2022-11-29
揮(hui)發性(xing)和半(ban)揮(hui)發性(xing)有(you)(you)機(ji)化(hua)合物(wu)是通(tong)常是表(biao)層水域的味(wei)道和氣味(wei)(T&O)事(shi)件的代表(biao)性(xing)化(hua)學物(wu)質類(lei)別。它(ta)們是藻(zao)(zao)類(lei)和藍(lan)藻(zao)(zao)在(zai)有(you)(you)害藻(zao)(zao)華(HABs)期(qi)間產(chan)生的代謝物(wu);它(ta)們也可以(yi)由(you)其他類(lei)型的細菌、一(yi)些植(zhi)物(wu)以(yi)及(ji)在(zai)有(you)(you)機(ji)物(wu)質分解過程中產(chan)生的物(wu)質。(Pepper et al. 2015)。
T&O問題不被認為對(dui)人類健(jian)康有風險，但它們有時(shi)可以作為青藻細菌數(shu)量(liang)足以產(chan)生毒素事件的(de)指標。在許多城市都會出現飲用(yong)水(shui)(shui)的(de)審美(mei)質量(liang)問題，消(xiao)費者往往錯誤地將(jiang)T&O作為飲用(yong)水(shui)(shui)安全的(de)衡量(liang)標準。T&O事件對(dui)供水(shui)(shui)系統(tong)來說可能是一個(ge)代價高昂(ang)的(de)麻(ma)煩(fan)。T&O化合物的(de)分析檢(jian)測可能很困(kun)難，因為它們的(de)化學(xue)成分不同，需要不同的(de)采(cai)樣技術(shu)和(he)水(shui)(shui)源(yuan)水(shui)(shui)管理(li)，以及方法(fa)的(de)主觀(guan)性(Nollet & De Gelder 2014)。
T&O事件可以在幾小時內為供水系(xi)統制造一場公關噩夢，因此對于經常(chang)出(chu)現(xian)問(wen)(wen)題(ti)的(de)(de)(de)系(xi)統，主(zhu)動(dong)處(chu)理(li)客(ke)戶投訴(su)是非常(chang)重要(yao)的(de)(de)(de)(Burlingame 1999)。適(shi)當地對投訴(su)進行分類可以改善公用(yong)事業的(de)(de)(de)反(fan)應，系(xi)統地對投訴(su)進行分組可以建(jian)立季節性水質變化的(de)(de)(de)記錄(lu)(Dietrich & Burlingame 2021年(nian))。應記錄(lu)客(ke)戶聯系(xi)信息，以及有(you)關投訴(su)、問(wen)(wen)題(ti)持續(xu)時間、發生(sheng)地點(dian)和(he)有(you)助于投訴(su)調查和(he)確定(ding)的(de)(de)(de)任何其(qi)他因素的(de)(de)(de)信息(Dietrich, 2006)。積極解決T&O問(wen)(wen)題(ti)，減少(shao)投訴(su)數量(liang)，建(jian)立消費者的(de)(de)(de)信心(xin)。
HABs是某種程度生(sheng)(sheng)態系(xi)統不平衡的(de)(de)標志，是藻類(lei)和藍藻利用(yong)環(huan)境(jing)的(de)(de)頑強能力的(de)(de)例證。水華(hua)通常(chang)發生(sheng)(sheng)在富(fu)有營養(yang)的(de)(de)系(xi)統中，但(dan)它們(men)很難預測，因(yin)為(wei)水華(hua)和非水華(hua)期間的(de)(de)環(huan)境(jing)條件(jian)可能相(xiang)似。光照、溫度、溶解氧(yang)、營養(yang)負荷等(Dodds & Whiles 2010)。目(mu)前(qian)還沒有針對特(te)定類(lei)群產生(sheng)(sheng)的(de)(de)化合物的(de)(de)完整目(mu)錄，因(yin)此很難將單個(ge)T&O化合物與單個(ge)類(lei)群聯系(xi)起來。
