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污水處理廠及受納水體樣品的三維熒光光譜解析

文檔作者：李衛(wèi)華１劉怡心１王偉３盛國(guó)平２俞漢青２帥磊１文檔來源：１暢安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院水污染控制與廢水資源化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室２暢中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系３暢合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月11日
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上一篇：污水處理控制系統(tǒng)的研究與仿真

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第３ ５ 卷，第４ 期　　　　　　　　　　　　光譜學(xué)與光譜分析Vol暢３５ ，No暢４ ，pp９４ ０‐９４ ５
２ ０ １ ５ 年４ 月　　　　　　　　　　　　Spectroscopy and Spectral Analysis April ，２０１５ 　
污水處理廠及受納水體樣品的三維熒光光譜解析
李衛(wèi)華１ ，劉怡心１ ，王　偉３ ，盛國(guó)平２ 倡，俞漢青２ ，帥　磊１
１暢安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，水污染控制與廢水資源化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥?。玻常埃叮埃?
２暢中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系，安徽合肥?。玻常埃埃玻?
３暢合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽合肥?。玻常埃埃埃?
摘　要　采用三維熒光光譜表征了污水廠各處理單元及受納水體上下游的樣品，應(yīng)用平行因子分析方法獲
得了樣品中各主成分的激發(fā)發(fā)射光譜圖及熒光強(qiáng)度得分矩陣。結(jié)果表明，類蛋白質(zhì)和類富里酸物質(zhì)是污水
廠和受納水體樣品的主要熒光組分。污水廠進(jìn)水樣品的類蛋白質(zhì)熒光較強(qiáng)，后續(xù)各處理單元樣品的熒光強(qiáng)
度顯著下降。受納水體上游樣品的類蛋白質(zhì)熒光較弱，經(jīng)過城區(qū)各取樣點(diǎn)的類蛋白質(zhì)熒光顯著增加，而污水
廠排放口上游熒光強(qiáng)度則顯著高于下游。類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分可與樣品COD 值建立相關(guān)曲線，污水廠與
受納水體樣品的相關(guān)系數(shù)分別為０暢９３０ 和０暢９１３ ，類蛋白質(zhì)熒光可以反映樣品點(diǎn)的有機(jī)污染程度。該研究為
污水處理廠的運(yùn)行及其對(duì)受納水體影響提供了新的思路和方法。
關(guān)鍵詞　三維熒光光譜；平行因子分析；類蛋白質(zhì)；類富里酸
中圖分類號(hào)：O６５７暢３ 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 　　　DOI ：１０暢３９６４ ／j暢issn暢１０００‐０５９３（２０１５）０４‐０９４０‐０６
　收稿日期：２０１４‐０５‐０６ ，修訂日期：２０１４‐０８‐１４
　基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（５１３７８０１７ ，２１００７００１）和國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（２０１２ZX０７１０３‐００１ 和２０１１ZX０７３０３‐
００２‐０４ ）資助
　作者簡(jiǎn)介：李衛(wèi)華，１９７７ 年生，安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院副教授　　e‐mail ：weihuali＠ mail暢ustc暢edu暢cn
倡通訊聯(lián)系人　　e‐mail ：gpsheng＠ ustc暢edu暢cn
引　言
　　廢水生物處理是城市污水處理的主要方法，具有運(yùn)行費(fèi)
用低和流程簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)，是水污染控制的重要途徑［１］ 。
