[发明专利]一种基于DGT/LA-ICP-MS的沉积物空隙水金属元素微区分布的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境微区分析技术领域，具体涉及一种基于 DGT/LA‐ICP‐MS的沉积物空隙水金属元素微区分布的分析方法。

背景技术

湖泊沉积物贮存着的大量有机质、营养物质和氧化-还原敏感性 元素，上述物质在沉积物中发生了强烈的再次矿化和生物地球化学过 程。沉积物的微环境一般是小尺度的(从5μm到1.9mm)，其三维尺度 的地球化学行为与同一深度相比较，具有明显的不同。它可能是一个 洞、根、生物扰动、底栖生物的活动或是局部的微生物过程，其生物 地球化学反应速率明显高(或低)于周边沉积物(Stockdale,A.；Davison, W.；Zhang,H.Micro-scalebiogeochemicalheterogeneityinsediments:A reviewofavailabletechnologyandobservedevidence.Earth-Sci.Rev. 2009,92,81–97.)。

铁是一种氧化还原的敏感元素，在地球化学过程中发挥重要作用。 微生物铁还原涉及水合氧化铁的还原—微生物将其利用作为活性有 机质氧化的底质(Hyacinthe,C.；Anschultz,P.；Carbonel,P.；Jouanneau, J.M.；Jorissen.,F.J.Earlydiageneticprocessesinthemuddysedimentsof theBayofBiscay.Mar.Geol.2001,177,111-128.)，上述过程是Fe(II)溶 解入湖泊沉积物空隙水的主要机制。并且其它的微量金属可以通过铁 氧化物的还原性溶解(微生物铁还原过程)进入湖泊沉积物空隙水中 (Fones,G..R.；Davison,W.；Hamilton-Taylor,J.；Thefine-scale remobilizationofmetalsinthesurfacesedimentoftheNorth-East Atlantic.Cont.Shelf.Res.2004,24,1485-1504.)。高空间分辨率测定方 法常用来研究微环境(生境)的同质性/异质性、元素的成岩过程、 微生物活动、人为污染物的归宿、沉积物/空隙水中的局部反应位点 等。微传感器可以用来进行多种物质的1mm分辨率或更高分辨率的分 析(Stockdale,2009)，主要包括：测氧的微电极技术(Revsbechetal., 1980)；测O₂、pH和PCO₂的光极技术(Gludetal.,1996；Hulthetal., 2002；Zhuetal.,2006)和用于测定化学物质的DGT技术(Warnkenet al.,2004；Davisonetal.,1997；Widerlundetal.,2007；Santneretal., 2010)。

LA-ICP-MS(LaserAblation-InductivelyCoupledPlasma-Mass Spectrometry，激光剥蚀-电感耦合等离子体-质谱)技术已经应用于生 物组织(Seltzeretal.,2005；Wuetal.,2009)和地质样品(Liuetal., 2008；Chenetal.,2015)的定量测定，具有高的灵敏度、高的空间分 辨率和样品制备的简易性等优点(Scarpellietal.,2015)。DGT(薄膜 扩散梯度技术)主要过程为：在沉积物中产生了一个可控制的扰动， 然后测定沉积物对此扰动的响应。DGT可以用来精确的以高分辨率测 定诱导通量(F)和时间平均浓度(C_DGT)，其结果可以用来研究地球化学 反应(Warnkenetal.,2004；Davisonetal.,1997；Widerlundetal.,2007； Santneretal.,2010)。