黑臭水體治理依據探析

新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第九地質大隊 新疆 烏魯木齊 830009

1 前言

隨著社會經濟快速的快速發展，在大量物質消耗造就城市繁榮的背后，落后的環保意識、不完善的污水承接系統以及城鎮集中式污水處理設施的污水處理能力不足，導致大量廢污水匯入河涌。環境水體污染負荷過高時，水體難以正常地進行自凈作用，從而誘使黑臭現象的出現。當正常水體被污染以后，水生植被不斷地退化、滅絕，水中生存的動植物將會大量消失，水體的自凈功能完全喪失，當污染物大量排入時，水體會不斷地變得黑臭、惡劣循環。水體發黑發臭不僅會帶來感官和心理上的不適，同時因為對地下水造成污染、周邊空氣微生物污染以及蚊蠅的滋生，也會給黑臭水體附近居民健康帶來隱患。

2 黑臭水體成因

2.1 外源輸入 水體外源污染可分為面源、點源污染。其中點源污染是工業廢水、生活污水由排放口進入的水體污染，通常該類污水濃度更高、成分更復雜。面源污染指污染物無固定排放點，通過地表徑流、雨水淋洗等進入水體，具有廣泛性、隨機性等特點。

由于河湖通常地勢低洼，周圍的經過處理或者未經過處理的工業企業、生活污水都會排入水體中，同時雨水的淋洗沖刷作用使得地面上的有機污染物、腐殖質以及氨氮等也進入水體中。水體中的這些物質由于水中微生物活動而進行分解、水解，這些生化過程會造成水體中溶解氧量的急劇減少。當水體長期處于缺氧和厭氧環境時，水中有機物則會因為水體厭氧菌的作用而不斷分解，并由此產生HS等大量惡臭氣體；同時水中富含的金屬礦物質也會在厭氧情況下，轉變成MS、FeO2等黑褐色物體，有些沉下去而有些浮了上來。另外，當有機物大量聚集時，細菌便會分解部分有機物產生一層附著于水面的保護膜，從而使得水面和氣體交換性能減弱，久而久之導致水體逐漸發臭發黑。

2.2 內源釋放 由于河湖長年受到污染，在河湖底泥強大的物理和化學吸附作用下，水體中的大量有機污染物在其表面吸附沉積，使污泥底泥中有機污染物的濃度顯著高于水體中。由于水體自然湍動、人類活動的擾動影響，底泥受到攪動而部分懸浮在水體中，其中的有機污染物由于濃度差等原因會向水中釋放，造成二次污染，并且使得水體中的溶解氧量減少。

2.3 水華泛濫 生活中常用的洗滌劑、農業肥料、養殖業產生的蓄禽糞便，這些都含有豐富的氮磷等營養元素，它們隨廢污水排放而進入自然水體中，成為了藻類生長繁殖的營養來源。當溫度、陽光以及鹽堿度等條件事宜時，藻類就會大量繁殖，最終形成成片成片的水華。當藻類死去后又會在水中進行氧化分解，這樣就造成水體變臭。水中藻類大量生長、漂浮在水面上還會減少水氣交換界面，阻礙大氣復氧，造成溶解氧進一步降低。

2.4 水動力學條件不足 水動力學條件不足、水循環不暢也是引起水體黑臭的原因之一。流水不腐，水在流動時可以不斷地更新其與空氣的接觸表面，從而有利于氧氣進入水體當中。在水位較深、水體紊流的情況下，水體的復氧作用較強，反之，水體中的溶解氧會無法得到及時補充而呈缺氧狀態，且污泥也難以被沖刷擴散而淤積堵塞。

2.5 水體氨氮污染 水體中的氨氮來源廣泛，主要包括生活污水以及工農業污染。工業廢水主要包含化工、化肥等雜質，所以其內部氨氣含量很高。而生活中的氨氮則主要是由于大量動物的排泄造成，其主要包括蓄禽養殖廠的廢水、地面徑流進入等；農業面源污染則包括農業氮肥流失等進入水體。氨氮在亞硝酸菌、硝酸菌作用下會發生亞硝化、硝化反應，生成產物為亞硝酸鹽、硝酸鹽。該生化過程需要水體中溶解氧的參與，造成水體中溶解氧的急劇減少。所以氨氮作為水體中主要的耗氧物質之一，是造成水體黑臭現象惡化的又一重要原因。

3 黑臭水體與水體氨氮污染之間的關聯與啟示

隨廢污水匯入環境水體的高濃度氨氮在水中微生物的亞硝化、硝化作用下，會大量消耗水中溶解氧，進而導致黑臭現象的產生。以珠江流域為例，根據珠江流域近10年水質監測數據顯示，珠江流域水體污染類型主要以氮磷營養鹽、耗氧有機物為主，其中氨氮負荷超標最嚴重。其中，硝酸和亞硝酸菌將氨元素分別轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，該生化過程依賴于大量溶解氧的參與。由于氨氮大量耗氧而使水體長期處于缺氧和厭氧環境時，水中有機物則會由于厭氧細菌的分解作用，產生HS、NH3等大量散發著臭味的氣體。同時水體部分金屬元素會在缺氧環境中轉化成黑色物質，使得河涌水體呈現黑色，最終水體形成黑臭這種極端現象。

在水環境下，氨態氮是最主要的一種形態，是水污染和富營養化下產生的重度污染物。無機氮元素在水體中有多種存在形式，包括氨態氮、硝態氮，其中氨氮為主要存在形式。由于大量藻類的堆積，使得水體不再透明，光線穿透性大幅度降低，這十分不利于水下植物的光合作用。另一方面，藻類死后的尸體進行分解，使水體變臭并且大量耗氧。因此，高濃度的氨氮能夠通過促進水體中藻類的生長，致使水體溶解氧降低，誘發黑臭現象的產生。

通常情況下，氨氣會在厭氧細菌以及酶的作用下產生，并逐步把有機氮化合物中的氮轉化為以氨氮的形式。水體中逸出的惡臭氣體主要是NH3和H2S，其產生途徑主要為有機物的厭氧分解作用以及腐殖酸和富里酸的水解過程。由于氨氣極易溶于水，水體中有機物、腐殖質等物質在適宜的條件下，經過微生物以及水解酶的作用而產生的氨氣又會部分溶于水中，使水體中的氨氮含量也相應地升高。經過上述產氨過程以及溶解過程，水體中的含氮有機物依次轉化成為氨氣、水體中的氨氮，因此河流惡臭氣味的產生往往伴隨著水體中高濃度的氨氮含量。

綜上，水體中氨氮來源廣泛，且其含量高、耗氧量大，易導致溶解氧量常年過低而造成黑臭現象。黑臭水體的氨氮濃度普遍高于地表水環境質量標準氨氮項目V類水標準限值，因此應該將氨氮作為治理黑臭水體的主要控制指標。