馬 瑛 丁 艷 錢彬杰 王莉元

(1.青島市環(huán)境保護(hù)局市北分局環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山東 青島 266033； 2.青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市水環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，城市水體產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象，影響了生態(tài)環(huán)境、危害人類健康。因此，黑臭水體治理是當(dāng)前生態(tài)建設(shè)的重要任務(wù)。治理黑臭水體首先要對(duì)黑臭水體進(jìn)行評(píng)價(jià)，但國(guó)內(nèi)外目前尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)黑臭水體。筆者結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者在黑臭水體方面的研究，對(duì)城市黑臭水體形成機(jī)理進(jìn)行了概括，重點(diǎn)從物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)對(duì)黑臭水體評(píng)價(jià)方法進(jìn)行總結(jié)和評(píng)述，并對(duì)未來(lái)我國(guó)城市黑臭水體評(píng)價(jià)方法體系的建立提出建議，為我國(guó)城市黑臭水體的治理提供理論基礎(chǔ)。

1 黑臭水體形成機(jī)理

針對(duì)黑臭水體形成機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)深入研究總結(jié)為三個(gè)方面：有機(jī)污染、腐殖質(zhì)對(duì)致黑物質(zhì)的吸附以及放線菌的大量繁殖。Wood等[1]研究表明，放線菌分解產(chǎn)生喬司脒是水體產(chǎn)生黑臭的主要原因之一，對(duì)水體黑臭程度的影響最大。駱夢(mèng)文[2]指出水體黑臭的主要原因是有機(jī)物污染，熱污染以及底泥污染。應(yīng)太林等[3]研究了上海市蘇州河黑臭的原因，認(rèn)為水體發(fā)黑主要與大量腐殖質(zhì)吸附FeS和MnS后形成懸浮顆粒有關(guān)。

2 黑臭水體評(píng)價(jià)方法

通過(guò)對(duì)黑臭水體形成機(jī)理研究進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)黑臭水體評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)及生物指標(biāo)。筆者歸納國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)黑臭水體評(píng)價(jià)指標(biāo)類型將評(píng)價(jià)方法分為：物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法、化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)法以及生物指標(biāo)評(píng)價(jià)法。

2.1 物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法

水體感官特征在一定程度上反映了河流水質(zhì)的污染狀況[4]。黑臭水體具有很強(qiáng)的感官特征，通過(guò)肉眼識(shí)別和嗅味可以快速地表達(dá)水體黑臭情況。物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法過(guò)程簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)結(jié)果直觀、快捷，適用于現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)。但該方法個(gè)人主觀性強(qiáng)，即使同一條河流，不同的人也會(huì)有不同的評(píng)價(jià)。

2.2 化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)法

2.2.1綜合化學(xué)指標(biāo)臨界法

研究表明與水體黑臭有較好相關(guān)性的指標(biāo)：溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)[5]。因此，綜合化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)法主要以這5個(gè)指標(biāo)建立常規(guī)指標(biāo)的表征方法。通過(guò)設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)濃度閾值，并對(duì)其進(jìn)行比較來(lái)反映水體黑臭情況。李佳音等[6]確定了DO=2 mg/L,COD=15 mg/L,NH3-N=8 mg/L,TP=0.8 mg/L,BOD5=8 mg/L作為天津市河流黑臭的單因子指標(biāo)閾值。

在實(shí)際應(yīng)用中，綜合化學(xué)臨界指標(biāo)法操作簡(jiǎn)單，可以較快捷地反映水體黑臭情況。但當(dāng)全部指標(biāo)都符合臨界值要求時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確得出研究水體是否黑臭，因此可靠性并不高。

2.2.2黑臭指數(shù)法

基于綜合化學(xué)指標(biāo)臨界法，國(guó)內(nèi)有學(xué)者通過(guò)加權(quán)求和方法建立的黑臭水體判別模型[7,8]。其判別模型詳見(jiàn)表1。

表1 黑臭指數(shù)模型判別式及應(yīng)用河流

由于不同學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)的不同河流選擇的關(guān)鍵指標(biāo)也不盡相同，應(yīng)用的黑臭水體判別式各異，因此，黑臭指數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異。

