熊躍輝
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。這是國務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動計(jì)劃》（簡稱“水十條”）對黑臭水體治理提出的明確要求。城鎮(zhèn)區(qū)域黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗(yàn)，也是直接影響群眾生活的突出水環(huán)境問題。當(dāng)務(wù)之急，就是要認(rèn)清其成因并采取有效治理措施，消除黑臭。
黑臭水體是感官性污染常見現(xiàn)象
20世紀(jì)中期，英國的泰晤士河是世界上最早發(fā)生黑臭問題的河流之一。上世紀(jì)70年代，德國的萊茵河由于流經(jīng)重工業(yè)區(qū)，工業(yè)污水排入萊茵河，其污染也達(dá)到了頂峰。同時(shí)期美國的芝加哥河、特拉華河等，也因?yàn)樵獾絿?yán)重污染導(dǎo)致水體常年黑臭。在我國城市化和工業(yè)化進(jìn)程加快的過程中，由于水污染控制與治理措施滯后，或者能力有限與水平低下，一些城市水體尤其是中小城市水體，直接成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活廢水的主要排放通道和場所，導(dǎo)致城市水體大面積受污染，引起水體富營養(yǎng)化，形成黑臭水體。
所謂 “黑臭”，主要屬于環(huán)境景觀、物理指標(biāo)范疇。是指在視覺上河流水體呈現(xiàn)因污染而產(chǎn)生的明顯異常顏色（通常是黑色或泛黑色），同時(shí)產(chǎn)生在嗅覺上引起人們感覺不適甚至厭惡的氣味，是水體感官性污染最常見的一種現(xiàn)象。
我國河流黑臭現(xiàn)象最早出現(xiàn)在上海蘇州河，隨后南京的秦淮河、蘇州的外城河、武漢的黃孝河和寧波的內(nèi)河等，均出現(xiàn)不同程度的黑臭現(xiàn)象。近幾十年來，黑臭水體的范圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經(jīng)繁華區(qū)域的水體絕大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二級與三級支流的黑臭問題更加突出，且劣化程度逐年提高。如淮河，2014年國家環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)數(shù)據(jù)表明，干流水質(zhì)全年都在Ⅳ類水以上，但主要支流的劣Ⅴ類水體超過23%；在各大水系中海河的劣Ⅴ類水質(zhì)程度最高，國控?cái)嗝姹O(jiān)測數(shù)據(jù)表明，干流劣Ⅴ類達(dá)37%、支流劣Ⅴ類達(dá)44%。
缺氧與富營養(yǎng)為水體黑臭主因
水體黑臭主要是水體缺氧造成的，同時(shí)也與水體富營養(yǎng)化和底泥沉積有關(guān)。國家重大水專項(xiàng)相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)溶解氧降低到2.0 mg/L時(shí)，水體將處于缺氧狀態(tài)。當(dāng)溶解氧為3mg/L~5mg/L時(shí)，水體中有機(jī)污染物和氨氮含量一般也會超過地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)有色有味狀態(tài)，但有水生生物存在；當(dāng)溶解氧大于6 mg/L 時(shí)，水體處于有氧狀態(tài)，有機(jī)物降解和氨氧化速率顯著增加，水體開始具有自凈能力。在以污水處理廠為主要水源的地區(qū)，比如海河流域，來水中部分生物為難以降解的有機(jī)物，BOD接近零，COD和氨氮即使通過自凈，也難以達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的要求。
具體來說，水體發(fā)生黑臭的主因有如下幾方面：
一是外源有機(jī)物和氨氮消耗水中氧氣。城市水體一旦超量受納外源性有機(jī)物以及一些動植物的腐殖質(zhì)，如居民生活污水、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工污染物等，水中的溶解氧就會被快速消耗。當(dāng)溶解氧下降到一個(gè)過低水平時(shí)，大量有機(jī)物在厭氧菌的作用下進(jìn)一步分解，產(chǎn)生硫化氫、胺、氨和其他帶異味易揮發(fā)的小分子化合物，從而散發(fā)出臭味。同時(shí)，厭氧條件下，沉積物中產(chǎn)生的甲烷、氮?dú)狻⒘蚧瘹涞入y溶于水的氣體，在上升過程中攜帶污泥進(jìn)入水相，使水體發(fā)黑。
