、鋅(Zn(Ⅱ))。1）磷(P(V))測定流程根據(jù)GB11893規(guī)定的鉬酸銨分光光度法測定DGT提取液中磷(P(V))：吸取適量溶液樣品至96孔酶標(biāo)板微孔中，加入顯色劑，待顯色穩(wěn)定后，在700nm波長下讀取微孔板的吸光值，扣除微孔板的空白吸光值后得到每個微孔中溶液的吸光度，根據(jù)標(biāo)線換算成提取液中磷(P(V))的濃度。2）氨氮(NH4-N)測定流程根據(jù)HJ535規(guī)定的納氏試劑分光光度法測定DGT提取液中氨氮(NH4-N)：吸取適量溶液樣品至96孔酶標(biāo)板微孔中，加入顯色劑，待顯色穩(wěn)定后，在420nm波長下讀取微孔板的吸光值，扣除微孔板的空白吸光值后得到每個微孔中溶液的吸光度，根據(jù)標(biāo)線換算成提取液中氨氮(NH4-N)的濃度。3）硝酸鹽氮(NO3-N)測定流程根據(jù)HJ/T346規(guī)定的紫外分光光度法測定DGT提取液中硝酸鹽氮(NO3-N)：吸取適量溶液樣品至96孔石英酶標(biāo)板微孔中，加入鹽酸，在210nm波長下讀取吸光值，扣除微孔板的空白吸光值后得到每個微孔中溶液的吸光度，根據(jù)標(biāo)線換算成提取液中硝酸鹽氮(NO3-N)的濃度。4）鐵(Fe(Ⅱ))測定流程根據(jù)HJ/T345規(guī)定的鄰菲啰啉分光光度法測定DGT提取液中鐵(Fe(Ⅱ))：吸取適量溶液樣品至96孔酶標(biāo)板微孔中，加入顯色劑和還原劑，待顯色穩(wěn)定后，在520nm波長下讀取吸光值，扣除微孔板的空白吸光值后得到每個微孔中溶液的吸光度，根據(jù)標(biāo)線換算成提取液中鐵(Fe(Ⅱ))的濃度。注意：亞鐵易氧化，樣品取出后應(yīng)盡快測定，且測試全程需要用去氧水，包括試劑配制。5）重金屬測定根據(jù)HJ776規(guī)定的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定DGT提取液中的重金屬。5.4數(shù)據(jù)計(jì)算5.4.1DGT固定膜中營養(yǎng)鹽和重金屬累積量的計(jì)算積累量的計(jì)算按照公式（1）進(jìn)行：式中：6M——DGT固定膜中目標(biāo)物的累積量，單位為毫克（mgCe——提取液中目標(biāo)物的濃度，單位為毫克每升（mg/L）；Ve——提取液體積，單位為毫升（mL）；Vg——DGT固定膜體積，單位為毫升（mL）；fe——DGT固定膜中目標(biāo)物的提取率（附錄A）。5.4.2DGT溶解態(tài)含量的計(jì)算按照公式（2）進(jìn)行：式中：CDGT——DGT溶解態(tài)含量，單位為毫克每升（mg/LA——固定膜切片的面積，單位為平方厘米（cm2t——DGT裝置的靜置時間，單位為秒（s）。Dgel——目標(biāo)物在擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系數(shù)（附錄B單位為平方厘米每秒（cm2/s?g——擴(kuò)散層厚度，單位為毫米（cm）；DW——目標(biāo)物在水體中的擴(kuò)散系數(shù)，單位為平方厘米每秒（cm2/sδ——擴(kuò)散邊界層厚度，單位為厘米（cm）。5.5質(zhì)量保證與控制要求在DGT采樣期間，應(yīng)用軟毛刷清除DGT裝置表面的生物膜或沉淀物，避免對采樣和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。DGT濃度計(jì)算時應(yīng)扣除DGT空白值得到樣品的準(zhǔn)確濃度。7附錄A（資料性）DGT固定膜提取率DGT固定膜提取率見表A.1。表A.1DGT固定膜提取率8附件B（資料性）擴(kuò)散系數(shù)B.1營養(yǎng)鹽和重金屬離子在DGT擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系數(shù)（25℃)見表B.1。表B.1待測目標(biāo)物在DGT擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系數(shù)B.2不同溫度下待測目標(biāo)物的擴(kuò)散系數(shù)按照公式B.2進(jìn)行。1.37023(t?25)+8.36×10?4(t?25)2109+t1.37023(t?25)+8.36×10?4(t?25)2109+t298(B.2)式中：Dt——目標(biāo)物在環(huán)境溫度下的擴(kuò)散系數(shù)，單位為平方厘米每秒（cm2/st——環(huán)境溫度，單位為開爾文（K）；D25——表示目標(biāo)物在25℃下的擴(kuò)散系數(shù)，單位為平方厘米每秒（cm2/s）