Suffet等人(1995)根據T&O的(de)味道、氣(qi)味和化(hua)學結構對許多常見(jian)的(de)T&O化(hua)合物進行(xing)了識別和分(fen)類，然后建立在(zai)標準方(fang)法(2017)中。動(dong)態變量使水系(xi)統(tong)依(yi)賴單一分(fen)析(xi)來管理T&O問題變得不(bu)切實(shi)際和無效(Buerkens等人，2020年)。主動(dong)監測可(ke)以節(jie)省時(shi)間(jian)和工作，同時(shi)加快對受影響客戶的(de)恢復，增(zeng)強(qiang)可(ke)信度和系(xi)統(tong)可(ke)靠性(Chowdhury 2021年)。
為了(le)面對在地表(biao)水和飲(yin)用(yong)水中檢(jian)測和減少T&O化合物的(de)復雜性(xing)所帶來的(de)挑戰(zhan)，德克薩(sa)斯州(zhou)威奇(qi)托瀑布(bu)市柏樹環境實(shi)(shi)驗室(Wichita Falls Cypress City environment Laboratory)制定(ding)了(le)一項監測計(ji)(ji)劃，該計(ji)(ji)劃融合了(le)來自其微(wei)生物和分(fen)(fen)(fen)析實(shi)(shi)驗室的(de)分(fen)(fen)(fen)析，同時優(you)化了(le)水系統現有的(de)處理技術(shu)(Southard et al. 2016)。為此，實(shi)(shi)驗室使用(yong)分(fen)(fen)(fen)析方法來確定(ding)何時需(xu)要改(gai)變治理方法，以及(ji)在T&O事件平息之前將測試重(zhong)點放在哪里(li)。
監控T&O問題
應該(gai)在(zai)T&O事件(jian)期間(jian)進行底棲和(he)浮游藍藻的(de)監測(ce)，因為這兩(liang)類(lei)藍藻在(zai)生(sheng)長和(he)衰老(lao)過程(cheng)中(zhong)都會產生(sheng)T&O化合物。然而，T&O化合物的(de)化學成分(fen)很復(fu)雜，它們(men)產生(sheng)的(de)問題可能是(shi)主(zhu)觀的(de)，這使得其(qi)檢測(ce)困難，特別是(shi)在(zai)痕(hen)量水平(Burlingame & Doty 2018)。
水中檢測的閾值(zhi)水平跨越幾個(ge)數量(liang)(liang)級，取(qu)決于(yu)化合(he)物的類型(xing)。T&O化合(he)物被分(fen)為四種(zhong)味覺類別和八(ba)種(zhong)氣(qi)味類別(圖1)。該描(miao)述大(da)致反映了化學成分(fen)，這有(you)助于(yu)解釋(shi)為什(shen)么(me)某些(xie)處理(li)方法對特(te)定(ding)氣(qi)味組(zu)更有(you)效(xiao)(Mallevaille & Suffet 1987)。定(ding)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)總是對分(fen)析物的合(he)理(li)估計(ji)，但(dan)涉及到(dao)某種(zhong)程度的不確定(ding)性，因此(ci)必須使用最高純(chun)度的標(biao)準來(lai)確保定(ding)量(liang)(liang)精度(Taylor 1987)。
水系統中最普(pu)遍和(he)(he)問題(ti)的化(hua)(hua)合(he)物(wu)類(lei)(lei)(lei)別是泥土/發(fa)霉/發(fa)霉類(lei)(lei)(lei)，包括土臭素(su)(su)、2-甲(jia)基(ji)異龍膽醇(MIB)、吡嗪和(he)(he)鹵(lu)代苯(ben)甲(jia)醚。草/干草/稻(dao)草/木質(zhi)類(lei)(lei)(lei)包括酯(zhi)類(lei)(lei)(lei)、醇類(lei)(lei)(lei)和(he)(he)芳香的異胡蘿卜素(su)(su)類(lei)(lei)(lei)等半化(hua)(hua)學物(wu)質(zhi)。腥(xing)臭類(lei)(lei)(lei)由醛(quan)和(he)(he)胺組成，它們是由具有(you)高細胞(bao)多不飽和(he)(he)脂肪酸的分類(lei)(lei)(lei)植物(wu)產生的。在正常條件下(xia)，藍藻很少產生沼澤/沼澤/化(hua)(hua)糞池/硫磺類(lei)(lei)(lei)化(hua)(hua)合(he)物(wu)，但它們是hab和(he)(he)其(qi)他有(you)機(ji)物(wu)質(zhi)厭(yan)氧(yang)分解(jie)產生的主要(yao)成分。
