郭潔蕓　孫學斌　李建龍

摘 ? ?要：隨著經濟的快速發(fā)展，我國的水污染問題日益嚴重，城市黑臭河道的出現(xiàn)嚴重影響著人民群眾的身心健康和水生態(tài)文明的建設進程，黑水除臭已經成為急需解決的難題。江蘇省鎮(zhèn)江市作為長三角地區(qū)的重要口岸，其水污染現(xiàn)狀不容樂觀，城市河道黑臭問題亟待解決。本文以鎮(zhèn)江市為例，分析了黑臭河道的外源性及內源性成因;同時從物理、化學、生物修復等方面，系統(tǒng)綜述了有效治理黑臭河道的技術;通過進一步的優(yōu)化，指出要采用以生物-生態(tài)修復技術為主的綜合治理技術，重視河道水生態(tài)系統(tǒng)的健康。結合玉帶河治理案例，展示了應用綜合治理技術后的良好效果，可以為今后其他城市黑臭河道的生態(tài)治理提供參考。關鍵詞：鎮(zhèn)江市黑臭河道;黑臭成因分析;生物-生態(tài)修復技術;綜合治理

中圖分類號：X52 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.01.017

The Cause Analysis and Treatment Technology of Black and Smelly River in City

GUO Jieyun1， SUN Xuebin2， LI Jianlong1

（1.Department of Ecology， School of Life Science， Nanjing University， Nanjing， Jiangsu 210023， China; 2. Water Resources Bureau， RunzhouDistrict， Zhenjiang City， Zhenjiang， Jiangsu 212032， China）

Abstract： With the rapid development of economy， the problem of water pollution in China has become increasingly serious. The appearance of black and smelly rivers in cities has seriously affected the physical and mental health of the people and the construction process of water ecological civilization. Deodorization of black water has become an urgent problem to be solved. As an important port in the Yangtze River Delta， Zhenjiang city of Jiangsu Province is facing an unoptimistic situation of water pollution， and the black and smelly problem in urban rivers needs to be solved urgently. Taking Zhenjiang city as an example， this paper analyzed the exogenous and endogenous causes of black and smelly river. At the same time， from the physical， chemical and bioremediation aspects， the effective technology of black and smelly river treatment was systematically summarized.Through further optimization，it was pointed out that the comprehensive treatment technology based on bio-ecological remediation technology should be used and pay attention to the health of river water ecosystem.Combined with the case of Yudai River， the satisfied effect of comprehensive treatment technology is demonstrated， which can provide reference for ecological treatment of black and smelly river in other cities in the future.

Key words： Zhenjiang black and smelly river; analysis of the causes of black and smelly; bio-ecological remediation technology; comprehensive treatment

城市黑臭河道是對城市建成區(qū)內，呈現(xiàn)深綠色甚至是灰黑色或泛出的臭味令人不適的河流的統(tǒng)稱[1]。所謂“黑臭”，是由于城市化的快速推進而帶來的點、面源污染，如工農業(yè)廢水和生活污水排入河道，遠大于水體的自凈容量[2]。工業(yè)廢渣、城市垃圾等環(huán)境污染物，以及過度使用農藥等造成的重金屬如Ni，Hg，Pb等含量超標的土壤污染[3]，會通過雨水徑流進而引起城市河流的水質污染及生態(tài)系統(tǒng)功能退化等問題，造成階段性乃至終年性的河道黑臭狀況。據研究統(tǒng)計，2016年我國218座地級及以上城市共計排查出黑臭河、湖、塘1 861段（個），水體黑臭城市占總數(shù)的74%[4]。其中，河流黑臭水體數(shù)量最多，占85.7%。從地域分布來看，總體呈南多北少的趨勢;從省份來看，60%的黑臭水體分布在廣東、安徽、山東、湖南、湖北、江蘇等東南沿海、經濟相對發(fā)達的地區(qū)。黑臭河段分布具有范圍廣且不連續(xù)的特征，主要集中于各城區(qū)人口密集的區(qū)塊[5]，對沿岸居民的正常生活和身心健康產生危害，同時也嚴重制約著生態(tài)文明城市的建設進程[6]。

