孫 琴,徐 律,丁士明,陳 靜,章麗萍

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薄膜擴散梯度技術測量砷的影響因素及其應用

孫 琴1*,徐 律1,丁士明2,陳 靜1,章麗萍1

(1.河海大學環(huán)境學院,淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點實驗室,江蘇 南京 210098；2.中國科學院南京地理與湖泊研究所,湖泊與環(huán)境國家重點實驗室,江蘇 南京 210008)

研究了水體中常見無機陰離子和腐植酸對以氧化鋯為固定膜的新型薄膜擴散梯度技術(Zr-oxide DGT)測量砷(As)的影響及其在自然地表水體中的應用.結果表明,短期(16h)暴露,SO42-無影響,而HCO3-、Cl-、SiO32-和腐植酸有一定的影響,其忍耐的最高濃度值分別為360mg/L、45g/L、100mg/L和36mg/L.1~4d暴露期間,37~148mg/L的HCO3-、1.44~2.88g/L的SO42-、12~24g/L 的Cl-、8~24mg/L的SiO32-和3~9mg/L的腐植酸均無影響,而高濃度的HCO3-(370mg/L)、SO42-(8.64g/L)、Cl-(72g/L)和腐植酸(27mg/L) 3~4d以及SiO32-(72mg/L) 2~4d的存在明顯降低該技術對As的吸收富集,并對As(III)的作用更大.將Zr-oxide DGT技術應用于南京市地表水體,并與傳統(tǒng)的主動監(jiān)測方法進行比較,發(fā)現(xiàn)利用Zr-oxide DGT技術測得的溶解態(tài)As濃度與傳統(tǒng)的主動采樣技術測定濃度一致.

薄膜擴散梯度技術(DGT)；氧化鋯(Zr-oxide)；砷(As)；無機陰離子；腐植酸；水體

砷(As)及其化合物是一類劇毒物質,被國際癌癥研究機構列為一級致癌物,被我國列為水環(huán)境中優(yōu)先控制污染物[1].在自然水體中,As主要以無機態(tài)的砷酸鹽(As(V))和亞砷酸鹽(As(III))形態(tài)存在,其形態(tài)易受環(huán)境和生物的影響而發(fā)生變化[2].因此維持水體樣品的原有性質是準確獲取水體As形態(tài)信息的前提.現(xiàn)有研究多數(shù)采用傳統(tǒng)的主動采樣技術,該方法具有一定的破壞性,易造成As的形態(tài)發(fā)生變化而影響分析結果.近年來,非破壞性的被動采樣技術受到關注,薄膜擴散

梯度技術(DGT)是其中有代表性的技術之一[3]. DGT是近20年來發(fā)展迅速,深受國內外學者重視的一種新型形態(tài)分析方法,已廣泛用于測量土壤、沉積物、水體等多種環(huán)境介質中金屬/非金屬和營養(yǎng)元素的有效溶解態(tài)濃度.

自1994年以來,DGT固定膜的研發(fā)一直是DGT技術發(fā)展的熱點方向之一.Zhang等[4]、Luo等[5]、Bennett等[6]和Sun等[7]分別建立了以懸浮型氧化鐵、沉淀型氧化鐵、Metsorb和氧化鋯(Zr-oxide)為DGT的固定相測試環(huán)境中的無機As.與早期DGT技術相比,新型的Zr-oxide DGT具有顯著的性能優(yōu)勢,抗環(huán)境干擾能力強,可進行目標檢測物的長時間取樣[7-8].前人研究發(fā)現(xiàn),多種環(huán)境因子可明顯降低氧化鐵-和Metsorb-DGT對As的吸附容量[5,9-10],限制其在環(huán)境中的取樣時間和測試結果的準確性.Sun等[7]研究表明, Zr-oxide DGT 技術對As的測定不受pH(2.0~ 9.1)、離子強度(0.01~750mmol/L)和PO43-(0.25~ 10mg/L)的影響,且Zr-oxide固定膜無老化效應,保質期長,可儲存24個月.在自然水體(淡水和海水)、土壤和沉積物環(huán)境中,由于存在成分的復雜性,有一些化學性質相似的競爭性陰離子、腐植酸等存在,在一定程度上可能影響Zr-oxide DGT技術對As的有效吸附容量.此外,DGT技術不僅適用于目標檢測物的短期取樣,更適合于低濃度環(huán)境系統(tǒng)中痕量樣品的長時間富集取樣(4~5d)[3],而常見的無機陰離子和腐植酸的長時間存在是否影響Zr- oxide DGT對As的測試尚不明確.本文在前期工作的基礎上,進一步系統(tǒng)地研究了環(huán)境(包括復雜介質海水)中常見的無機陰離子和腐植酸對Zr-oxide DGT測定As的濃度和時間動力學影響效應.并將該技術首次用于野外地表水體中溶解態(tài)As的測試,以期為新型Zr-oxide DGT技術的推廣和應用提供更翔實的數(shù)據(jù)支撐.

