河流黑臭的原因及机理清楚明了

河流黑臭的原因因及机理所谓黑臭是水体体有机污染的的一种极端现现象，是由于于水体缺氧，有有机物腐败而而造成的。水水体黑臭的直直接原因是由由于DO不足造成成的，而污染染物的排放是是造成水体黑黑臭的根源。有关河流黑臭的的原因，LAAZARO指指出河流黑臭臭现象其实是是一种生物化化学现象，水水体中有机物物质的厌气分分解。认为水水体中的有机机物质在分解解过程中耗氧氧大于复氧，造造成缺氧环境境，厌氧微生生物分解有机机物产生大量量的臭味气体体逸出水面进进入大气，致致使水体黑臭臭。ROMMMANO在1963年指指出表征水体体黑臭的指示示物质是由放放线菌在有机机污染物存在在下所产生的的乔司脒、萘萘烷醇类和22-MIB，而而乔司脒的浓浓度可以定量量描述水体黑黑臭的程度。1黑臭的原因1.1水体有机机污染城市河流不仅供供水，同时也也已成为城市市工业废水、居居民生活污水水的主要排放放场所。随着着工业废水和和生活污水的的大量排放，河河流中有机碳碳污染物(CCOD、BOD)、有有机氮污染物物(NH3-N)以及含含磷化合物负负荷不断加大大。有机污染染物在分解过过程中耗氧大大于复氧，造造成水体缺氧氧，厌氧微生生物大量繁殖殖并分解有机机物产生大量量有臭气体如如甲烷（CHH4）、硫化氢氢(H2S）、氨(NHH3)等逸出水面面进入大气使使水体发臭。有有机物主要是是指糖类、蛋蛋白质、油脂脂、氨基酸、酯酯类等。这些物质以悬浮浮态或溶解态态存在于污废废水中。排入入水体后能在在微生物作用用下分解成CCO2和水等等简单无机物物，同时消耗耗大量的氧。除除此之外，当当水体中受到到有机碳与有有机氮以及有有机磷污染物物污染时，无无论其中是否否有充分的DDO，在适合合的水温下都都将受到好氧氧放线菌或厌厌氧微生物的的降解，排放放出不同种类类发臭物质，引引起水体不同同程度的黑臭臭。在《黄浦江水体体黑臭的由来来》一文中，认认为造成水体体黑臭的根本本原因是有机机污染日益严严重，黄浦江江水体稀释自自净能力的差差距越来越大大。1.2氨氮、总总磷污染生活污水中各种种有机还原氮氮磷物质在水水体中缓慢的的好氧降解，导导致水体DOO降低。含氮氮有机物降解解的耗氧远大大于碳有机物物降解的耗氧氧，氮磷物质质与一般的碳碳水化合物一一起参与耗氧氧过程，使水水体中DO降低，导导致水质恶化化，发黑发臭臭。《影响珠江广州州河段局部水水体黑臭的主主要原因剖析析》一文中，从从污染物耗氧氧、污染物降降解能力、水水体氧平衡和和水文条件等等方面剖析这这种水质污染染的原因，进进而提出解决决广州河段水水污染控制的的有效途径。指指出珠江广州州河段DO低，局部部水体发黑发发臭的主要原原因是水体中中NH3-N太多，大大量消耗水中中的DO所致。据据NH3-N耗氧实验验结果，广州州河段研究断断面NH3--N平均耗氧氧系数为3..3。因此，目目前的河水要要增加1mggDO，就必必须减少0..303mggNH3-N,可见降降低NH3-N的浓度对对提高河水的的DO至关重要要。1.3底泥以及及底质的再悬悬浮城市河流污染的的特点就是不不仅是其水质质受到严重污污染，而其底底泥的污染也也非常严重。水水体中的大量量污染物沉淀淀并累积在河河流底泥中，某某种意义上，底底泥是排入河河流中各种污污染的主要归归属之一。大大量的污染严严重的底泥在在物理、化学学和生物等一一系列作用下下，吸附在底底泥颗粒上的的污染物与孔孔隙水发生交交换，从而向向水中释放污污染物，造成成水体二次污污染，导致河河道水体常年年黑臭；大量量的底泥也为为微生物提供供了繁殖的温温床,在这些微生生物中，放线线菌和蓝藻类类对水体黑臭臭贡献最大。