圖1
藥物(wu)(wu)(wu)/酚類(lei)氣味通(tong)常(chang)(chang)被描(miao)述為殺蟲劑、除草(cao)劑和(he)消(xiao)(xiao)毒(du)(du)劑。芳(fang)香/蔬菜/水果(guo)/花卉(hui)類(lei)化(hua)合物(wu)(wu)(wu)通(tong)常(chang)(chang)不(bu)是討厭的化(hua)合物(wu)(wu)(wu)，但可能是消(xiao)(xiao)毒(du)(du)副產物(wu)(wu)(wu)(DBPs)。由(you)臭氧氧化(hua)產生。化(hua)學(xue)/碳氫化(hua)合物(wu)(wu)(wu)類(lei)別(bie)還(huan)包(bao)括通(tong)常(chang)(chang)不(bu)在地表水中發現(xian)的化(hua)合物(wu)(wu)(wu)，但它們(men)可能由(you)于泄漏或污(wu)水的引入而存在。與前(qian)一類(lei)一樣，氯(lv)/漂白類(lei)包(bao)括通(tong)常(chang)(chang)不(bu)在地表水中發現(xian)的化(hua)合物(wu)(wu)(wu)。這一類(lei)由(you)在地表水處理中用作消(xiao)(xiao)毒(du)(du)劑的成(cheng)分組成(cheng)，如游離氯(lv)、一氯(lv)胺和(he)二氯(lv)胺。
多參(can)數反(fan)演
多參數探測儀在現場用于遠程部署或離線采樣。探頭可定制，可互換探頭，允許檢測以下重要的HAB相關參數：
水溫：溫度可以與季節、空間，時間的和藻華情況(kuang)密切相關，并可以作(zuo)為湖泊層理的早(zao)期指標。
溶解氧（DO）：隨著藻華的生長，光合活性增加，DO可以迅速增加;隨之而來的是隨著生長階段的結束和藻華凋亡，DO會迅速消耗。
pH值：隨著溶解氧水平的下降，pH值的增加可以表明藻華生長；隨著藻華的生長，增加的光合作用活動消耗溶解的二氧化碳比細胞呼吸產生的二氧化碳更快。
葉綠素和藻藍蛋白濃度：基于熒光的色素檢測可以揭示濃度，從而估計藻類和藍藻的豐度，因為葉綠素a在兩種生物中都存在，但藻藍蛋白只在藍藻中存在。
DO和pH值的日變化與(yu)藻華或其(qi)他生物(wu)活(huo)動的程度(du)有關。例(li)如，日周期中，光合(he)作(zuo)用與(yu)細胞呼吸的差異，其(qi)中變化越大(da)對應(ying)的生物(wu)活(huo)性越強(Smith 2019)。
流式成(cheng)像顯微鏡（FlowCam）
半自動(dong)，流動(dong)成(cheng)像(xiang)顯(xian)(xian)微(wei)鏡可(ke)以提供快速成(cheng)像(xiang)，識別和(he)(he)枚舉藍藻(zao)和(he)(he)有害的(de)(de)(de)藻(zao)類(lei)(lei)。水系統很少需要(yao)或工作人員為處理決定(ding)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)進行物(wu)種級別的(de)(de)(de)識別。屬(shu)級或官能(neng)團鑒定(ding)提供了處理樣品的(de)(de)(de)實用方(fang)法。雖然沒有任何東西可(ke)以完全取代傳(chuan)統的(de)(de)(de)顯(xian)(xian)微(wei)鑒別方(fang)法，但(dan)這是一個非常(chang)有效(xiao)的(de)(de)(de)工具。樣品處理時間(jian)不(bu)到10分鐘(zhong)，藍藻(zao)、硅藻(zao)和(he)(he)藻(zao)類(lei)(lei)在色(se)素(su)激發的(de)(de)(de)基礎上(shang)自動(dong)分類(lei)(lei)。