1 材料與方法

1.1 DGT裝置和試劑

DGT裝置由濾膜、擴散膜、固定膜以及固定3層膜的塑料外套和底座組合而成(圖1).塑料外套和底座以及制備擴散膜的交聯(lián)劑(Cross- linker)購于英國DGT研究有限公司(www. dgtresearch.com),與介質接觸的窗口面積為3.14cm2.濾膜為0.45μm的硝酸纖維素濾膜(厚度為0.13mm).擴散膜和Zr-oxide固定膜分別參考Zhang等[11]和Ding等[12]建立的方法進行配置和保存.按照固定膜、擴散膜和濾膜的次序組裝DGT備用.

實驗用水均是超純水系統(tǒng)(優(yōu)普超純科技有限公司UPH系列自來水進水型超純水機)凈化的超純水;As標準溶液(GBW(E)080585)購于中國計量科學研究院,用于儀器的測試和標定; NaAsO2、Na3AsO4·12H2O、NaNO3、KHB4和HCl購于國藥集團化學試劑有限公司; NaHCO3和Na2SiO3購于成都市科龍化工試劑廠; MgSO4、NaCl和NaOH購于南京化工試劑有限公司;腐植酸(humic acid)購自Fluka公司.除HCl為優(yōu)級純外,所用試劑均為分析純.NaAsO2和Na3AsO4·12H2O分別用于配置As(III)和As(V)的儲備液(1000mg/L).

1.2 影響因子實驗

1.2.1 不同濃度無機陰離子和腐植酸的影響 水體中常見無機陰離子的濃度參照Sun等[7]的研究和復雜體系海水中的濃度值[13]進行設置.HCO3-(以NaHCO3形式加入)的濃度為4,12, 120,360,720,1440mg/L; SO42-(以MgSO4形式加入)濃度為0.05,0.25,1.5,4.5,9,18g/L; Cl-(以NaCl形式加入)濃度為0.03,0.3,3,15,45,135g/L; SiO32-(以Na2SiO3形式加入)濃度為 5,10,25,50,100, 200mg/L.腐植酸的濃度參照Panther等[9]的研究進行設置,分別為1,2,3,9,18,36,54mg/L.分別按要求配置一系列2L不同濃度梯度的無機陰離子和腐植酸的含As(III)或As(V)溶液,所有溶液中As(III)或As(V)的濃度約為50μg/L (有效濃度以實測為準),離子強度為10mmol/L(用NaNO3表示),pH值為6.0.將Zr-oxide DGT放于充分攪拌的實驗溶液中,每個濃度梯度平行投放3個,16h后回收,同時取溶液樣品測定As(III)或As(V)的實際濃度,記為sol.實驗期間準確記錄溶液溫度.

