水平集水井与实验室尺度河岸过滤系统去除效率及微生物群落演替的对比研究

本文创新性地对比了水平集水井（HCW）全尺度与实验室尺度河岸过滤（BF）系统在相同水源和含水层材料下的性能差异。研究发现全尺度系统对溶解性有机物（DOM）去除率（63%）显著高于实验室系统（37%），对60种痕量有机污染物（TrOCs）的去除效果因理化性质而异，其中疏水性离子化合物去除率达91.2%。微生物群落分析显示全尺度系统中变形菌门（Proteobacteria）占比达80.1%，为BF系统优化设计提供了重要依据。

　　

Highlight亮点发现

本研究首次在受控条件下直接对比全尺度水平集水井（HCW）与实验室尺度河岸过滤（BF）系统。全尺度HCW系统展现出显著优势：溶解性有机物（DOM）去除率高达63%（实验室系统仅37%），能有效截留生物大分子和腐殖质；微生物群落发生显著演替，变形菌门（Proteobacteria）在全尺度滤出液中占比达80.1%；总细胞数和微生物活性分别降低85%和90.4%。对60种痕量有机污染物（TrOCs）的去除呈现明显性质依赖性：疏水性离子化合物表现最佳（91.2%），而亲水性中性物质（如全氟烷基物质PFAS）仅24.5%。药物、类固醇激素和农药类物质去除效果突出，部分超过99.9%。

Conclusions研究结论

全尺度HCW系统的卓越性能归因于更长的停留时间、复杂流径和地下水稀释效应。相较于实验室柱系统，其DOM去除率提升26个百分点，对高分子量组分（如生物聚合物和腐殖质）具有独特去除优势。微生物分析揭示了系统尺度对群落结构的显著影响，为理解BF系统的生物作用机制提供了新视角。研究结果凸显了河岸过滤技术的有效性，并指出需要整合互补技术来应对亲水性污染物（如PFAS）的去除挑战，这对提升饮用水水质和可持续性具有重要指导意义。