沉积物-水界面污染物交换通量定量方法比较研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1.

沉积物是湖泊各种污染物的蓄积库, 而沉积物-水界面是湖泊内源污染物的重要释放边界层,界面上所发生的由生物积极参与的物理、化学和生物学微小反应和微环境变化，都会对界面附近物质或污染物的分配和迁移转化产生复杂影响。已经蓄积在沉积物中各种毒害元素由间隙水向上覆水的再次释放即沉积物-水界面交换通量(F)是评估污染物生物地球化学循环速率和水生态系统质量的重要指标。科学准确的获取沉积物-水界面交换通量对认识和研究湖泊污染物界面行为和污染效应、以及湖泊水质和污染治理具有重要意义。此外,扩散通量也是用于污染沉积物修复的关键性参数,能够用来评估原位沉积物修复的有效性。因此开展沉积物-水界面通量定量化研究非常有必要。然而当前估算沉积物-水界面污染物扩散通量的方法众多，尚无相关研究对此进行比较并有针对性的筛选适合的计算方法，需要进一步结合试验和计算模型对此进行完善。

本次实验选择不同污染类型的沉积物，主要以磷元素为研究对象,利用不同的交换通量测定方法对不同湖泊沉积物以及不同环境因素(如温度,DO,pH)影响下的交换通量进行科学评估。

2.薄膜扩散梯度技术

2.1薄膜扩散梯度（Diffusive Gradients in Thin-films，DGT）技术主要利用自由扩散原理（Fick 第一定律），通过对目标物在扩散层的梯度扩散及其缓冲动力学过程的研究，获得目标物在环境介质中的（生物）有效态含量与空间分布、离子态-络合态结合动力学、以及固-液之间交换动力学的信息。DGT 装置由固定层（即固定膜）和扩散层（扩散膜和滤膜）叠加组成，目标离子以扩散方式穿过扩散层，随即被固定膜捕获，并在扩散层形成线性梯度分布。DGT装置对目标物的扩散通量（F）可用公式（1）和公式（2）计算：

（1）

（2）

式中：t为DGT装置放置时间，s；M为DGT装置放置时间段固定膜对目标离子的积累量，mu;g；A为DGT装置暴露窗口面积，cmsup2;；∆g为扩散层厚度，cm；D为目标离子在扩散层中的扩散系数，cmsup2;·s^-1；C_DGT为扩散层线性梯度靠近环境介质一端的浓度，mg·L^-1。

将公式（1）与公式（2）结合，得到C_DGT计算公式（3）：