近年來，黑臭水體問題已引起科研領域的普遍重視，現(xiàn)國內對黑臭水體的研究已由最初的理論探討、整體框架階段向具體的修復技術和方法層面轉變[7]。但由于起步較晚，目前仍存在技術方法選擇等未成體系、落實到具體城市后治理效果不佳，修復后長效性難以保證等問題[8]。本文以江蘇省鎮(zhèn)江市為例，在了解市內河道污染現(xiàn)狀的基礎上，分析黑臭水體的具體成因;通過對物理、化學、生物等修復技術的概述，探討黑臭河道的生態(tài)治理方式;以生物-生態(tài)修復技術為主的綜合治理技術在玉帶河上的成功應用，以期為我國正在開展的城市黑臭河道治理提供有價值的參考。

1 黑臭河道成因分析

1.1 外源污染物的大量排入

雨污分流難實現(xiàn)。由于城市的快速發(fā)展以及管理不善等問題，使得鎮(zhèn)江市污水管網的普及率不高[9]，直接導致河流水體的污染負荷增加。城市內現(xiàn)有的7個污水提升泵站，也由于某些經濟體制的限制，引換水功能無法正常發(fā)揮作用[10]，大量污水排入河道，因而河道的水質愈加惡化。

面源污染仍然突出。目前鎮(zhèn)江市化工等產業(yè)的污水處理和循環(huán)經濟產業(yè)鏈還在完善，低效益高污染的廠子依舊存在，高效益低污染的廠子還未普及，工業(yè)園區(qū)還沒達到國家的規(guī)范[10]，工業(yè)污水排放仍是河流主要的外部污染源。同時因工業(yè)冷卻水、污水處理廠尾水等的不斷排入，會導致水溫升高，從而加快水體中微生物分解有機物的速度，致使水體因缺氧而發(fā)黑發(fā)臭。此外，人口密集區(qū)的生活垃圾堆放未得到及時處置，腐爛后的污水隨雨水徑流入河，也是河道受到污染的一大原因。

水生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重。隨著城市建設進程的加快，河堤硬化已成常態(tài)，這使得水不能同土壤進行有效的循環(huán)，在一定程度上降低了水體的自我修復能力，進而導致污染物不斷的沉積，加劇水質發(fā)黑發(fā)臭。加上城市建設導致河/溝被間斷阻隔，河水動力不足，流速減慢，自凈能力也隨之下降[11]。納污超量會引起水體供氧與耗氧的失衡，有機污染物在被微生物分解的過程中會伴隨著氨氮化物、硫化氫等有異味氣體和有機酸的揮發(fā)，以及黑色物質如鐵、錳硫化物等的產生[12]，由此致使了黑臭河流的出現(xiàn)。

1.2 內源污染物的多次釋放

一些城市內河未能得到定期疏浚而淤積嚴重，河流中的大量污染物會沉淀匯聚于底泥中，而底泥作為各污染物的主要歸屬地之一[13]，在沒有外加曝氣充氧條件下，其溶解氧的含量幾乎為0。在大量繁殖的放線菌等厭氧微生物的作用下[14]，河底部的污泥會發(fā)酵生成大量甲烷、氮氣等氣體，夾帶黑色底泥浮到河面上[15]，直接影響河流生態(tài)系統(tǒng)的健康。而且被底泥顆粒吸附著的污染物會與孔隙水發(fā)生交換，又一次進入河流中[16]，引發(fā)二次黑臭現(xiàn)象。有研究指出，沉積底泥中營養(yǎng)物質的再懸浮可能使水體的富營養(yǎng)化再延續(xù)數(shù)十年[17]。

2 治理技術

2.1 物理修復法

物理法是指基于物理工程學的原理，采用曝氣增氧、引水沖淤和機械除藻等方法改變黑臭水體的環(huán)境條件，進而使水質得到改善。物理修復一般設備操作簡便，成本較小，短時間內效果較明顯。但其不能在本質上徹底去除水體中的污染物，需要與其他技術進行配套使用。南京秦淮河[18]、上海蘇州河等在治理黑臭時都采用了該技術。