數(shu)字圖像(xiang)與(yu)以逗號分隔(ge)的(de)(de)(de)數(shu)值報告一起保存，包括生物(wu)的(de)(de)(de)數(shu)量、濃度和(he)(he)大(da)小，使技術人員能(neng)夠快速發現已知的(de)(de)(de)問(wen)題生物(wu)。建立(li)圖像(xiang)識別參數(shu)，使儀器和(he)(he)軟件能(neng)夠自動(dong)對關注的(de)(de)(de)微(wei)觀圖像(xiang)進行排序和(he)(he)分類(lei)(lei)，可(ke)能(neng)需要(yao)時間(jian)，但(dan)這個過程(cheng)相對簡單。所獲結(jie)果是可(ke)操作的(de)(de)(de)數(shu)據，由可(ke)重復的(de)(de)(de)、可(ke)擴(kuo)展的(de)(de)(de)和(he)(he)用戶友好的(de)(de)(de)方(fang)法支持，這有助(zhu)于面臨人員流動(dong)或有限顯(xian)(xian)微(wei)鏡和(he)(he)分類(lei)(lei)技能(neng)集的(de)(de)(de)公用事業(ye)公司。
分子檢(jian)測
聲(sheng)波探測儀(yi)可(ke)(ke)以追蹤分析物的(de)濃度水平，流動成像顯微鏡可(ke)(ke)以確(que)定(ding)(ding)細胞數量(liang)(liang)，而基(ji)(ji)于分子(zi)的(de)分析可(ke)(ke)以測量(liang)(liang)樣本中生物的(de)遺傳信息。基(ji)(ji)于分子(zi)的(de)技(ji)術可(ke)(ke)以測量(liang)(liang)所有藍藻中的(de)16S rRNA基(ji)(ji)因(yin)，通(tong)過(guo)定(ding)(ding)量(liang)(liang)聚合酶鏈式反應(qPCR)定(ding)(ding)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)基(ji)(ji)因(yin)副(fu)本的(de)數量(liang)(liang)。細胞計數和(he)基(ji)(ji)因(yin)拷(kao)貝數之(zhi)間沒有確(que)定(ding)(ding)的(de)相關性，但兩者的(de)波動都表明了藻華(hua)的(de)大小和(he)生長范圍(McKindles et al. 2013)。測定(ding)(ding)法也(ye)可(ke)(ke)用于氰化毒素產生基(ji)(ji)因(yin)的(de)測定(ding)(ding)，并(bing)(bing)正在進行(xing)繪制t&o產生途(tu)徑的(de)工作。技(ji)術人員(yuan)可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)基(ji)(ji)因(yin)檢測在數小時內確(que)定(ding)(ding)是(shi)否存(cun)在青藻細菌(jun)，并(bing)(bing)評(ping)估毒素或(huo)T&O問題的(de)風(feng)險。
可預見到的挑(tiao)戰
HAB的(de)預(yu)(yu)測(ce)包(bao)括整合來自各種來源的(de)數據(ju)(ju)，以預(yu)(yu)測(ce)爆發的(de)可能(neng)性。該(gai)方法(fa)(fa)(fa)結合了(le)前面所述分析的(de)數據(ju)(ju)，并加(jia)入了(le)五大湖預(yu)(yu)測(ce)中(zhong)使用的(de)更(geng)先進的(de)技術，如衛星圖像數據(ju)(ju)(圖2)。最(zui)有效的(de)方法(fa)(fa)(fa)是采用多面方法(fa)(fa)(fa)，將長期產(chan)生(sheng)的(de)數據(ju)(ju)作為(wei)基線，以了(le)解個(ge)別水庫的(de)“正(zheng)常"情況。只有這樣才能(neng)做出相對準確和精(jing)確的(de)測(ce)定(ding)。
處理(li)技術