1.2.2 無機陰離子和腐植酸的動力學影響 分別選擇3個不同濃度梯度的無機陰離子和腐植酸進行動力學影響實驗.HCO3-的濃度為37, 148,370mg/L; SO42-為1.44,2.88,8.64g/L; Cl-為12,24,72g/L; SiO32-為8,24,72mg/L;腐植酸為3,9,27mg/L.分別按要求配置一系列10L不同濃度梯度的無機陰離子和腐植酸的含As(III)或As(V)溶液,所有溶液中As(III)或As(V)的濃度約為50μg/L(有效濃度以實測為準),離子強度為10mmol/L(參考前人的研究[3-11]用NaNO3表示,根據(jù)已知的體積和濃度計算添加一定數(shù)量的NaNO3固體),pH為6.0(用稀HNO3或NaOH進行調節(jié)).將Zr-oxide DGT放于充分攪拌的實驗溶液中,分別于1,2,3,4d后回收,每個時間梯度平行投放3個,每次回收DGT時取溶液樣品測定As(III)或As(V)的實際濃度,記為sol.實驗期間準確記錄溶液溫度.

1.3 Zr-oxide DGT在實際水體中的現(xiàn)場應用

分別選擇南京秦淮河(石頭城段)和南京師范大學鼓樓校區(qū)池塘兩處水體進行Zr-oxide DGT的現(xiàn)場測試.Zr-oxide DGT在現(xiàn)場水體中的應用參照Bennett等[6]的方法:制作一系列不同規(guī)格的DGT裝置,擴散相的厚度分別為0.013(濾膜的厚度,不添加擴散膜)、0.043,0.053,0.077, 0.093cm,其中擴散膜的厚度用顯微鏡(明美顯微數(shù)碼成像系統(tǒng)Mode1:MD50)進行準確測定.各采樣點每種規(guī)格DGT平行投放3個,均置于水面下30cm,4d后回收.DGT放置期間每日箱(4℃)保存用于水體基本理化性質的測定.

1.4 分析及測定方法

室內溶液或自然水體中回收的DGT用超純水沖洗數(shù)次,放于裝有少量超純水的自封塑料袋內,置于冰箱(4℃)中保存.參照Sun等[7]建立的方法洗脫Zr-oxide膜上富集的As(III)/As(V):拆開DGT裝置,將Zr-oxide膜放入2mL離心管中,加入1.8mL1M NaOH振蕩洗脫24h,洗脫液和原實驗溶液中As(III)/As(V)的含量均用氰化物發(fā)生-原子熒光法(HG-AFS 610D2,北京瑞麗)進行測定.以As標準液(GBW(E)080585)為質控標樣,測量相對誤差<5%.使用離子色譜儀(ICS 2000, Thermo,美國)測定抽濾水中HCO3-、SO42-和Cl-的濃度.使用TOC分析儀(Model 1030)測定過濾水中總的有機碳.SiO32-和水樣總As(高氯酸-鹽酸-硝酸消解法)的測定參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)[14].使用HG-AFS法測定過濾水和消解后水樣中As的含量,該方法的最低檢測限為0.5μg/L.

1.5 數(shù)據(jù)的分析和處理

1.5.1 DGT測定濃度的計算 菲克(Fick)第一擴散定律是DGT技術定量目標檢測物的基礎,其測試濃度的計算根據(jù)溶液或水體的流動情況,分為2種:

(1)忽略擴散邊界層().在充分攪拌的溶液中,溶液流動快足以使與DGT擴散層相比可忽略不計,采用Zhang等[4,11]建立的式(1)進行計算(DGT):

式中:為Zr-oxide膜上富集的As量,ng; ?為擴散相厚度,cm;為As(III)或As(V)在擴散相中的擴散系數(shù),cm2/s,不同價態(tài)As在不同溫度下的擴散系數(shù)采用Sun等[7]的研究結果;為DGT的窗口暴露面積,cm2;為放置時間,s.其中利用公式(2)計算:

式中:E為1mol/L NaOH提取液中As的濃度, μg/L;NaOH為提取劑的體積,mL;GEL為Zr- oxide膜凝膠的體積,mL,一般為0.15mL;f為Zr- oxide膜中As(III)或As(V)的提取率[7].

