碱式碳酸镁为新结合相的薄膜梯度扩散技术原位富集测定富营养水体中的磷

谢发之 胡婷婷 付浩瀚 罗璇 王献彪 圣丹丹 李海斌 汪雪春 谢志勇

摘要 薄膜扩散梯度技术（Diffusive gradients in thin films technique， DGT）是近年来应用于自然水体、沉积物和土壤中活性磷原位测定的一种新技术。利用含碱式碳酸镁的聚丙烯酰胺凝胶膜为DGT新结合相，探讨了初始浓度、放置时间、pH值及离子强度对组装后DGT吸附性能的影响。用10 mL 0.25 mol/L H2SO4对结合相进行洗脱，洗脱率为85%±5%。组装后DGT对磷的测定不受溶液pH值（4.10～9.15）和离子强度（0.001～ 0.05 mol/L）的影响。在温度25℃，pH 7.00，磷初始浓度为2 mg/L时， DGT对磷的最大吸附容量为20.4 μg。初始磷浓度为0.001～20 mg/L时，新DGT测定值与磷钼蓝比色法测定值一致。本方法对磷的检出限为102.4 ng/L。将碱式碳酸镁DGT和商品化的FerrihydriteDGT应用于合成海水、厦门近岸海水、易海、巢湖水和南淝河中的对比检测，结果表明，碱式碳酸镁DGT能更准确测定不同水体中磷浓度。

关键词 薄膜梯度扩散技术； 碱式碳酸镁； 磷； 富营养化

1引言

我国水体富营养化问题日益加剧，蓝藻、赤潮等环境灾害不断发生 [1，2 ]。磷是水生态系统初级生产力的主要限制因子和造成水体富营养化的关键营养元素 [3 ]，磷钼蓝比色法 [4 ]是普遍应用的测磷方法。该方法操作简单，线性范围宽（0.03～28 μmol/L），可满足一般水体中磷的测定。但是由于体系的pH<1才能保证形成的磷钼杂多酸显色，然而在此强酸性条件下， 水体中溶解的聚磷酸盐和部分有机磷化合物将会发生水解形成正磷酸盐；此外，溶解的结合态无机磷也会解离出来，因此该方法的测磷准确性尚存在缺陷。薄膜梯度扩散技术（Diffusive gradients in thin films technique，DGT ） [5 ] 是一种全新的原位被动采样技术，可以有效避免采用传统采样方法破坏采样点周围的物理、化学和生物环境，使采样的典型性和准确性降低的缺陷，适合于富营养盐水体中正磷酸盐的准确测定。Ding等 [6 ]以水合氧化锆对可溶性活性磷具有很高的吸附容量的特点，将其作为DGT的结合相，准确测定了沉积物孔隙水中的可溶性活性磷，该法具有良好的稳定性和可重复性。Panther等 [7 ]利用二氧化钛作为DGT的结合相来测定淡水及海水中的可溶性活性磷，与商品化的FerrihydriteDGT比较发现，二氧化钛DGT在海水中更具有优势。Mason等 [8 ]将Chelex100阳离子交换树脂[9]和水合氧化铁（Ferrihydrite）[5]结合在一起作为DGT的结合相，发現其也能准确测定土壤中的P，Cd，Cu，Mn，Mo和 Zn。目前，富集测定磷的DGT结合相材料仅限Chelex100、水合氧化铁、水合氧化锆和二氧化钛等材料。本研究采用含有碱式碳酸镁的聚丙烯酰胺凝胶膜作为DGT的新结合相，利用构建的新DGT实现对富营养水体中活性磷的原位富集测定。系统研究了初始磷浓度、放置时间、温度、pH值、离子强度对新DGT吸附性能的影响，并与商品化的FerrihydriteDGT比较应用于不同水体中磷的测定。结果表明，本方法适用于水体中的磷准确测定。

2实验部分

2.1仪器与试剂

WFJ7200型可见光分光光度计（尤尼克（上海）仪器有限公司）；碱式碳酸镁（无锡市泽辉化工有限公司），丙烯酰胺、抗坏血酸、四水合钼酸铵、酒石酸锑钾（国药集团化学试剂有限公司），其它试剂均为分析纯。实验用水为去离子水。所用商品化Ferrihyride-DGT（DGT piston holders）和用于组装新DGT装置购于英国 DGT Research 公司，与基质接触的窗口面积为3.14 cm2，扩散凝胶层厚度0.8 mm，吸附凝胶为掺入碱式碳酸镁的聚丙烯酰胺凝胶，厚度0.4 mm [10 ]。

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