沉沉积在河床底底部的污泥，由由于水流的冲冲刷、人为扰扰动，大型工工程的建设以以及生物活动动均能引起底底泥再悬浮。悬悬浮于水流中中的底泥颗粒粒本身对水体体也起着致黑黑的作用，应应太林等研究究得出悬浮颗颗粒物中主要要致黑成分为为易被氧化的的硫化亚铁和和硫化亚锰，即即本身有颜色色的则参与致致黑。19997年应太林林等还对不同同扰动下底泥泥再悬浮对苏苏州河黑臭的的影响研究中中，得出随着着扰动速度的的增加可以加加剧河流水质质的黑臭程度度。1.4水体热污污染城市河流的热污污染是指河流流两岸工厂向向水体排放的的高温废水，如如电站的冷却却水，它不仅仅能威胁到河河流中水生生生物的繁殖和和生存，同时时它使局部甚甚至整个河流流的水温上升升，而水温是是促进水体发发臭的一个重重要因素。WOOD指出水水体温度低于于8℃和高于35℃时，河流一一般不产生黑黑臭，因为在在这个温度段段内放线菌分分解有机污染染物，产生乔乔司眯的活动动受到抑制。而而在25℃时放线菌的的繁殖达到最最高，河流的的黑臭也达到到最大。因此此当河流受到到有机物污染染且水温适宜宜的情况下，微微生物强烈的的活动会使水水体中的有机机物质大量分分解，生成各各种发臭物质质，从而引起起河流出现不不同程度的黑黑臭。1.5其他因素素(1)重金属污污染：重金属属污染也是城城市河流污染染类型的一种种，对河流黑黑臭的贡献主主要在于水体体中铁、锰的的浓度，而悬悬浮物质中的的铁、锰是重重要的致黑因因子之一。(2)航运：城城市河流的主主要功能之一一就是航运。船船舶污染是一一种综合性的的污染，但总总体来说主要要和运输货物物的性质、船船上的生活污污水、垃圾、粪粪便以及废油油的排放有关关。而航运对对河流产生黑黑臭还有一大大贡献,就是是它会导致河河流沉积物发发生再悬浮。此外，生活、工工业垃圾的随随意堆放、城城市暴雨径流流、支流泄水水或上游的污污水等对河流流的黑臭均具具有不同程度度的贡献。2.2水体黑臭臭的形成机理理大量研究表明发发生黑臭的机机理基本一样样,它是由于于水体缺氧，有有机物腐败而而造成的。当当大量的有机机污染物进入入水体，在好好氧微生物的的生化作用下下，消耗了水水体中大量的的氧气，使水水体转化成缺缺氧状态,致致使厌氧细菌菌大量繁殖，有有机物腐败、分分解、发酵使使水体变黑、变变臭。2.1致黑水体的致黑物质质可以分为22部分：①以固态或吸吸附于悬浮颗颗粒上的形式式存在于水体体中的不溶性性物质，②是溶于水的的带色有机化化合物（主要要是腐殖质类类有机物）。在在不同厌氧微微生物的参与与下会发生反反应，生成FFeS。Fe的微生物还还原导致还原原态铁向上覆覆水体扩散时时，在硫酸盐盐还原菌等还还原下，Fee2+和H2S多反应生成成FeS。FeS是黑色色沉积物，水水体中微小的的悬浮物质会会吸附一部分分FeS，而部部分沉积于水水底的FeSS沉积物还会会在厌氧分解解产生的气体体或气泡托浮浮作用下重新新进人水体，再再加上其他因因素的协同作作用，使水体体呈现黑色。微生物分解底泥泥中的有机物物产生臭气,,同时,黑色底泥颗颗粒也被产生生的气体形成成的气泡托浮浮到达水体表表面，对水体体也起着致黑黑的作用。国内学者对河流流黑臭问题也也进行了一些些比较深入的的研究。在致致黑方面也有有诸多研究。如如罗纪旦认为为河流水体的的黑臭与存在在的腐殖质有有关，硫化亚亚铁是其中的的主要致黑物物质。19997年应太林林等在《苏州州河水体黑臭臭机理及底质质再悬浮对水水体的影响》文文章中，探讨讨了苏州河水水体黑臭现象象，证实了水水体发黑主要要与存在吸附附了的带负电电胶体悬浮颗颗粒有关，且且腐殖质是吸吸附物或络合合物的主要组组成。