2.2.3多元非線性回歸模型法

有學(xué)者認(rèn)為，黑臭水體的形成是多方面的，復(fù)雜的，不是單個(gè)指標(biāo)所構(gòu)成的，因此需要建立評(píng)價(jià)指標(biāo)與各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)之間的非線性關(guān)系。研究表明，喬司脒是引起水體黑臭的主要物質(zhì)之一，通過(guò)預(yù)測(cè)其含量也是評(píng)價(jià)水體黑臭的重要方法[9]。Christensen等[10]對(duì)美國(guó)堪薩斯切尼水庫(kù)通過(guò)濁度建立多元非線性回歸模型預(yù)測(cè)研究水體中喬司脒的含量，模型擬合系數(shù)R2=0.71。

在實(shí)際應(yīng)用中，多元非線性回歸模型可以全面地、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水體的黑臭狀況。但在構(gòu)建模型過(guò)程中需要對(duì)大量的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行篩選、比較，涉及的水質(zhì)參數(shù)較多，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，難以普及推廣。

2.2.4綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[11]可以通過(guò)一組主要水質(zhì)指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)河流綜合水質(zhì)，并識(shí)別水體是否為黑臭水體。其表達(dá)方式如下：

Iwq=X1·X2X3X4

(1)

(2)

其中，Iwq為水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；X1·X2由計(jì)算得到；X3,X4根據(jù)X1·X2判斷得到。其中，X1·為河流總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1·類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處的位置，從而實(shí)現(xiàn)在同類水中進(jìn)行水質(zhì)優(yōu)劣比較；X3為參與綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果，視綜合水質(zhì)的污染程度。

胡培等[12]采用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)江門市幾條主要河流進(jìn)行水體黑臭識(shí)別與評(píng)價(jià)，確定當(dāng)X1·X2>7時(shí)，判定河流黑臭。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果直觀、合理，易推廣。但其地域針對(duì)性較強(qiáng)，黑臭閾值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。

2.2.5指南法

2015年9月住建部編制了《城市黑臭水體整治工作指南》[13]，明確提出了城市建成區(qū)內(nèi)水體黑臭評(píng)價(jià)的指標(biāo)和指標(biāo)閾值以及評(píng)價(jià)原則。該評(píng)價(jià)方法指標(biāo)選取靈活，因地制宜，操作性強(qiáng)，可在現(xiàn)場(chǎng)快速得到評(píng)價(jià)結(jié)果，了解水體的黑臭情況。但在評(píng)價(jià)城市河流水體黑臭時(shí)，沒(méi)有明確提出水體黑臭持續(xù)時(shí)間的跨度，無(wú)法界定是沖擊性污染導(dǎo)致的間歇性黑臭還是長(zhǎng)期處于黑臭。

2.3 生物指標(biāo)評(píng)價(jià)法

以往關(guān)于黑臭水體評(píng)價(jià)方法研究多以水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)方法和物理指標(biāo)評(píng)價(jià)方法為主，雖然能夠較好的反映出水體黑臭情況，但考慮的不夠完善。有學(xué)者從黑臭水體危害角度分析了黑臭河道水體對(duì)水生生物的生物毒性效應(yīng)[14]。研究表明，水生生物種類和分布與河流水質(zhì)狀況有顯著的相關(guān)性[9]。目前，針對(duì)黑臭水體生物指標(biāo)評(píng)價(jià)研究尚顯不足，需進(jìn)一步探討研究。

3 結(jié)論與建議

1)總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染、腐殖質(zhì)對(duì)致黑物質(zhì)的吸附以及放線菌的大量繁殖是水體形成黑臭的主要原因。

2)筆者從水體的物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)及生物指標(biāo)三個(gè)方面詳細(xì)的介紹了國(guó)內(nèi)外較為成熟的黑臭水體評(píng)價(jià)方法，并分析其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。物理指標(biāo)評(píng)價(jià)法直觀方便，但不客觀準(zhǔn)確；化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)法在一定程度上可以準(zhǔn)確的反映出水體黑臭情況，但由于水體指標(biāo)選取不一樣，關(guān)鍵指標(biāo)的權(quán)重也不一樣，因此評(píng)價(jià)結(jié)果差異性較大；生物指標(biāo)評(píng)價(jià)法可以客觀反映出水體黑臭情況，但目前該方法研究較少，值得深入推廣研究。

3)通過(guò)對(duì)上述幾種黑臭水體評(píng)價(jià)方法分析比較，筆者建議我國(guó)未來(lái)城市黑臭水體評(píng)價(jià)體系的建立應(yīng)綜合考慮水體的物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)及生物指標(biāo)，為黑臭水體的治理提供科學(xué)依據(jù)。

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