水體有機污染檢測方法研究現(xiàn)狀分析

摘 要：水體有機污染是致使水體黑臭的主要原因。利用DOM對水體有機污染進行監(jiān)測時，應(yīng)考慮不同季節(jié)（旱季和雨季）和不同類型水體的DOM光譜指標的代用潛力差異和校正分析。

關(guān)鍵詞：黑臭水體；溶解性有機物;有機污染監(jiān)測

一、前言

《中共中央國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》指出要深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)，《“十四五”城市黑臭水體整治環(huán)境保護行動方案》明確，到2025年，要“基本消除城市黑臭水體”的任務(wù)。為認真貫徹行動方案，建立健全防治水體返黑返臭的長效管理機制，各省市部門聯(lián)合開展鞏固提升城市黑臭水體整治環(huán)境保護行動，以此建立高效立體的城鄉(xiāng)水體污染監(jiān)、防、控體系，有利于快速準確識別城鄉(xiāng)水體的點源、面源污染，從根本上消除城市黑臭水體。

水體有機污染是致使水體黑臭的主要原因，當(dāng)水體受到工業(yè)生產(chǎn)廢水、日常生活污水、農(nóng)業(yè)污廢水、漁業(yè)養(yǎng)殖廢水等的污染時，在微生物和酶的介導(dǎo)作用下，有機污染物會消耗水體中的溶解氧，致使水體黑臭、水生動物死亡、水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能遭到破壞（圖1）（周洋等，2020）。因此，需要對水體中有機物的組成、來源與歸趨進行科學(xué)解析，并有效地對水體有機污染進行監(jiān)測（檢測），以實現(xiàn)快速、合理、準確的水污染防治與管控，從根本上消除黑臭水體，旨在進一步保護水生態(tài)環(huán)境的健康，確保公民飲用水安全。

我國水域有機污染類別多、分布廣，調(diào)查研究顯示：我國飲用水安全已經(jīng)受到嚴重威脅，地表水底質(zhì)的污染率高（gt;80%），河流污染長度也較長（約70.6%）；2013-2014年間，山東省海岸帶的有機污染檢出率達39.3%。以溫州市為例，十四五期間，溫州市提出標本兼治，優(yōu)先開展重點河道周邊“污水零直排區(qū)”建設(shè)和官網(wǎng)政治提升，溫州市地表水水質(zhì)已得到很大的提升。但是，經(jīng)調(diào)查仍發(fā)現(xiàn)，溫州全市黑臭水體治理存在反彈現(xiàn)象，局部水域仍存在黑臭現(xiàn)象，例如，2023年2月溫州市水環(huán)境質(zhì)量月報顯示：東水廠、永中、公利浦等地表水監(jiān)測斷面為五類水。因此，針對各省市區(qū)城鄉(xiāng)水體的有機污染的組成、來源與歸趨進行調(diào)查分析，并研究城鄉(xiāng)水體有機污染的快速檢測方法，是各地區(qū)水體的資源合理開發(fā)利用及治理保護提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)的重要工作，實現(xiàn)各地區(qū)城鄉(xiāng)水體有機污染監(jiān)、防、控體系的建立。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，水體有機污染的常用檢測方法（指標）有化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand， COD）、生化需氧量（biochemical oxygen demand， BOD）、總有機碳（total organic carbon， TOC）、總耗氧量以及微生物傳感器等（崔亞偉等，2009）。其中，CODCr、CODMn和BOD5是較為成熟的水體有機污染監(jiān)測指標，在國內(nèi)外均有著廣泛的應(yīng)用。但它們均屬于非特異性檢測，只能反映水體有機污染的總體水平，不能進一步反映或揭示水體有機污染的具體原因（無法明確水體有機物的組成、來源及轉(zhuǎn)化過程），且或多或少地存在耗時長、誤差大、操作繁瑣等局限性（時菲，2021）。例如，COD方法采用化學(xué)滴定的方法，滴定誤差較大，消解過程耗時長，其使用的滴定試劑重鉻酸鉀處理不當(dāng)易導(dǎo)致二次污染，同時其測定結(jié)果可能還包含水體中其它還原性物質(zhì)；BOD法至少需要5天的培養(yǎng)時間，限制了有機物的快速監(jiān)測，另外，并不是所有的有機物都能被微生物利用，這也會增加結(jié)果誤差。因此，迫切需要便捷、快速、準確的方法對現(xiàn)存有機污染監(jiān)測方法進行更新或替代，以高效立體的城鄉(xiāng)水體有機污染監(jiān)、防、控體系的建立。

