基于 DOM 荧光光谱的人类源污染示踪研究 —— 以长江重庆三峡段为例

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Environmental Pollution 7.6

编辑推荐:

  为探究 DOM 与污染来源关联,研究人员以长江重庆三峡段为对象,结合荧光光谱(EEM-PARAFAC)与源解析,识别出 C1(微生物类)、C2 和 C3(陆源类)。发现 C2 与工业污染相关,C3 与生活污水相关,为污染溯源提供新策略。

  在水资源保护与污染治理的关键领域,水体中溶解有机质(Dissolved Organic Matter, DOM)的来源解析一直是科学界关注的焦点。DOM 作为水生环境的重要组成部分,其复杂组成受到自然过程与人类活动的双重影响。然而,传统的污染溯源方法往往面临耗时、成本高或分辨率不足的问题,尤其难以快速识别工业废水、生活污水等人类源污染的具体贡献。如何借助高效、经济的技术手段,精准追踪 DOM 中的人类活动印记,成为当前水生态环境保护领域亟待突破的关键科学问题。
为了攻克这一难题,研究人员聚焦于长江重庆三峡段 —— 这一兼具城市经济发展与生态保护双重属性的重要区域,开展了 DOM 荧光特征与人类源污染关联的系统性研究。该研究由相关机构的科研团队执行(文中未明确标注第一作者单位),旨在通过光学技术与多元统计分析的结合,构建适用于快速溯源人类源污染的光学指标筛选策略,并揭示城市化与工业化进程对长江上游水体 DOM 组成的具体影响。研究成果发表于《Environmental Pollution》,为流域水质监测与污染管控提供了新的科学依据。

研究技术方法


研究采用了三维荧光激发发射矩阵(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)的核心技术,对采集自 19 个采样点的水样进行 DOM 荧光组分解析。通过聚类分析(Cluster Analysis)与冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)等多元统计方法,建立荧光组分与污染指标(如二氯甲烷、石油类物质、线性烷基苯磺酸盐等)的相关性模型。同时,利用水质指数(Water Quality Index, WQI)对研究区域水质进行综合评价,明确 DOM 组成与水质状况的内在联系。

研究结果


1. DOM 组分识别与分布特征


通过 EEM-PARAFAC 分析,识别出三类主要荧光组分:微生物类组分 C1(激发 / 发射波长为 275/300 nm)、陆源类组分 C2(250/450 nm)和 C3(310/380 nm)。其中,自生源 DOM(以 C1 为代表)占比达 66%–69%,为主导组分,表明研究区域水体 DOM 以内部生物合成来源为主。

2. 荧光组分与人类源污染的关联


  • C2 与工业污染的联系:聚类分析与冗余分析显示,C2 荧光强度与二氯甲烷、石油类物质浓度呈显著正相关(P<0.05),暗示其与天然气开采等工业活动排放密切相关。这类陆源 DOM 可能携带工业废水中的难降解有机污染物,对水体生态系统构成潜在风险。
  • C3 与生活污水的关联:C3 组分与线性烷基苯磺酸盐(LAS,常见阴离子表面活性剂)及营养盐(如总氮、总磷)浓度显著相关,表明其主要来源于生活污水排放。城市生活污水中的洗涤剂残留与富营养化物质通过 DOM 组分得以精准示踪。

3. 水质综合评价


水质指数(WQI)评估结果显示,研究区域整体水质良好,11 个采样点水质等级为 “良好”(WQI 70–90),8 个为 “中等”(WQI 60–70),未出现劣质水体。尽管自生源 DOM 占主导,但部分采样点的 C2、C3 组分异常升高,提示需警惕局部人类活动对水体的潜在影响。

研究结论与意义


本研究首次在长江上游区域通过 EEM-PARAFAC 与多元统计分析的整合,成功建立了人类源污染的光学示踪体系。研究证实,DOM 荧光组分 C2 和 C3 可分别作为工业污染与生活污水的特征指标,为复杂流域的污染溯源提供了低成本、高效率的技术方案。此外,研究揭示了城市化进程中 DOM 组成的动态变化规律,强调了光学技术在水质实时监测与污染源解析中的应用潜力。

该成果不仅拓展了 DOM 在流域生态研究中的应用范畴,更为长江经济带的污染防控与水资源管理提供了关键科学支撑。未来可进一步结合高分辨率质谱等技术,深化 DOM 组分与新兴污染物的关联研究,为构建更完善的水环境污染预警体系奠定基础。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号