通過控制反應(yīng)條件，讓各處理構(gòu)筑物中微生物發(fā)揮相應(yīng)的作
用，可以保證污水處理順利進(jìn)行。然而，進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)往
往會(huì)影響微生物活性及處理效果，進(jìn)而影響出水的達(dá)標(biāo)排
放［２］ 。因此，有效的污水處理過程監(jiān)測(cè)就顯得十分重要。目
前，城市污水處理通常依靠常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來控
制，實(shí)時(shí)或在線的監(jiān)測(cè)相對(duì)較少。另一方面，污水廠處理后
的尾水仍然是不可忽視的污染源，它對(duì)受納水體的影響也引
起了人們的普遍重視。因此，需要建立快速的分析方法來評(píng)
價(jià)污水處理過程及其對(duì)受納水體的影響。
三維熒光光譜具有靈敏和快速的優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理研究
中有廣泛的應(yīng)用［３‐８］ 。它通常是由多個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)下而獲得的
熒光發(fā)射光譜矩陣組成，可以獲得待測(cè)樣品中所有熒光基團(tuán)
的光譜信息。不同的熒光基團(tuán)在特定的激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)區(qū)域有
特征光譜貢獻(xiàn)，根據(jù)低濃度條件下熒光物質(zhì)濃度與熒光強(qiáng)度
成正比的關(guān)系，可以直觀地比較熒光基團(tuán)濃度變化［９ ，１０］ 。微
生物胞外和胞內(nèi)熒光物質(zhì)的特性可以通過三維熒光光譜來表
征，它們與生物處理反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)［６］ 。陳茂福
等用三維熒光光譜研究了城市污水熒光指紋特征，它與有機(jī)
物的類型和含量密切相關(guān)［１１］ 。Baker 等用熒光光譜表征了受
城市污水影響的英國(guó)奧斯本河水質(zhì)變化［９］ 。王志剛等用三維
熒光光譜研究了巢湖有色溶解有機(jī)物及其相關(guān)組分的空間分
布特征，并對(duì)有色溶解有機(jī)物的來源進(jìn)行了分析［１２］ 。張運(yùn)林
等用三維熒光光譜對(duì)天目湖水體中有色溶解有機(jī)物的源和組
成的時(shí)空變化做了研究［１３］ 。
室溫條件下，分子熒光光譜相對(duì)較寬，易于相互重疊影
響，因此常常需要采用平行因子分析等方法將重疊的光譜進(jìn)
行解析，獲得待測(cè)樣品中熒光主成分的光譜特征和相對(duì)濃度
變化［１４ ，１５］ 。結(jié)合三維熒光和平行因子分析，可以表征好氧生
物處理過程中微生物胞內(nèi)和胞外的熒光物質(zhì)，胞外組分為類
蛋白質(zhì)物質(zhì)、類富里酸和類胡敏酸物質(zhì)，胞內(nèi)組分是蛋白質(zhì)
和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide ，
reduced form ，輔酶NADH）［６］ 。它亦可以表征污水處理廠樣
品中的溶解有機(jī)物，并可解析得到類色氨酸和類腐殖酸等多
種熒光組分［１６］ 。然而，采用三維熒光光譜和平行因子方法同
時(shí)分析污水廠運(yùn)行過程及受納水體水質(zhì)變化的研究尚不多
見。
本研究擬通過三維熒光光譜表征污水廠各運(yùn)行階段以及
受納水體上下游樣品的光譜特征，采用平行因子分析獲得各
組分的三維熒光特征及熒光強(qiáng)度得分，并與常規(guī)分析結(jié)果比
較，建立其內(nèi)在聯(lián)系，以期實(shí)現(xiàn)污水處理廠和受納水體水質(zhì)
熒光光譜快速表征與評(píng)價(jià)分析。
１ 　實(shí)驗(yàn)部分
1暢1 　樣品采集
２０１３ 年１ 月，沿污水處理廠受納水體上游布設(shè)了６ 個(gè)取
樣點(diǎn)，以評(píng)價(jià)河流總體水質(zhì)狀況和沿程水質(zhì)變化，并且在污
水廠進(jìn)水格柵處、厭氧選擇池、曝氣池、沉淀池、受納水體
排口上游和下游附近共設(shè)置６ 個(gè)取樣點(diǎn)，以考察污水廠處理
過程中水質(zhì)的變化及排口對(duì)受納水體的影響。２０１３ 年２ 月至
