水在各种工程和科学应用中的检测和光学系统中作为关键的工作介质，其物理化学性质直接决定了系统的性能和长期运行稳定性。典型应用包括大规模水切伦科夫探测器和精密光学实验系统，这些系统要求水在长期运行期间保持极高的光学透明度[1]、[2]。即使是微量杂质的积累或水成分的微妙变化也可能对系统性能产生放大影响[3]，因此对水质的纯度要求远高于常规工程用水。高透明度水系统的建设和维护通常依赖于综合水处理策略，包括多级过滤、氧化、脱盐和消毒，以在较长时间内将浊度、颗粒浓度和总溶解有机碳（DOC）维持在较低水平[4]、[5]、[6]、[7]。运行经验表明，高度集成的处理和循环系统能够在长期运行中保持整体水质稳定[8]、[9]、[10]。然而，在大型封闭循环水系统长时间运行过程中，即使传统水质参数仍在可接受范围内，性能仍可能下降。这种现象难以用传统评估框架解释，表明高透明度水系统中可能存在尚未完全识别的潜在不稳定机制[11]。
在这些系统中，水的光学响应往往是最早且最敏感的信号，能够反映运行条件的变化[12]。光在水中的传播受吸收和散射过程共同影响，其衰减特性对微量杂质和水基质内的微妙结构变化非常敏感[13]。当成分发生微小变化时，产生的光学响应通常会被放大，从而在系统性能评估的早期阶段揭示潜在风险[14]。因此，光学透明度已成为评估水系统运行状态的关键定量指标。为确保系统的正常运行和测量精度，水介质需要在长时间内保持极高的光学透明度，这通常通过水的衰减长度来表征[11]。衰减长度定义为光强度在给定波长处降低到初始值的1/e时的传播距离，它是一个综合了水中吸收和散射效应的宏观指标。在对光学透明度高度敏感的工程系统中，水切伦科夫探测器是最具代表性的应用之一。水切伦科夫探测技术广泛应用于高能宇宙射线、伽马射线天文学和中微子物理学研究[15]。当带电粒子以超过光在介质中的相速度的速度穿过水时，会产生切伦科夫辐射，其波长主要分布在350–500纳米范围内。经过水体积传播后，光学信号由光电倍增管（PMT）阵列收集，用于重建次级粒子的能量、方向和组成。由于光学信号必须在水中传播一定距离才能被有效检测到，因此水的光学透明度直接决定了检测效率和重建精度。水切伦科夫探测器通常要求衰减长度稳定保持在25–30米以上，以满足对光传输效率和系统长期稳定性的严格要求。
多个大规模国际水切伦科夫探测器项目的运行经验表明，即使采用高标准的水处理和循环系统，维持水的长期光学稳定性仍然是一个重大挑战[4]、[3]。尽管传统水质参数（如浊度和DOC）总体稳定，但在长期运行过程中仍观察到光学透明度的显著波动[5]、[6]。这一现象表明，在高透明度水系统中，微量成分及其演变过程可能在光学衰减中起主导作用，尽管它们的相对贡献尚未得到系统量化。这种潜在的不稳定机制在长期消毒条件下运行的封闭循环高透明度水系统中尤为值得关注。连续过滤和消毒可以有效抑制外源污染物的引入；然而，在持续低剂量氯化作用下，耐氯微生物可能会存活并逐渐积累。在它们的代谢过程中，胞外聚合物（EPS）和相关自生有机物逐渐释放并在水基质中积累[12]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]。在高透明度水系统中，这些物质通常难以用浊度或DOC等传统指标检测到，但它们富含光学活性蛋白质和多糖。这些成分会对光吸收和散射过程产生显著影响，从而成为高透明度水系统中光学透明度下降的潜在但关键因素[21]（Le Dantec等人，2002b；[22]、[23]）。
因此，本研究聚焦于大型高海拔空气簇射观测站水切伦科夫探测器阵列（LHAASO-WCDA）的水系统，系统地研究了多种水质因素在长期运行条件下对光学透明度的影响。通过结合多维度水质表征和单因素扰动实验，以及径向基函数（RBF）神经网络和Shapley Additive Explanations（SHAP）分析，定量分析了不同水质参数对水衰减长度变化的相对贡献。本研究旨在阐明高透明度水系统中光学衰减的关键机制，从而支持水切伦科夫探测系统的长期稳定运行和精细管理。
