河流黑臭的原因和机理

河流黑臭的原因及机理

所谓黑臭是水体有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。水体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体黑臭的根源。

有关河流黑臭的原因，LAZARO指出河流黑臭现象其实是一种生物化学现象，水体中有机物质的厌气分解。认为水体中的有机物质在分解过程中耗氧大于复氧，造成缺氧环境，厌氧微生物分解有机物产生大量的臭味气体逸出水面进入大气，致使水体黑臭。ROMMANO在1963年指出表征水体黑臭的指示物质是由放线菌在有机污染物存在下所产生的乔司脒、萘烷醇类和2-MIB，而乔司脒的浓度可以定量描述水体黑臭的程度。

1黑臭的原因

1.1水体有机污染

城市河流不仅供水，同时也已成为城市工业废水、居民生活污水的主要排放场所。随着工业废水和生活污水的大量排放，河流中有机碳污染物(COD、BOD)、有机氮污染物(NH3-N)以及含磷化合物负荷不断加大。有机污染物在分解过程中耗氧大于复氧，造成水体缺氧，厌氧微生物大量繁殖并分解有机物产生大量有臭气体如甲烷（CH4）、硫化氢(H2S）、氨(NH3)

等逸出水面进入大气使水体发臭。有机物主要是指糖类、蛋白质、油脂、氨基酸、酯类等。

这些物质以悬浮态或溶解态存在于污废水中。排入水体后能在微生物作用下分解成CO2和水等简单无机物，同时消耗大量的氧。除此之外，当水体中受到有机碳与有机氮以及有机磷污染物污染时，无论其中是否有充分的DO，在适合的水温下都将受到好氧放线菌或厌氧微生物的降解，排放出不同种类发臭物质，引起水体不同程度的黑臭。

在《黄浦江水体黑臭的由来》一文中，认为造成水体黑臭的根本原因是有机污染日益严重，黄浦江水体稀释自净能力的差距越来越大。

1.2氨氮、总磷污染

生活污水中各种有机还原氮磷物质在水体中缓慢的好氧降解，导致水体DO降低。含氮有机物降解的耗氧远大于碳有机物降解的耗氧，氮磷物质与一般的碳水化合物一起参与耗氧过程，使水体中DO降低，导致水质恶化，发黑发臭。

《影响珠江广州河段局部水体黑臭的主要原因剖析》一文中，从污染物耗氧、污染物降解能力、水体氧平衡和水文条件等方面剖析这种水质污染的原因，进而提出解决广州河段水污染控制的有效途径。指出珠江广州河段DO低，局部水体发黑发臭的主要原因是水体中NH3-N太多，大量消耗水中的DO所致。据NH3-N耗氧实验结果，广州河段研究断面NH3-

N平均耗氧系数为3.3。因此，目前的河水要增加1mgDO，就必须减少0.303mgNH3-N,可见降低NH3-N的浓度对提高河水的DO至关重要。

1.3底泥以及底质的再悬浮

城市河流污染的特点就是不仅是其水质受到严重污染，而其底泥的污染也非常严重。水体中的大量污染物沉淀并累积在河流底泥中，某种意义上，底泥是排入河流中各种污染的主要归属之一。大量的污染严重的底泥在物理、化学和生物等一系列作用下，吸附在底泥颗粒上的污染物与孔隙水发生交换，从而向水中释放污染物，造成水体二次污染，导致河道水体常年黑臭；大量的底泥也为微生物提供了繁殖的温床,在这些微生物中，放线菌和蓝藻类对水体黑臭贡献最大。沉积在河床底部的污泥，由于水流的冲刷、人为扰动，大型工程的建设以及生物活动均能引起底泥再悬浮。悬浮于水流中的底泥颗粒本身对水体也起着致黑的作用，应太林等研究得出悬浮颗粒物中主要致黑成分为易被氧化的硫化亚铁和硫化亚锰，即本身有颜色的则参与致黑。1997年应太林等还对不同扰动下底泥再悬浮对苏州河黑臭的影响研究中，得出随着扰动速度的增加可以加剧河流水质的黑臭程度。

1.4水体热污染

城市河流的热污染是指河流两岸工厂向水体排放的高温废水，如电站的冷却水，它不仅能威胁到河流中水生生物

的繁殖和生存，同时它使局部甚至整个河流的水温上升，而水温是促进水体发臭的一个重要因素。

WOOD指出水体温度低于8℃和高于35℃时，河流一般不产生黑臭，因为在这个温度段内放线菌分解有机污染物，产生乔司眯的活动受到抑制。而在25℃时放线菌的繁殖达到最高，河流的黑臭也达到最大。因此当河流受到有机物污染且水温适宜的情况下，微生物强烈的活动会使水体中的有机物质大量分解，生成各种发臭物质，从而引起河流出现不同程度的黑臭。

1.5其他因素

(1)重金属污染：重金属污染也是城市河流污染类型的一种，对河流黑臭的贡献主要在于水体中铁、锰的浓度，而悬浮物质中的铁、锰是重要的致黑因子之一。

(2)航运：城市河流的主要功能之一就是航运。船舶污染是一种综合性的污染，但总体来说主要和运输货物的性质、船上的生活污水、垃圾、粪便以及废油的排放有关。而航运对河流产生黑臭还有一大贡献,就是它会导致河流沉积物发生再悬浮。

此外，生活、工业垃圾的随意堆放、城市暴雨径流、支流泄水或上游的污水等对河流的黑臭均具有不同程度的贡献。

2.2水体黑臭的形成机理

大量研究表明发生黑臭的机理基本一样,它是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。当大量的有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化成缺氧状态,致使厌氧细菌大量繁殖，有机物腐败、分解、发酵使水体变黑、变臭。

2.1 致黑

水体的致黑物质可以分为2部分：①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，②是溶于水的带色有机化合物（主要是腐殖质类有机物）。在不同厌氧微生物的参与下会发生反应，生成FeS。

Fe的微生物还原导致还原态铁向上覆水体扩散时，在硫酸盐还原菌等还原下，Fe2+和H2S多反应生成FeS。FeS是黑色沉积物，水体中微小的悬浮物质会吸附一部分FeS，而部分沉积于水底的FeS 沉积物还会在厌氧分解产生的气体或气泡托浮作用下重新进人水体，再加上其他因素的协同作用，使水体呈现黑色。

微生物分解底泥中的有机物产生臭气,同时,黑色底泥颗粒也被产生的气体形成的气泡托浮到达水体表面，对水体也起着致黑的作用。

国内学者对河流黑臭问题也进行了一些比较深入的研究。在致黑方面也有诸多研究。如罗纪旦认为河流水体的黑臭与存在的腐殖质有关，硫化亚铁是其中的主要致黑物质。