(2)考慮擴散邊界層().自然水體采樣過程中,由于水流速度慢,在DGT裝置的表面不能被忽視[6,8],采用Zhang等[4]建立的式(3)和式(4)求算出DGT和層.

其中式(3)是Zr-oxide膜上As積累量的倒數(shù)(1/)與擴散膜厚度?擬合的直線,從直線中獲得斜率(即1/(·DGT··))和軸截距(即/ (·DGT··)),進一步換算獲得現(xiàn)場水體應用情況下DGT裝置表面實際的層厚度,在、和已知條件下推導出水體中As的濃度,記為DGT,在實際環(huán)境中不能確定As(III)和As(V)的存在比例,采用二者的平均擴散系數(shù)進行計算[6].

1.5.2 數(shù)據(jù)分析方法 為確定Zr-oxide DGT對As的測定是否受到常見的無機陰離子和腐植酸的濃度和動力學影響,主要分析DGT對溶液中As(III)或As(V)的測定濃度(DGT)或實測積累量與溶液中As(III)或As(V)的實際濃度(sol)(HG-AFS)或理論預測值的比值是否在DGT性能檢測的允許誤差范圍內(1.0 ± 0.1)[4-12].采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件檢測分析水體中Zr-oxide DGT被動采樣技術測定的溶解態(tài)As濃度和主動采樣技術測定的溶解態(tài)As濃度之間是否存在顯著性差異(<0.05).

2 結果與討論

2.1 無機陰離子的濃度影響效應

Bennett等[15]研究表明,Cl-、SO42-、HCO3-等陰離子的競爭吸附明顯降低氧化鐵對P和As的有效吸附量,進而降低氧化鐵-DGT技術測定的準確性和采樣時間.Bortun等[16]和Chitrakar等[17]研究顯示,Zr-oxide不僅對PO43-、AsO43-和AsO2-具有很強的吸附能力,對SiO32-、Cl-、SO42-和HCO3-等其他陰離子也有一定的吸附能力,因此不同陰離子在Zr-oxide表面可能存在競爭吸附位點的現(xiàn)象,進而限制Zr-oxide DGT技術對P和As的有效吸附容量和其在環(huán)境中的取樣時間.Sun等[7]前期已研究了pH、離子強度和PO43-的影響.此外,在自然環(huán)境介質中,有機As在總As中所占的比例非常小[14,18],本研究首先進一步側重調查SiO32-、Cl-、SO42-和HCO3-4種常見無機陰離子和有機配體腐植酸較長時間暴露(16h)對Zr-oxide DGT測As的濃度影響效應.

由圖2(a)可見,HCO3-(4~1440mg/L)對Zr- oxide DGT測As(V)無顯著影響,其DGT和sol的比值均在誤差范圍內;低濃度的HCO3-(4~ 360mg/L)對其測定As(III)無明顯影響,但720,1440mg/L的高濃度HCO3-明顯降低了該DGT對As(III)的測定值,分別低于sol的15%和18%.實際環(huán)境中As(III) 和As(V)共存且比例不能確定,表明Zr-oxide DGT測As適用于HCO3-￡360mg/L環(huán)境介質,其忍受的HCO3-最高濃度是復雜介質海水中該離子濃度[13]的2.5倍.SO42-(0.05~18g/L)對Zr-oxide DGT測定As(III)和As(V)均無顯著影響,DGT和sol的比值均在誤差范圍內(圖2(b)).類似于HCO3-, Cl-(0.03~135g/L)對Zr-oxide DGT測定As(V)無顯著影響,低濃度的Cl-(0.03~45g/L)對其測定As(III)無明顯影響,但高濃度(135g/L)的Cl-明顯降低DGT對As(III)的測定值,低于sol的50%(圖2(c)),表明Zr-oxide DGT測As適用于Cl-￡45g/L的環(huán)境介質,該濃度值是高鹽度海水中Cl-濃度[13]的2倍左右.0.1~100mg/L的SiO32-不影響Zr- oxide DGT對2種價態(tài)As的測定,但200mg/L明顯降低Zr-oxide DGT對As(Ⅲ)與As(Ⅴ)的吸收,DGT顯著低于sol(圖2(d)).一般典型自然水體中SiO32-濃度約為18mg/L[9],故其對該技術的應用不會產(chǎn)生明顯影響.本研究設定的離子濃度高于前人的研究結果[8-9,19].結果顯示一般環(huán)境介質(包括復雜的海水介質)中常見無機陰離子存在16h不會干擾Zr-oxide DGT對As的測定.

