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城市黑臭水体是怎么形成的?

       到2020年,我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内;到 2030年,城市建成区黑臭水体总体得到消除。这是国务院发布的《水污染 防治行动计划》(简称 “水十 条”)对黑臭水体治理提出的明确要求。
       环境保护部科技标准司司长指出,城镇区域黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验, 也是直接影响群众生活的突出水环境问题。 当务之急, 就是要认清其成因并采取有效治理措施,消除黑臭水体。

       黑臭水体是感官性污染常见现象。

       20世纪中期, 英国的泰晤士河是世界上最早发生黑臭问题的河流之一。 上世纪 70 年代, 德国的莱茵河由于流经重工业区, 工业污水排入莱茵河, 其污染也达到了顶峰。 同时期美国的芝加哥河、特拉华河等,也因为遭到严重污染导致水体常年黑臭。
       在我国城市化和工业化进程加快的过程中,由于水污染控制与治理措施滞后,或者能力有限与水平低下,一些城市水体尤其是中小城市水体,直接成为工业、农业及生活废水的主要排放通道和场所,导致城市水体大面积受污染,引起水体富营养化,形成黑臭水体。我国河流黑臭现象最早出现在上海苏州河,随后南京的秦淮河、苏州的外城河、武汉的黄孝河和宁波的内河等,均出现不同程度的黑臭现象。
       近几十年来, 黑臭水体的范围和程度不断加剧,在全国大部分城市河段中,流经繁华区域的水体绝大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二级与三级支流的黑臭问题更加突出,且劣化程度逐年提高。如淮河,2014 年国家环境质量状况公报数据表明,干流水质全年都在Ⅳ类水以上, 但主要支流的劣Ⅴ类水体超过23%;在各大水系中海河的劣Ⅴ类水质程度最高,国控断面监测数据表明,干流劣Ⅴ类达37%、支流劣Ⅴ类达44%。

       水体黑臭主要是水体缺氧造成的, 同时也与水体富营养化和底泥沉积有关。 国家重大水专项相关研究结果表明:(1)当溶解氧降低到2.0mg/L 时, 水体将处于缺氧状态;(2)当溶解氧为3mg/L~5mg/L 时,水体中有机污染物和氨氮含量一般也会超过地表水Ⅴ类标准, 呈现有色有味状态,但有水生生物存在;(3)当溶解氧大于6mg/L 时 ,水体处于有氧状态, 有机物降解和氨氧化速率显著增加, 水体开始具有自净能力。

       在以污水处理厂为主要水源的地区,比如海河流域,水中部分生物为难以降解的有机物,BOD接近零,COD和氨氮即使通过自净,也难以达到地表水Ⅴ类标准的要求。

       具体来说,水体发生黑臭的主因有如下几方面:

       一、外源有机物和氨氮消耗水中氧气

       城市水体一旦超量受纳外源性有机物以及一些动植物的腐殖质,如居民生活污水、畜禽粪便、农产品加工污染物等,水中的溶解氧就会被快速消耗。当溶解氧下降到一个过低水平时,大量有机物在厌氧菌的作用下进一步分解,产生硫化氢 、胺 、氨和 其他带异味易挥发的小分子化合物, 从而散发出臭味。同时,厌氧条件下,沉积物中产生的烷、氮气、 硫化氢等难溶于水的气体, 在上升过程中携带污泥进入水相,使水体发黑。

       二、内源底泥中释放污染

       当水体被污染后,部分污染物日积月累,通过沉降作用或随颗粒物吸附作用进入到水体底泥中。 在酸性、还原条件下,污染物和氨氮从底泥中释放,厌氧发酵产生的甲烷及氮气导致底泥上浮也是水体黑臭的重要原因之一。有研究指出,在一些污染水体中,底泥中污染物的释放量与外源污染的总量相当。此外,城市河道中有大量营养物质,导致河道中藻类过量繁殖。这些藻类 在生长初期给水体补充氧气,在死亡后分解矿化形成耗氧有机物和氨氮,而这导致季节性水体黑臭现象并产生极其强烈的腥臭味道。、

       三、不流动和水温升高的影响

       丧失生态功能的水体, 往往流动性降低或完全消失,直接导致水体复氧能力衰退,局部水域或水层亏氧问题严重,形成适宜蓝绿藻快速繁殖的水动力条件,增加水华暴发风险,引发水体水质恶化。 此外,水温的升高将加快水体中的微生物和藻 类残体分解有机物及氨氮速度,加速溶解氧消耗,加剧水体黑臭。