河流黑臭的原因及機理

1、河流黑臭的原因及機理所謂黑臭是水體有機污染的一種極端現(xiàn)象，是由于水體缺氧，有機物腐敗而造成的。 水體黑臭的直接原因是由于DO不足造成的，而污染物的排放是造成水體黑臭的根源。有關河流黑臭的原因，LAZARO指出河流黑臭現(xiàn)象其實是一種生物化學現(xiàn)象，水體中有 機物質(zhì)的慶氣分解。認為水體中的有機物質(zhì)在分解過程中耗氧大于復氧，造成缺氧環(huán)境， 厭氧微生物分解有機物產(chǎn)生大量的臭味氣體逸出水面進入大氣，致使水體黑臭。ROMMANO 在1963年指出表征水體黑臭的指示物質(zhì)是由放線菌在有機污染物存在下所產(chǎn)生的喬司瞇、 蔡烷醵類和2-MIB,而喬司豚的濃度可以定量描述水體黑臭的程度。1黑臭的原因1. 1水體有機污染

2、城市河流不僅供水，同時也已成為城市工業(yè)廢水、居民生活污水的主要排放場所。隨 著工業(yè)廢水和生活污水的大量排放，河流中有機碳污染物(COD、BOD)、有機氮污染物 (NH3-N)以及含磷化合物負荷不斷加大。有機污染物在分解過程中耗氧大于復氧，造成水 體缺氧，厭氧微生物大量繁殖并分解有機物產(chǎn)生大量有臭氣體如甲烷(CH4)、硫化氫 (H2S)、氨(NH3)等逸出水面進入大氣使水體發(fā)臭。有機物主要是指糖類、蛋白質(zhì)、油脂、氨 基酸、酯類等。這些物質(zhì)以懸浮態(tài)或溶解態(tài)存在于污廢水中。排入水體后能在微生物作用下分解成 C02和水等簡單無機物，同時消耗大量的氧。除此之外，當水體中受到有機碳與有機氮以 及有機磷污染

3、物污染時，無論其中是否有充分的DO,在適合的水溫下都將受到好氧放線菌 或厭氧微生物的降解，排放出不同種類發(fā)臭物質(zhì)，引起水體不同程度的黑臭。在黃浦江水體黑臭的由來一文中，認為造成水體黑臭的根本原因是有機污染日益 嚴重，黃浦江水體稀釋自凈能力的差距越來越大。1.2氨氮、總磷污染生活污水中各種有機還原氮磷物質(zhì)在水體中緩慢的好氧降解，導致水體DO降低。含 氮有機物降解的耗氧遠大于碳有機物降解的耗氧，氮磷物質(zhì)與一般的碳水化合物一起參與 耗氧過程，使水體中DO降低，導致水質(zhì)惡化，發(fā)黑發(fā)臭。影響珠江廣州河段局部水體黑臭的主要原因剖析一文中，從污染物耗氧、污染物 降解能力、水體氧平衡和水文條件等方面剖析這種水

4、質(zhì)污染的原因，進而提出解決廣州河 段水污染控制的有效途徑。指出珠江廣州河段DO低，局部水體發(fā)黑發(fā)臭的主要原因是水 體中NH3-N太多，大量消耗水中的DO所致。據(jù)NH3-N耗氧實驗結果，廣州河段研究斷面陽3寸平均耗氧系數(shù)為3.3。因此，目前的河水要增加ImgDO,就必須減少0. 303mgNH3-N,可見降低NH3-N的濃度對提高河水的DO至關重要。1.3 底泥以及底質(zhì)的再懸浮城市河流污染的特點就是不僅是其水質(zhì)受到嚴重污染，而其底泥的污染也非常嚴重。 水體中的大量污染物沉淀并累積在河流底泥中，某種意義上，底泥是排入河流中各種污染 的主要歸屬之一。大量的污染嚴重的底泥在物理、化學和生物等一系列作用