2.2 腐植酸的濃度影響效應

由圖3可見,腐植酸在1~36mg/L范圍內,對其測定As(Ⅲ)與As(Ⅴ)均無影響,DGT和sol相當,相對誤差在10%以內,但高濃度(54mg/L)卻明顯抑制DGT對兩種價態(tài)As的測定,DGT低于sol的10%.一般典型水體中腐植酸的濃度在1~30mg/L范圍內[20],可見Zr-oxide DGT在16h內測As受其影響小.天然可溶性有機質廣泛存在于水生環(huán)境中,腐殖質是淡水水體中可溶性有機質的主要成分,一般占50%~80%[21].眾多研究證實了可溶性的腐殖質是水體中一類重要的溶解性有機質,含有一系列功能團,如羥基、羧基、酚羥基、烯醇羥基等,可以與有機污染物和重金屬發(fā)生作用,改變它們的生物有效性和毒性[21].腐植酸作為一種大分子化合物,其對Zr-oxide DGT測As的影響可能有多種[10],腐植酸吸附在凝膠上,在凝膠表面與As(Ⅲ)和As(Ⅴ)存在競爭吸附作用; 腐植酸與As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的絡合能力強于固定膜中Zr-oxide的吸附能力,置換出已經(jīng)吸附固定的As(Ⅲ)和As(Ⅴ);腐植酸與溶液中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)形成更穩(wěn)定的腐植酸-As復合物,該復合物的孔徑大于擴散膜的孔徑,不易擴散達到固定膜.

2.3 無機陰離子的動力學影響效應

由圖4可看出,1至4d內37~148mg/L的HCO3-對Zr-oxide DGT測As無明顯影響,DGT測定的As(III)和As(V)積累量均隨時間的延長而線性增加,與理論預測值相符,相對誤差均在10%之內; 但370mg/L的高濃度明顯降低該DGT對As(III)和As(V)的累積,并對As(III)產(chǎn)生的作用更大,在其分別暴露2d和3d時,As(III)和As(V)的DGT測試值偏離低于理論預測值的10%.類似于HCO3-,1至4d內1.44~2.88g/L的SO42-與12~24g/L的Cl-對Zr-oxide DGT測As(III)和As(V)均無明顯影響,DGT累積的As(III)和As(V)均與理論預測值相符,相對誤差均在10%之內; 但8.64g/L的SO42-和72g/L的Cl-分別存在3d和4d時抑制了DGT對As(III)和As(V)的吸收累積,對As(III)產(chǎn)生的影響更大,其測定值均低于理論預測值的10%,并隨暴露時間的延長,抑制作用更明顯.1~4d內8,24mg/L 的SiO32-對Zr-oxide DGT測As(III)和As(V)均無明顯影響,DGT累積的As(III)和As(V)均與理論預測值相符,但高濃度(72mg/L)的SiO32-分別存在2d和3d時,抑制了DGT對As(III)和As(V)的吸收,對As(III)產(chǎn)生的影響更大,其測定值均低于理論預測值的10%,并隨暴露時間的延長,抑制作用更明顯.以上結果顯示,HCO3-、SO42-、Cl-和SiO32-的長時間存在對Zr-oxide DGT測As有一定的影響,并對As(III)的作用更大,其影響程度與濃度和暴露時間有關.范圍內,As(III)主要以不帶電荷的分子(H3AsO3)形式存在,而As(V)主要以帶負電荷的H2AsO42-和H2AsO4-形式存在[9,18],帶負電荷的陰離子更易與Zr-oxide表面的結合位點結合,因而更易對As(III)的吸收富集產(chǎn)生抑制作用[16].

