河流黑臭的原因及機(jī)理河流黑臭的原因及機(jī)理所謂黑臭是水體有機(jī)污染的一種極端現(xiàn)象，是由于水體缺氧，有機(jī)物腐敗而造成的。水體黑臭的直接原因是由于DO不足造成的，而污染物的排放是造成水體黑臭的根源。有關(guān)河流黑臭的原，LAZARO指出河流黑臭現(xiàn)象其實(shí)是一種生物化學(xué)現(xiàn)象，水體中有機(jī)物質(zhì)的厭氣分解。認(rèn)為水體中的有機(jī)物質(zhì)在分解過(guò)程中耗氧大于復(fù)氧，造成缺氧環(huán)境，厭氧微生物分解有機(jī)物產(chǎn)生大量的臭味氣體逸出水面進(jìn)入大氣，致使水體黑臭。ROMMANO在1963年指出表征水體黑臭的指示物質(zhì)是由放線菌在有機(jī)污染物存在下所產(chǎn)生的喬司脒、萘烷醇類(lèi)和2-M舊，而喬司瞇的濃度可以定量描述水體黑臭的程度。1黑臭的原1.1水體有機(jī)污染城市河流不僅供水，同時(shí)也已成為城市工業(yè)廢水、居民生活污水的主要排放場(chǎng)所。隨著工業(yè)廢水和生活污水的大量排放，河流中有機(jī)碳污染物（COD、BOD）、有機(jī)氮污染物（NH3-N）以及含磷化合物負(fù)荷不斷加大。有機(jī)污染物在分解過(guò)程中耗氧大于復(fù)氧，造成水體缺氧，厭氧微生物大量繁殖并分解有機(jī)物產(chǎn)生大量有臭氣體如甲烷（CH4）、硫化氫(H2s人氨(NH3)等逸出水面進(jìn)入大氣使水體發(fā)臭。有機(jī)物主=1要是指糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、酯類(lèi)等。1=1這些物質(zhì)以懸浮態(tài)或溶解態(tài)存在于污廢水中。排入水體=1要是指糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、酯類(lèi)等。1=1這些物質(zhì)以懸浮態(tài)或溶解態(tài)存在于污廢水中。排入水體后能在微生物作用下分解成C02和水等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，同時(shí)消耗大量的氧。除此之外，當(dāng)水體中受到有機(jī)碳與有機(jī)氮以及有機(jī)磷污染物污染時(shí)，無(wú)論其中是否有充分的DO，在適合的水溫下都將受到好氧放線菌或厭氧微生物的降解，排放出不同種類(lèi)發(fā)臭物質(zhì)，引起水體不同程度的黑臭。在《黃浦江水體黑臭的由來(lái)》一文中，認(rèn)為造成水體黑臭的根本原因是有機(jī)污染日益嚴(yán)重，黃浦江水體稀釋自?xún)裟芰Φ牟罹嘣絹?lái)越大。1.2氨氮、總磷污染生活污水中各種有機(jī)還原氮磷物質(zhì)在水體中緩慢的好氧降解，導(dǎo)致水體DO降低。含氮有機(jī)物降解的耗氧遠(yuǎn)大于碳有機(jī)物降解的耗氧，氮磷物質(zhì)與一般的碳水化合物一起參與耗氧過(guò)程，使水體中DO降低，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，發(fā)黑發(fā)臭。《影響珠江廣州河段局部水體黑臭的主要原因剖析》一文中，從污染物耗氧、污染物降解能力、水體氧平衡和水文段水污染控制的有效途徑。指出珠江廣州河段DO低，局部水體發(fā)黑發(fā)臭的主要原因是水體中NH3-N太多，大量消耗水中的DO所致。據(jù)NH3-N耗氧實(shí)驗(yàn)結(jié)果，廣州河段研究斷面條件等方面剖析這種水質(zhì)污染的原，進(jìn)而提出解決廣州河

