基于荧光指纹解析的城市排口溶解性有机物(DOM)来源动态变化及其降雨响应机制

本研究针对城市河流水质管理中污染源识别的关键问题，通过荧光指纹技术(EEM-PARAFAC)追踪合肥市板桥河与南淝河排口P1-P3在降雨前后的溶解性有机物(DOM)来源变化。发现降雨导致P1的类富里酸物质C1被稀释，P2早期降雨出现径流输入特征，P3则呈现生活污水与城市面源污染的交替主导。该研究为雨季城市排口精准管控提供了创新方法支撑。

　　

论文解读

城市水体的富营养化问题长期制约着生态发展，尽管通过综合治理已使许多湖泊水质改善，但局部水质波动仍频繁发生。河流作为污染物入湖的主要通道，其排口成为污染输移的关键节点。然而，雨污管网混接、生活污水直排等问题导致城市河流水质稳定性面临严峻挑战。特别是在降雨期间，复杂的径流冲刷与稀释效应使得污染源识别更加困难。传统水质监测方法难以区分不同来源的溶解性有机物(DOM)，而这类物质正是反映人类活动影响的重要指标。

针对这一难题，合肥市的研究团队在《Applied Geochemistry》发表研究，创新性地采用三维荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)技术，对板桥河与南淝河流域三个典型排口(P1-P3)开展降雨前后DOM来源解析。通过采集降雨前后水样，测定溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)等常规指标，并利用荧光指纹相似性计算和组分定量分析，首次系统揭示了城市排口DOM在降雨过程中的动态转化规律。

关键技术方法
研究选取合肥市多功能区(P1)、文教区(P2)和商住混合区(P3)三个排口，在降雨前后分阶段采样。采用YSI水质分析仪测定DO、pH等参数，紫外-可见分光光度法检测COD，荧光分光光度计获取EEM光谱。通过PARAFAC分解出C1(类富里酸)、C2(陆源腐殖质)和C3(类色氨酸)三种组分，结合荧光区域积分(FRI)和主成分分析(PCA)解析来源贡献。

研究结果

水质参数变化特征
降雨初期P1和P2的DO显著升高，P3则因生活污水涌入出现下降；后期所有排口DO均回升。P2的总磷(TP)在降雨中持续降低，显示稀释效应主导；而P3的氨氮(NH₃-N)先升后降，反映初期污水冲刷与后期径流稀释的叠加效应。

DOM组分动态响应
PARAFAC解析显示：P1的C1组分占比达62%，降雨后总荧光强度(F_T)降低40%，证实雨水稀释作用；P2在降雨初期F_T激增1.8倍，C1+C2占比从54%升至71%，指示地表径流输入；P3的C3组分在降雨初期占比达45%，后期被C2取代，揭示生活污水与城市面源的时序交替。

污染源指纹溯源
荧光相似性分析表明：P1的DOM主要来自雨水和污水处理厂(WWTP)出水；P2在降雨早期混入WWTP出水，后期转为城市径流；P3在降雨前以生活污水为主，后期面源污染贡献率达68%。

结论与意义
该研究首次建立城市排口DOM的降雨响应模型，揭示不同功能区排口的污染特征差异：多功能区(P1)易受雨水稀释影响，文教区(P2)呈现典型径流输入模式，商住区(P3)则暴露管网混接问题。通过荧光指纹技术实现了对污水直排、雨污混接等隐蔽性污染的高精度识别，为城市排水系统"源-径-汇"全过程管理提供了关键技术支撑。研究成果对雨季水质预警和海绵城市建设具有重要指导价值，特别为巢湖流域水生态治理提供了科学依据。