吳銀彪，郭建輝，王曉玲

（1.北京市環(huán)境保護科學研究院，北京 100037；2.北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心，北京 100044；3.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京 100037）

前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求越來越高。據(jù)2016年住房和城鄉(xiāng)建設部的排查結(jié)果，在全國295個地級及以上城市中，70%以上的城市存在黑臭水體，黑臭水體的總數(shù)達1861個，且已達到重度污染程度的水體數(shù)量超過33.5%。黑臭水體的存在不僅給人們帶來了惡劣的感官刺激，也直接對人們的飲水安全構成了嚴重的威脅。國務院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）明確要求：到2020年，我國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)；到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。黑臭水體的治理被提上重要議事日程。

1 黑臭水體的等級劃分和判定方法

1.1 黑臭水體的等級劃分

由住房和城鄉(xiāng)建設部牽頭，會同生態(tài)環(huán)境部、水利部、農(nóng)業(yè)部等聯(lián)合編制的《城市黑臭水體整治工作指南》中明確了黑臭水體等級的劃分：透明度10～25cm、溶解氧0.2～2mg/L、氧化還原電位-200～50mV，氨氮指標8～15mg/L，視為輕度黑臭；透明度低于10cm、溶解氧低于0.2mg/L、氧化還原電位小于-200mV，氨氮指標高于15mg/L，視為重度黑臭。具體分級標準如表1。

表1 城市黑臭水體污染程度分級標準

1.2 黑臭水體的判定方法

（1）布點與測定頻率要求

水體黑臭程度分級判定時，原則上可沿黑臭水體每200～600m間距設置檢測點，每個水體的檢測點不少于3個。取樣點一般設置于水面下0.5m處，水深不足0.5m時，應設置在水深的1/2處。原則上間隔1～7日檢測1次，至少每月檢測3次以上。

（2）黑臭水體的級別判定

某檢測點4項理化指標中，1項指標60%以上數(shù)據(jù)或不少于2項指標30%以上數(shù)據(jù)達到“重度黑臭”級別的，該檢測點認定為“重度黑臭”，否則可認定為“輕度黑臭”。連續(xù)3個以上檢測點認定為“重度黑臭”的，檢測點之間的區(qū)域認定為“重度黑臭”；水體60%以上的檢測點被認定為“重度黑臭”的，整個水體應認定為“重度黑臭”。

2 造成河湖水體黑臭的原因

2.1 外源輸入是造成水體黑臭的根本原因

河流、湖泊一般是地勢低洼的區(qū)域，是城市的主要排洪通道。由于歷史和現(xiàn)實經(jīng)濟條件等原因，周圍的企業(yè)、住宅產(chǎn)生的污水直接或間接排入水體，排水口沿河布置的景象隨處可見，工業(yè)廢水和生活污水中含有的大量有機污染物也排入水體，直接造成水體中的有機污染物濃度增加。

社會發(fā)展使城鎮(zhèn)化不斷加速，建筑占地面積不斷擴大，透水鋪裝等低影響開發(fā)難以與城市的快速擴大同步，滲、滯、蓄、凈、用、排等海綿城市雨洪利用從理念到實施還存在一定差距，地面降水沖刷攜帶進入水體的污染物也占相當?shù)谋戎亍?/p>

水體中有機物在水中微生物的作用下分解，大量消耗水中的溶解氧，當水體長期處于缺氧和厭氧的環(huán)境下，有機物在兼性菌和厭氧菌的作用下會分解產(chǎn)生氨氣、硫化氫、硫醇等惡臭氣體，散發(fā)出惡臭的氣味；同時水體中的金屬元素，轉(zhuǎn)化成硫化亞鐵等黑色物質(zhì)，或沉積在水底，或懸浮在水中，造成水體感官上的黑色。

2.2 內(nèi)源釋放是河湖水體黑臭的重要因素

為貫徹“綠水青山，就是金山銀山”，保護生態(tài)、持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念，各級政府下大力氣治理黑臭河湖水體，將河湖兩岸的污水截流進入污水處理廠處理達標后排放，排污口封堵。但僅做到這些還不夠，由于經(jīng)年累月，河湖水體的底泥中含有大量有機污染物，底泥中污染物向水體的二次釋放，已成了河湖水體黑臭持續(xù)的重要因素。太湖、滇池、武漢東湖等都存在類似情況，黑色的底泥在擾動的狀態(tài)下，又重新進入水體，消耗水體中的溶解氧，導致本已是黑臭水質(zhì)的水體進一步惡化。

