地化所開發(fā)出基于DGT技術(shù)測定水體汞同位素的分析方法

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】汞（Hg）是全球性污染物，可通過大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)進行傳輸，并沉積到陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)中。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，部分汞可轉(zhuǎn)化為甲基汞（MeHg），并在食物鏈進行富集放大10⁶-10⁷倍，對人類健康和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生潛在危害。在天然水體中，游離的Hg²⁺及其不穩(wěn)定的絡(luò)合物是具有生物可利用性且易受甲基化影響的汞物種。因此，探討游離態(tài)Hg²⁺的來源、轉(zhuǎn)化和分布頗為重要。注冊儀表網(wǎng)，馬上發(fā)布/獲取信息
       然而，由于水體汞濃度較低（通常在ng L^-1水平），測定天然水體汞同位素的方法面臨挑戰(zhàn)。目前，現(xiàn)有的預(yù)富集方法通常是基于野外采集大量的水樣（幾升至幾十升） ，再通過SnCl₂將Hg(II)還原生成Hg(0)，最后使其預(yù)富集至幾mL的反王水溶液中。這一過程通常費力且耗時。在采集、保存和運輸樣品的過程中，玻璃容器中的水易降解和污染。此外，瞬時抓取采樣不允許對汞的轉(zhuǎn)化過程進行長期監(jiān)測。因此，亟需高效、低成本、原位富集天然水體汞樣品并進行汞同位素分析的方法。

DGT技術(shù)提供了有效的原位方法用以收集、富集和保存水中不穩(wěn)定的汞組分。該技術(shù)降低了采樣后運輸和儲存造成的樣品污染的風(fēng)險，具有良好的應(yīng)用前景。目前，雖然DGT技術(shù)已被應(yīng)用于測定不穩(wěn)定態(tài)Hg(II)的濃度，但基于DGT技術(shù)測定水體汞同位素組成的研究未見報道。

中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國家重點實驗室研究員馮新斌帶領(lǐng)的研究團隊，開發(fā)了基于DGT技術(shù)測定水體汞同位素的分析方法。實驗室分析表明，DGT吸附Hg(II)的過程可導(dǎo)致約-0.2‰質(zhì)量分餾（MDF），而不產(chǎn)生非質(zhì)量分餾（MIF）。系列的溫度梯度控制實驗證實，溫度差異對DGT吸附汞造成的分餾效應(yīng)影響較小，保證了該方法的野外應(yīng)用前景。由于Hg-MDF在環(huán)境過程中廣泛發(fā)生，因而使用DGT方法監(jiān)測水體汞的δ²⁰²Hg值時仍應(yīng)謹慎。該方法強調(diào)使用DGT方法在天然水樣中測量MIF的采樣能力。野外驗證結(jié)果表明，DGT與傳統(tǒng)抓取采樣方法的MIF（Δ¹⁹⁹Hg）特征一致。同時，伴隨著水稻葉片的生長，上覆水中的DGT捕捉到的MIF逐漸趨近于灌溉水和孔隙水。這說明DGT技術(shù)可以準確捕捉周期性的汞同位素信號值，特別是跟蹤Hg-MIF（Δ¹⁹⁹Hg）在不同時期的變化過程，為剖析污染場地汞的生物地球化學(xué)循環(huán)奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果以Determination of the Isotopic Composition of Aqueous Mercury in a Paddy Ecosystem Using Diffusive Gradients in Thin Films為題，發(fā)表在《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和貴州省等的支持。

（a-c）在15、25和35°C條件下， DGT吸附Hg(II)時生成物（DGT）和反應(yīng)物（剩余液）的MDF（δ²⁰²Hg）值以及同位素質(zhì)量平衡值；（d）不同溫度反應(yīng)物和生成物MIF (Δ¹⁹⁹Hg)值。

  利用傳統(tǒng)采樣和DGT法在垢溪土法煉汞區(qū)采集的灌溉水，上覆水和孔隙水同位素值（δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg）以及土壤樣品的同位素組成。