本次分享一篇由河海大學朱立琴在《Journal of Water Process Engineering》上發表的一篇學術論文"Effects of oxide layers in sediments on migration and transformation of iron, phosphorus and sulfur in a large-scale surface flow constructed wetland"。

以典型的地表流人工濕地鹽龍湖為研究對象，采用薄膜擴散梯度技術(DGT)研究了氧化層對沉積物-水界面(SWI)鐵、磷、硫遷移和釋放的影響。結果表明，沉積物表面形成了一層可識別的氧化層，厚度在1 ~ 6 cm之間。一般情況下，氧化層中P(V)-DGT、Fe(II)-DGT和S(-II)-DGT的濃度較還原層明顯降低。氧化層中Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放通量分別下降91% ~ 102%、79% ~ 84%和153% ~ 269%，表明氧化層對沉積物中生物源元素的釋放具有抑制作用。Fe(II)-DGT濃度與S(-II)-DGT濃度呈顯著正相關，除密集植物外，Fe(II)和P(V)的耦合釋放發生在氧化層。植物密度影響氧化層的厚度和性質，從而影響Fe(II)、P(V)和S(-II)的遷移轉化行為和耦合機制。此外，Fe(II)、P(V)和S(-II)在還原層發生了耦合釋放。然而，Fe - P釋放也是沉積物中Fe(II)和P(V)釋放的重要機制。因此，氧化層的形成在阻礙SWI生物源元素的釋放通量方面起著關鍵作用，從而對維持濕地生態系統的穩態氧化還原環境和確保長期的水凈化效果至關重要。

在本文中，DGT技術被應用于測量沉積物-水界面（SWI）中Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度和釋放通量。具體應用如下：

樣品收集與實驗設置：通過在Yanlong湖的表面流人工濕地（SFCW）中設置采樣點，并收集沉積物樣本，利用DGT技術監測沉積物中的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度。

微觀實驗：通過建立微觀實驗系統，使用DGT技術同步垂直監測可用的Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度，這些濃度分別被記錄為Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT。

數據分析：通過DGT設備與沉積物接觸一定時間后，利用特定的方程計算沉積物-水界面處Fe(II)-DGT、P(V)-DGT和S(-II)-DGT的濃度。

釋放通量估算：使用DGT技術估算沉積物-水界面處Fe(II)、P(V)和S(-II)的釋放通量，考慮了沉積物和上層水體不同吸收機制的DGT膜。

相關性分析：通過DGT技術獲得的數據進行相關性分析，探討了沉積物中Fe(II)、P(V)和S(-II)的濃度與沉積物理化性質（如Eh、pH和DO）之間的關系。

氧化層對釋放通量的影響：研究了沉積物中氧化層的存在對Fe(II)、P(V)和S(-II)在沉積物-水界面處釋放通量的影響。

沉積物中Fe、P和S的遷移、轉化和耦合釋放機制：利用DGT技術揭示了沉積物中鐵、磷和硫的遷移、轉化以及耦合釋放機制。

智感環境團隊擁有13年的DGT技術研發基礎，目前已推出4大系列共30余種DGT產品，包括：雙模式DGT、平板式單面DGT系列、平板式雙面DGT系列、平板式高分辨DGT系列。