2.3 水華泛濫是河湖水體黑臭的推手

如果說外源輸入是河湖水體黑臭的根本原因，內(nèi)源釋放是河湖水體黑臭的重要因素，水華泛濫則是加重河湖水體黑臭的最后一根“稻草”。當河湖水體具備水華爆發(fā)的因素：水體中有豐富的N、P營養(yǎng)物質(zhì)（微囊藻所需N、P濃度比為9∶1），BOD以及其它微量元素；適宜的溫度（微囊藻水華最適宜溫度為25℃～30℃）和光照；適宜的水文地理條件（如緩慢的水流）；適宜的上浮和聚集的溫度（微囊藻上浮聚集溫度為30℃）；適宜的酸堿性（水體呈堿性，pH值達到8～10）。水體中的單一藻類在較短時間內(nèi)迅速生長并聚集，覆蓋水面，阻止了水面的正常復氧，同時在有限的水體空間內(nèi)呼吸耗氧，使水體嚴重缺氧，最終又導致某種藻類的大量死亡，進一步增大水體耗氧負荷，使水體呈厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生大量的惡臭氣體，進一步加重了黑臭水體水質(zhì)惡化。

3 黑臭水體治理思路

3.1 外源截流是根本

為治理黑臭水體，首先要對外部輸入點源進行阻斷，為此首先要摸清河湖兩岸城鎮(zhèn)、村落及工廠、企業(yè)污水的排放去向，區(qū)域排水體制及污水處理廠的建設情況，對于分流制污水管線直接進行截流進入污水處理廠，對于已經(jīng)存在的合流制污水管線進行改造，確保雨污分流，污水全部收納進入污水處理廠處理達標后排放。對河湖沿岸排污口逐個進行封堵，對可能存在的暗管進行排查，切實杜絕河湖兩岸污染物的點源排放。其次，對外部農(nóng)田等面源進行有效控制。提高農(nóng)民的科學文化素質(zhì)及科學種田意識，掌握科學的農(nóng)田施肥技術，避免過量施肥，減少土壤中的肥分通過地面降水帶入河流湖泊而導致河湖中的污染物增加。建設“海綿城市”，進行雨洪利用，減少地面降水的沖掃夾帶。如北京市發(fā)布了《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》（DB11/685-2013），修建了大量的雨洪利用設施，通過集納雨水的方式回補地下水，目前北京地區(qū)已修建集雨工程1000多處。在北京市規(guī)委、市建委、市水務局聯(lián)合頒布的《關于加強建設項目節(jié)約用水設施管理的通知》中，明確了人行步道、廣場和庭院燈地面應進行透水鋪裝。據(jù)統(tǒng)計，北京地區(qū)每年透水鋪裝的面積超過300萬平方米。在保證安全的情況下，在城市建筑與小區(qū)、道路、綠地和廣場內(nèi)建設下沉式綠地，達到地面降水的滲、滯、蓄、凈、用、排的目的，“小雨不濕鞋，大雨不積水”，在雨季蓄積雨水，在非雨季釋放澆花種草，真正實現(xiàn)“海綿城市”的理念。“海綿城市”等低影響開發(fā)戰(zhàn)略對黑臭水體的治理有積極的促進作用。

3.2 內(nèi)源控制是輔助

對于已經(jīng)黑臭的水體，黑色底泥中含有大量的未完全分解的有機物，在擾動的作用下會持續(xù)向水體釋放有機物，大量消耗水體中的溶解氧，加重水體的黑臭程度。因此要想使黑臭水體達到徹底治理，就必須在切斷外源污染的前提條件下，清除黑臭水體的底泥。對于小型的黑臭水體，在非雨季，直接分區(qū)、分段，排干后，開挖清除黑臭底泥；對于大中型的黑臭水體，必須采用駁船，利用超聲技術進行水下開挖，清除水底淤污泥，并對清理的淤污泥進行安全處置，防止底泥釋放和污泥處置不當帶來的二次污染問題。武漢某環(huán)保有限公司對武漢市的墨水湖和深圳市茅州河流域（寶安片區(qū)）的治理，就集中體現(xiàn)了這一點。該公司采用絞吸船進行河湖底泥疏浚，黑色底泥經(jīng)過管道輸送到岸邊的沉淀池，去除渣塊后，進入泥漿調(diào)節(jié)池，通過固液混合器分別投加泥沙聚沉劑和高強高耐水土體固結(jié)劑，經(jīng)板框壓濾機擠壓成型，黑色淤泥呈硬塑化狀態(tài)，含水率在40%以下，7天無側(cè)限抗壓強度0.2MPa以上，遇水不軟化、不泥化，污染物不發(fā)生二次轉(zhuǎn)移、擴散。