復雜介質海水中3種常見陰離子HCO3-、SO42-和Cl-的濃度分別是145mg/L、2.71g/L和24g/L[13],在此濃度范圍內Zr-oxide DGT可長時間(4d)準確富集As,與Sun等[7]前期在海水體系中的研究結果相吻合.結果表明,Zr-oxide DGT對HCO3-、SO42-和Cl-的忍耐范圍大,能適用于多種常見水體(淡水、海水等)的長時間(4d)取樣,但對于高濃度HCO3-(>370mg/L)、SiO32-(>72mg/L)和Cl-(>72g/L)的水環(huán)境,如堿性水體、鉆井液等As的采樣應縮短放置時間(如1d).而現(xiàn)有的氧化鐵-DGT和Metsorb-DGT技術因As的吸收容量低、陰離子選擇性差等因素的干擾在海水介質中最大使用時間為2d[10,15].可見,新型的Zr-oxide DGT技術原位測定水環(huán)境中的As具有更大的應用前景.

2.4 腐植酸的動力學影響效應

由圖5所示,1至4d內3~9mg/L的腐植酸對Zr-oxide DGT吸收As(III)和As(V)均無明顯影響,但高濃度(27mg/L)的腐植酸隨暴露時間的延長明顯抑制其對 As的吸收,對As(III)的影響更大,3d時As(III)的DGT測試值低于理論預測值的10%,并隨暴露時間的延長抑制作用更強,而暴露濃度3d時對As(V)的吸收無影響.結果顯示,在腐植酸含量高(>27mg/L)的環(huán)境中Zr-oxide DGT原位采樣As時應注意縮短投放時間(<3d).

2.5 Zr-oxide DGT技術在野外現(xiàn)場水體中的應用

由表1可知,Zr-oxide DGT野外投放的兩處水體呈現(xiàn)弱酸性(6.53~6.76),參考地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002)和Panther等[9]的研究報道,HCO3-、SO42-、Cl-、可溶性SiO32-以及TOC和總As均在常見水體的正常范圍之內.PO43-的濃度遠遠低于Sun等[7]的研究報道值,不會影響該技術對As的測定.DGT放置期間(4d),采用傳統(tǒng)的主動采樣技術獲得南京秦淮河和南師大池塘水體中溶解態(tài)As的平均濃度分別為(5.903± 0.520)μg/L和(2.479±0.398)μg/L.采用Zr-oxide DGT技術原位測定的溶解態(tài)As平均濃度分別為(6.443±0.424)μg/L和(2.504±0.331)μg/L(圖6).兩種方法獲得的水體溶解態(tài)As濃度相近,兩者之間無顯著差異(>0.05).結果表明,Zr-oxide DGT技術是一種可選的原位被動采樣技術用于測量常見水體中(As<10μg/L)[2,18]的溶解態(tài)As濃度,且DGT法測定的相對誤差(6.58%~13.22%)小于傳統(tǒng)的主動采樣法(8.81%~16.05%).

表1 水樣的基本理化性狀Table 1 Basic physical- and chemical-properties of sampling waters

自然水體中由于水流速度的影響,DGT裝置表面的擴散邊界層(δ)不能忽略.本研究獲得2處水體的分別為0.044,0.040cm,與前人的研究結果非常相似[4,22].例如,Zhang等[4]利用氧化鐵-DGT技術野外測試流動性小的池塘水體中活性磷濃度,發(fā)現(xiàn)該技術表面的δ厚度為0.039cm; Warnken等[22]發(fā)現(xiàn)實驗室低速(<60r/min)流動的溶液中厚度為0.044cm.結果進一步表明,利用DGT技術野外測試水體中目標物的濃度時不可忽視層,采用不同厚度擴散層的DGT成套組裝技術不僅可以獲取水體目標物的時間平均濃度,還可以從理論上獲得DGT裝置表面的厚度.