溶解性有機物（dissolved organic matter， DOM）是水體有機污染的主要貢獻者，其不僅與水體的顏色和味道息息相關(guān)，還會直接影響水下光場，并可（或進而）影響到微生物、浮游或沉水植物、浮游動物等水生生物的生長、行為、分布與群落結(jié)構(gòu)，影響污染物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化與生物利用度等。紫外-可見光分光光度法和三維熒光光度法就是利用水體DOM能強烈吸收紫外光和可見光的藍光并發(fā)出熒光的特性（Hur et al， 2012），因其快速、簡便、準確等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于水體有機物質(zhì)的檢測，該方法可用于表征水體有機物濃度、監(jiān)測有機分子的轉(zhuǎn)化、區(qū)分可生物降解和不可生物降解的有機組分等（陳擁等，2017）。

國內(nèi)外研究者已利用吸收光譜方法對水體中DOM濃度、分布特征及遷移轉(zhuǎn)化等進行了研究（Liu et al， 2020; Hur et al， 2012; 崔亞偉等，2009;時菲，2021），不同來源水體或者不同類型水體的DOM也存在異質(zhì)性，DOM光譜特性常受制于水力停留時間、水體蒸發(fā)能力、紫外輻射、地貌特征、水體分層、微生物活動和流域土地利用等環(huán)境因子的變化。因此，DOM的光譜特性會具有明顯的時空異質(zhì)性。通常，工業(yè)污水、生活污水的排入是部分城市水體有機污染的重要來源，不同類型的工業(yè)污水的DOM特性也存在差異。然而，在較少的利用DOM光譜對水體的有機污染進行監(jiān)測的研究中，很少有研究考慮到在代用過程的季節(jié)差異和不同水體間的差異，忽略了DOM光譜對水體的有機污染進行監(jiān)測的校正問題。

三、結(jié)論與建議

目前常用的水體有機污染監(jiān)測或多或少地存在耗時長、誤差大、操作繁瑣等局限性，而水體DOM能強烈吸收紫外光和可見光的藍光并發(fā)出熒光的特性，使其能快速、簡便、準確地對水體有機物質(zhì)進行反應(yīng)，以表征水體有機物濃度、監(jiān)測有機分子的轉(zhuǎn)化、區(qū)分可生物降解和不可生物降解的有機組分等。但是，水體的有機污染受制于季節(jié)、地區(qū)的限制，呈現(xiàn)出高度的時空異質(zhì)性，目前，針對此方面的研究相對較少。

因此，利用DOM的光譜指標對水體有機污染的監(jiān)測代替潛力研究時，可考慮不同季節(jié)（旱季和雨季）和不同類型水體的DOM光譜指標的代用潛力差異和校正分析，通過對各區(qū)域的水體有機污染特征，進行因地因時的代用模型校正，為各區(qū)域內(nèi)水體的資源合理開發(fā)利用及水體污染治理保護提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

參考文獻：

[1]陳擁， 魏珈， 林彩， 等. 基于CDOM光學(xué)特性的近海環(huán)境富營養(yǎng)化監(jiān)測[J]. 光譜學(xué)與光譜分析， 2017， 37（12）： 3803-3808.

[2]崔亞偉，陳金發(fā).地下水有機污染物監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].地下水，2009，31（2）：23-26

[3]時菲. 基于三維熒光光譜的水體有機污染物開集識別方法研究[D]. 浙江大學(xué)， 2021.

[4]周洋， 朱恒華， 劉治政， 等. 山東省海岸帶地區(qū)地下水有機污染特征分析[J]. 山東國土資源， 2020， 36（08）： 40-47.