摘要：黑臭水体是水体污染的一种极端现象，造成黑臭水体的主要污染源包括有机污染物、底泥再悬浮以及水体热污染，城市水循环条件不足是引起黑臭水体的水动力学因素。文章重点就城市黑臭水体形成机理与治理评价方法进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：黑臭水体；形成机理；治理评价；研究
1黑臭水体内涵
水体黑臭是水体有机污染的一种极端现象，是对水体极端污染状态的一种描述。所谓“黑臭”，可以从外在视觉感官和内在形成机理两个方面解释。在视觉感官上，水体呈黑色或泛黑色，在嗅觉上会有刺激性气味，引起人们不愉快、恶心或厌恶。从形成机理上，水体发黑发臭主要是在缺氧或厌氧状况下，水体内有机污染物发生系列物理、化学、生物作用的结果。住房和城乡建设部发布的《城市黑臭水体整治工作指南》中也提及了城市黑臭水体概念，即城市范围内、呈现令人不悦的颜色和散发令人不适气味的水体的统称。
2城市黑臭水体形成机理
2.1致黑机理
水体致黑原理主要以下两种，一是以固态或吸附于悬浮颗粒上的形式存在于水体中的不溶性物质，另一是溶于水的带色腐殖质类有机化合物。相关研究人员通过试验发现，水体发黑与悬浮颗粒有直接联系，悬浮颗粒中的致黑物质主要是腐殖酸和富里酸。对苏州河水体黑臭进行研究，通过沉淀分离、充氧及氧化还原点位测定等试验，发现悬浮颗粒对水体致黑起到主导作用，并指出悬浮颗粒中的腐殖酸和富里酸因吸附络合了Fe、Mn和S的化合物成为主要致黑化学物，并证明了Fe2+在致黑方面的主导作用。还有一些研究人员也通过试验证明，水体发黑主要与吸附了FeS的带电胶体悬浮颗粒有关。通过试验研究发现，有机物只要达到一定负荷水平对水体均有致黑作用，但含硫有机物相比不含硫有机物，能够在更短的时间内导致水体变黑，且水体颜色更深。因此，从致黑物质的元素形态组成方面主要指Fe、S及其化合物FeS。
2.2致臭机理
根据不同产臭途径和致臭物质，致臭机理大致分为以下两种：第一，H2S、NH3等小分子气体。当水体遭受严重有机物质污染时，有机物好氧分解使得水体中耗氧速率大于复氧速率，造成水体缺氧。在缺氧水体中，产臭过程会与致黑同步，有机物厌氧分解产生甲烷、硫化氢、氨等具有异味易挥发的小分子化合物溢出水面进入大气，因而散发出臭味．通过试验研究发现，水体发臭主要为含硫、氮等有机物分解时逸出的H2S和NH3等所致，同时有机物在分解过程中还产生低碳脂肪酸及胺类等；第二，硫醚类化合物。通过对腐殖物质的分析，从腐殖酸、富里酸的酸水解产物中得到的近二十种氨基酸和大量游离氨，这些氨基酸在水体中以脱氨基作用、脱羧酸作用以及某些细菌如变形杆菌分解含硫氨基酸，在产生大量的游离氨臭气的同时，也产生大量具有相当臭味的硫醚类化合物等导致水体发臭。
2.3水动力学理论和热力学理论的影响
黑臭水体普遍流通性不强，对水体而言，流通性是维持水体及两岸生态系统稳定的重要特质。正所谓“流水不腐”，流动性是水体自净作用的动力所在。水体的流动性一旦减弱，往往预示着该水体生态功能的衰退；水体的大气复氧能力减弱，水体水力停时间越长，污染物反应时间越长，使得水中溶氧含量不断降低，为水体黑臭现象的出现埋下重大隐患。在温室效应的影响下，淡水水体平均温度由于全球气温升高而升高，温度是影响生态系统的重要因素。水温升高不仅直接使水中溶解氧含量下降，还促使有机物的呼吸强度加强，即水温升高将加快水体中微生物分解有机物质及氨氮速度，加速溶解氧消耗，从而加剧水体黑臭程度。
3城市黑臭水体治理评价方法研究
3.1物理处理