NH3-N平均耗氧系數(shù)為3.3。因此，目前的河水要增加ImgDO，就必須減少0.303mgNH3-N月見(jiàn)降低NH3-N的濃度對(duì)提高河水的DO至關(guān)重要。1.3底泥以及底質(zhì)的再懸浮1.3底泥以及底質(zhì)的再懸浮1=1城市河流污染的特點(diǎn)就是不僅是其水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，而其底泥的污染也非常嚴(yán)重。水體中的大量污染物沉淀并累積在河流底泥中，某種意義上，底泥是排入河流中各種污染的主要?dú)w屬之一。大量的污染嚴(yán)重的底泥在物理、化學(xué)和生物等一系列作用下，吸附在底泥顆粒上的污染物與孔隙水發(fā)生交換，從而向水中釋放污染物，造成水體二次污染，導(dǎo)致河道水體常年黑臭；大量的底泥也為微生物提供了繁殖的溫床，在這些微生物中，放線菌和藍(lán)藻類(lèi)對(duì)水體黑臭貢獻(xiàn)最大。沉積在河床底部的污泥，由于水流的沖刷、人為擾動(dòng)，大型工1=11=1程的建設(shè)以及生物活動(dòng)均能引起底泥再懸浮。懸浮于水流中1=11=1程的建設(shè)以及生物活動(dòng)均能引起底泥再懸浮。懸浮于水流中1=1的底泥顆粒本身對(duì)水體也起著致黑的作用，應(yīng)太林等研究得出懸浮顆粒物中主要致黑成分為易被氧化的硫化亞鐵和硫化

1=11=1亞錳，即本身有顏色的則參與致黑。1997年應(yīng)太林等還對(duì)不同擾動(dòng)下底泥再懸浮對(duì)蘇州河黑臭的影響研究中，得出隨著擾動(dòng)速度的增加可以加劇河流水質(zhì)的黑臭程度。1=11.4水體熱污染城市河流的熱污染是指河流兩岸工廠向水體排放的高溫廢水，如電站的冷卻水，它不僅能威脅到河流中水生生物的繁殖和生存，同時(shí)它使局部甚至整個(gè)河流的水溫上升，而水溫是促進(jìn)水體發(fā)臭的一個(gè)重要因素。WOOD指出水體溫度低于8°C和高于35°C時(shí)河流一物，產(chǎn)生喬司瞇的活動(dòng)受到抑制。而在25C時(shí)放線菌的繁殖達(dá)到最高，河流的黑臭也達(dá)到最大。因此當(dāng)河流受到有機(jī)物污染且水溫適宜的情況下，微生物強(qiáng)烈的活動(dòng)會(huì)使水體中的有機(jī)物質(zhì)大量分解，生成各種發(fā)臭物質(zhì)，從而引起河流出現(xiàn)不同程度的黑臭。般不產(chǎn)生黑臭，為在這個(gè)溫度段內(nèi)放線菌分解有機(jī)污染1.5其他因素1=1(1)重金屬污染：重金屬污染也是城市河流污染類(lèi)型的一種，對(duì)河流黑臭的貢獻(xiàn)主要在于水體中鐵、錳的濃度，而懸浮物質(zhì)中的鐵、錳是重要的致黑因子之一。1=11=1(2)航運(yùn)：城市河流的主要功能之一就是航運(yùn)。船舶污染是一種綜合性的污染，但總體來(lái)說(shuō)主要和運(yùn)輸貨物的性質(zhì)、船上的生活污水、垃圾、糞便以及廢油的排放有關(guān)。而航運(yùn)對(duì)河流產(chǎn)生黑臭還有一大貢獻(xiàn)，就是它會(huì)導(dǎo)致河流沉積物發(fā)生再懸浮。1=1此外，生活、工業(yè)垃圾的隨意堆放、城市暴雨徑流、支流泄水或上游的污水等對(duì)河流的黑臭均具有不同程度的貢獻(xiàn)。2.2水體黑臭的形成機(jī)理大量研究表明發(fā)生黑臭的機(jī)理基本一樣，它是由于水體

缺氧，有機(jī)物腐敗而造成的。當(dāng)大量的有機(jī)污染物進(jìn)入水體,在好氧微生物的生化作用下，消耗了水體中大量的氧氣，使水體轉(zhuǎn)化成缺氧狀態(tài)，致使厭氧細(xì)菌大量繁殖，有機(jī)物腐敗、分解、發(fā)酵使水體變黑、變臭。2.1致黑水體的致黑物質(zhì)可以分為2水體的致黑物質(zhì)可以分為2部分：①以固態(tài)或吸附于懸1=1浮顆粒上的形式存在于水體中的不溶性物質(zhì)，②是溶于水的帶色有機(jī)化合物（主要是腐殖質(zhì)類(lèi)有機(jī)物）。在不同厭氧微生物的參與下會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成FeS。