基于薄膜扩散梯度技术（DGT）的海洋沿岸水域痕量硫化物原位监测方法开发与应用

本研究针对海洋环境中痕量硫化物（H2 S/HS? ）监测的技术难题，开发了非毒性琼脂糖基DGT（薄膜扩散梯度技术）被动采样器。通过优化银碘化物（AgI）结合凝胶合成工艺（粒径0.51±0.34 μm）和灰度成像定量技术，实现了低微摩尔级硫化物的高精度检测。在秘鲁沿岸海域（卡亚俄和帕拉卡斯湾）的现场验证中，成功揭示了水体硫化物的垂直与空间梯度（0.03–6.46 μM），为海洋硫循环研究和生态风险评估提供了经济高效的监测工具。

　　

海洋中的硫循环是驱动碳氮磷等元素循环的关键引擎，尤其在上升流强烈的秘鲁沿岸海域，底层缺氧环境下硫酸盐还原菌产生的硫化氢（H₂
S）不仅威胁海洋生物生存，还会通过形成金属硫化物影响痕量金属的迁移转化。然而，传统硫化物检测方法面临氧化损失、电极污染等挑战，尤其在低浓度（微摩尔级）条件下难以实现准确原位测量。针对这一技术瓶颈，由秘鲁海洋研究所（IMARPE）和法国发展研究院（IRD）合作的研究团队在《Marine Chemistry》发表论文，开发了新型琼脂糖基DGT（Diffusive Gradients in Thin-films，薄膜扩散梯度技术）被动采样器，为海洋硫化物监测提供了创新解决方案。

研究团队采用银碘化物（AgI）结合凝胶合成技术，通过优化硝酸银与碘化钾反应条件，获得粒径更小（0.51±0.34 μm）、分布更均匀的AgI颗粒。结合非毒性琼脂糖扩散凝胶，构建了可检测0.03–6.46 μM浓度范围的DGT采样器。通过实验室校准（MilliQ水和海水介质）和秘鲁卡亚俄（12°S）、帕拉卡斯湾（13.8°S）的现场验证，对比了自制与商用DGT Research采样器的性能。

Characterization of synthesized binding gels
研究显示，改良的AgI合成工艺使结合凝胶的硫化物反应效率提升，灰度成像分析显示颜色变化与硫化物累积量呈显著线性相关（R²

0.98）。在海水介质中，AgI与HS^?
反应生成的Ag₂
S稳定性测试表明，72小时内无显著再氧化现象。

Conclusion
该研究证实自制DGT采样器与商用产品性能相当，但在结合凝胶均质性方面更具优势。2022-2023年现场部署数据显示，卡亚俄35米水深剖面硫化物浓度梯度为0.03–0.45 μM，而帕拉卡斯湾浅海站因底栖生产活动强烈，浓度高达1.17–6.46 μM。这些数据首次系统揭示了秘鲁上升流系统硫化物的三维分布特征。

这项研究的突破性在于：①首次将DGT技术成功应用于开阔海域水体（而非沉积物界面）的硫化物监测；②开发的琼脂糖基材料避免了传统丙烯酰胺凝胶的毒性问题；③建立的灰度定量法实现了低成本、高精度的硫化物累积量分析。该技术为海洋缺氧区生物地球化学过程研究、渔业资源保护以及近岸污染监控提供了重要工具，尤其适用于长期观测网络建设。作者建议未来研究应关注DGT在动态海洋环境中的扩散系数校正，以及多硫化物（S_x
^2?
）干扰因素的排除方法。