2.2 化學修復法

化學法是通過向水體投放化學藥劑控制藻類的生長或使污染物絮凝沉淀。一般選用的化學除藻劑有臭氧、高錳酸鉀、硫酸銅以及次氯酸鈉等。趙玉華等[19]研究發(fā)現(xiàn)，這幾種藥劑的最佳投放量分別為4.0 mg·L-1、0.8 mg·L-1、1.5 mg·L-1、3.0 mg·L-1。絮凝沉淀技術是指向河水中添加鋁鹽（如明礬）、鐵鹽（如FeCl3）、鈣鹽（如CaCO3、Ca（OH）2）等，使之與水中溶解態(tài)磷形成不溶性沉淀并轉移到底泥中[20]?；瘜W修復法能快速凈化水質，在一定程度上控制河流的內源磷負荷，但如將該技術用于原位治理，污染物進入底泥中，容易引發(fā)二次污染，同樣也是治標不治本，而且長期使用除藻劑會使藻類產生抗藥性，危害生態(tài)系統(tǒng)。

2.3 生物-生態(tài)修復新技術

生物-生態(tài)修復技術，即通過微生物、動植物等的生理過程來轉移、富集或降解水體污染物，凈化水質，為生物的棲息繁衍創(chuàng)造適宜的生境，恢復和重建良好的水體生態(tài)系統(tǒng)[21]。主要有植物操控技術、浮島技術、人工濕地技術、微生物強化技術、水生動物恢復與重建技術、生態(tài)護堤技術等[22]。具體應用時，往往根據污染程度、水環(huán)境現(xiàn)狀以及生態(tài)功能等進行綜合評估，采用多技術組合的方式以達到生態(tài)效益和經濟效益的共贏[23]。該技術因其成本低、沒有二次污染等優(yōu)勢在水污染治理方面有很大的發(fā)展?jié)摿24]。2.3.1 微生態(tài)活水直接凈化（HDP）技術 首先使用“河湖水質原位凈化機”對大水面河湖進行曝氣，改善水體溶氧環(huán)境，增強水動力使水體內部形成循環(huán)[25]，加速懸浮物的碰撞凝聚，然后通過物理沉降到河流底部。其次進行微生物凈化，依托專用生物填料形成的生物膜，在原位凈化機的充氧和推流下，形成溶解氧梯度，內層的缺氧微環(huán)境生長厭氧微生物，生物膜表層生長好氧和兼性微生物，各種微生物相輔相成，加速降解水體中的有機污染物。最后，針對去除黑臭后可能出現(xiàn)的富營養(yǎng)化，可利用綠色生態(tài)制劑即生態(tài)控藻素，掐斷藻類光合作用過程阻斷其繁殖，可預防藻類大規(guī)模爆發(fā)，且對魚蝦無毒無害。后期規(guī)劃水系駁岸建設，種植水生植物，逐漸形成穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)。

2.3.2 Bacto-Zyme1011系列生物復合酶技術 ? Bacto-Zyme 1011系列生物復合酶是一系列天然有機的、含多種酶類的復合產品，并結合非離子表面活性劑和其他天然成分的蛋白質及無機營養(yǎng)物合成的一種高效復合酶類凈化劑[23， 26]。大多自然凈化過程都是依托土著微生物實現(xiàn)的，然而由于營養(yǎng)鹽、溶解氧或其它電子受體的缺少致使進程很慢。生物復合酶的加入能提高微生物的活性，促進水中大分子物質分解成小分子化合物，伴隨結合氧的釋放可以提高水體含氧量，而且分解后的小分子化合物又易于被微生物再利用，有利于增加微生物的豐度，達到一種微生態(tài)平衡[14， 27]。

2.4 綜合治理技術

黑臭河道整治是一項需要多學科理論為基礎，專業(yè)性很強且復雜的工程，實施時往往需要聯(lián)合使用多種技術才能收到預期的效果。於建明等[28]綜合有效截污、凈化浮島、景觀浮島和設生物柵等技術，使得寧波市中塘河一支流水質明顯好轉。通過實施以生態(tài)浮床技術為主的多技術組合工程對上海市寶山區(qū)匯豐河進行整治，全河道黑臭現(xiàn)象基本得到消除[2]。因此采用組合技術進行綜合治理時，應準確分析每種方法的優(yōu)缺點和適用性，結合河流的具體情況，遵循注重源頭，標本兼治，治管結合的原則[29]，實施適宜的工程。詳細技術措施如表1所示[30]。

