Fluorescence 3d-eem analysis techniques: a comparative study on the responses in drinking water distribution systems

The traditional analysis techniques employed in DWTPs lack specificity for DOM characterization, which prompted the development of various fluorescence analysis methods, such as Peak picking, Fluorescent regional integration, and PARAFAC modelling. However, currently no studies focused on the dissimilarities among the results from these methods, thus their selection criteria are not defined, especially distinguishing the scope of the fluorescence application. This study involved the comparison of the fluorescent signal retrieved by the different 3D-EEM analysis techniques across seven DWDSs, spanning from raw to tap waters, but primarily focusing on various drinking water treatments, such as filtration, adsorption, chemical oxidation and disinfection. In a few cases, PARAFAC analysis provided more thorough insights into the specific FDOM components' behaviour. At the same time, its computational complexity resulted unnecessary to monitor the drinking water treatment steps, especially for up to four resolved PARAFAC components, as Peak picking method delivered comparable results in terms of removal efficiency.

Le tipiche tecniche di analisi impiegate negli impianti di potabilizzazione sono carenti di specificità per la caratterizzazione dei contaminanti organici disciolti, il che ha portato allo sviluppo di diversi metodi di analisi della fluorescenza, come il Peak picking, la Fluorescent regional integration e la modellazione PARAFAC. Tuttavia, ad ora nessun studio si è concentrato sulle differenze tra i risultati di questi metodi, quindi i criteri di applicazione non sono ben definiti, in particolare per quanto riguarda lo scopo dell'applicazione della misura di fluorescenza. In questo studio si è confrontato il segnale di fluorescenza ottenuto dalle diverse tecniche di analisi della 3D-EEM in sette sistemi di distribuzione dell'acqua potabile, dalle acque grezze all'utenza civile, concentrandosi principalmente sui vari trattamenti dell'acqua potabile, come la filtrazione, l'adsorbimento, l'ossidazione chimica e la disinfezione. In alcuni casi, l'analisi PARAFAC ha fornito una comprensione più approfondita del comportamento specifico di alcuni fluorofori, mentre la sua complessità computazionale non è risultata necessaria per monitorare i trattamento di acqua potabile, in particolare nei casi in cui si sono identificate fino a quattro componenti PARAFAC, per cui il metodo Peak picking ha fornito risultati molto simili in termini di efficienza di rimozione