６ 月每月中旬對(duì)污水廠上述６ 個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行樣品采集，考察
污水廠每個(gè)月的水質(zhì)處理狀況和熒光光譜變化。
水質(zhì)樣品經(jīng)１２ ０００ r · min－ １ 離心５ min 后，再通過０暢４５
μm 濾膜過濾，掃描獲取其三維熒光光譜，并分析相應(yīng)的
COD 值等常規(guī)指標(biāo)。
1暢2 　光譜測(cè)定方法
采用日本Hitachi 公司生產(chǎn)的F‐７０００ 熒光光譜儀測(cè)定樣
品的三維熒光光譜，激發(fā)波長(zhǎng)范圍為２５０ ～ ４５０ nm ，發(fā)射波
長(zhǎng)掃描范圍３００ ～ ５５０ nm ，波長(zhǎng)掃描間隔均為５ nm ，掃描速
率為２ ４００ nm · min－ １ ，為避免熒光光譜圖上出現(xiàn)二級(jí)瑞利
散射，在熒光發(fā)射光一側(cè)添加２９０ nm 的截止濾光片。為了
去除拉曼散射的影響，平行因子分析時(shí)，將待測(cè)樣品的熒光
數(shù)據(jù)減去離子水的熒光光譜。此外，將激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)
相等附近區(qū)域的熒光數(shù)據(jù)設(shè)置為零，以消除瑞利散射的影
響。樣品三維熒光光譜圖采用MATLAB 軟件繪制，處理后
的激發(fā)發(fā)射光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為MATLAB 中的三維矩陣進(jìn)行平行
因子分析計(jì)算［１４］ 。
２ 　結(jié)果與討論
2暢1 　各取樣點(diǎn)的水質(zhì)分析
污水廠的受納水體為二十埠河，２０１３ 年１ 月沿河布設(shè)的
取樣點(diǎn)及污水廠各處理單元樣品水質(zhì)分析結(jié)果見表１ 。
二十埠河上游的天水路、新海大道和當(dāng)涂路橋三個(gè)取樣
點(diǎn)，河流有機(jī)污染較輕，河流進(jìn)入城市建成區(qū)后污染逐漸加
重，到達(dá)臨泉路橋５ 號(hào)取樣點(diǎn)時(shí)COD 值達(dá)到峰值。后續(xù)３ 個(gè)
取樣點(diǎn)COD 值又有所下降，其中污水廠排放口下游較上游
的COD 值低，它源于污水廠排放出水COD 值比較低，因而
對(duì)受納水體的有機(jī)污染有一定的稀釋作用。
Table 1 　Longitude and latitude positions and analysis results of the samples
序號(hào)取樣點(diǎn)名稱緯度經(jīng)度COD 值
／（mg · L － １ ）
總磷
／（mg · L － １ ）
總氮
／（mg · L － １ ）
氨氮
／（mg · L － １ ）
１ 天水路 N ３１°５４′４０暢 ３８″ E １１７°１９′５５暢 ５６″ ２０暢 ４ １暢 ０ １０暢 ５ ５暢 ２ ２ 新海大道 N ３１°５４′０５暢 ６７″ E １１７°１９′３４暢 １６″ ２３暢 ６ ０暢 ４ ８暢 ７ ７暢 ３ ３ 當(dāng)涂路橋 N ３１°５３′２６暢 ４６″ E １１７°２０′６暢 ４２″ ２６暢 ７ ０暢 ８ ９暢 ４ ６暢 ３ ４ 汴河路橋 N ３１°５３′１５暢 ２４″ E １１７°２０′３１暢 ６２″ ３８暢 １ ２暢 ７ １０暢 ８ ４暢 ９ ５ 臨泉路橋 N ３１°５２′３６暢 ８４″ E １１７°２０′５３暢 ８８″ ４０暢 ４ １暢 ６ １２暢 ７ ５暢 ４ ６ 長(zhǎng)江東路橋 N ３１°５２′１０暢 ８８″ E １１７°２１′４４暢 ９４″ ２９暢 ４ １暢 ６ １３暢 １ ６暢 ２ ７ 污水廠進(jìn)水 － － ８８暢 ５ ２暢 ５ ４２暢 ２ ３５暢 ３ ８ 污水廠選擇池 － － ５０暢 ４ １暢 ０ ２６暢 ４ ２１暢 ２ ９ 污水廠曝氣池 － － ４３暢 ３ ０暢 ８ ２５暢 ４ ４暢 ２ １０ 污水廠沉淀池 － － ２１暢 ０ ０暢 ３ １１暢 ２ ２暢 ２ １１ 污水廠排口上游 N ３１°５１′４４暢 ４８″ E １１７°２１′４８暢 ７１″ ３３暢 ０ １暢 ６ １５暢 ３ ５暢 ３ １２ 污水廠排口下游 N ３１°５１′３９暢 ４２″ E １１７°２１′５１暢 ３″ ２５暢 ０ １暢 １ １３暢 ３ ３暢 ６ 　　二十埠河各取樣點(diǎn)的總磷、總氮和氨氮含量均較高，均
劣于五類地表水標(biāo)準(zhǔn)，峰值分別出現(xiàn)在汴河路橋、污水廠排
放口上游和新海大道取樣點(diǎn)?？偟涂偭椎姆逯稻霈F(xiàn)在城
市建成區(qū)，源于沿河兩側(cè)漏排的污水，而氨氮濃度峰值卻出
