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近年来,环境问题一直备受人们关注,尤其是无机离子的污染问题。砷(As)、锑(Sb)和钒(V)是水中常见的无机污染离子,其可以被人体直接吸收或者通过食物链最终进入人体,在人体中的累积会导致毒害作用。准确监测水体中As、Sb和V浓度是进行环境管理和风险评估的前提条件。梯度扩散薄膜技术(DGT)是一种被动采样技术,可以对水中无机离子的有效态浓度进行原位监测,基本不受外界环境的影响,反映监测过程中污染物的时间加权浓度,而且简单便携易于操作。因此,本研究旨在开发一种新型的DGT技术原位监测水体中的As、Sb和V并预测污染物(砷)在生物体内的富集。首先合成纳米氧化镧(nano-La2O3,NL),然后研发基于NL吸附材料的新型DGT(NL-DGT)并进行相关性能表征,最后将其应用到自然水体中As、Sb和V的原位监测和评估污染物砷的生物有效性中。表征结果表明,NL在吸附膜上是均匀分布的,吸附目标污染物前后有明显的吸收峰变化。在 pH3.1-7.9(As)、pH3.1-8.5(V)和 pH3.1-6.5(Sb)范围内,NL-DGT能够保持良好的吸附性能。并且也不受离子强度(As和V为0.1-500 mmol L-1,Sb 为 0.1-200 mmol L-1)的影响。每片 NL 凝胶(3.14 cm2)对 As,V和Sb的吸附容量分别可以达到27.7、29.0和2.6 μg,且不同浓度比的As,Sb和V在NL-DGT测定过程中没有发现明显的相互竞争吸附作用(R=1.0±0.1)。该方法对于As、Sb和V的检出限分别低至0.25±0.017,0.09±0.001和0.06±0.011μg L-1,并且随着放置时间的增加,检出限会逐渐下降,有利于测定低污染物浓度的水体,更能够满足本研究所涉实验条件以及自然水体中目标离子的监测要求。除此之外,NL吸附凝胶可以在0.01 mol L-1 NaNO3中于-4℃冰箱中可长期保存188天仍保持优良的吸附性能,保证了长期储存和野外长期采样。选取在自然水体(长江和九乡河)为研究对象,运用开发的新型NL-DGT技术对水体中As、V和Sb进行了原位测定,并且与主动采样所获得的数据进行了比较来确定其准确性。结果表明:NL-DGT测得的As和V浓度与主动取样获得的浓度相似。而对于Sb,DGT技术和主动采样样品之间的浓度有所差异,这是因为所研究河流中pH值较高(8.0左右)导致NL-DGT对Sb的吸附性能下降。总的来说,新开发的NL-DGT适用于水体中As和V(酸性到轻碱性环境)以及Sb(酸性和中性环境)的原位监测。利用高等生物鱼的肉和鳃来富集目标离子,同时引入NL-DGT和主动采样测定数据辅助,两种方法均与生物富集量进行了相关性和显著性分析。结果显示,NL-DGT和主动采样的显著相关性分析趋势具有一致性,且与鱼肉和鳃的显著相关性更高,相关性顺序为肉>鳃,这些数据验证了该DGT预测结果的可信度。总之,NL-DGT可以准确地预测锦鲫中As的生物积累并且避免了活体生物的死亡,为以后该DGT的广泛应用打下了基础。