楊敏：人類活動影響下飲用水天然源風險物質(zhì)的識別、轉(zhuǎn)化與調(diào)控
天然源風險物質(zhì)種類繁多、組成復雜，產(chǎn)生于生物地球化學過程，無法通過環(huán)境管理從源頭予以阻斷。人類活動導致生態(tài)系統(tǒng)退化，加大了天然源物質(zhì)造成的飲用水風險。飲用水中有明確健康危害的污染物大多為天然源物質(zhì)，如藻毒素、病原微生物、消毒副產(chǎn)物等。
圍繞天然源污染物的風險識別與調(diào)控，楊敏研究員介紹了團隊開展的嗅味識別與控制策略、新型消毒副產(chǎn)物識別與控制、不明原因腎病追因及控制、兩蟲檢測技術(shù)與風險評價等工作。
在嗅味識別與控制策略方面，建立了嗅味定性定量表征技術(shù)和嗅味物質(zhì)識別技術(shù)，在全國范圍內(nèi)展開大規(guī)模的飲用水水質(zhì)調(diào)查，包括嗅味的特征、物質(zhì)、分布及來源等，并提出了嗅味物質(zhì)可處理性評價和藻源嗅味原味控制技術(shù)，最后將這些研究成果通過標準、軟件、工程示范及技術(shù)服務等進行應用驗證。
針對消毒副產(chǎn)物，建立了FT-ICR MS法，發(fā)現(xiàn)約1000種新型消毒副產(chǎn)物，新發(fā)現(xiàn)478種溴代消毒副產(chǎn)物，并利用池內(nèi)共振裂解方法獲得可能結(jié)構(gòu)；氯氨消毒工藝下，與氯代消毒副產(chǎn)物相比，一些H/C比低、芳香度比較高的天然有機物分子更易生成碘代消毒副產(chǎn)物；在全國水質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)水中三鹵甲烷類消毒副產(chǎn)物含量較高，通過高分辨質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)三鹵甲烷類消毒副產(chǎn)物前體物主要是高氧碳比，高電負性的天然有機物。
針對斯里蘭卡的不明腎病（CKDu），中斯政府間合作共建“中斯水中心”，組建了包括北京大學醫(yī)院、北京CDC、北京大學、復旦大學在內(nèi)的CKDu研究團隊。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)當?shù)仫嬘玫牡叵戮赡苁菍е翪KDu發(fā)展的因子，病區(qū)地下井水中硬度和氟含量與對照區(qū)差異顯著。團隊開發(fā)了硬度和氟聯(lián)合去除的電滲析技術(shù)，并在當?shù)剡M行了應用示范。該技術(shù)能耗低，產(chǎn)水量高，在當?shù)睾苁軞g迎，政府招標建水廠時電滲析技術(shù)得到推廣。
針對“兩蟲”風險評價，建立了密度梯度分離熒光抗體法，該方法納入住建部行業(yè)標準《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標準檢驗方法》CJ/T141-2018，并推薦納入《生活飲用水標準檢驗方法》（GB5750），目前已完成方法驗證。在此基礎上，與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)了低成本的“兩蟲”檢測自動化預處理設備及輔助識別系統(tǒng)。
楊敏研究員進一步詳細介紹了其團隊在嗅味識別及產(chǎn)嗅藻原位調(diào)控方面的工作進展。通過對55個城市209座水廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，80%以上地表水源和近一半出廠水存在不同程度嗅味，主要嗅味類型為腥臭味和土霉味。基于感官氣相色譜法發(fā)現(xiàn)二甲基三硫等硫醚類物質(zhì)是無錫嗅味事件的關(guān)鍵致嗅物。長期研究中發(fā)現(xiàn)黃浦江水源存在兩種嗅味，土霉味和腥臭味。將全二維氣相色譜高分辨質(zhì)譜與感官氣相色譜法結(jié)合，成功識別出黃浦江水源15種致嗅物，并對嗅味活性值排序和嗅味重構(gòu)發(fā)現(xiàn)，硫醚類物質(zhì)是腥臭味的主要致嗅物，土霉味物質(zhì)可增強硫醚類物質(zhì)導致的腥臭味。全國調(diào)查中發(fā)現(xiàn)硫醚類物質(zhì)是全國各地水中腥臭味的關(guān)鍵致嗅物。
為控制密云水庫的嗅味問題，通過實驗室模擬和水庫原位確認提出了基于水下光照調(diào)節(jié)的產(chǎn)嗅藻原位調(diào)控策略，水庫水位維持在146米，嗅味風險降至5%以下，水位調(diào)控的效果得到了歷史監(jiān)測資料的驗證。青草沙水庫中部MIB高發(fā)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)水庫中部的泥沙沉降導致消光系數(shù)降低是產(chǎn)嗅藻生長的主要原因，因而提出了基于濁度的調(diào)控策略。通過模型模擬發(fā)現(xiàn)，增加水庫流量60%-80%，產(chǎn)嗅藻爆發(fā)風險降低40-60%。這一模型有待進一步驗證。
來源：城科會水環(huán)境與水生態(tài)分會