二是內(nèi)源底泥中釋放污染。當(dāng)水體被污染后，部分污染物日積月累，通過沉降作用或隨顆粒物吸附作用進(jìn)入到水體底泥中。在酸性、還原條件下，污染物和氨氮從底泥中釋放，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷及氮?dú)鈱?dǎo)致底泥上浮也是水體黑臭的重要原因之一。有研究指出，在一些污染水體中，底泥中污染物的釋放量與外源污染的總量相當(dāng)。此外，由于城市河道中有大量營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致河道中藻類過量繁殖。這些藻類在生長初期給水體補(bǔ)充氧氣，在死亡后分解礦化形成耗氧有機(jī)物和氨氮，導(dǎo)致季節(jié)性水體黑臭現(xiàn)象并產(chǎn)生極其強(qiáng)烈的腥臭味道。
三是不流動和水溫升高的影響。喪失生態(tài)功能的水體，往往流動性降低或完全消失，直接導(dǎo)致水體復(fù)氧能力衰退，局部水域或水層虧氧問題嚴(yán)重，形成適宜藍(lán)綠藻快速繁殖的水動力條件，增加水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)水體水質(zhì)惡化。此外，水溫的升高將加快水體中的微生物和藻類殘?bào)w分解有機(jī)物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加劇水體黑臭。
黑臭水體治理的技術(shù)路線
城市河道的黑臭治理遵循“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線。其中外源減排和內(nèi)源清淤是基礎(chǔ)與前提，水質(zhì)凈化是階段性手段，水動力改善技術(shù)和生態(tài)恢復(fù)是長效保障措施。
一是外源阻斷技術(shù)。外源阻斷包括城市截污納管和面源控制兩種情況。針對缺乏完善污水收集系統(tǒng)的水體，通過建設(shè)和改造水體沿岸的污水管道，將污水截流納入污水收集和處理系統(tǒng)，從源頭上削減污染物的直接排放。針對目前尚無條件進(jìn)行截污納管的污水，可在原位采用高效一級強(qiáng)化污水處理技術(shù)或工藝，快速高效去除水中的污染物，避免污水直排對水體的污染。
城市面源污染主要來源于雨水徑流中含有的污染物，其控制技術(shù)主要包括各種城市低影響開發(fā)（如海綿城市）技術(shù)、初期雨水控制技術(shù)和生態(tài)護(hù)岸技術(shù)等。城市水體周邊的垃圾等是面源污染物的重要來源，因此水體周邊垃圾的清理是面源污染控制的重要措施。
二是內(nèi)源控制技術(shù)。清淤疏浚技術(shù)通常有兩種：一種是抽干湖/河水后清淤；另一種是用挖泥船直接從水中清除淤泥。后者的應(yīng)用范圍較廣，江河湖庫都可用之。清淤疏浚能相對快速地改善水質(zhì)，但清淤過程因擾動易導(dǎo)致污染物大量進(jìn)入水體，影響到水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，因而具有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性，不能作為一種污染水體的長效治理措施。
三是水質(zhì)凈化技術(shù)。城市黑臭水體的水質(zhì)凈化技術(shù)主要包括：人工曝氣充氧（通入空氣、純氧或臭氧等），可以提高水體溶解氧濃度和氧化還原電位，緩解水體黑臭狀況。德國薩爾河、英國泰晤士河、澳大利亞天鵝河、中國的蘇州河等治理中都采用了曝氣增氧的方法。絮凝沉淀技術(shù)是指向城市污染河流的水體中投加鐵鹽、鈣鹽、鋁鹽等藥劑，使之與水體中溶解態(tài)磷酸鹽形成不溶性固體沉淀至河床底泥中。但需要注意的是，化學(xué)絮凝法的費(fèi)用較高，并且產(chǎn)生較多沉積物，某些化學(xué)藥劑具有一定毒性，在環(huán)境條件改變時(shí)會形成二次污染。人工濕地技術(shù)是利用土壤—微生物—植物生態(tài)系統(tǒng)對營養(yǎng)鹽進(jìn)行去除的技術(shù)，多采用表面流濕地或潛流濕地，濕地植物可選擇沉水植物或挺水植物。生態(tài)浮島是一種經(jīng)過人工設(shè)計(jì)建造、漂浮于水面上供動植物和微生物生長、繁衍、棲息的生物生態(tài)設(shè)施，通過構(gòu)建水域生態(tài)系統(tǒng)對水體中的污染物攝食、消化、降解等，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。穩(wěn)定塘是一種人工強(qiáng)化措施與自然凈化功能相結(jié)合的水質(zhì)凈化技術(shù)，如多水塘技術(shù)和水生植物塘技術(shù)等。可利用水體沿岸多個(gè)天然水塘或人工水塘對污染水體進(jìn)行凈化。
四是水動力改善技術(shù)。調(diào)水不僅可借助大量清潔水源稀釋黑臭水體中污染物的濃度，而且可加強(qiáng)污染物的擴(kuò)散、凈化和輸出，對于納污負(fù)荷高、水動力不足、環(huán)境容量低的城市黑臭水體治理效果明顯。但調(diào)用清潔水來改善河水水質(zhì)是對水資源的浪費(fèi)，應(yīng)盡量采用非常規(guī)水源，如再生水和雨洪利用。同時(shí)在調(diào)水的過程中要防止引入新的污染源。