1=1Fe的微生物還原導(dǎo)致還原態(tài)鐵向上覆水體擴(kuò)散時(shí)在硫酸鹽還原菌等還原下，F(xiàn)e2+和H2s多反應(yīng)生成FeS。FeS是黑色沉積物，水體中微小的懸浮物質(zhì)會(huì)吸附一部分FeS，而部分沉積于水底的FeS沉積物還會(huì)在厭氧分解產(chǎn)生的氣體或氣泡托浮作用下重新進(jìn)人水體，再加上其他因素的協(xié)同作用，使水體呈現(xiàn)黑色。1=1微生物分解底泥中的有機(jī)物產(chǎn)生臭氣，同時(shí)，黑色底泥顆粒也被產(chǎn)生的氣體形成的氣泡托浮到達(dá)水體表面，對(duì)水體也起著致黑的作用。內(nèi)學(xué)者對(duì)河流黑臭問(wèn)題也進(jìn)行了一些比較深入的研究。在致黑方面也有諸多研究。如羅紀(jì)旦認(rèn)為河流水體的黑臭與存在的腐殖質(zhì)有關(guān)，硫化亞鐵是其中的主要致黑物質(zhì)。1997年應(yīng)太林等在《蘇州河水體黑臭機(jī)理及底質(zhì)再懸浮對(duì)

i=i1=1水體的影響》文章中，探討了蘇州河水體黑臭現(xiàn)象，證實(shí)了水體發(fā)黑主要與存在吸附了的帶負(fù)電膠體懸浮顆粒有關(guān)，且腐殖質(zhì)是吸附物或絡(luò)合物的主要組成。劑治嚴(yán)等用III類(lèi)地面水對(duì)典型污染斷面的底質(zhì)進(jìn)行了反復(fù)攪拌清洗試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著清洗次數(shù)的增加，水體的黑臭指數(shù)下降最終可不黑臭。底泥再懸浮對(duì)水質(zhì)的影響試驗(yàn)表明，攪拌速度增加，各項(xiàng)指標(biāo)惡化，黑臭加劇。i=i1=12.2致臭=1=1=1=1發(fā)黑水體中產(chǎn)生臭味的途徑很多但以下2種比較突出：①大量有機(jī)物在厭氧菌作用下發(fā)生分解，其中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物中有一系列的硫化氫、氨、硫醇等發(fā)臭物質(zhì)產(chǎn)生，引起水體發(fā)臭。②通過(guò)對(duì)腐殖物質(zhì)的分析，從腐殖酸、富里酸的酸水解產(chǎn)物中得到的近20種氨基酸和大量游離氨，這些氨基酸在水體中以脫氨基作用、脫羧酸作用以及某些細(xì)菌如變形桿菌分解含硫氨基酸等3種分解方式，產(chǎn)生了大量的游離氨臭氣和具有相當(dāng)臭味的胺類(lèi)、硫化氫以及具有特殊惡臭的硫醇類(lèi)物質(zhì)。③厭氧條件下由厭氧放線菌分泌產(chǎn)生的土臭素和異茨醇。這類(lèi)發(fā)臭物質(zhì)的嗅閾值為0.O5~0.1pg/L,極低濃度就容易引起強(qiáng)烈的臭味效應(yīng)。CH4,H2s,NH3等發(fā)臭氣體被認(rèn)為是水體黑臭中的發(fā)臭物質(zhì)。=1=1=1=1內(nèi)學(xué)者對(duì)河流惡臭問(wèn)題也進(jìn)行了一些研究。李梓君等對(duì)渾河主要惡臭物質(zhì)及發(fā)臭特性的研究，說(shuō)明了發(fā)臭物質(zhì)的特性及其主要相關(guān)因子：水況因子（涇污比和污水滯留時(shí)間）、

氣象因子（水溫、風(fēng)向、風(fēng)速和氣溫）、底泥因子（底泥量與分布）和化學(xué)因子（COD和DO）。唐秀云對(duì)佛山汾江水體惡臭的化學(xué)因素特性研究，初步測(cè)定了汾江河水質(zhì)中pH值，氧化-還原電位（V）,DO,COD,TN,NH3-N，硫化物（S2-）,H2S,BOD5，嗅閾值，有機(jī)酸有機(jī)堿等與水質(zhì)黑臭有關(guān)的項(xiàng)目分析了DO與河水發(fā)生惡臭的組合關(guān)系，提出惡臭指數(shù)為客觀衡量惡臭程度和狀況提供了一個(gè)定量依據(jù)。