3 結論

3.1 Zr-oxide DGT可用于常見水體中As的原位被動采樣,并對環(huán)境中常見的無機陰離子和有機配體腐植酸具有較寬的忍耐范圍,其抵抗環(huán)境因子的干擾能力和原位取樣時間優(yōu)于現(xiàn)有的氧化鐵-DGT和Metsorb-DGT技術.

3.2 短期(16h)取樣時,SO42-(0.05~18g/L)對Zr- oxide DGT測As不產(chǎn)生影響,其對HCO3-、Cl-、SiO32-和腐植酸的最高忍耐濃度值分別為360mg/L、45g/L、100mg/L和36mg/L.長時間(4d)取樣時,Zr-oxide DGT對SO42-、HCO3-、Cl-、SiO32-和腐植酸的最高忍耐濃度值分別為2.88g/L、148mg/L、24g/L、24mg/L和9mg/L.而高濃度HCO3-(>370mg/L)、SiO32-(>72mg/L)、Cl-(>72g/L)和腐植酸(>27mg/L)明顯抑制該技術對As(尤其是As(III))的吸收,因而在高濃度HCO3-、SiO32-、Cl-)和腐植酸的環(huán)境背景下為了原位測試的準確性應縮短Zr-oxide DGT的取樣時間(如1d).

3.3 野外應用進一步驗證該技術可用于常見水體中溶解態(tài)As時間平均濃度的原位測定,且性能優(yōu)于傳統(tǒng)的主動采樣技術.

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* 責任作者,副教授,sunqinnj@hhu.edu.cn

Environmental influences on the measurement of dissolved arsenic using Zr-oxide DGT

SUN Qin1*, Xü Lü1, DING Shi-ming2, CHEN Jing1, ZHANG Li-ping1

(1.Key laboratory of Integrated Regulation and Resources Development of Shallow Lakes, Ministry of Education, College of Environment, Hohai University, Nanjing 210098, China；2.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)., 2016,36(5)：1482~1490

Influences of environmental factors on the measurement of dissolved arsenic (As) using Zr-oxide diffusive gradient in thin films technique (Zr-oxide DGT) were systematically investigated in the laboratory, and this technique was applied fordetermination of dissolved As in natural water. After 16-d exposure of numerous inorganic anions, the presence of SO42-had no influence on the measurement of As using Zr-oxide DGT, while HCO3-, Cl-, SiO32-and humic acid had negative effects, with the largest tolerant concentrations of 360mg/L, 45g/L, 100mg/L and 36mg/L, respectively. The dynamical uptake showed that there were no influences of HCO3-(37~148mg/L), SO42-(1.44~2.88g/L), Cl-(12~24g/L), SiO32-(8~24mg/L) and humic acid (3~9mg/L) with the exposure time span from 1 to 4d, while the uptake of As to Zr-oxide DGT, particularly As (III), were inhibited by high concentrations of HCO3-(370mg/L), SO42-(8.64g/L), Cl-(72g/L) and humic acid (27mg/L) at the exposure time of 3~4d, and SiO32-(72mg/L) at the exposure time of 2~4d. The Zr-oxide DGT sampling technique was applied to water in Nanjing City in comparison with the conventional monitoring technique. The DGT-measured concentrations of dissolved As were in line with those by the conventional monitoring technique.

diffusive gradient in thin films (DGT) technique；Zr-oxide；arsenic (As)；inorganic anions；humic acid；water body

X703

A

1000-6923(2016)05-1482-09

孫 琴(1976-),女,安徽巢湖人,副教授,博士,主要從事環(huán)境污染物的原位檢測、生物修復和生態(tài)毒理學研究.發(fā)表論文40余篇.

2015-09-30

國家自然科學基金(51479068);湖泊與環(huán)境國家重點實驗室開放研究基金(2014SKL011);江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程(PAPD)