淺水水庫底泥致嗅物質識別及其空間分布特征

水體異味問題已成為全球水生態(tài)和水管理行業(yè)關注的焦點。水源地可能存在異味問題，土霉味、腐臭味比較普遍；現(xiàn)有研究多聚焦藍藻 / 放線菌產生的土霉味物質（2-MIB、土臭素），對刺激性更強、居民耐受度更低的腐臭類揮發(fā)性有機硫化合物（VOSCs）研究偏少。淺水水庫水力交換弱、水深淺，底泥厭氧分解產生的異味物質極易擴散至水體表層，風浪、取水擾動會加劇底泥異味釋放，嚴重影響灌溉、生產用水水質與周邊居民感官體驗。

本文融合風味輪廓分析法 (FPA)、Airsense電子鼻、頂空固相微萃取 - 氣相色譜質譜聯(lián)用 (HS-SPME-GC-MS) 三種技術，系統(tǒng)識別沉積物致嗅物質、解析異味空間分布規(guī)律，明確異味污染核心成因與熱點區(qū)域，為淺水水庫底泥異味管控提供理論支撐。

研究區(qū)域

某水庫，以農業(yè)灌溉為主，外源點源、面源污染負荷高；庫區(qū)地形自壩區(qū)至庫尾地勢抬升：下游存在富營養(yǎng)化池塘與生活污水排放口，養(yǎng)殖、蓮藕種植加劇外源污染。

采樣布設

布設 10 個底泥采樣點：壩區(qū) 3 個、庫中 3 個、庫尾近岸 4 個，采集 0–20cm 表層底泥，-20℃冷藏，48h 內完成氣味檢測。

檢測與分析方法

采用 Airsense電子鼻，10 組金屬氧化物傳感器快速識別揮發(fā)性組分，通過線性判別分析 (LDA) 區(qū)分不同區(qū)域底泥氣味指紋。

感官評價 (FPA)：5 名經(jīng)專業(yè)嗅覺培訓人員評估異味類型與強度（0–12 分級）。

HS-SPME-GC-MS：定量檢測 11 種標準致嗅物（5 種含硫 VOSCs、2 種土霉萜類、吲哚、3 種酚類），SIM 模式質譜定量。

數(shù)據(jù)處理：Excel、Origin 繪圖，LDA 降維區(qū)分庫區(qū)氣味差異，OAV 值評判各物質異味貢獻度。

核心實驗結果

01、底泥異味類型構成

FPA 感官結果顯示兩類主導氣味：

土霉味（占比 54.3%）：源自藍藻、放線菌代謝產物 2-MIB、土臭素，嗅閾值極低，是最易感知氣味。

腐臭 / 沼澤味（合計 17.1%）：由甲硫醇 (MT)、二甲基硫醚 (DMS) 等 VOSCs 主導，刺激性強、危害人體。

其余為魚腥味 (20%)、酚類化學味等，無純化工試劑氣味。

02、關鍵致嗅物質與異味貢獻

共檢出 11 種致嗅物，VOSCs 是異味絕對主導，總氣味活度占比 96.7%：

硫系 VOSCs（MT、DMS、DMDS、DMTS、AMS）：甲硫醇平均濃度最高 (4.87 μg/L)，最大濃度為其嗅閾值 1828 倍，腐臭氣味貢獻強。

土霉類物質（2-MIB、土臭素 GSM）：嗅閾值極低，氣味貢獻次之。

吲哚、酚類：嗅閾值高，OAV 低，對整體異味影響微弱。

Airsense電子鼻傳感器響應強通道為 W1S（甲基類）、W1W/W2W（硫化物），印證含硫甲基有機物是底泥核心異味組分，厭氧環(huán)境下硫化氫甲基化是 VOSCs 主要生成途徑。

致嗅物質空間分布規(guī)律

01、Airsense電子鼻LDA氣味指紋區(qū)分

第一主成分貢獻率為93.95%，第二主成分貢獻率為6.05%，總貢獻率達100%，表明電子鼻能捕捉沉積物樣品的整體信息，壩區(qū)底泥氣味特征與庫中、庫尾明顯分離；庫中、庫尾氣味指紋重疊度高，異味組分相似度高。

02

濃度梯度趨勢

從壩區(qū)沿水流向庫尾，VOSCs 濃度、釋放通量持續(xù)遞減；水深熱圖顯示壩區(qū)深水區(qū)域 DMS、MT 濃度顯著更高。

03

污染熱點成因

風浪、水流動力學作用使藻類殘體、浮游生物、有機質大量沉積于壩區(qū)，為底泥厭氧微生物生成 VOSCs 提供充足含硫氨基酸前體物，壩區(qū)成為底泥異味釋放 “熱點區(qū)"。

結論

1、淺水水庫底泥以土霉味、腐臭味為主要異味，VOSCs（甲硫醇、二甲基硫醚等）貢獻 96.7% 氣味活度，是核心致嗅污染物；2-MIB、土臭素為次要關鍵物質。

2、致嗅物質濃度沿水流壩區(qū)到庫尾持續(xù)下降，壩區(qū)有機質富集、深水厭氧環(huán)境使其成為異味污染熱點。

3、FPA 感官、Airsense電子鼻快速識別、GC-MS 定量聯(lián)用，可完整表征淺水水庫底泥異味特征、識別關鍵污染物。