水(shui)系統(tong)必須(xu)從水(shui)源(yuan)去(qu)除藻類及(ji)其代謝物(wu)，同(tong)時滿足所(suo)有適用(yong)的(de)(de)規(gui)(gui)定。這可以(yi)在處理(li)(li)過程的(de)(de)早期通過對(dui)水(shui)庫進(jin)水(shui)口附近的(de)(de)水(shui)充(chong)氣、交(jiao)替(ti)進(jin)水(shui)口、調整pH值(zhi)以(yi)阻(zu)止(zhi)對(dui)pH敏(min)感的(de)(de)器官(guan)，以(yi)及(ji)使用(yong)硫酸銅等(deng)除藻劑(ji)來實現。大多(duo)數系統(tong)采用(yong)多(duo)重屏(ping)障(zhang)方法，將油藏管理(li)(li)策(ce)略與(yu)物(wu)理(li)(li)預處理(li)(li)、物(wu)理(li)(li)去(qu)除、常規(gui)(gui)處理(li)(li)、生(sheng)物(wu)處理(li)(li)、氧化(hua)和/或吸(xi)附相(xiang)結合(he)(Waer 2006)。
氧化
化學氧化被用來破壞藻類及其代謝物。高錳酸鉀(KMnO4)通常在處理過程的早期使用，以最大限度地延長接觸時間。KMnO4與許多其他氧(yang)化劑不(bu)同(tong)，它(ta)產生(sheng)的DBP很少，甚至不(bu)產生(sheng)dbp，它(ta)還有助于(yu)使藻類(lei)細胞(bao)恢復，并在與消毒劑接觸之(zhi)前將它(ta)們清除，防止(zhi)細胞(bao)裂解和細胞(bao)內化合物釋放到水中。然而，它(ta)在去除土臭素和MIB方面(mian)不(bu)如其他氧(yang)化劑有效。應該(gai)注意(yi)使用正(zheng)確的劑量，因(yin)為高(gao)濃度(du)會(hui)導致成品自(zi)來水出現粉(fen)色(se)/紅色(se)的變色(se)情況(kuang)。
二氧化氯(ClO2)是一種預氧化劑，比KMnO4更有效地去除土臭素和MIB，但它有更多的管理要求，因為它通常是現場產生的，必須密切監測DBP亞氯酸鹽以確保符合法規。
氯(Cl2)在氧化T&O化合物方面的效果最低，在高劑量時鹵化DBPs的形成是一個值得關注的問題。臭氧(O3)在氧化T&O化合物方面非常有效，但系統建設和管理成本很高，臭氧產生的dbps(包括溴酸鹽、醛和酮)可能存在問題。
氧化過程(AOP)將O3與紫外線(UV)光或過氧化氫(H2O2)或UV與H2O2結合。這些設備的建造和操作可能很昂貴，但它們可以有效地消除T&O化合物，并且在消毒前結合生物過濾可以降低DBP的形成潛力。
圖2
生物過(guo)濾
有些水系(xi)統會(hui)利用水源水的微生物(wu)(wu)。每個水源都有一(yi)個獨(du)特的群落，可(ke)(ke)以在(zai)(zai)現有的植物(wu)(wu)過(guo)濾器(qi)中“培養(yang)"，使(shi)它們在(zai)(zai)通過(guo)介(jie)質時降解有機化合物(wu)(wu)。預氧化的組合，如(ru)AOP和生物(wu)(wu)過(guo)濾，是減少T&O化合物(wu)(wu)的有效方法。生物(wu)(wu)活(huo)性炭過(guo)濾器(qi)可(ke)(ke)將生物(wu)(wu)去除(chu)與吸附相(xiang)結合。
吸附(fu)
吸附是一種高效的處理方法，通常采用粉末活性炭(PAC)或顆粒活性炭(GAC)。在處理過程的早期添加PAC，使有機化合物有時間吸附到碳顆粒上，并在凝固過程中變重時沉淀下來。PAC也常與KMnO4一起(qi)使用。PAC用量可根據(ju)T&O濃度的波(bo)動進(jin)行調整。
GAC通常用于代替砂和/或無煙煤過(guo)濾介質。GAC的(de)有效性隨著時間的(de)推移而降(jiang)低(di)，因為(wei)活(huo)性位(wei)點(dian)被(bei)(bei)吸附的(de)有機物(wu)質所充(chong)滿，因此(ci)媒介最終必須被(bei)(bei)替換或再生。當水(shui)源水(shui)有機物(wu)含量(liang)較(jiao)高時，GAC有效性可迅速(su)降(jiang)低(di)。
早(zao)期(qi)預(yu)警與預(yu)防
