新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì) 新疆 烏魯木齊 830009

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速的快速發(fā)展，在大量物質(zhì)消耗造就城市繁榮的背后，落后的環(huán)保意識(shí)、不完善的污水承接系統(tǒng)以及城鎮(zhèn)集中式污水處理設(shè)施的污水處理能力不足，導(dǎo)致大量廢污水匯入河涌。環(huán)境水體污染負(fù)荷過高時(shí)，水體難以正常地進(jìn)行自凈作用，從而誘使黑臭現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)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(dòng)植物將會(huì)大量消失，水體的自凈功能完全喪失，當(dāng)污染物大量排入時(shí)，水體會(huì)不斷地變得黑臭、惡劣循環(huán)。水體發(fā)黑發(fā)臭不僅會(huì)帶來感官和心理上的不適，同時(shí)因?yàn)閷?duì)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(huì)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(diǎn)源污染。其中點(diǎn)源污染是工業(yè)廢水、生活污水由排放口進(jìn)入的水體污染，通常該類污水濃度更高、成分更復(fù)雜。面源污染指污染物無固定排放點(diǎn)，通過地表徑流、雨水淋洗等進(jìn)入水體，具有廣泛性、隨機(jī)性等特點(diǎn)。

由于河湖通常地勢(shì)低洼，周圍的經(jīng)過處理或者未經(jīng)過處理的工業(yè)企業(yè)、生活污水都會(huì)排入水體中，同時(shí)雨水的淋洗沖刷作用使得地面上的有機(jī)污染物、腐殖質(zhì)以及氨氮等也進(jìn)入水體中。水體中的這些物質(zhì)由于水中微生物活動(dòng)而進(jìn)行分解、水解，這些生化過程會(huì)造成水體中溶解氧量的急劇減少。當(dāng)水體長期處于缺氧和厭氧環(huán)境時(shí)，水中有機(jī)物則會(huì)因?yàn)樗w厭氧菌的作用而不斷分解，并由此產(chǎn)生HS等大量惡臭氣體；同時(shí)水中富含的金屬礦物質(zhì)也會(huì)在厭氧情況下，轉(zhuǎn)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(dāng)有機(jī)物大量聚集時(shí)，細(xì)菌便會(huì)分解部分有機(jī)物產(chǎn)生一層附著于水面的保護(hù)膜，從而使得水面和氣體交換性能減弱，久而久之導(dǎo)致水體逐漸發(fā)臭發(fā)黑。

2.2 內(nèi)源釋放 由于河湖長年受到污染，在河湖底泥強(qiáng)大的物理和化學(xué)吸附作用下，水體中的大量有機(jī)污染物在其表面吸附沉積，使污泥底泥中有機(jī)污染物的濃度顯著高于水體中。由于水體自然湍動(dòng)、人類活動(dòng)的擾動(dòng)影響，底泥受到攪動(dòng)而部分懸浮在水體中，其中的有機(jī)污染物由于濃度差等原因會(huì)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(nóng)業(yè)肥料、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的蓄禽糞便，這些都含有豐富的氮磷等營養(yǎng)元素，它們隨廢污水排放而進(jìn)入自然水體中，成為了藻類生長繁殖的營養(yǎng)來源。當(dāng)溫度、陽光以及鹽堿度等條件事宜時(shí)，藻類就會(huì)大量繁殖，最終形成成片成片的水華。當(dāng)藻類死去后又會(huì)在水中進(jìn)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(huì)減少水氣交換界面，阻礙大氣復(fù)氧，造成溶解氧進(jìn)一步降低。

2.4 水動(dòng)力學(xué)條件不足 水動(dòng)力學(xué)條件不足、水循環(huán)不暢也是引起水體黑臭的原因之一。流水不腐，水在流動(dòng)時(shí)可以不斷地更新其與空氣的接觸表面，從而有利于氧氣進(jìn)入水體當(dāng)中。在水位較深、水體紊流的情況下，水體的復(fù)氧作用較強(qiáng)，反之，水體中的溶解氧會(huì)無法得到及時(shí)補(bǔ)充而呈缺氧狀態(tài)，且污泥也難以被沖刷擴(kuò)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(nóng)業(yè)污染。工業(yè)廢水主要包含化工、化肥等雜質(zhì)，所以其內(nèi)部氨氣含量很高。而生活中的氨氮?jiǎng)t主要是由于大量動(dòng)物的排泄造成，其主要包括蓄禽養(yǎng)殖廠的廢水、地面徑流進(jìn)入等；農(nóng)業(yè)面源污染則包括農(nóng)業(yè)氮肥流失等進(jìn)入水體。氨氮在亞硝酸菌、硝酸菌作用下會(huì)發(fā)生亞硝化、硝化反應(yīng)，生成產(chǎn)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(zhì)之一，是造成水體黑臭現(xiàn)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(guān)聯(lián)與啟示

隨廢污水匯入環(huán)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(huì)大量消耗水中溶解氧，進(jìn)而導(dǎo)致黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生。以珠江流域?yàn)槔鶕?jù)珠江流域近10年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，珠江流域水體污染類型主要以氮磷營養(yǎng)鹽、耗氧有機(jī)物為主，其中氨氮負(fù)荷超標(biāo)最嚴(yán)重。其中，硝酸和亞硝酸菌將氨元素分別轉(zhuǎn)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(huán)境時(shí)，水中有機(jī)物則會(huì)由于厭氧細(xì)菌的分解作用，產(chǎn)生HS、NH3等大量散發(fā)著臭味的氣體。同時(shí)水體部分金屬元素會(huì)在缺氧環(huán)境中轉(zhuǎn)化成黑色物質(zhì)，使得河涌水體呈現(xiàn)黑色，最終水體形成黑臭這種極端現(xiàn)象。

在水環(huán)境下，氨態(tài)氮是最主要的一種形態(tài)，是水污染和富營養(yǎng)化下產(chǎn)生的重度污染物。無機(jī)氮元素在水體中有多種存在形式，包括氨態(tài)氮、硝態(tài)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(jìn)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(jìn)水體中藻類的生長，致使水體溶解氧降低，誘發(fā)黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生。

通常情況下，氨氣會(huì)在厭氧細(xì)菌以及酶的作用下產(chǎn)生，并逐步把有機(jī)氮化合物中的氮轉(zhuǎn)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(chǎn)生途徑主要為有機(jī)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(jī)物、腐殖質(zhì)等物質(zhì)在適宜的條件下，經(jīng)過微生物以及水解酶的作用而產(chǎn)生的氨氣又會(huì)部分溶于水中，使水體中的氨氮含量也相應(yīng)地升高。經(jīng)過上述產(chǎn)氨過程以及溶解過程，水體中的含氮有機(jī)物依次轉(zhuǎn)化成為氨氣、水體中的氨氮，因此河流惡臭氣味的產(chǎn)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(dǎo)致溶解氧量常年過低而造成黑臭現(xiàn)象。黑臭水體的氨氮濃度普遍高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)氨氮項(xiàng)目V類水標(biāo)準(zhǔn)限值，因此應(yīng)該將氨氮作為治理黑臭水體的主要控制指標(biāo)。