3結(jié)語(yǔ)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在水體黑臭研究領(lǐng)域內(nèi)做了不少的工作，在研究范圍與深度方面均有所拓展，目前國(guó)外的研究偏重于機(jī)理方面，尤其對(duì)致黑微生物進(jìn)行了大量的研究，而內(nèi)的研究則更偏重于分析引起黑臭的污染物和治理技術(shù)方面，并建立適合當(dāng)?shù)睾恿鞯暮诔裟Ｐ蛯?duì)黑臭程度進(jìn)行定量化的研究，但總的看來(lái)，對(duì)黑臭原因機(jī)理的深層次研究極少見(jiàn)。關(guān)于城市河流的黑臭現(xiàn)象到底是一個(gè)漸變過(guò)程，還是一=1個(gè)突發(fā)過(guò)程；在一個(gè)具備了黑臭的基本條件（DO=0）的水=1體中，是哪些環(huán)境因素、什么樣的變化趨勢(shì)會(huì)增大黑臭發(fā)生的可能；黑臭過(guò)程是一個(gè)在相當(dāng)大范圍水域內(nèi)整體同步發(fā)生、演化的，還是由局部發(fā)生后逐漸擴(kuò)散，影響到大范圍水域的；又是哪些因素會(huì)抑制其發(fā)生；在黑臭現(xiàn)象發(fā)生后備什么條又是哪些因素會(huì)抑制其發(fā)生；在黑臭現(xiàn)象發(fā)生后備什么條件，施加什么影響，才會(huì)導(dǎo)致其緩解乃至消失等一系列問(wèn)題,現(xiàn)有理論尚不能給出系統(tǒng)、合理的解釋?？傊?，隨著我國(guó)城市化的進(jìn)程不斷加快，城市人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，生活和社會(huì)活動(dòng)模式的變化，使城市河道受到日益嚴(yán)重的污染，出現(xiàn)水體黑臭的現(xiàn)象將更加頻繁，更多關(guān)于黑臭的問(wèn)題急待科學(xué)合理的解釋?zhuān)诔粼驒C(jī)理的研究必將有更大的發(fā)展。水體黑臭的原水體黑臭是各種因素綜合作用的結(jié)果，下面就主要因素進(jìn)行分析。有機(jī)污染導(dǎo)致黑臭水體黑臭現(xiàn)象是一種生物化學(xué)現(xiàn)象—水體中有機(jī)物的厭氧分解，有機(jī)物在分解過(guò)程中耗氧大于復(fù)氧，造成水體缺氧，厭氧微生物大量繁殖并分解有機(jī)物產(chǎn)生大量有臭氣體如=1甲烷、硫化氫、氨等逸出水面進(jìn)入大氣，使水體發(fā)臭。有機(jī)=11=1物主要是指糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、酯類(lèi)等，這些物質(zhì)以懸浮態(tài)或溶解態(tài)存在于污廢水中，排入水體后能在微生物作用下分解成二氧化碳和水等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，同時(shí)消耗大量的氧。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，水中溶解氧為9mg/L，溶解氧降至4mg/L以下時(shí)，將嚴(yán)重影響魚(yú)類(lèi)和水生生物的生存，當(dāng)溶解氧降至1mg/L時(shí)，大部分魚(yú)類(lèi)會(huì)窒息死亡，當(dāng)溶解氧降至1=10mg/L時(shí)，水中厭養(yǎng)生物占據(jù)優(yōu)勢(shì)，有機(jī)物進(jìn)行厭養(yǎng)分，造成水體黑臭。