德克薩斯州威奇托瀑(pu)布市(shi)有(you)(you)(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)地表水(shui)(shui)系統(tong)(tong)(tong)(tong)，對(dui)五個(ge)(ge)(ge)水(shui)(shui)源享有(you)(you)(you)(you)法定權利，其(qi)中四個(ge)(ge)(ge)主要用(yong)(yong)于(yu)治理:箭頭湖(hu)(hu)、Kickapoo湖(hu)(hu)和(he)坎普湖(hu)(hu)/湖(hu)(hu)泊分流系統(tong)(tong)(tong)(tong)。該(gai)系統(tong)(tong)(tong)(tong)有(you)(you)(you)(you)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)水(shui)(shui)處(chu)理設施——cypress水(shui)(shui)處(chu)理設施，有(you)(you)(you)(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)先進(jin)的(de)(de)和(he)三(san)個(ge)(ge)(ge)常(chang)(chang)規處(chu)理廠，Jasper水(shui)(shui)處(chu)理設施，有(you)(you)(you)(you)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)常(chang)(chang)規處(chu)理廠，包括一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)水(shui)(shui)分配系統(tong)(tong)(tong)(tong)(圖3)。該(gai)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)(tong)(tong)在2016年2月和(he)8月經(jing)歷了(le)兩(liang)次極端的(de)(de)T&O事件。2016年8月，在兩(liang)周(zhou)的(de)(de)時(shi)間(jian)內收(shou)到了(le)數百個(ge)(ge)(ge)客(ke)戶投(tou)訴。為了(le)緩解這一(yi)(yi)問題，威奇托福爾斯市(shi)的(de)(de)Cypress環境實驗室設計(ji)并實施了(le)一(yi)(yi)項綜(zong)合監測計(ji)劃，使用(yong)(yong)探(tan)測儀、傳統(tong)(tong)(tong)(tong)氣味閾值(TON)和(he)改進(jin)的(de)(de)氣味剖面(mian)分析(FPA)、單四極GC-MS/ECD系統(tong)(tong)(tong)(tong)、流成像顯微(wei)鏡和(he)qPCR (Adams等人，2018年)。對(dui)現有(you)(you)(you)(you)的(de)(de)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)(tong)(tong)氧(yang)化和(he)吸附(fu)過程(cheng)進(jin)行了(le)評(ping)估和(he)優化。自該(gai)計(ji)劃實施以來(lai)，該(gai)市(shi)沒有(you)(you)(you)(you)收(shou)到任何額外(wai)的(de)(de)與(yu)T&O相關(guan)的(de)(de)客(ke)戶投(tou)訴
圖3
在過去5年里，共檢測到13次源(yuan)區(qu)T&O事件(jian)，歷時19個月。其中11個事件(jian)被縮小到一(yi)個特定(ding)(ding)的(de)(de)藍藻分類單元。就持續(xu)時間(jian)和(he)濃度而言，最(zui)大的(de)(de)事件(jian)發(fa)(fa)生(sheng)在2020年2月至5月，當時一(yi)股水(shui)藻爆發(fa)(fa)達到了> 1500鏈/毫升(sheng)，土臭味(wei)素水(shui)平超過了15,000納克/升(sheng)(圖4)。最(zui)近(jin)的(de)(de)一(yi)次爆發(fa)(fa)發(fa)(fa)生(sheng)在2020年7月，實驗室得以測試其監測方(fang)案的(de)(de)各個方(fang)面，以確定(ding)(ding)有效(xiao)性(圖5)。在向公眾分發(fa)(fa)水(shui)之(zhi)前，每一(yi)股水(shui)藻爆發(fa)(fa)都得到了檢測和(he)緩解。