現(xiàn)在有機(jī)污染相對(duì)較低的上游區(qū)域，并且在總氮中所占比重
亦相對(duì)較高，可能是由于上游未建成區(qū)的農(nóng)田灌溉排水所
致。
2暢2 　各取樣點(diǎn)的三維熒光光譜分析
各取樣點(diǎn)水樣的三維熒光光譜圖如圖１ 所示，圖中存在
一個(gè)明顯的熒光峰，其激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)Ex／Em 位于２８０ ／３４０
nm ，它源于類蛋白質(zhì)物質(zhì)的熒光貢獻(xiàn)［４ ，１０］ 。此外，在激發(fā)發(fā)
射波長(zhǎng)Ex／Em 位于３２０ ／４２０ nm 區(qū)域源于類富里酸物質(zhì)的熒
光貢獻(xiàn)［４］ 。它的熒光強(qiáng)度相對(duì)較低，部分淹沒于類蛋白質(zhì)的
熒光峰中而呈現(xiàn)肩狀峰。
2暢3 　熒光光譜的平行因子分析
經(jīng)過平行因子方法的核心一致度評(píng)價(jià)后，結(jié)果顯示最優(yōu)
主成分?jǐn)?shù)目為２ ，因此，上述熒光矩陣可解析為兩個(gè)組分，
相應(yīng)的激發(fā)發(fā)射光譜圖分別如圖２ 所示。主成分１ 的激發(fā)發(fā)
射波長(zhǎng)位于２８０／３４０ nm ，主成分２ 的激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)位于
３２０ ／４２０ nm ，主成分１ 和２ 分別對(duì)應(yīng)于類蛋白質(zhì)組分和類富
里酸組分。
　　圖３（a）是２０１３ 年１ 月受納水體與污水廠樣品分析結(jié)果
比較圖，樣品點(diǎn)名稱對(duì)應(yīng)于表１ 。受納水體上游共有６ 個(gè)取
樣點(diǎn)，類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分從上游往下游方向有逐漸增加
第 ４期 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 光譜學(xué)與光譜分析 ９４１
Fig暢1 　EEM fluorescence spectra of the samples from the wastewater treatment plants （WWTP） and receiving waters
Fig暢2 　Principal components analyzed by PARAFAC method
（a） ：protein‐like substance ；（b） ：fulvic‐like substance
的趨勢(shì)，第５ 號(hào)取樣點(diǎn)臨泉路橋類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度最大。
COD 值分析結(jié)果與類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分變化一致，亦呈
現(xiàn)依次增加趨勢(shì)，并且在５ 號(hào)取樣點(diǎn)位置的COD 值最高。類
富里酸熒光強(qiáng)度得分從上游往下游依次增加，在６ 號(hào)取樣點(diǎn)
長(zhǎng)江東路橋附近取得最大值。圖３a 的右半部分為污水廠樣
品分析結(jié)果，第７ 號(hào)點(diǎn)為污水廠進(jìn)水，類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得
分非常高，后續(xù)８ 號(hào)、９ 號(hào)和１０ 號(hào)分別為選擇池、曝氣池和
沉淀池，類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分顯著降低，相互差別不明
顯。１１ 號(hào)和１２ 號(hào)樣品對(duì)應(yīng)于污水廠排放口的上游和下游，
上游樣品點(diǎn)的類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分值較高，下游樣品得分
值較低。COD 值的變化趨勢(shì)與類蛋白質(zhì)熒光變化相似，亦遵
循著進(jìn)水高，后面厭氧選擇池、曝氣池和沉淀池等３ 個(gè)取樣
點(diǎn)低，且排放口上游比排放口下游COD 值高的規(guī)律。類富
里酸熒光除了進(jìn)水樣品的得分值略高以外，其余各點(diǎn)變化不
明顯。
　　圖３（b）顯示了污水廠在２０１３ 年２ 月至６ 月各取樣點(diǎn)的
９４２ 光譜學(xué)與光譜分析 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３５卷