現(xiàn)在滏陽(yáng)河衡水段溶解氧的平均值是2.62mg/L。除此之外，當(dāng)水體中受到有機(jī)碳與有機(jī)氮以及有機(jī)磷污染物污染時(shí)，無(wú)論其中是否有充分的溶解氧，在適合的水溫下都將受到好氧放線菌或厭氧微生物的降解，排放出不同種類(lèi)發(fā)臭物質(zhì)，引起水體不同程度的黑臭。氨氮、總磷導(dǎo)致黑臭nn滏陽(yáng)河氨氮的平均值是21.82mg/L總磷的平均值是1.13mg/L。由此可見(jiàn)，氨氮、總磷是滏陽(yáng)河的重要污染物，各種有機(jī)還原氮磷物質(zhì)在水體中緩慢的好氧降解是滏陽(yáng)河溶解氧低的主要原因。含氮有機(jī)物降解的耗氧遠(yuǎn)大于碳有機(jī)物降解的耗氧，氮磷物質(zhì)與一般的碳水化合物一起參與耗氧過(guò)程,使水體中溶解氧降低，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，發(fā)黑發(fā)臭，所以應(yīng)提倡使用無(wú)磷洗滌用品。nn重金屬污染導(dǎo)致黑臭水體缺氧導(dǎo)致水中鐵、錳等重金屬還原，與水中的硫形成硫化亞鐵等，在水體致黑作用中占主導(dǎo)作用，并且懸浮物質(zhì)中的錳粒子是重要的致黑因子之一。目前滏陽(yáng)河高錳酸鹽指數(shù)平均值是32.3mg/L（正常為M15mg/L），硫化物的平均值是1.42mg/L（正常為M1.0mg/L）。垃圾污染導(dǎo)致黑臭滏陽(yáng)河是相對(duì)靜止的水系，兩岸居民向河道傾倒各種廢棄物和生活垃圾及禽畜糞便的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，郊區(qū)居民更是將田中雜草、秸桿隨便扔入河道，河道作為“天然垃圾箱”，越扔越臟、越臟越扔，惡性循環(huán)，極大影響了河道水質(zhì)，垃圾腐爛也導(dǎo)致水體出現(xiàn)黑臭。工業(yè)廢水和生活污水導(dǎo)致黑臭目前衡水市區(qū)段有13個(gè)排污口，有的排出的污水為豆青色，而且較為濃稠.較低的污水納管率，其中還有部分納管后直排河道，河道成為各種廢水特別是生活污水的納污之地。另外，上游來(lái)水大部分為污水.眾多污水的排入是引起河道黑臭的根本原因。底泥污染導(dǎo)致黑臭由于其水流緩慢，大量的污染物沉淀并累積在底泥中，而且滏陽(yáng)河近年來(lái)一直沒(méi)有清淤，底泥的數(shù)量和污染程度都非常大，吸附在底泥顆粒上的污染物與孔隙水發(fā)生交換，從而向外釋放污染物，造成水體二次污染，導(dǎo)致滏陽(yáng)河水體常年黑臭；大量的底泥也為微生物提供了繁殖的溫床。在這些微生物中，放線菌和藍(lán)藻類(lèi)對(duì)水體黑臭貢獻(xiàn)最大.微生物分解底泥中的有機(jī)物產(chǎn)生臭氣，同時(shí)，黑色底泥也被產(chǎn)生的氣體形成的氣泡托浮到達(dá)水體表面，導(dǎo)致黑臭。水體中常見(jiàn)處于氧化態(tài)（直接點(diǎn)就是溶氧充足的狀態(tài)）的物質(zhì)有：02（氧氣當(dāng)然是）；SO42-（硫酸根入no3_（硝酸根入PO43_（磷酸根）和Fe3+（鐵離子入Mn4+（犠離子入CU2+（銅離子入Zn2+（鋅離子）等；常見(jiàn)處于還原態(tài)（簡(jiǎn)單說(shuō)就是缺氧狀態(tài)純?cè)诘模┑奈镔|(zhì)：cl.（氯離子入N2（氮?dú)馊隢H3（氨氮入N02_（亞硝酸鹽入H2s（硫化氫入Cf（甲烷，F(xiàn)e2+（亞鐵離子）、多數(shù)有機(jī)化合物（包括我們的殘餌、糞便、池底有機(jī)質(zhì)淤泥）等。氮在水體中存在的形式：一般未受污染的天然水域中，由于溶氧豐富，氮主要以N03.（硝酸根）存在；在養(yǎng)殖池水中氮通常有4種存在形態(tài)：N0&（硝酸根）、NO》（亞硝酸鹽入N2（氮?dú)?NH3（氨氮）o處于氧化態(tài)的物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臈l件（缺氧）下可以被還原，例如無(wú)毒的硝酸鹽被還原成有毒的亞硝酸鹽和氨氮；同樣處于還原態(tài)的物質(zhì)在適當(dāng)條件（富氧）下被氧化，例如硫化氫被氧化成硫酸根。自機(jī)決t殘空’充便李"人與生七士忌圣仔I、的虎E機(jī)研二的匚圭軍.三獷境「■方岳）喪抒解產(chǎn)物蚓更1E機(jī)研二的匚圭軍.三獷境「■方岳）喪抒解產(chǎn)物蚓更