3 綜合治理技術在玉帶河上的應用

自2016年以來，依托“一湖九河”整治水體的工作，鎮(zhèn)江市有計劃地進行市內黑臭河道的治理。被列入國家（?。┖诔羲w整治項目的有躍進河、光明河等7條河道。2018年，西團結河、御橋港、一夜河、四明河、虹橋港5條黑臭水體整治，被列入鎮(zhèn)江市政府重大民生工程[31]。作為江蘇省唯一的生態(tài)文明建設綜合改革試點，又是全國首批生態(tài)文明先行示范區(qū)之一[32]，治理城市黑臭河道、恢復河流生態(tài)系統(tǒng)功能已成為鎮(zhèn)江市在水生態(tài)文明建設領域的一個重大科學任務。

3.1 治理工程介紹

玉帶河處于鎮(zhèn)江市區(qū)東部，是江蘇大學內的主要景觀河。玉帶河發(fā)源地為孟家灣水庫，最后匯入古運河，全長約2.8 km，河寬10～15 m，河底標高為2.5～3 m，落差很小。沒有天然水源補給的孟家灣水庫終年是低水位，從而不能給玉帶河補給活水。玉帶河兩岸分布有19個雨水排放口，直接排入的雨水徑流為治理前的唯一水源[33]。水質方面，整治前長時間黑臭。作為一個點、線、面、體的多維問題，應實施源頭—過程—末端—系統(tǒng)治理的綜合工程，并結合綠色和灰色設施的運用，實現(xiàn)對河道的修復[34]。具體工程措施見表2。

3.2 治理工程效果

玉帶河改造前的劣五類水質，經綜合治理后總可溶性固形物（TSS）的去除率高達95%;在連續(xù)20天不降雨的情況下，以污水處理廠再生水作為補給水源，水質可維持在Ⅳ類以上;設計的蜿蜒河岸，形成了多處灣、港水域，水岸長度和水生植物生長區(qū)域的增加為生物提供了更多的棲息地。

4 結 語

我國城市黑臭河道治理是一項社會-環(huán)境-經濟多元化的綜合工程，有其獨特的復雜性。采用單一技術不能有效改善水質，在優(yōu)化綜合治理技術時應從河道的具體特征和污染程度、城市水系統(tǒng)、區(qū)域水循環(huán)等方面考慮，因地制宜，采用以生物-生態(tài)修復技術為核心的綜合治理技術。

（1）生物-生態(tài)修復技術適用范圍較廣，具有高效益、低成本、操作便捷等特征，在黑臭河道治理中具有廣闊的應用前景。通過生物-生態(tài)修復措施，可以很快去除黑臭，重建底端食物鏈，恢復河道生態(tài)系統(tǒng)的健康，達到標本兼治的效果。但生物的修復功能、修復領域是有限制性的，它還必須同其他方法有機結合起來，否則會因為外源污染物的不斷注入而影響治理效果。

（2）治理過程應該科學的分為3個階段。應急階段，目標是快速緩解和減輕黑臭，可采用有效截污、化學絮凝、清淤疏浚等措施。水質改善階段，目標是恢復水體的生態(tài)功能，可以采用曝氣增氧、生態(tài)浮島、人工濕地等生態(tài)修復技術。長效保持階段，目標是防止治理后的黑臭水體返黑返臭，可采用活水循環(huán)和清水補給等措施改善水動力條件，保障水環(huán)境安全。

（3）把握水體自凈、循環(huán)、生態(tài)等功能，一方面控制外源性污染，另一方面恢復與強化水體內部凈化功能，靈活運用綜合治理技術，全面解決河道水體黑臭問題，為城市營造出綠色的自然和人居環(huán)境。

參考文獻：

[1] 林培. 《城市黑臭水體整治工作指南》解讀[J]. 建設科技， 2015（18）： 14-15， 21.

