一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法

摘要

本发明属于水质检测技术领域，具体涉及一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法。荧光类DOM的主要成分腐殖质和类蛋白质的来源大致体现了水体DOM的主要来源，由于水源水受保护程度较高，有机污染情况与其他河流相比相对简单，为通过类腐殖质和类蛋白质的存在状况进行水体DOM来源快速诊断提供了前提。荧光光谱，亦称激发发射矩阵光谱（EEMs），可以快捷准确地获得水体DOC荧光组分的组成及浓度等信息，而不破坏样品的结构。同时，荧光表征可快速分析DOC组分的方法，其比较精确、相对廉价，对在时间和空间上大量抽样过程有重要的意义，它可以有效的全面跟踪水体DOC的分布、组成、变化规律及对生态环境的影响。

说明书

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，具体涉及一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法。

背景技术

水是生命之源，缺少了液态水的存在也就不会有任何生命体的可能。在人类生活和生产活动中，作为可持续发展的重要战略和物质基础，水的地位尤其重要。而对于与人们切身息息相关的饮用水，它是人类生活的必需品，更是一种不可替代品。但是近年来，随着经济社会的飞速发展，大量的生活污水以及工业用水排放到江河湖泊中，导致人类的身心健康受到严重的威胁。饮用水源地水中含有的偶氮材料、胺类、酚类、溴酸盐、细菌病毒以及重金属离子等好氧有机污染物导致水体恶臭，水质严重恶化。要确保水资源的合理利用和经济的可持续发展，维护人类生命健康，如何监测以及去除这些有毒有害物质已经成为环境工作者的重中之重。

溶解态有机物（DOM）作为反映水体受有机物污染的水质指标之一，是含碳有机物的组合，成分复杂多样，由不同数量的氨基酸、碳水化合物、芳香族和大分子腐殖酸等混合物组成。溶解态有机物的大量存在为传统水处理工艺带来巨大挑战。河流DOM既可以表征河流水体中有机物含量和生物活动水平，反映水质污染程度，又能记录人类活动（如毁坏森林草原、大规模机械耕作、采矿、灌溉、修筑大坝、跨流域调水以及城市化等）对流域环境的改变。因此，解析河流DOM主要来源为外源输入还是内源释放，对流域内有机物污染防控具有显著的环境意义。

现阶段对饮用水源水溶解性有机物其污染物的监测方法主要有：气相色谱法，液相色谱法，离子色谱法，每一种检测方法都有自身的优缺点。不同物质其种类和性质都不一样，检测手段都不尽相同，而且对于不同的浓度，色谱和质谱检测的条件都必须进行调整。面对日益复杂的水环境，多种方法结合可以很好地达到有效检测的目的，但是随之而来的投资成本就相应地变高。对于新兴的方法，相对而言，可以检测的物质比较单一，易破坏水样，准确率低，速度慢很难得到广泛的推广和运用。对于饮用水水源中的有害物质的检测方法仍然处于不断的研究和探讨阶段。 发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前检测方法易破坏水样，准确率低，速度慢的问题，提供一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法，快速诊断方法包括：

（1）取80份饮用水源水样样品使用荧光光谱仪进行检测，获得三维荧光光谱；

（2）将三维荧光光谱进行分解，所有组分光谱特征与其他湖泊河流的三维荧光光谱结果进行对比，确认组分代表类型，识别出3个荧光组分；

（3）3个荧光组分分别为C1、C2、C3，其中C1的荧光T峰为（260/440 nm）、C2的荧光T峰为（230，275/340 nm）、C3的荧光T峰为（245/400 nm），C1、C3属于类腐殖质荧光组分，C2为典型的类蛋白质荧光组分；

（4）3荧光组分的分析，获得水体DOC荧光组分的组成及浓度等信息，而不破坏样品的结构，从而快速诊断饮用水源水溶解性有机物来源。

所述步骤（3）中C1具有1个激发峰和1个发射峰。

C1主要反映了短波类腐殖质的荧光性质，与传统的陆生源类腐殖质A峰和海洋类腐殖质M峰相似，其中A峰表示以HA为主要成分的短波长类腐殖质物质荧光峰；M峰是海源长波类腐殖质荧光峰，作为水体初级生产力及生命活力的重要指标和C3代表了陆源腐殖质。

所述具有2个激发峰和1个发射峰，与传统的色氨酸单体的荧光T峰（225 ～ 230，270～280/340～350 nm）一致，代表着内源溶解性有机质。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

