ICS號

中國標(biāo)準(zhǔn)文獻分類號

團體標(biāo)準(zhǔn)

T/ACEF□□□－20□□

水體營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴散梯度

（DGT）法采樣與檢測技術(shù)規(guī)程

Technicalcodefordiffusivegradientsinthinfilms(DGT)methodforsamplingand

measurementofnutrientsandheavymetalsinwaterbodies

（征求意見稿）

20□□-□□-□□發(fā)布20□□-□□-□□實施

中華環(huán)保聯(lián)合會發(fā)布

水體營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴散梯度（DGT）法采樣與檢測

技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了水體中營養(yǎng)鹽和重金屬的薄膜擴散梯度（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)試劑試驗方法中所用制劑及制品的制備

GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

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

1

HJ1300海水、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。

3.1

薄膜擴散梯度技術(shù)diffusivegradientinthinfilms(DGT)technique

基于自由擴散原理（Fick第一定律），通過待測目標(biāo)物在擴散層的梯度擴散，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)。

3.2

DGT裝置diffusivegradientinthinfilms(DGT)device

由DGT固定膜、DGT擴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。

3.3

DGT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)。

3.4

DGT擴散膜diffusivegradientinthinfilmsdiffusivegel(DGTdiffusivegel)

DGT技術(shù)中用于待測目標(biāo)物擴散的薄膜，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filter

2

DGT技術(shù)中用于保護DGT擴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。

3.6

DGT擴散層diffusivegradientinthinfilmsdiffusivelayer(DGTdiffusivelayer)

由DGT擴散膜和濾膜構(gòu)成的復(fù)合層。

3.7

DGT擴散系數(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擴散層的

質(zhì)量或摩爾數(shù)。

3.8

擴散邊界層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、氮氣、浮標(biāo)、手持式GPS儀、溫度計、塑封袋、離

心管等。

4.2.2試劑

本文件使用的實驗用水應(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

紫外分光光度計或者微孔板分光光度計、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

3

5.1DGT裝置的準(zhǔn)備

1）依次將固定膜、擴散膜和濾膜疊加，組裝成活塞式DGT裝置。一般需要組裝至少

兩種不同擴散厚度的DGT裝置，用于確定DGT的擴散邊界層厚度（δ）。本文件中DGT

擴散層的厚度應(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)充高純氮氣16h以上。

5.2DGT裝置投放與回收

5.2.1現(xiàn)場采樣點布設(shè)

本文件中現(xiàn)場采樣點的布設(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水體

中。利用浮標(biāo)標(biāo)記投放地點的位置，并進行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

用紫外分光光度計或者微孔板分光光度計法測定磷(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))、

鉻(Cr(Ⅵ))、鉬(Mo(Ⅵ))、銻(Sb(V))、硒(Se(Ⅵ))、釩(V(V))、鎢(W(Ⅵ))、鎘(Cd(Ⅱ))、鈷(Co(Ⅱ))、

4

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)計算

5.4.1DGT固定膜中營養(yǎng)鹽和重金屬累積量的計算

積累量的計算按照公式（1）進行：

···············································(1)

?e(?e+?g)

e

式中：?=?

5

M——DGT固定膜中目標(biāo)物的累積量，單位為毫克（mg）；

Ce——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)含量的計算按照公式（2）進行：

·······································(2)

11?

DGTgelDGTW

式中：?=?????g+??tD

CDGT——DGT溶解態(tài)含量，單位為毫克每升（mg/L）；

A——固定膜切片的面積，單位為平方厘米（cm2）；

t——DGT裝置的靜置時間，單位為秒（s）。

2

Dgel——目標(biāo)物在擴散層中的擴散系數(shù)（附錄B），單位為平方厘米每秒（cm/s）；

?g——擴散層厚度，單位為毫米（cm）；

2

DW——目標(biāo)物在水體中的擴散系數(shù)，單位為平方厘米每秒（cm/s）；

δ——擴散邊界層厚度，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濃度計算時應(yīng)扣除DGT空白值得到樣品的準(zhǔn)確濃度。

6

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

固定膜類型目標(biāo)物提取率

釩(V(V))0.754

鉻(Cr(Ⅵ))0.948

砷(As(Ⅲ)/As(V))0.741

硒(Se(Ⅵ))0.963

鉬(Mo(Ⅵ))0.981

銻(Sb(V))0.512

鎢(W(Ⅵ))0.780

磷(P(V))0.862

ZrO-Chelex

錳(Mn(Ⅱ))0.967

鈷(Co(Ⅱ))0.975

鎳(Ni(Ⅱ))1.05

銅(Cu(Ⅱ))1.03

鋅(Zn(Ⅱ))0.88

鎘(Cd(Ⅱ))0.938

鉛(Pb(Ⅱ))0.955

鐵(Fe(Ⅱ))0.889

氨氮(NH4-N)0.843

AMP-TH

硝酸鹽氮(NO3-N)1.03

注：來源于Wangetal.,2017和Renetal.,2017。

7

附件B

（資料性）

擴散系數(shù)

B.1營養(yǎng)鹽和重金屬離子在DGT擴散層中的擴散系數(shù)（25℃）見表B.1。

表B.1待測目標(biāo)物在DGT擴散層中的擴散系數(shù)

目標(biāo)物擴散系數(shù)(×E-6cm2/s，25℃)

釩(V(V))8.64

鉻(Cr(Ⅵ))7.95

砷(As(Ⅲ)/As(V))6.56

硒(Se(Ⅵ))6.75

鉬(Mo(Ⅵ))6.90

銻(Sb(V))6.69

鎢(W(Ⅵ))7.47

磷(P(V))6.86

錳(Mn(Ⅱ))5.91

鈷(Co(Ⅱ))6.53

鎳(Ni(Ⅱ))6.54

銅(Cu(Ⅱ))6.59

鋅(Zn(Ⅱ))6.89

鎘(Cd(Ⅱ))6.38

鉛(Pb(Ⅱ))8.41

鐵(Fe(Ⅱ))6.40

氨氮(NH4-N)20.00

硝酸鹽氮(NO3-N)6.29

注：來源于Wangetal.,2017和Renetal.,2017。

B.2不同溫度下待測目標(biāo)物的擴散系數(shù)按照公式B.2進行。

(B.2)

D?42··············