應對措施和工具的有效性
源湖、蓄水池和兩個水處理廠都(dou)按季節進行(xing)監測(ce)。較溫暖(nuan)的(de)(de)夏季每周約有(you)(you)3至5天，而較寒冷(leng)的(de)(de)冬季每周只有(you)(you)1天。當(dang)檢測(ce)到T&O事件時，必須系統地(di)收集高質量數據(ju)，以指導(dao)緩解(jie)。市政府的(de)(de)計劃是有(you)(you)效的(de)(de)，因為有(you)(you)了更(geng)頻(pin)繁的(de)(de)監測(ce)，實驗(yan)室能夠在小(xiao)問(wen)題變成大問(wen)題之(zhi)前發現并(bing)解(jie)決(jue)它們。
當檢測到藻類事件時，會通知公用事業主管，并增加測試頻率。如果情況惡化，電力公司可以將水源轉移到沒有水華的湖泊。如果在多個湖泊中發生藻華，則在工廠增加處理，包括ClO2作為原水的主要消毒劑，KMnO4在(zai)植(zhi)物(wu)(wu)瀉湖和澄(cheng)清池中(zhong)，以及PAC在(zai)澄(cheng)清池混合區，在(zai)處(chu)理(li)過(guo)程中(zhong)吸(xi)附和沉淀T&O化合物(wu)(wu)。在(zai)此期間，實驗室增加對植(zhi)物(wu)(wu)或(huo)源容器的檢測和化學添加，直到花潮消退(tui)。
在(zai)藻華的(de)(de)初期階段進行處理是至關重(zhong)要的(de)(de)，因為大(da)(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)藻華很難處理，而且藻類細胞中的(de)(de)任何(he)化合物，如毒素和(he)T&O，都(dou)可(ke)能大(da)(da)量釋放出來。斑點處理在(zai)很多情(qing)況下都(dou)有效(xiao)，但只對達(da)到一定大(da)(da)小或細胞數量的(de)(de)花(hua)苞有效(xiao)。過度(du)處理，比(bi)如，殺死所有的(de)(de)藻類和(he)藍(lan)(lan)藻細胞就會創(chuang)造了一個不平(ping)衡的(de)(de)生態系(xi)統，更容易(yi)受(shou)到大(da)(da)規(gui)模(mo)藍(lan)(lan)藻爆發。納巴(ba)藻和(he)微(wei)囊藻是兩種遍布全球的(de)(de)氰(qing)基(ji)細菌，它們(men)可(ke)以在(zai)短短幾天內控制整(zheng)個水體。目標(biao)是通(tong)過主動(dong)監測在(zai)源頭實現控制。為了實現這一目標(biao)，公(gong)用事業公(gong)司必須了解當地湖(hu)泊和(he)水庫的(de)(de)湖(hu)沼，以及連接其(qi)儲(chu)存和(he)運輸(shu)系(xi)統組成部分(fen)的(de)(de)基(ji)礎設施(Taylor et al. 2006)。
圖4
多參數探(tan)測(ce)儀用(yong)于(yu)監測(ce)溫度(du)、溶(rong)解氧、pH值(zhi)、葉綠(lv)素(su)a和(he)藻藍(lan)色素(su)。每個月(yue)都要對(dui)每一英尺深度(du)的湖泊進(jin)水口進(jin)行剖(pou)面(mian)測(ce)量，以確定是否發生了儲層(ceng)分層(ceng)。色素(su)濃(nong)度(du)也可(ke)以用(yong)來確定藍(lan)藻和(he)藻類細(xi)胞數量更高的可(ke)能(neng)性。
