地化所開發出基于DGT技術測定水體汞同位素的分析方法

　　【儀表網 研發快訊】汞（Hg）是全球性污染物，可通過大氣環流在全球范圍內進行傳輸，并沉積到陸地和水生生態系統中。在水生生態系統中，部分汞可轉化為甲基汞（MeHg），并在食物鏈進行富集放大10⁶-10⁷倍，對人類健康和生態環境系統產生潛在危害。在天然水體中，游離的Hg²⁺及其不穩定的絡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Hg²⁺的來源、轉化和分布頗為重要。注冊儀表網，馬上發布/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。目前，現有的預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化過程進行長期監測。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技術提供了有效的原位方法用以收集、富集和保存水中不穩定的汞組分。該技術降低了采樣后運輸和儲存造成的樣品污染的風險，具有良好的應用前景。目前，雖然DGT技術已被應用于測定不穩定態Hg(II)的濃度，但基于DGT技術測定水體汞同位素組成的研究未見報道。

中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室研究員馮新斌帶領的研究團隊，開發了基于DGT技術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)的過程可導致約-0.2‰質量分餾（MDF），而不產生非質量分餾（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影響較小，保證了該方法的野外應用前景。由于Hg-MDF在環境過程中廣泛發生，因而使用DGT方法監測水體汞的δ²⁰²Hg值時仍應謹慎。該方法強調使用DGT方法在天然水樣中測量MIF的采樣能力。野外驗證結果表明，DGT與傳統抓取采樣方法的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循環奠定了基礎。

相關研究成果以Determination of the Isotopic Composition of Aqueous Mercury in a Paddy Ecosystem Using Diffusive Gradients in Thin Films為題，發表在《分析化學》（Analytical Chemistry）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發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）和反應物（剩余液）的MDF（δ²⁰²Hg）值以及同位素質量平衡值；（d）不同溫度反應物和生成物MIF (Δ¹⁹⁹Hg)值。

  利用傳統采樣和DGT法在垢溪土法煉汞區采集的灌溉水，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。