熒光強(qiáng)度得分及COD 值變化，污水廠進(jìn)水樣品（分別為１
號(hào)、７ 號(hào)、１３ 號(hào)、１９ 號(hào)和２５ 號(hào)樣品）類蛋白質(zhì)熒光較強(qiáng)，顯
著高于其他樣品。后續(xù)的厭氧選擇池、曝氣池和沉淀池等３
個(gè)取樣點(diǎn)，類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度顯著下降，且污水廠排放口上
游比下游熒光強(qiáng)度高。總體上來看，COD 值變化亦遵循著與
類蛋白質(zhì)熒光相似的變化規(guī)律，類富里酸除了進(jìn)水熒光相對(duì)
較強(qiáng)以外，其余各點(diǎn)變化規(guī)律不明顯。由此可見，受納水體
與污水廠的類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分變化分別與其COD 變化
相一致，它與已有的研究結(jié)果是吻合的［１０］ 。
Fig暢3 　Comparison of the protein‐like fluorescence
intensity scores and COD concentration
（a） ：the samples from WWTP and receiving waters in Jan ，２０１３ ；
：（b） the samples from WWTP from Feb to Jun ，２０１３
　　圖３（a）和圖３（b）均顯示污水廠排放口上游樣品的類蛋
白質(zhì)熒光強(qiáng)度和COD 值顯著高于下游，說明受納水體水質(zhì)
本身污染較為嚴(yán)重，污水廠排放出水并未增加河流的污染，
甚至在以COD 值為指標(biāo)的有機(jī)污染物濃度方面還有所減輕。
因此，當(dāng)務(wù)之急是要將受納水體的各排污口進(jìn)行有效截流，
保證旱流污水不排入水體，并保證河流上游有一定的流量，
改善河流嚴(yán)重污染狀況。長(zhǎng)期來看，目前污水廠所執(zhí)行的一
級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)離地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)仍有一定距離，即使受納水
體截污工作完成后，污水廠的排放水仍然需要河流自凈才能
達(dá)到地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以考慮在下游區(qū)域構(gòu)建一些
生態(tài)濕地，以提高水體自凈能力。
2暢4 　類富里酸熒光光譜
總體來說，類富里酸熒光變化不如類蛋白質(zhì)熒光顯著。
類富里酸物質(zhì)主要包括富里酸和輔酶NADH 等物質(zhì)，它們
的激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)位置相近。存在溶解氧的條件下，輔酶
NADH 大部分以無熒光活性的NAD＋ 存在［１７］ ，所以自然水
體中類富里酸熒光以富里酸物質(zhì)為主。富里酸源于物質(zhì)降解
所產(chǎn)生，微生物降解底物時(shí)亦會(huì)產(chǎn)生，其本身是惰性物質(zhì)，
難以生化降解，因而會(huì)出現(xiàn)某種程度的積累［４］ 。因此，在河
流從上游往下游的各取樣點(diǎn)的類富里酸熒光呈現(xiàn)逐漸增加的
趨勢(shì)。污水廠進(jìn)水中富里酸熒光相對(duì)較強(qiáng)，這是因?yàn)檫M(jìn)水中
有機(jī)污染物濃度較高，體系處于缺氧或者厭氧狀態(tài)，輔酶
NADH 由于電子傳遞鏈缺乏電子受體而導(dǎo)致積累，因此，輔
酶NADH 熒光較強(qiáng)［１７］ 。隨著有機(jī)物濃度顯著下降和體系中
氧化還原電位顯著升高，輔酶NADH 則會(huì)轉(zhuǎn)化為無熒光活
性的NAD＋ 形式，造成輔酶NADH 熒光顯著降低。輔酶
NADH 熒光作為類富里酸熒光的組成部分，它的降低則導(dǎo)
致了體系中類富里酸熒光強(qiáng)度的降低，因此，污水廠各取樣
點(diǎn)只有進(jìn)水的類富里酸熒光相對(duì)較強(qiáng)。
2暢5 　類蛋白質(zhì)熒光得分與COD 值的相關(guān)性
受納水體各樣品點(diǎn)類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度與COD 值變化關(guān)
系如圖４（a） ，相關(guān)系數(shù)為０暢９１３ ，相關(guān)曲線方程為y ＝ ６２暢０７