樣品制備完成后，按照方(fang)法2150B(標(biao)準(zhun)方(fang)法2017)進行傳統的(de)TON測(ce)(ce)試，以(yi)(yi)確定T&O事件的(de)大小(xiao)，而(er)根據方(fang)法2170(標(biao)準(zhun)方(fang)法2017)進行修改的(de)FPA，使(shi)用嗅覺(jue)檢測(ce)(ce)而(er)不是味覺(jue)來確定存(cun)在的(de)氣味類型。就(jiu)像(xiang)沒有一(yi)種分(fen)析方(fang)法可以(yi)(yi)檢測(ce)(ce)出水中(zhong)所有的(de)化(hua)學污染物一(yi)樣，沒有一(yi)種感(gan)官方(fang)法可以(yi)(yi)提供T&O問題(ti)的(de)所有答(da)案(Dietrich et al. 2003)。TON和(he)FPA結果(guo)使(shi)技術人員(yuan)能夠彌補(bu)這一(yi)差距，并選擇使(shi)用GC-MS /ECD方(fang)法來確定T&O化(hua)合物濃度。
一個半(ban)自動(dong)化(hua)的(de)流動(dong)成(cheng)像顯(xian)微鏡(FlowCam)被用來識別和枚(mei)舉藻類(lei)和藍藻細菌，并將它們(men)分類(lei)為T&O生產(chan)者(zhe)和過濾器(qi)堵塞者(zhe)。知道哪些類(lei)群存在(zai)有助(zhu)于阻(zu)止是(shi)否有可能發生T&O或(huo)(huo)氰化(hua)物毒素事件。化(hua)學(xue)分析可以表明(ming)T&O或(huo)(huo)氰化(hua)毒素化(hua)合(he)物是(shi)否已經存在(zai)于水柱中，而對生物體的(de)鑒(jian)定表明(ming)，即使(shi)化(hua)合(he)物未(wei)被檢測(ce)到，加強監(jian)測(ce)是(shi)謹慎的(de)做(zuo)法。
藍藻爆發的(de)存在并不意味(wei)著(zhu)(zhu)生物體是有(you)毒(du)的(de)或(huo)產生T&O化(hua)(hua)合物。然而，沒有(you)毒(du)素或(huo)T&O化(hua)(hua)合物并不意味(wei)著(zhu)(zhu)問題不緊急(Westrick & Szlag 2018)。T&O化(hua)(hua)合物可以通過使用Adam和其同事(2020)描述的(de)GC-MS方法所(suo)選擇的(de)離子監測(ce)(稱為(wei)SIM)進行檢測(ce)和定量。
由于該地(di)區許(xu)多(duo)最成(cheng)問題的(de)(de)藍(lan)(lan)藻(zao)都(dou)能產生氰化物(wu)毒素，因此qPCR(使(shi)用(yong)CyanoDTec)被用(yong)于確定藍(lan)(lan)藻(zao)和產生氰化物(wu)毒素的(de)(de)基因的(de)(de)存在和豐(feng)度。qPCR陽(yang)性檢測后由第三方實驗室用(yong)液相(xiang)色譜(pu)-串聯質(zhi)譜(pu)法進行(xing)分析確認，這些數據(ju)與qPCR結(jie)果(guo)直接(jie)相(xiang)關。
持(chi)續監測(ce)
Cypress環境(jing)實(shi)驗室繼續監測(ce)水源水樣的(de)(de)T&O化(hua)合(he)物，以確保自來水保持無問(wen)題(ti)。在(zai)過去的(de)(de)幾十年(nian)里(li)，人們(men)對T&O化(hua)合(he)物進行(xing)了重要的(de)(de)研究，但仍存在(zai)許(xu)多問(wen)題(ti)。感官(guan)質量(liang)和(he)(he)T&O的(de)(de)感知(zhi)仍然是消費(fei)者飲用自來水的(de)(de)最大障礙。通過整合(he)生(sheng)物和(he)(he)化(hua)學方法(fa)，Cypress環境(jing)實(shi)驗室已經(jing)能夠主動監測(ce)藻(zao)類和(he)(he)藍藻(zao)細(xi)菌以及它們(men)產生(sheng)的(de)(de)T&O化(hua)合(he)物和(he)(he)藍藻(zao)毒素。在(zai)經(jing)歷了60多年(nian)的(de)(de)完全(quan)開放后，威(wei)奇托福爾斯市使用這種方法(fa)在(zai)能夠T&O問(wen)題(ti)到來之前完全(quan)解(jie)決了它們(men)。
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