水体黑臭的本质是污染物数量超过水体自净能力，物理法就是从污染物的来源上或者调动其它水域水体参与等方面采取系列措施，如截污清淤、调水稀释等，虽然能够实现大范围削减水体污染物，但仍存在许多问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其一，截污清淤治理工程需要投入大量资金和高水平的运营管理人才。“水十条”由国家环保部发行，但是治理工程要国家建设部审批，由于近年海绵城市和综合管廊的兴起，黑臭水体的治理资金不得已一度缩水，限制了治理的进程；其二，调水稀释治理工程资金和技术缺一不可。就技术层面而言，调水过程中对原有水质的保养也是不可忽视的问题。水中微生物对生存环境很敏感，在调运过程中如何保持跟原有水体相差无几的环境条件，以期不引入新的污染源等问题也制约了其发展的可操作性。但是物理处理仍然具有较高的处理价值，黑臭水体人工曝气充氧技术使得有机质氧化明显，微生物由厌氧菌占优势转变为兼性菌增多并开始出现好氧菌，所以这种物理方法理论上具有很高的效率和实践性。近年来，一些研究人员在曝气技术处理黑臭水体方面做了实验研究，通过对实验结果分析和能耗计算，证明了长期低强度曝气完全可行且简单节能，值得广泛推广应用。此外，污泥疏浚方法也对治理黑臭水体具有大疗效，随着轻质疏浚材料的发展以及科学疏浚清淤方法的完善，疏浚对水体产生的二次污染影响越来越小。
3.2化学处理
化学处理常见的方法有强化絮凝、药剂杀藻、活性炭等，主要是采用絮凝沉淀技术，自然水体存在的混凝现象对水质转变有十分显著的影响，水体颗粒物及溶解性的毒害物质通过自然混凝沉淀、迁移、转化，逐渐恢复水体健康，例如向黑臭水体中投加铁盐、钙盐、铝盐等药剂，使铁盐与水体中溶解态磷酸盐形成不溶性固体沉淀至河床底泥。但是化学絮凝法费用高，而且形成较多沉积物；某些化学药剂具有一定毒性，在环境条件改变时会形成二次污染。此外，化学药剂是否会改变生态环境，并造成对生物生长的影响等都需进一步研究。
3.3生物处理
3.3.1促生液和酶技术
一是直接向黑臭水体投加微生物菌剂或酶制剂，生物复合酶能刺激加速微生物的反应，同时也能促进水中的大分子化合物分解成小分子化合物，释放出结合氧，增强水体复氧功能，在有机物被降解的同时，利于生物多样性的发展，提高微生物活性和繁殖能力，以达到生态平衡；二是直接向黑臭水体投加微生物促生液，有效激发“土著”微生物的活性并积极促进“土著”微生物的生长。
3.3.2生物膜
生物膜技术是指微生物（细菌、放线菌、微型藻类和动物等）附着在固体表面生长后形成的黏泥状薄膜，生物膜的吸附、过滤和微生物生长代谢过程对水中污染物具有很强的净化作用。
3.3.3植物净化
通过增加水生植物提高黑臭水体净化能力是一种很好的辅助治理手段，水生植物通过光合作用可以有效提高水体溶解氧含量，降低水体氨氮、总磷、总氮含量。此外，增加河岸水生植物为后期河道恢复和新建生态河岸奠定基础，但是由于植物净化方法见效慢，建议采用保持水质的阶段而非治理阶段。作为辅助治理手段，生物处理虽然优点众多却也具有局限性，构建生物膜系统时如何预防载体对水体使用功能的影响同时也要注意防止生物膜泥对水体造成二次污染；采用促生液体技术时，水体的流动性会携带部分促生液降低处理效果等。实际案例中，我们可以通过物理处理与生物处理或者化学处理多重结合，扬长避短，互补不足，例如在治理过程中选择性的对某段污染源丰富河道进行截流清淤，有效降低污染物含量后采用生物处理法开展生态治理，以达到事半功倍的效果；在治理过程中采取适当的曝气增氧设备，采用低强度连续曝气方式，促进生物膜的更新，同时进行联合植物净化手段，结合水体污染情况兼顾未来发展，选择合适的、有针对性的水生植物，实现治理的良性生态循环。
结束语
综上所述，本文对城市黑臭水体的内涵、成因及形成机理进行了评述，重点论述了城市黑臭水体的评价方法，认识到合理的指标与方法是全面、准确地进行黑臭水体识别和分级的关键，因此未来需要进一步深入探索黑臭成因、评价体系角度开展针对性黑臭水体治理对策研究。
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论文作者:张邦顺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：水体论文; 有机物论文; 微生物论文; 机理论文; 生物论文; 污染物论文; 城市论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;