水体有机污染检测方法研究现状分析

摘 要：水体有机污染是致使水体黑臭的主要原因。利用DOM对水体有机污染进行监测时，应考虑不同季节（旱季和雨季）和不同类型水体的DOM光谱指标的代用潜力差异和校正分析。

关键词：黑臭水体；溶解性有机物;有机污染监测

一、前言

《中共中央国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》指出要深入打好城市黑臭水体治理攻坚战，《“十四五”城市黑臭水体整治环境保护行动方案》明确，到2025年，要“基本消除城市黑臭水体”的任务。为认真贯彻行动方案，建立健全防治水体返黑返臭的长效管理机制，各省市部门联合开展巩固提升城市黑臭水体整治环境保护行动，以此建立高效立体的城乡水体污染监、防、控体系，有利于快速准确识别城乡水体的点源、面源污染，从根本上消除城市黑臭水体。

水体有机污染是致使水体黑臭的主要原因，当水体受到工业生产废水、日常生活污水、农业污废水、渔业养殖废水等的污染时，在微生物和酶的介导作用下，有机污染物会消耗水体中的溶解氧，致使水体黑臭、水生动物死亡、水生态系统的结构与功能遭到破坏（图1）（周洋等，2020）。因此，需要对水体中有机物的组成、来源与归趋进行科学解析，并有效地对水体有机污染进行监测（检测），以实现快速、合理、准确的水污染防治与管控，从根本上消除黑臭水体，旨在进一步保护水生态环境的健康，确保公民饮用水安全。

我国水域有机污染类别多、分布广，调查研究显示：我国饮用水安全已经受到严重威胁，地表水底质的污染率高（gt;80%），河流污染长度也较长（约70.6%）；2013-2014年间，山东省海岸带的有机污染检出率达39.3%。以温州市为例，十四五期间，温州市提出标本兼治，优先开展重点河道周边“污水零直排区”建设和官网政治提升，温州市地表水水质已得到很大的提升。但是，经调查仍发现，温州全市黑臭水体治理存在反弹现象，局部水域仍存在黑臭现象，例如，2023年2月温州市水环境质量月报显示：东水厂、永中、公利浦等地表水监测断面为五类水。因此，针对各省市区城乡水体的有机污染的组成、来源与归趋进行调查分析，并研究城乡水体有机污染的快速检测方法，是各地区水体的资源合理开发利用及治理保护提供数据支撑和科学依据的重要工作，实现各地区城乡水体有机污染监、防、控体系的建立。

二、国内外研究现状

目前，水体有机污染的常用检测方法（指标）有化学需氧量（chemical oxygen demand， COD）、生化需氧量（biochemical oxygen demand， BOD）、总有机碳（total organic carbon， TOC）、总耗氧量以及微生物传感器等（崔亚伟等，2009）。其中，CODCr、CODMn和BOD5是较为成熟的水体有机污染监测指标，在国内外均有着广泛的应用。但它们均属于非特异性检测，只能反映水体有机污染的总体水平，不能进一步反映或揭示水体有机污染的具体原因（无法明确水体有机物的组成、来源及转化过程），且或多或少地存在耗时长、误差大、操作繁琐等局限性（时菲，2021）。例如，COD方法采用化学滴定的方法，滴定误差较大，消解过程耗时长，其使用的滴定试剂重铬酸钾处理不当易导致二次污染，同时其测定结果可能还包含水体中其它还原性物质；BOD法至少需要5天的培养时间，限制了有机物的快速监测，另外，并不是所有的有机物都能被微生物利用，这也会增加结果误差。因此，迫切需要便捷、快速、准确的方法对现存有机污染监测方法进行更新或替代，以高效立体的城乡水体有机污染监、防、控体系的建立。

溶解性有机物（dissolved organic matter， DOM）是水体有机污染的主要贡献者，其不仅与水体的颜色和味道息息相关，还会直接影响水下光场，并可（或进而）影响到微生物、浮游或沉水植物、浮游动物等水生生物的生长、行为、分布与群落结构，影响污染物质的迁移转化与生物利用度等。紫外-可见光分光光度法和三维荧光光度法就是利用水体DOM能强烈吸收紫外光和可见光的蓝光并发出荧光的特性（Hur et al， 2012），因其快速、简便、准确等优点已被广泛应用于水体有机物质的检测，该方法可用于表征水体有机物浓度、监测有机分子的转化、区分可生物降解和不可生物降解的有机组分等（陈拥等，2017）。

国内外研究者已利用吸收光谱方法对水体中DOM浓度、分布特征及迁移转化等进行了研究（Liu et al， 2020; Hur et al， 2012; 崔亚伟等，2009;时菲，2021），不同来源水体或者不同类型水体的DOM也存在异质性，DOM光谱特性常受制于水力停留时间、水体蒸发能力、紫外辐射、地貌特征、水体分层、微生物活动和流域土地利用等环境因子的变化。因此，DOM的光谱特性会具有明显的时空异质性。通常，工业污水、生活污水的排入是部分城市水体有机污染的重要来源，不同类型的工业污水的DOM特性也存在差异。然而，在较少的利用DOM光谱对水体的有机污染进行监测的研究中，很少有研究考虑到在代用过程的季节差异和不同水体间的差异，忽略了DOM光谱对水体的有机污染进行监测的校正问题。

三、结论与建议

目前常用的水体有机污染监测或多或少地存在耗时长、误差大、操作繁琐等局限性，而水体DOM能强烈吸收紫外光和可见光的蓝光并发出荧光的特性，使其能快速、简便、准确地对水体有机物质进行反应，以表征水体有机物浓度、监测有机分子的转化、区分可生物降解和不可生物降解的有机组分等。但是，水体的有机污染受制于季节、地区的限制，呈现出高度的时空异质性，目前，针对此方面的研究相对较少。

因此，利用DOM的光谱指标对水体有机污染的监测代替潜力研究时，可考虑不同季节（旱季和雨季）和不同类型水体的DOM光谱指标的代用潜力差异和校正分析，通过对各区域的水体有机污染特征，进行因地因时的代用模型校正，为各区域内水体的资源合理开发利用及水体污染治理保护提供数据支撑和科学依据。

参考文献：

[1]陈拥， 魏珈， 林彩， 等. 基于CDOM光学特性的近海环境富营养化监测[J]. 光谱学与光谱分析， 2017， 37（12）： 3803-3808.

[2]崔亚伟，陈金发.地下水有机污染物监测技术的研究现状[J].地下水，2009，31（2）：23-26

[3]时菲. 基于三维荧光光谱的水体有机污染物开集识别方法研究[D]. 浙江大学， 2021.

[4]周洋， 朱恒华， 刘治政， 等. 山东省海岸带地区地下水有机污染特征分析[J]. 山东国土资源， 2020， 36（08）： 40-47.