FeCl3/十二烷基二甲基氯化铵改性活性炭协同吸附水中高氯酸盐的机制研究

针对小规模污水处理设施监管不足导致的有机污染问题，研究人员通过端元混合分析（EMMA）结合稳定同位素与光学指标，量化了未监测点源对城市河流溶解有机质（DOM）的贡献。研究发现荧光指数（FI）和生物指数（BIX）在近下游评估中表现最优，而同位素模型在远下游更具鲁棒性，为城市流域污染溯源提供了高效方法。

　　

随着城市化进程加速，小型污水处理设施因监管宽松成为水体有机污染的“隐形杀手”。这些设施排放的溶解有机质（DOM）含有高生物活性的微生物副产物，可能引发水生生态系统毒性效应。然而，传统监测手段难以捕捉间歇性排放的污染贡献，尤其在复杂的城市流域中，DOM来源解析受制于自然与人为输入的混合干扰。如何快速识别这些“污染刺客”，成为水质管理的关键难题。

为破解这一难题，韩国国立环境科学院（National Institute of Environmental Research）的研究团队创新性地将端元混合分析（EMMA）与多指标联用技术结合，在韩国锦江流域的Joongsan溪流展开实证研究。他们通过简化自然背景DOM为单一端元，聚焦三种典型点源（养猪厂W1、蛋品厂W2、面食厂W3）的污染贡献评估，相关成果发表于《Environmental Technology》。

研究采用四大关键技术：1）基于流速面积法的水文测量；2）紫外-可见光谱与三维荧光光谱联用获取SUVA₂₅₄、S_275-295及FI/BIX/HIX光学指标；3）同位素比率质谱测定δ¹³C-DOC、δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃；4）基于MixSIAR的贝叶斯混合模型量化源贡献。

研究结果揭示：

1. 水文与水质参数变化：W1排放使下游J2站点电导率（EC）骤增110%，硝酸盐氮（NO₃-N）浓度达8.69 mg/L，证实养猪废水的高盐分与氮负荷特征。

2. DOM光谱特征：点源输入显著降低分子量指标S_275-295（0.0066 nm^-1），提升BIX值至0.91，反映食品加工废水富含微生物衍生的小分子DOM。

3. 同位素指纹：W1的δ¹⁵N-NO₃异常富集（52.2‰），揭示其废水经历强烈反硝化过程，成为独特的溯源标志物。

4. 贡献率评估：FI-BIX组合在近下游（J2-J3）表现最优，W1贡献率降幅误差仅6.1%；而δ¹⁵N-δ¹⁸O双同位素在远下游（J4）更可靠，两者协同验证背景DOM占比达60.7%。

这项研究开创性地证实：将复杂自然背景简化为单一端元的EMMA框架，可显著提升城市点源污染溯源的实操性。光学指标凭借快速响应特性，适合基层监测；而同位素指纹虽受转化过程干扰，但能捕捉远距离迁移污染。该成果为制定差异化监管策略提供科学依据——对养猪厂等重污染源需强化脱氮工艺，而食品厂则应关注可降解DOM控制。未来若结合高分辨率质谱技术，有望进一步解析DOM分子组成与毒性的关联，推动水质管理从“总量控制”迈向“精准溯源”的新阶段。