发布时间: 2024-11-20 12:47:19 分类：新闻资讯
水環境保護事關公民群眾切身利益。近年來，為防治水污染，三維熒光光譜技術應運而生。每個污染源排放的廢水，都有自身獨特的三維熒光光譜，能够作為其水質“指紋”。三維熒光光譜技術是一種利用水體中的特征物質作為“指紋”，通過數學模型和統計办法確定水體污染源及其貢獻率和負荷量的技術。用於檢測的這些特征物質，可所以天然存在或人為增加的，它們能夠反映水體遭到的不同污染源的影響。
不同的水樣，污染成因不同，污染物的特征就不一樣。因而，一方面，通過檢測已知污染源的“指紋”，構建起“指紋”數據庫﹔另一方面，識別擬溯源水體的“指紋”，构成剖析目標。再將兩者對比，從类似度上就能够找出污染“嫌疑人”。
與其他常見的水質污染溯源办法比较，三維熒光光譜技術具有高靈敏度、高選擇性、高信息量等優點，同時操作快捷、剖析速度快——一次剖析時間大約20分鐘，在削减相关本钱的同時，大起伏的提高了溯源功率。
首先是定性區分污染來源。运用三維熒光光譜技術能够區分不同水樣中的溶解性有機物（DOM），體現在水質指標上便是化學需氧量（CODCr）或许高錳酸鹽指數（CODMn）。其次是判斷水體的受污染程度。通過断定溶解性有機物的組分及含量，能够判斷水體遭到污染的影響程度。一般情況下，污染濃度越高，水質指紋峰的強度越高。最终，通過計算定量污染源佔比，對天然水體和污水熒光強度等特征進行剖析，進一步結合其他數據剖析办法，剖析特定污染物的佔比負荷。
這項被稱為水環境办理“福爾摩斯”的技術，能識別以下“嫌疑人”，從而幫助鎖定污染“首恶”。
一是識別水中的溶解性有機污染物，包含腐殖質、蛋白質、多糖等，便於評估水體污染程度。
二是識別藻類及藻毒素。藻類降解后產生的藻類有機污染物和藻毒素會對水環境生態安全構成威脅，這一技術能够識別水體中的藻類及其代謝產物，為富營養化成因剖析和污染办理供给依據。
三是識別工業和日子废物污水污染。通過剖析工業和日子废物污水中有機污染物的特征熒光指紋圖譜，追溯污染物的來源，為污染源操控供给依據。
四是識別重金屬污染。雖然重金屬自身不產生熒光，但它們能够與水體中的有機物結合构成絡合物。這些絡合物在三維熒光光譜下或许產生特定的熒光信號，從而間接反映水體中的重金屬污染情況。
五是識別石油類污染物。石油類污染物在水體中往往以溶解態和乳化態存在，通過解析其熒光光譜數據，能够實現共存體系中多組分石油類物質的同時測定。
六是識別其他有機污染物。如農藥、抗生素、內排泄干擾物等，這些污染物在水體中含量較低，但具有潛在的生態風險和健康風險。通過高靈敏度的三維熒光光譜技術，能够實現對這些污染物的有用監測。
2023年2月起，四川省內江市大清流河李家碥斷面高錳酸鹽指數出現波動超標現象，持續數月。雖組織屡次排查，但關於水質超標重要的要素的判斷，仍隻能根據經驗，缺少有力的科學依據。我們在人工排查時，發現斷面上游散布著大大小小多個魚塘，许多還屬於具有必定規模的水產養殖企業。在採集斷面、各魚塘養殖尾水水樣，對其三維熒光光譜進行匹配后，我們發現，斷面河水的圖譜指紋與水產養殖尾水的类似度為99%。再結合現場研判，最終確定水產養殖尾水直接排放是該斷面高錳酸鹽指數超標主因。
面對科技力气支撐的“鐵証”，當地養殖戶承認了排放的事實，承諾不再偷排並加強办理。根據我們的建議，當地鄉鎮工作人員拟定了各魚塘輪流排水等相關管控方针，進一步強化办理和監督。在各方尽力下，2023年10月開始，李家碥斷面高錳酸鹽指數逐漸下降並穩定達標，水質還實現了年均優良的好成績。
四川省自貢市楊柳溪是釜溪河的重要支流，沿河農業發達，堰閘眾多。由於水質總是波動，不能穩定達標，關於怎么办理、從哪裡下手，当地找不到依據和著力點，於是向我們求助。
我們先是依照傳統的排查办法，對流域沿線做了污染源調查，通過剖析各匯进口節點的水質，確定首要的污染來源方位，再根據污染匯入河段的污染負荷情況，断定首要污染成因是農業面源，首要來源於水稻田上肥、魚塘水產養殖和日子废物污水排放。但這種做法“人為”要素比較重，計算污染負荷的各個系數憑經驗獲取，各類污染源佔比隻能通過预算得出。
為了讓結果更具說服力，我們运用三維熒光光譜技術，對採集的楊柳溪流樣和城鎮日子、水產養殖、農業種植等樣品進行剖析，對比汛期前、后的剖析數據，得出結論：汛期前水體污染首要是內源，汛期后的污染首要來自陸地。光這樣還不足以讓人服气，我們進一步引进原來在同位素剖析中用到的相關模型，剖析具體的類別佔比，最终得出：汛期前水生植物和藻類相對貢獻度最高，二者佔比挨近50%，污水處理設備排水口水樣、魚塘、水稻田等外源一起佔比約50%﹔汛期后魚塘的相對貢獻升高了7個百分點，水生植物和藻類貢獻度会下降，僅佔約37%。這樣，我們就對具體的各類污染佔比有了明晰的認識，將剖析的結果用於指導当地科學施策，幫助当地科學開展水生態修復，使楊柳溪流質持續改进。
未來，三維熒光光譜技術將在不同場景中得到更為廣泛的應用。如在流域/區域水環境監管方面，代替現階段的單純水質數據在線監測﹔在飲用水源地水質安全保证方面，進一步进步水質監管保证，縮短預警時間，进步預警精度﹔在工業園區污染源精准監管方面，加強對企業違法偷排的震懾力度等。這些都將為生態環境工作者供给執法的科學依據。
隨著科技的進步，用於指紋檢測的熒光光譜儀將朝著多功能化方向發展，包含同時檢測多種元素、進行熒光成像和跟蹤等，以滿足對微量物質和痕量元素檢測的需求。而伴隨AI和機器學習技術的引进，熒光光譜儀也將實現智能化剖析，可大起伏的提高剖析結果的准確性和可靠性。
考慮到熒光光譜技術在剖析水體中有機成分時存在必定局限性，需求結合其他剖析技術或办法，因而，多種技術的聯合运用將成為水體DOM表征與解析的重要發展趨勢。這種技術交融與多元化的战略，有望供给更全面、深化的水體污染評估，為水環境保護和水質办理供给更科學有用的支撑。
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