剂治严严等用Ⅲ类地面水对对典型污染断断面的底质进进行了反复搅搅拌清洗试验验。结果表明明，随着清洗洗次数的增加加，水体的黑黑臭指数下降降最终可不黑黑臭。底泥再再悬浮对水质质的影响试验验表明，搅拌拌速度增加，各各项指标恶化化，黑臭加剧剧。2.2致臭发黑水体中产生生臭味的途径径很多，但以以下2种比较突出出：①大量有机物物在厌氧菌作作用下发生分分解，其中间间产物和最终终产物中有一一系列的硫化化氢、氨、硫硫醇等发臭物物质产生，引引起水体发臭臭。②通过对腐殖殖物质的分析析，从腐殖酸酸、富里酸的的酸水解产物物中得到的近近20种氨基酸酸和大量游离离氨，这些氨氨基酸在水体体中以脱氨基基作用、脱羧羧酸作用以及及某些细菌如如变形杆菌分分解含硫氨基基酸等3种分解方式式，产生了大大量的游离氨氨臭气和具有有相当臭味的的胺类、硫化化氢以及具有有特殊恶臭的的硫醇类物质质。③厌氧条件下下由厌氧放线线菌分泌产生生的土臭素和和异茨醇。这这类发臭物质质的嗅阈值为为0.05～0.1μg/L，极低低浓度就容易易引起强烈的的臭味效应。CH4，H2S，NH3等发臭气体被认为是水体黑臭中的发臭物质。国内学者对河流流恶臭问题也也进行了一些些研究。李梓梓君等对浑河河主要恶臭物物质及发臭特特性的研究，说说明了发臭物物质的特性及及其主要相关关因子：水况况因子（泾污污比和污水滞滞留时间）、气气象因子（水水温、风向、风风速和气温）、底底泥因子（底底泥量与分布布）和化学因因子（CODD和DO）。唐秀云对佛山汾汾江水体恶臭臭的化学因素素特性研究，初初步测定了汾汾江河水质中中pH值，氧化化-还原电位(VV)，DO，COD，TN，NH3-NN，硫化物(SS2-)，H2S，BOD5，嗅嗅阈值，有机机酸，有机碱碱等与水质黑黑臭有关的项项目分析了DDO与河水发发生恶臭的组组合关系,提出恶臭指指数为客观衡衡量恶臭程度度和状况提供供了一个定量量依据。3结语近年来，国内外外学者在水体体黑臭研究领领域内做了不不少的工作，在在研究范围与与深度方面均均有所拓展，目目前国外的研研究偏重于机机理方面，尤尤其对致黑微微生物进行了了大量的研究究，而国内的的研究则更偏偏重于分析引引起黑臭的污污染物和治理理技术方面，并并建立适合当当地河流的黑黑臭模型对黑黑臭程度进行行定量化的研研究，但总的的看来，对黑黑臭原因机理理的深层次研研究极少见。关关于城市河流流的黑臭现象象到底是一个个渐变过程，还还是一个突发发过程；在一一个具备了黑黑臭的基本条条件(DO＝0）的水体中中，是哪些环环境因素、什什么样的变化化趋势会增大大黑臭发生的的可能；黑臭臭过程是一个个在相当大范范围水域内整整体同步发生生、演化的，还还是由局部发发生后逐渐扩扩散，影响到到大范围水域域的；又是哪哪些因素会抑抑制其发生；；在黑臭现象象发生后,具备什么条条件，施加什什么影响，才才会导致其缓缓解乃至消失失等一系列问问题,现有理论尚尚不能给出系系统、合理的的解释。总之之，随着我国国城市化的进进程不断加快快，城市人口口的增加，工工业的发展，生生活和社会活活动模式的变变化，使城市市河道受到日日益严重的污污染，出现水水体黑臭的现现象将更加频频繁，更多关关于黑臭的问问题急待科学学合理的解释释，黑臭原因因机理的研究究必将有更大大的发展。水体黑臭的原因因水体黑臭是各种种因素综合作作用的结果,,下面就主要要因素进行分分析。有机污染导致黑黑臭水体黑臭现象是是一种生物化化学现象—水体中有机机物的厌氧分分解，有机物物在分解过程程中耗氧大于于复氧,造成水体缺缺氧，厌氧微微生物大量繁繁殖并分解有有机物产生大大量有臭气体体如甲烷、硫硫化氢、氨等等逸出水面进进入大气，使使水体发臭。