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黑臭水体形成的原因及治理思路
2020年08月25日
一、黑臭水体的定义
一是明确范围为城市建成区内的水体，也就是居民身边的黑臭水体；二是从“黑”和“臭”两个方面界定，即呈现令人不悦的颜色、散发令人不适气味的水体（以百姓的感观判断为主要依据）。
根据《城市黑臭水体整治工作指南》，黑臭等级可划分为轻度黑臭和高度黑臭两种。透明度低于25厘米、溶解氧低于2毫克/升、氧化还原电位-200到50毫伏，氨氮指标不高于8毫克/升，可视为轻度黑臭；透明度低于10厘米、溶解氧低于0.2毫克/升、氧化还原电位低于-200毫伏、氨氮指标高于15毫克/升，可视为重度黑臭。划分等级的目的是为城市黑臭水体整治优先顺序以及年度计划制订提供参考，同时也为整治效果评估提供重要依据。
二、水体发生黑臭的主要原因
一是外源有机物和氨氮消耗水中氧气。城市水体一旦超量受纳外源性有机物以及一些动植物的腐殖质，如居民生活污水、畜禽粪便、农产品加工污染物等，水中的溶解氧就会被快速消耗。当溶解氧下降到一个过低水平时，大量有机物在厌氧菌的作用下进一步分解，产生硫化氢、胺、氨和其他带异味易挥发的小分子化合物，从而散发出臭味。同时，厌氧条件下，沉积物中产生的甲烷、氮气、硫化氢等难溶于水的气体，在上升过程中携带污泥进入水相，使水体发黑。
二是内源底泥中释放污染。当水体被污染后，部分污染物日积月累，通过沉降作用或随颗粒物吸附作用进入到水体底泥中。在酸性、还原条件下，污染物和氨氮从底泥中释放，厌氧发酵产生的甲烷及氮气导致底泥上浮也是水体黑臭的重要原因之一。有研究指出，在一些污染水体中，底泥中污染物的释放量与外源污染的总量相当。此外，城市河道中有大量营养物质，导致河道中藻类过量繁殖。这些藻类在生长初期给水体补充氧气，在死亡后分解矿化形成耗氧有机物和氨氮，而这导致出现季节性水体黑臭现象并产生极其强烈的腥臭味道。
三是不流动和水温升高的影响。丧失生态功能的水体，往往流动性降低或完全消失，直接导致水体复氧能力衰退，局部水域或水层亏氧问题严重，形成适宜蓝绿藻快速繁殖的水动力条件，增加水华暴发风险，引发水体水质恶化。此外，水温的升高将加快水体中的微生物和藻类残体分解有机物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加剧水体黑臭。
三、黑臭水体治理的技术路线
一是外源阻断技术。针对缺乏完善污水收集系统的水体，通过建设和改造水体沿岸的污水管道，将污水截流纳入污水收集和处理系统，从源头上削减污染物的直接排放。针对目前尚无条件进行截污纳管的污水，可在原位采用高效一级强化污水处理技术或工艺，快速高效去除水中的污染物，避免污水直排对水体的污染。城市面源污染主要来源于雨水径流中含有的污染物，其控制技术主要包括各种城市低影响开发（如海绵城市）技术、初期雨水控制技术和生态护岸技术等。
二是内源控制技术。清淤疏浚技术通常有两种：一种是抽干湖/河水后清淤；另一种是用挖泥船直接从水中清除淤泥。
三是水质净化技术。人工曝气充氧，可以提高水体溶解氧浓度和氧化还原电位，缓解水体黑臭状况。需要注意的是，化学絮凝法的费用较高，并且产生较多沉积物，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。人工湿地技术是利用土壤—微生物—植物生态系统对营养盐进行去除的技术，多采用表面流湿地或潜流湿地，湿地植物可选择沉水植物或挺水植物。生态浮岛是一种经过人工建造、漂浮于水面上供动植物和微生物生长、繁衍、栖息的生物生态设施，通过构建水域生态系统对水体中的污染物摄食、消化、降解等，实现水质净化。稳定塘是一种人工强化措施与自然净化功能相结合的水质净化技术，可利用水体沿岸多个天然水塘或人工水塘对污染水体进行净化。
四是水动力改善技术。调水不仅可借助大量清洁水源稀释黑臭水体中污染物的浓度，而且可加强污染物的扩散、净化和输出，对于纳污负荷高、水动力不足、环境容量低的城市黑臭水体治理效果明显，但对水资源是一种浪费，应尽量采用非常规水源，如再生水和雨洪利用。
五是生态恢复技术。在有条件的地方，要实行区域限磷或提高污水总磷排放标准。藻类生长人工控制技术包括各种物理、化学和生物技术。物理控制技术包括藻类直接收集和紫外线杀藻等，化学控制技术包括投加无机或有机抑（杀）藻剂，生物控制技术包括种植抑藻水生植物或投放食藻鱼类等。这些措施一般在应急时采用。
丞海在治理河道水体黑臭现象时提出，有两个问题需要重点解决：一是黑臭，二是藻类暴发。这是由治理过程中污染物数量变化、生物种类和生物数量变化过程决定的。在水体黑臭阶段，水中污染物数量较多，微生物是这一阶段的优势物种。通过治理，水中污染物数量大幅度降低后，藻类将替代微生物成为新的优势物种，此时水体会表现浑浊甚至藻类暴发。
四、黑臭水体治理工艺
治理工艺主要由三部分组成。
第一部分为“截污控源”，主要采用将污水收集进入排水管网的方法进行截污，减少进入水体的污染物数量。
第二部分为“清淤改良”，主要采用机械清淤的方式消除目标区域的内源污染，然后进行河道基底改良。河道基底改良的目的是增大基底对污染物质的吸附能力，提高基底生物活性和生物量，为植物吸收和植物根系复氧创造更好的条件，最终可以显著提高对底泥污染物质的矿化作用效果，使污染物质被矿化后更好的被植物吸收，最终通过植物收割移出水体。
第三部分是“净化修复”，采用构建多级沉水植物湿地为主，构建生态岛、生态驳岸为辅的方法，实现水质进一步净化并降低水体富营养化程度、抑制藻类生长和暴发，以完成黑臭水体的治理工作。
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