五是生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。水體黑臭現(xiàn)象往往是由于水中氮磷濃度較高引起藻類暴發(fā)等次生問題，造成水質(zhì)惡化、藻毒素問題和其他水生生物的大量死亡，繼而導(dǎo)致黑臭復(fù)發(fā)。城市河道富營養(yǎng)化控制的關(guān)鍵是磷的控制，目前污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)中磷的指標(biāo)限值遠(yuǎn)高于地表水標(biāo)準(zhǔn)限值。因此，在有條件的地方實(shí)行區(qū)域限磷或提高污水總磷排放標(biāo)準(zhǔn)是十分有效的措施。進(jìn)入水體的磷大多以磷酸鹽形式沉淀在底泥中，因此保持水—泥界面弱堿性、有氧狀態(tài)是河道富營養(yǎng)化控制的主要舉措。藻類生長人工控制技術(shù)包括各種物理、化學(xué)和生物技術(shù)。物理控制技術(shù)包括藻類直接收集和紫外線殺藻等，化學(xué)控制技術(shù)包括投加無機(jī)或有機(jī)抑（殺）藻劑，生物控制技術(shù)包括種植抑藻水生植物或投放食藻魚類等。這些措施一般在應(yīng)急時(shí)采用。水生態(tài)修復(fù)包括水生植物和水生動物（如魚類、底棲動物等）食物鏈的修復(fù)與水文生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。利用生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建的食物鏈，可以持續(xù)去除城市水體中污染物和營養(yǎng)物，改善水體生境。
治理黑臭水體的管理對策
一是建立以溶解氧為核心指標(biāo)的評價(jià)體系。黑臭水體治理的關(guān)鍵是改善水體的溶解氧狀態(tài)，使水體由低氧/厭氧恢復(fù)到正常的好氧狀態(tài)。國家重大水專項(xiàng)相關(guān)研究成果，建議以溶解氧為核心，建立包括臭閾值、透明度、色度等4項(xiàng)指標(biāo)黑臭水體評價(jià)體系。其閾值為：溶解氧1mg/L、臭閾值100、透明度25cm、色度20，當(dāng)其中任意一個(gè)指標(biāo)值超過閾值時(shí)，則可判定其為黑臭水體。按照《水污染防治行動計(jì)劃》任務(wù)分解，評價(jià)體系將由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部門負(fù)責(zé)編制。
二是先截污后修復(fù)，綜合手段治理黑臭水體。河流黑臭問題的本質(zhì)是污染物輸入超過河流水環(huán)境容量。在流域尺度上采取污染源工程治理等截污措施，能夠大幅度削減入河污染負(fù)荷，是消除黑臭問題的首要舉措。同時(shí)將河岸帶修復(fù)、人工充氧等河道內(nèi)工程措施作為污染負(fù)荷削減的重要補(bǔ)充手段，進(jìn)一步降低污染水平。在河流水質(zhì)得到有效改善的基礎(chǔ)上，通過水生生物（如水生植物、魚類、鳥類）等的恢復(fù)，逐步實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)修復(fù)，達(dá)到消除黑臭的目的。
三是改善生態(tài)條件，讓水流動起來。我國大多數(shù)城鎮(zhèn)河流水深為1m～3m，在一般條件下，大氣氧可以穿透上覆水體到達(dá)河流沉積物表層。然而，由于排污加劇，大量COD和氨氮等耗氧污染物在水—沉積物界面累積，導(dǎo)致溶氧大量消耗而形成缺氧躍變層。增加河流水生態(tài)條件，可以改變城市水體水土界面虧氧狀況。一般情況下，維持河流水體流速0.4m3/s～1.0 m3/s，就可以打破溶氧躍變層形成的理化條件，使得水土界面層的溶氧維持在3 mg/L以上，可以有效控制水體底質(zhì)污染。流水不腐，是緩減甚至基本消除河流黑臭的關(guān)鍵因素。
四是構(gòu)建岸邊綠化帶，增強(qiáng)水體自凈能力。治理黑臭水體的首要目的是為人民群眾提供一個(gè)休閑娛樂的場所，因此必須徹底清除沿河垃圾，嚴(yán)格控制有色有味污染源直排，對岸邊帶進(jìn)行綠化改造，恢復(fù)其自然狀態(tài)，建立河道保潔的長效運(yùn)行管理機(jī)制。同時(shí)，采用岸邊植物、挺水植物和沉水植物搭配構(gòu)筑的景觀修復(fù)途徑，有效改變水生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)流動方式，形成具有自凈功能的水體。
消除黑臭水體只是建設(shè)娛樂水體的第一步。娛樂水體水質(zhì)要適合游泳、賽船、垂釣等水上運(yùn)動，其評價(jià)指標(biāo)包括病原微生物、水下植物種群結(jié)構(gòu)、葉綠素含量、水流速度、岸邊植被覆蓋度、有毒有害物質(zhì)和人文文化等，尚需要持久的努力。
作者系環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司司長
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