[2] 唐晶， 龐維海， 林常源， 等. 我國黑臭水體的成因分析與綜合治理技術[J]. 應用化工， 2020， 49（2）： 483-487， 492.

[3] 吳玨. 沈陽地區(qū)渾河水系水污染及防治現(xiàn)狀分析[J]. 農業(yè)機械化與電氣化， 2005（6）： 56-57.

[4] 田建波， 范擎虹. 淺析我國黑臭水體現(xiàn)狀及整治技術[J]. 技術與市場， 2016， 23（8）： 65-66.

[5] 溫爽， 王橋， 李云梅， 等. 基于高分影像的城市黑臭水體遙感識別：以南京為例[J]. 環(huán)境科學， 2018， 39（1）： 57-67.

[6] 徐敏， 姚瑞華， 宋玲玲， 等. 我國城市水體黑臭治理的基本思路研究[J]. 中國環(huán)境管理， 2015， 7（2）： 74-78.

[7] 李興德， 顏宏亮， 馬靜， 等. 污染河流生態(tài)修復研究進展[J]. 水利科技與經濟， 2011， 17（8）： 4-6.

[8] 徐菲， 王永剛， 張楠， 等. 河流生態(tài)修復相關研究進展[J]. 生態(tài)環(huán)境學報， 2014， 23（3）： 515-520.

[9] 李亞平. 鎮(zhèn)江市水污染控制與水環(huán)境治理的若干思考[J]. 人民長江， 2007， 38（11）： 129-131， 134.

[10] 駱園. 鎮(zhèn)江市水污染現(xiàn)狀、原因及策略[J]. 中國集體經濟， 2016（9）： 3-4.

[11] 葉镕蓉. 排污權有償使用和交易在城市黑臭河道治理上的法律支撐研究——以南京市為例[J]. 職工法律天地， 2016（16）： 75-77.

[12] 俞欣， 陳天安. 河道黑臭污染簡易評價方法研究[J]. 環(huán)境科學與管理， 2015， 40（3）： 176-179.

[13] 吳比， 黃毅華， 馬君妍， 等. 河道水體水質對底泥污染物釋放的影響[J]. 凈水技術， 2018， 37（9）： 132-138.

[14] 蘇業(yè)瑜， 奚健， 付總. 生物復合酶對黑臭水體底泥原位修復的理論和實踐[C]//中國河道治理與生態(tài)修復技術?？?中國水利技術信息中心， ?2009： 161-163.

[15] 黃予奕. 生態(tài)修復理念在城市內河水體治理中的應用[J]. 節(jié)能， 2019， 38（7）： 120-121.

[16] 朱紅偉， 張坤， 鐘寶昌， 等. 泥沙顆粒和孔隙水在底泥再懸浮污染物釋放中的作用[J]. 水動力學研究與進展A輯， 2011， 26（5）： 631-641.

[17] SAS H. Lake restoration by reduction of nutrient loading： Expectations，experiences， extrapolation[J]. Limnology & Oceanography， 1990， 35（6）： 1412-1413.

[18] 花劍嵐， 王偉， 夏姝珺， 等. 秦淮河河道綜合治理工程綜述[J]. 城市道橋與防洪， 2010（9）： 182-184，13.

[19] 趙玉華， 薛飛， 傅金祥， 等. 化學氧化法除藻的試驗[J]. 沈陽建筑大學學報（自然科學版）， 2006， 22（5）： 829-832.

[20] 黃煒. 藍藻水華與水體富營養(yǎng)化綜合治理[J]. 中國農村水利水電， 2014（4）： 44-50， 54.

[21] 李金中， 李學菊， 劉學功. 生物生態(tài)技術在城市景觀河道水環(huán)境改善中的應用研究[C]//中國水利學會河口治理與保護專業(yè)委員會. 中國水利學會2007學術年會人類活動與河口分會場論文集. 中國水利學會河口治理與保護專業(yè)委員會： 中國水利學會， ?2007： 85-88.