3.3 曝氣增氧是關鍵

據(jù)分析，造成河湖水體黑臭的根本原因是因為水體中的有機物含量高，有機物氧化消耗掉大量的溶解氧，使水體處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)，揮發(fā)出氨、硫化氫等惡臭物質(zhì)；同時，在缺氧和厭氧的條件下，在還原性的環(huán)境氣氛中，鐵等金屬元素，轉(zhuǎn)化成黑色的硫化物沉淀，使水體和底泥呈現(xiàn)出黑色。如果對黑臭水體進行曝氣充氧，使溶解氧濃度保持4mg/L一段時間后，黑臭水體的顏色會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色，氣味也變成泥土的氣味，此時的水體水質(zhì)已不再是黑臭水體。流動的水體由于對空氣有卷吸作用，將增大水體與空氣的接觸面積，使水體復氧變得更容易，“流水不腐”就是這個道理。資料表明[1]，當水流速達到0.2～0.3m/s時，可使水體得到有效復氧，抑制水華出現(xiàn)，減少黑臭水體的發(fā)生。

3.4 生態(tài)修復為長效

黑臭水體經(jīng)過點源截流、面源控制，底泥疏浚、垃圾清理和腐敗水草清除，曝氣復氧后，黑臭水體的治理已取得階段性的勝利，但要真正鞏固這一成果，或者使水體向更好的水質(zhì)過渡，還需要重建湖泊河道的生態(tài)系統(tǒng)，使河湖水體的生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出有機的、穩(wěn)定的狀態(tài)，逐步改善河湖水體的水質(zhì)。

要建立良好的水生生態(tài)系統(tǒng)，必須在保證行洪及安全的條件下，逐步恢復河道的原貌，采取生態(tài)護岸，恢復地表水體與地下水的交流通道；盡量使河水流動起來，增加水體復氧的概率。依據(jù)水體的具體特點，有計劃、按比例地種植沉水植物、挺水植物和浮水植物，并定期進行收割和清理，以逐步清除水體中的氮、磷及其它污染物質(zhì)，同時綠化河道并改善水體景觀。投放一定數(shù)量的濾食性水生動物，控制水體中的藻類繁殖，防止水華的發(fā)生。

4 黑臭水體治理過程中需要關注的問題

4.1 外源截流需要關注的問題

合流制排水系統(tǒng)，一般在無降水的情況下，污水通過污水井流入污水處理廠進行處理，但當?shù)孛娼邓畷r，水量增加，污水可能會溢流進入河湖水體，又會帶來水體中耗氧污染物的增加，導致水體污染加重。為切實防止河流再次被污染，必須逐步改造合流制污水排放體制，切實將污水全部截流進入污水處理廠，才能從根本上防止黑臭水體的再次發(fā)生。此外，還要加強居民的環(huán)保教育，提高民眾的環(huán)保意識，禁止將餐廚污水導入雨水井，防止污物隨雨水流入河流湖泊。

4.2 面源控制需要關注的問題

透水鋪裝施工與驗收問題。加強“海綿城市”的建設理念，通過實施透水鋪裝、低洼綠地、雨水收集與暫存等低影響開發(fā)，在一定程度上能實現(xiàn)地面降水回補地下水，減少地下水超采帶來的地質(zhì)災害，在一定程度上也能減少地面降水的卷掃帶來的河湖污染問題。按照《雨水控制與利用工程設計規(guī)范要求》，透水鋪裝分為五層：第一層是透水磚面層，第二層是透水找平層，第三層透水基層，第四層是碎石墊層，第五層是土路基層。利用墊層的大空隙、結(jié)構層中等空隙、形成自上而下、由小到大的“金字塔”型孔隙結(jié)構，使面層到土壤具備有效的透水孔隙，真正滿足“小雨不濕鞋，大雨不積水”的理想境況。但從實際的情況看，由于管理人員的專業(yè)水平和施工工人的專業(yè)素質(zhì)欠缺，導致大面積的透水鋪裝只停留在表面，只有第一層的面層透水，而其它各層難以透水。地面降水卷掃，污染物入河等問題，難以在短時間內(nèi)得到有效解決。