＋ ７暢２７ 。污水廠各取樣點(diǎn)類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度與COD 值變化
關(guān)系如圖４ （b） ，相關(guān)系數(shù)為０暢９３０ ，相關(guān)曲線方程為y ＝
１５１暢３６ x ＋ １０暢５６ 。兩方程的相關(guān)系數(shù)均比較高，說明類蛋白
質(zhì)熒光強(qiáng)度得分與COD 值之間有一定內(nèi)在聯(lián)系。
Fig暢4 　Correlation between protein‐like fluorescence
intensity scores and COD concentration
（a） the samples from the receiving waters ；
（b） the samples from the WWTP
　　具體的相關(guān)曲線方程有所差異，說明兩者之間的關(guān)聯(lián)與
所選樣品有關(guān)，可能類蛋白質(zhì)熒光與COD 值并無直接聯(lián)系，
而是與樣品中某些組分直接相關(guān)。已有研究表明類蛋白質(zhì)熒
光強(qiáng)度與化學(xué)需氧量BOD 值之間具有明顯的相關(guān)性［２］ ，
BOD 值對(duì)應(yīng)于易降解有機(jī)物濃度，樣品中易降解有機(jī)物濃
度高時(shí)，會(huì)顯著促進(jìn)微生物的增殖，因而會(huì)分泌出較多蛋白
質(zhì)類的物質(zhì)，而導(dǎo)致較強(qiáng)的類蛋白質(zhì)熒光，因此，樣品的
第 ４期 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 光譜學(xué)與光譜分析 ９４３
BOD 值與類蛋白質(zhì)熒光有著相對(duì)直接的聯(lián)系，只是BOD 值
的測(cè)定耗時(shí)較長(zhǎng)，且受影響因素較多，因此，更多的報(bào)道是
水樣的類蛋白質(zhì)熒光與COD 值或者溶解有機(jī)物濃度的關(guān)
系［９ ，１０］ 。正是由于類蛋白質(zhì)熒光與COD 值的間接相關(guān)性，
因此，針對(duì)不同類型的樣品，需要建立其特定的相關(guān)曲線，
才能用于未知樣品的預(yù)測(cè)。
３ 　結(jié)　論
　　城市污水廠各處理單元和受納水體上下游樣品的熒光組
分以類蛋白質(zhì)和類富里酸物質(zhì)為主，采用平行因子可以分析
得到各組分的三維熒光光譜及熒光強(qiáng)度得分。
污水廠進(jìn)水類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分較高，后續(xù)各處理單
元樣品熒光強(qiáng)度顯著降低，熒光強(qiáng)度得分與COD 濃度呈正
比，相關(guān)系數(shù)０暢９３０ 。受納水體整體表現(xiàn)為上游類蛋白質(zhì)熒
光強(qiáng)度較低，進(jìn)入城區(qū)后顯著增加，在有機(jī)污染嚴(yán)重區(qū)域類
蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度較高，各取樣點(diǎn)類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度得分與
COD 濃度呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為０暢９１３ 。
類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度與樣品中有機(jī)污染物濃度密切相關(guān)，
可用于表征污水廠水質(zhì)變化或者河流受污染狀況。污水廠排
放口上游樣品的類蛋白質(zhì)熒光強(qiáng)度和COD 值顯著高于下游，
說明受納水體沿途所受的面源污染較污水廠排放口點(diǎn)源污染
更嚴(yán)重。
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Analysis of Samples from Wastewater Treatment Plant and Receiving
Waters Using EEM Fluorescence Spectroscopy
LI Wei‐hua１ ，LIU Yi‐xin１ ，WANG Wei３ ，SHENG Guo‐ping２ 倡，YU Han‐qing２ ，SHUAI Lei１
１ ．School of Environment and Energy Engineering ， Key Laboratory of Anhui Province of Water Pollution Control and