[22] 張瑞斌. 蘇南地區(qū)河道低污染水生態(tài)修復技術研究[J]. 中國環(huán)保產業(yè)， 2015， 208（10）： 46-48.

[23] 黑臭河道治理新技術. 景觀水治理-邦源環(huán)保水治理專的博客 [EB/OL] .（2013-01-23）[2020-05-12]. http：//blog.sina.com.cn/s/blog_8bb4bb41010197pp.html.

[24] 董哲仁， 周懷東， 李文奇. 受損水體修復的生態(tài)工程研究與示范[J]. 中國水利， 2004（22）： 64-66.

[25] 黃建軍， 攝麗鵬. 新一代河道水環(huán)境治理技術——“HDP”直接凈化技術[C]//中國水利技術信息中心. 中國河道治理與生態(tài)修復技術?？?中國水利技術信息中心：中國水利技術信息中心， 2010：197-202.

[26] 李明慧， 李岱， 梁文艷， 等. 復合生物技術在北京小月河水環(huán)境改善工程的運用[C]//中國科學技術協(xié)會. 湖泊保護與生態(tài)文明建設——第四屆中國湖泊論壇論文集.中國科學技術協(xié)會：安徽省科學技術協(xié)會學會部， ?2014： 218-222.

[27] 李延， 黎超， 王思遠， 等. 復合微生物菌劑在河道排口污染強化處理中的應用[J]. 給水排水， 2018， 54（S2）： 95-99.

[28] 於建明， 吳成明， 陳哲， 等. 寧波市中塘河支流黑臭河道治理與生態(tài)修復[J]. 中國給水排水， 2013， 29（4）： 64-67， 70.

[29] 徐偉. 杭州河道水環(huán)境現(xiàn)狀及治理對策研究[D]. 杭州： 浙江工業(yè)大學， 2015： 10-12.

[30] 胡洪營， 孫艷， 席勁瑛， 等. 城市黑臭水體治理與水質長效改善保持技術分析[J]. 環(huán)境保護， 2015， 43（13）： 24-26.

[31] 陳書戈. 鎮(zhèn)江督查推進“一湖九河”水體整治[EB/OL]. （2018-06-25）[2020-05-12]http：//news.yznews.com.cn/2018-06/25/content_6165324.htm.

[32] 王從彥， 陳林海， 呂永生， 等. 鎮(zhèn)江市實施生態(tài)文明建設面臨的機遇和挑戰(zhàn)[J]. 中國人口：資源與環(huán)境， 2016， 26（S2）： 377-381.

[33] 劉燦燦. 海綿城市中重力流生態(tài)濾池工程運行效能研究[D]. 鎮(zhèn)江： 江蘇大學， 2019： 23-25.

[34] 余薇薇， 唐川東， 趙雅倩， 等. 小尺度海綿城市規(guī)劃設計[J]. 市政技術， 2017， 35（6）： 122-125， 182.

[35]劉珊珊. 基于LID的校園降雨徑流污染控制研究[D]. 天津： 天津理工大學， 2018： 45-46.

[36] LUELL S K， HUNT W F， WINSTON R J. Evaluation of undersized bioretention stormwater control measures for treatment of highway bridge deck runoff[J]. Water Science and Technology ： a Journal of the International Association on Water Pollution Research， 2011， 64（4）： 974-979.

[37] 黃勇強， 徐明力， 吳春篤， 等. 屋面初期雨水棄流裝置的設計及試驗[J]. 江蘇大學學報（自然科學版）， 2012， 33（2）： 219-222.

[38] 陳新拓， 陳琳， 佘佳， 等. 成都市典型黑臭河道水質特征的SWMM模型分析[J]. 環(huán)境科學與技術， 2018， 41（S1）： 212-217.

收稿日期：2020-05-12

基金項目：南京市政府重點科技專項（043013005001）;國家重點研究計劃項目（2018YFD0800201）

作者簡介：郭潔蕓（1997—），女，山西臨汾人，在讀碩士生，主要從事河流生態(tài)修復和水污染治理研究。

通訊作者簡介：李建龍（1962—），男，吉林長春人，國家長江學者特聘教授，博士，主要從事修復和水污染防治研究。