4.3 內(nèi)源控制需要關注的問題

底泥疏浚、生活垃圾打撈、水底植物殘枝敗葉的清理是外源污染得到有效控制后，黑臭水體治理的重要方法。實現(xiàn)底泥的有效疏浚，既要將底部污染物徹底清除，又要防止水體生態(tài)系統(tǒng)遭遇破壞。既要使淤污泥從水中清理出去，又要對清理出的淤污泥進行合理處置，防止淤污泥帶來二次污染問題。

4.4 曝氣增氧需要關注的問題

曝氣增氧是黑臭水體治理的關鍵，但需要特別關注潛流曝氣及推流設備電器的安全問題，防止電器漏電對人及水體中的生物造成傷害。河道首先要滿足行洪的需求，因此在黑臭水體治理的過程中，正常行洪是河湖水體治理的基礎和前提，在確保行洪安全的條件下，建設安裝水體凈化設施。需要合理安裝和布置曝氣設施，控制曝氣強度，防止設備噪聲和氣溶膠對周圍環(huán)境的影響。采用鼓風曝氣時，需對鼓風機房進行隔聲設計，減小風機噪聲對周圍環(huán)境的影響；曝氣水流高度不超過1m，防止曝氣氣溶膠對周圍環(huán)境帶來不利影響。

4.5 生態(tài)修復需要關注的問題

經(jīng)過外源截流、內(nèi)源控制，曝氣充氧后，河湖水體基本得到了恢復，生態(tài)系統(tǒng)的重建將是河湖治理提升水質(zhì)的重點。通過生態(tài)護岸、水生植物的栽培，建立完善的水生生態(tài)系統(tǒng)，吸收水體中的氮、磷元素，抑制水體中藍藻、綠藻等藻類的生長，同時投放濾食性魚類，如青魚、草魚、鰱魚、鳙魚等，防止水華的發(fā)生。有試驗表明：當水體中的鰱魚、鳙魚放養(yǎng)密度達到每立方水有魚50克時，就能控制藍藻水華的發(fā)生[2]。

生態(tài)修復中要注重水生植物與水生動物的搭配，有利于整個水生生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。水生植物的修復盡量采用土著植物，采取以挺水植物為主，沉水植物為輔，漂浮植物少量，防止單一化的原則。南京環(huán)境科學研究所張毅敏提出：挺水植物占修復區(qū)水面的20%左右，以2～10叢/m2為宜；沉水植物占修復區(qū)水面的10%左右，以30～100株/m2為宜；水生動物以土著的底棲水生生物為主，在治理區(qū)的10%水面上投放，水生昆蟲、螺類、貝類一般以50～100個/m2，雜食性蝦類和小型雜食性蟹類5～30個/m2為宜。

黑臭水體的治理還要制定防止水華發(fā)生的應急預案，密切關注水華發(fā)生的條件：水體中的N、P、BOD以及其它微量元素，溫度和光照，酸堿度及藻類分布特征，在水華發(fā)生時，啟動應急預案，采取溶氣氣浮，浮筒攔污，水藻打撈，壓濾干燥等措施，盡快清除水華，對區(qū)域水體進行曝氣補氧，以防水體中的溶解氧急劇下降，帶來毀滅性的破壞。

4.6 河湖水體管理需要關注的問題

經(jīng)過外源截流、面源管控、內(nèi)源控制、曝氣增氧和生態(tài)修復綜合治理后，黑臭水體治理已取得階段性成果，但要鞏固黑臭水體治理的效果，保持水體長期穩(wěn)定向好的發(fā)展，還需要有專業(yè)的技術支撐，專業(yè)化的管理和運營團隊。對水體管理者進行專業(yè)技術和技能培訓，增強專業(yè)技術力量是打贏黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)的最終保障。

5 結(jié)語

當前，黑臭水體治理是繼大氣治霾之后的又一件大事，相關部門已高度重視。黑臭水體的治理雖已取得了階段性成果，但要達到徹底治理、完全消除黑臭水體，還任重而道遠。因此必須掌握黑臭水體的分級及判定依據(jù)，真正弄清水體黑臭的產(chǎn)生原因，配備專業(yè)技術團隊，綜合運用黑臭水體的治理技術，有計劃有步驟地消除黑臭水體，逐步提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，滿足人民群眾對優(yōu)美生態(tài)環(huán)境的需要，實現(xiàn)美麗中國的目標。