Gradients de diffusion en couches minces

La technique DGT a été développée en 1994 par Hao Zhang et William Davison au Lancaster Environment Centre de l'université de Lancaster, au Royaume-Uni. Cette technique a d'abord été utilisée pour détecter les cations métalliques dans des environnements marins, avec une résine d'adsorption Chelex-100. D'autres analyses par DGT, y compris les résultats de déploiements sur le terrain dans le détroit du Menai et dans l'Atlantique Nord, ont été publiées en 1995[4]. La technique a été testée pour la première fois dans des sols en 1998, avec des résultats montrant que la cinétique de dissociation d'espèces labiles dans l'eau interstitielle (solution du sol) pouvait être déterminée par DGT[5]. Depuis, la DGT a été modifiée et étendue pour permettre l'échantillonnage, non seulement de cations métalliques[6], mais aussi de phosphates et autres oxoanions (V, Cr^VI, As, Se, Mo, Sb, W)[7] - [8] - [9] - [10] - [11] - [12], d'antibiotiques[13], de bisphénols[14], et de nanoparticules[15] et plus généralement l'échantillonnage de composés organiques (pesticides, médicaments, hormones, et autres perturbateurs endocriniens)[16]. Dans ce cadre là, la technique DGT est appelé organic-DGT notée o-DGT. Elle a même été modifiée pour la prospection géochimique de l'or[17].

La sonde DGT est faite de plastique, et comporte un piston et un couvercle hermétique circulaire avec une ouverture (la fenêtre DGT). Une résine adsorbante, un gel de diffusion et une membrane filtrante sont empilés sur le piston, et le couvercle est placé sur l'ensemble. Les dimensions de la sonde permettent en conditions normales de s'assurer que la résine, le gel et la membrane sont bien serrés lorsque le couvercle est ajusté[3]^:4.2.3. Les dimensions des couches peuvent varier en fonction de paramètres environnementaux tels que la vitesse d'écoulement de l'eau testée[3]^:4.2.1 , une sonde standard fait environ 2 cm de diamètre avec une épaisseur de gel d'un millimètre[18].

La DGT est basée sur l'application de la loi de Fick[18]. Une fois que la masse d'un analyte a été déterminée, la concentration moyennée en temps de l'analyte dans la masse, ${\displaystyle C_{DGT}}$, peut être déterminée par l'application de l'équation suivante :

${\displaystyle C_{DGT}={\frac {M\Delta g}{DtA}}\ }$

où ${\displaystyle M}$ est la masse de l'analyte sur la résine, ${\displaystyle \Delta g}$ est l'épaisseur totale de la couche de diffusion et de la membrane filtrante, ${\displaystyle D}$ est le coefficient de diffusion de l'analyte, ${\displaystyle t}$ est la durée de la mesure, et ${\displaystyle A}$ est la surface de fenêtre de DGT[3]^:Eq.2. Des techniques d'analyse plus élaborées peuvent être requises dans les cas où la force ionique de l'eau est basse et où la quantité de matière organique présente est significative[25].

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