水體有機污染檢測方法研究現狀分析

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測時，應考慮不同季節（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。

關鍵詞：黑臭水體；溶解性有機物;有機污染監測

一、前言

《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》指出要深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰，《“十四五”城市黑臭水體整治環境保護行動方案》明確，到2025年，要“基本消除城市黑臭水體”的任務。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，各省市部門聯合開展鞏固提升城市黑臭水體整治環境保護行動，以此建立高效立體的城鄉水體污染監、防、控體系，有利于快速準確識別城鄉水體的點源、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，當水體受到工業生產廢水、日常生活污水、農業污廢水、漁業養殖廢水等的污染時，在微生物和酶的介導作用下，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、水生態系統的結構與功能遭到破壞（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解析，并有效地對水體有機污染進行監測（檢測），以實現快速、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環境的健康，確保公民飲用水安全。

我國水域有機污染類別多、分布廣，調查研究顯示：我國飲用水安全已經受到嚴重威脅，地表水底質的污染率高（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，優先開展重點河道周邊“污水零直排區”建設和官網政治提升，溫州市地表水水質已得到很大的提升。但是，經調查仍發現，溫州全市黑臭水體治理存在反彈現象，局部水域仍存在黑臭現象，例如，2023年2月溫州市水環境質量月報顯示：東水廠、永中、公利浦等地表水監測斷面為五類水。因此，針對各省市區城鄉水體的有機污染的組成、來源與歸趨進行調查分析，并研究城鄉水體有機污染的快速檢測方法，是各地區水體的資源合理開發利用及治理保護提供數據支撐和科學依據的重要工作，實現各地區城鄉水體有機污染監、防、控體系的建立。

二、國內外研究現狀

目前，水體有機污染的常用檢測方法（指標）有化學需氧量（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測指標，在國內外均有著廣泛的應用。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易導致二次污染，同時其測定結果可能還包含水體中其它還原性物質；BOD法至少需要5天的培養時間，限制了有機物的快速監測，另外，并不是所有的有機物都能被微生物利用，這也會增加結果誤差。因此，迫切需要便捷、快速、準確的方法對現存有機污染監測方法進行更新或替代，以高效立體的城鄉水體有機污染監、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，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、分布與群落結構，影響污染物質的遷移轉化與生物利用度等。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出熒光的特性（Hur et al， 2012），因其快速、簡便、準確等優點已被廣泛應用于水體有機物質的檢測，該方法可用于表征水體有機物濃度、監測有機分子的轉化、區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也存在異質性，DOM光譜特性常受制于水力停留時間、水體蒸發能力、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境因子的變化。因此，DOM的光譜特性會具有明顯的時空異質性。通常，工業污水、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測的研究中，很少有研究考慮到在代用過程的季節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測的校正問題。

三、結論與建議

目前常用的水體有機污染監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出熒光的特性，使其能快速、簡便、準確地對水體有機物質進行反應，以表征水體有機物濃度、監測有機分子的轉化、區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、地區的限制，呈現出高度的時空異質性，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測代替潛力研究時，可考慮不同季節（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，為各區域內水體的資源合理開發利用及水體污染治理保護提供數據支撐和科學依據。

參考文獻：

[1]陳擁， 魏珈， 林彩， 等. 基于CDOM光學特性的近海環境富營養化監測[J]. 光譜學與光譜分析， 2017， 37（12）： 3803-3808.

[2]崔亞偉，陳金發.地下水有機污染物監測技術的研究現狀[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， 2021.

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