荧光类DOM的主要成分腐殖质和类蛋白质的来源大致体现了水体DOM的主要来源，由于水源水受保护程度较高，有机污染情况与其他河流相比相对简单，为通过类腐殖质和类蛋白质的存在状况进行水体DOM来源快速诊断提供了前提。荧光光谱，亦称激发发射矩阵光谱（EEMs），可以快捷准确地获得水体DOC荧光组分的组成及浓度等信息，而不破坏样品的结构。同时，荧光表征可快速分析DOC组分的方法，其比较精确、相对廉价，对在时间和空间上大量抽样过程有重要的意义，它可以有效的全面跟踪水体DOC的分布、组成、变化规律及对生态环境的影响。

附图说明

图1为 C1荧光组分；

图2为 C2荧光组分；

图3为 C3荧光组分。

具体实施方式

一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法，快速诊断方法包括：

（1）取80份饮用水源水样样品使用荧光光谱仪进行检测，获得三维荧光光谱；

（2）将三维荧光光谱进行分解，所有组分光谱特征与其他湖泊河流的三维荧光光谱结果进行对比，确认组分代表类型，识别出3个荧光组分；

（3）3个荧光组分分别为C1、C2、C3，其中C1的荧光T峰为（260/440 nm）、C2的荧光T峰为（230，275/340 nm）、C3的荧光T峰为（245/400 nm），C1、C3属于类腐殖质荧光组分，C2为典型的类蛋白质荧光组分；

（4）3荧光组分的分析，获得水体DOC荧光组分的组成及浓度等信息，而不破坏样品的结构，从而快速诊断饮用水源水溶解性有机物来源。

所述步骤（3）中C1具有1个激发峰和1个发射峰。

C1主要反映了短波类腐殖质的荧光性质，与传统的陆生源类腐殖质A峰和海洋类腐殖质M峰相似，其中A峰表示以HA为主要成分的短波长类腐殖质物质荧光峰；M峰是海源长波类腐殖质荧光峰，作为水体初级生产力及生命活力的重要指标和C3代表了陆源腐殖质。

所述具有2个激发峰和1个发射峰，与传统的色氨酸单体的荧光T峰（225 ～ 230，270～280/340～350 nm）一致，代表着内源溶解性有机质。

实施例

一种饮用水源水溶解性有机物来源快速诊断方法，快速诊断方法包括：

（1）取80份饮用水源水样样品使用荧光光谱仪进行检测，获得三维荧光光谱；

（2）将三维荧光光谱进行分解，所有组分光谱特征与其他湖泊河流的三维荧光光谱结果进行对比，确认组分代表类型，识别出3个荧光组分；

（3）3个荧光组分分别为C1、C2、C3，其中C1的荧光T峰为（260/440 nm）、C2的荧光T峰为（230，275/340 nm）、C3的荧光T峰为（245/400 nm），C1、C3属于类腐殖质荧光组分，C2为典型的类蛋白质荧光组分；

（4）3荧光组分的分析，获得水体DOC荧光组分的组成及浓度等信息，而不破坏样品的结构，从而快速诊断饮用水源水溶解性有机物来源。

所述步骤（3）中C1具有1个激发峰和1个发射峰。

C1主要反映了短波类腐殖质的荧光性质，与传统的陆生源类腐殖质A峰和海洋类腐殖质M峰相似，其中A峰表示以HA为主要成分的短波长类腐殖质物质荧光峰；M峰是海源长波类腐殖质荧光峰，作为水体初级生产力及生命活力的重要指标和C3代表了陆源腐殖质。

所述具有2个激发峰和1个发射峰，与传统的色氨酸单体的荧光T峰（225 ～ 230，270～280/340～350 nm）一致，代表着内源溶解性有机质。

其中，3个荧光组分光谱特征如下表：

综上所述，本发明的检测方法，快速，准确，且不会破坏水样样品，值得推广，同时平行因子分析是统计学方法的一种，结合荧光光谱基于Matlab可以详细解析出水体中DOM各荧光组分的最大荧光强度，可通过计算各组分相对荧光强度的比重大小，说明水体DOM主要来自于内源还是外源。对80个水样按环境中影响DOM的可能因素如不同土地利用类型（林地、农田、城市）进行分组，每组作为1个影响因素，根据不同分组下DOM各组分荧光数据，结合SPSS一般线性模型进行分析，根据模型中各因素系数大小和显著性，可判断各组分受各环境因素影响程度的大小，而根据这些因素的影响程度大小，可大致判断DOM的具体输入来源及环境因素对DOM来源的影响，从而为针对水体有机物污染做出相应的预防控措施提供依据。