Wastewater Reuse ，Anhui Jianzhu University ，Hefei ?。玻常埃叮埃?，China
２ ．Department of Chemistry ，University of Science and Technology of China ，Hefei ?。玻常埃埃玻?，China
３ ．School of Civil Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei ?。玻常埃埃埃?，China
Abstract 　The samples from several treatment units in wastewater treatment plant （WWTP） and different sample sites of receiving
waters were characterized using excitation‐emission matrix （EEM） fluorescence spectroscopy ．After analyzed by parallel factor
analysis （PARAFAC） method ，the EEM fluorescence spectra of the principal components and fluorescence intensity scores
matrix were acquired ．Results showed that protein‐like and fulvic‐like substances were the main components of the samples from
the WWTP and the receiving water body ．The intensity of protein‐like fluorescence in the influent samples was rather strong ，
and those of the following samples decreased significantly ．The protein‐like fluorescence intensity of the samples was relatively
９４４ 光譜學(xué)與光譜分析 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３５卷
weak from the upstream of receiving water body ，while those of the samples increased significantly from the water body near the
urban area ．The protein‐like fluorescence intensity of upstream samples of the WWTP disposal outlet was stronger than that of
downstream in the receiving waters ．The fluorescence intensity scores of protein‐like substance could be correlated with the COD
concentration of the samples and the correlation curves were established ．The correlation coefficient of the WWTP samples was
０暢９３０ and that of receiving water body samples was ０暢９１３ ．The protein‐like fluorescence could be used to evaluate the organic
pollution of the samples ．This study will provide a new method to investigate the operation status of WWTP and corresponding
effect on the receiving water body ．
Keywords 　EEM fluorescence ；PARAFAC ；Protein‐like substance ；Fulvic‐like substance
（Received May ６ ，２０１４ ；accepted Aug ．１４ ，２０１４） 　　
倡Corresponding author

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