有有机物主要是是指糖类、蛋蛋白质、油脂脂、氨基酸、酯酯类等，这些些物质以悬浮浮态或溶解态态存在于污废废水中，排入入水体后能在在微生物作用用下分解成二二氧化碳和水水等简单无机机物，同时消消耗大量的氧氧。在标准情情况下，水中中溶解氧为99mg/L，溶溶解氧降至44mg/L以以下时，将严严重影响鱼类类和水生生物物的生存，当当溶解氧降至至1mg/LL时，大部分分鱼类会窒息息死亡,当溶解氧降降至0mg//L时，水中中厌养生物占占据优势，有有机物进行厌厌养分，造成成水体黑臭。现在滏阳河衡水水段溶解氧的的平均值是22.62mgg/L。除此此之外，当水水体中受到有有机碳与有机机氮以及有机机磷污染物污污染时，无论论其中是否有有充分的溶解解氧，在适合合的水温下都都将受到好氧氧放线菌或厌厌氧微生物的的降解，排放放出不同种类类发臭物质，引引起水体不同同程度的黑臭臭。氨氮、总磷导致致黑臭滏阳河氨氮的平平均值是211.82mgg/L，总磷磷的平均值是是1.13mmg/L。由由此可见，氨氨氮、总磷是是滏阳河的重重要污染物，各各种有机还原原氮磷物质在在水体中缓慢慢的好氧降解解是滏阳河溶溶解氧低的主主要原因。含含氮有机物降降解的耗氧远远大于碳有机机物降解的耗耗氧，氮磷物物质与一般的的碳水化合物物一起参与耗耗氧过程，使使水体中溶解解氧降低，导导致水质恶化化,发黑发臭,所以应提倡倡使用无磷洗洗涤用品。重金属污染导致致黑臭水体缺氧导致水水中铁、锰等等重金属还原原，与水中的的硫形成硫化化亚铁等，在在水体致黑作作用中占主导导作用，并且且悬浮物质中中的锰粒子是是重要的致黑黑因子之一。目前滏阳河高锰锰酸盐指数平平均值是322.3mg//L(正常为为≤15mg//L),硫化化物的平均值值是1.422mg/L((正常为≤1.0mgg/L)。垃圾污染导致黑黑臭滏阳河是相对静静止的水系，两两岸居民向河河道倾倒各种种废弃物和生生活垃圾及禽禽畜粪便的现现象十分严重重，郊区居民民更是将田中中杂草、秸杆杆随便扔入河河道，河道作作为“天然垃圾箱箱”，越扔越脏脏、越脏越扔扔，恶性循环环，极大影响响了河道水质质，垃圾腐烂烂也导致水体体出现黑臭。工业废水和生活活污水导致黑黑臭目前衡水市区段段有13个排污口口，有的排出出的污水为豆豆青色，而且且较为浓稠..较低的污水水纳管率，其其中还有部分分纳管后直排排河道，河道道成为各种废废水特别是生生活污水的纳纳污之地。另另外，上游来来水大部分为为污水.众多污水的的排入是引起起河道黑臭的的根本原因。底泥污染导致黑黑臭由于其水流缓慢慢，大量的污污染物沉淀并并累积在底泥泥中，而且滏滏阳河近年来来一直没有清清淤,底泥的数量量和污染程度度都非常大，吸吸附在底泥颗颗粒上的污染染物与孔隙水水发生交换，从从而向外释放放污染物，造造成水体二次次污染，导致致滏阳河水体体常年黑臭；；大量的底泥泥也为微生物物提供了繁殖殖的温床。在在这些微生物物中，放线菌菌和蓝藻类对对水体黑臭贡贡献最大.微生物分解解底泥中的有有机物产生臭臭气，同时，黑黑色底泥也被被产生的气体体形成的气泡泡托浮到达水水体表面，导导致黑臭。水体中常见处于于氧化态（直直接点就是溶溶氧充足的状状态）的物质质有：O22（氧气当然然是）；SOO42–（硫酸根根）、NO33–（硝酸根）、PPO43–（磷酸根根）和Fe33+（铁离子子）、Mn44+（锰离子子）、Cu22+（铜离子子）、Zn22+（锌离子子）等；常见处于还原态态（简单说就就是缺氧状态态纯在的）的的物质：cll-（氯离子）、NN2（氮气）、NNH3（氨氮）、NNO2-（亚硝酸酸盐）、H22S（硫化氢氢）、CH44（甲烷）、FFe