5、下，吸附在底 泥顆粒上的污染物與孔隙水發(fā)生交換，從而向水中釋放污染物，造成水體二次污染，導致 河道水體常年黑臭；大量的底泥也為微生物提供了繁殖的溫床，在這些微生物中，放線菌 和藍藻類對水體黑臭貢獻最大。沉積在河床底部的污泥，由于水流的沖刷、人為擾動，大 型匚程的建設以及生物活動均能引起底泥再懸浮。懸浮于水流中的底泥顆粒本身對水體也 起著致黑的作用，應太林等研究得出懸浮顆粒物中主要致黑成分為易被氧化的硫化亞鐵和 硫化亞缽，即本身有顏色的則參與致黑。1997年應太林等還對不同擾動下底泥再懸浮對蘇 州河黑臭的影響研究中，得出隨著擾動速度的增加可以加劇河流水質(zhì)的黑臭程度。1.4 水體熱污染城市河流的熱

6、污染是指河流兩岸工廠向水體排放的高溫廢水，如電站的冷卻水，它不 僅能威脅到河流中水生生物的繁殖和生存，同時它使局部甚至整個河流的水溫上升，而水溫是促進水體發(fā)臭的一 個重要因素,WOOD指出水體溫度低于8c和高于35c時，河流一般不產(chǎn)生黑臭，因為在這個溫度段 內(nèi)放線菌分解有機污染物，產(chǎn)生喬司瞇的活動受到抑制。而在25c時放線菌的繁殖達到最 高，河流的黑臭也達到最大。因此當河流受到有機物污染且水溫適宜的情況下，微生物強 烈的活動會使水體中的有機物質(zhì)大量分解，生成各種發(fā)臭物質(zhì)，從而引起河流出現(xiàn)不同程 度的黑臭。1.5 其他因素(1)重金屬污染：重金屬污染也是城市河流污染類型的一種，對河流黑臭的貢獻主

7、要 在于水體中鐵、缽的濃度，而懸浮物質(zhì)中的鐵、缽是重要的致黑因子之一。(2)航運：城市河流的主要功能之一就是航運。船舶污染是一種綜合性的污染，但總 體來說主要和運輸貨物的性質(zhì)、船上的生活污水、垃圾、糞便以及廢油的排放有關。而航 運對河流產(chǎn)生黑臭還有一大貢獻,就是它會導致河流沉積物發(fā)生再懸浮。此外，生活、工業(yè)垃圾的隨意堆放、城市暴雨徑流、支流泄水或上游的污水等對河流 的黑臭均具有不同程度的貢獻。2. 2水體黑臭的形成機理大量研究表明發(fā)生黑臭的機理基本一樣,它是由于水體缺氧，有機物腐敗而造成的。 當大量的有機污染物進入水體，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水體中大量的氧氣， 使水體轉(zhuǎn)化成缺氧狀態(tài)，

8、致使厭氧細菌大量繁殖，有機物腐敗、分解、發(fā)醉使水體變黑、 變臭。2.1 致黑水體的致黑物質(zhì)可以分為2部分：以固態(tài)或吸附于懸浮顆粒上的形式存在于水體中 的不溶性物質(zhì)，是溶于水的帶色有機化合物（主要是腐殖質(zhì)類有機物）。在不同厭氧微 生物的參與下會發(fā)生反應，生成FeS。Fe的微生物還原導致還原態(tài)鐵向上覆水體擴散時，在硫酸鹽還原菌等還原下，F(xiàn)e2+和 H2s多反應生成FeS。FeS是黑色沉積物，水體中微小的懸浮物質(zhì)會吸附一部分FeS,而部 分沉積于水底的FeS沉積物還會在厭氧分解產(chǎn)生的氣體或氣泡托浮作用下重新進人水體， 再加上其他因素的協(xié)同作用，使水體呈現(xiàn)黑色。微生物分解底泥中的有機物產(chǎn)生臭氣,同時,黑色底泥顆