城市黑臭水體評價方法研究

馬 瑛 丁 艷 錢彬杰 王莉元

(1.青島市環境保護局市北分局環境監測站，山東 青島 266033； 2.青島理工大學環境與市政工程學院，山東 青島 266033)

隨著城市建設的快速發展，城市水環境質量日趨惡化，城市水體產生黑臭現象，影響了生態環境、危害人類健康。因此，黑臭水體治理是當前生態建設的重要任務。治理黑臭水體首先要對黑臭水體進行評價，但國內外目前尚未有統一的標準評價黑臭水體。筆者結合國內外學者在黑臭水體方面的研究，對城市黑臭水體形成機理進行了概括，重點從物理指標、化學指標、生物指標對黑臭水體評價方法進行總結和評述，并對未來我國城市黑臭水體評價方法體系的建立提出建議，為我國城市黑臭水體的治理提供理論基礎。

1 黑臭水體形成機理

針對黑臭水體形成機理，國內外學者經深入研究總結為三個方面：有機污染、腐殖質對致黑物質的吸附以及放線菌的大量繁殖。Wood等[1]研究表明，放線菌分解產生喬司脒是水體產生黑臭的主要原因之一，對水體黑臭程度的影響最大。駱夢文[2]指出水體黑臭的主要原因是有機物污染，熱污染以及底泥污染。應太林等[3]研究了上海市蘇州河黑臭的原因，認為水體發黑主要與大量腐殖質吸附FeS和MnS后形成懸浮顆粒有關。

2 黑臭水體評價方法

通過對黑臭水體形成機理研究進行總結，發現黑臭水體評價指標主要為物理指標、化學指標及生物指標。筆者歸納國內外相關文獻，根據黑臭水體評價指標類型將評價方法分為：物理指標評價法、化學指標評價法以及生物指標評價法。

2.1 物理指標評價法

水體感官特征在一定程度上反映了河流水質的污染狀況[4]。黑臭水體具有很強的感官特征，通過肉眼識別和嗅味可以快速地表達水體黑臭情況。物理指標評價法過程簡單，評價結果直觀、快捷，適用于現場評價。但該方法個人主觀性強，即使同一條河流，不同的人也會有不同的評價。

2.2 化學指標評價法

2.2.1綜合化學指標臨界法

研究表明與水體黑臭有較好相關性的指標：溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總磷(TP)[5]。因此，綜合化學指標評價法主要以這5個指標建立常規指標的表征方法。通過設置各項指標濃度閾值，并對其進行比較來反映水體黑臭情況。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閾值。

在實際應用中，綜合化學臨界指標法操作簡單，可以較快捷地反映水體黑臭情況。但當全部指標都符合臨界值要求時，無法準確得出研究水體是否黑臭，因此可靠性并不高。

2.2.2黑臭指數法

基于綜合化學指標臨界法，國內有學者通過加權求和方法建立的黑臭水體判別模型[7,8]。其判別模型詳見表1。

表1 黑臭指數模型判別式及應用河流

由于不同學者針對不同地區的不同河流選擇的關鍵指標也不盡相同，應用的黑臭水體判別式各異，因此，黑臭指數的判別標準存在較大差異。

2.2.3多元非線性回歸模型法

有學者認為，黑臭水體的形成是多方面的，復雜的，不是單個指標所構成的，因此需要建立評價指標與各項水質指標之間的非線性關系。研究表明，喬司脒是引起水體黑臭的主要物質之一，通過預測其含量也是評價水體黑臭的重要方法[9]。Christensen等[10]對美國堪薩斯切尼水庫通過濁度建立多元非線性回歸模型預測研究水體中喬司脒的含量，模型擬合系數R2=0.71。

在實際應用中，多元非線性回歸模型可以全面地、準確地預測水體的黑臭狀況。但在構建模型過程中需要對大量的水質指標進行篩選、比較，涉及的水質參數較多，計算過程復雜，難以普及推廣。

2.2.4綜合水質標識指數法

綜合水質標識指數法[11]可以通過一組主要水質指標來綜合評價河流綜合水質，并識別水體是否為黑臭水體。其表達方式如下：

Iwq=X1·X2X3X4

(1)

(2)

其中，Iwq為水質標識指數；X1·X2由計算得到；X3,X4根據X1·X2判斷得到。其中，X1·為河流總體的綜合水質類別；X2為綜合水質在X1·類水質變化區間內所處的位置，從而實現在同類水中進行水質優劣比較；X3為參與綜合水質評價的水質指標中，劣于水環境功能區目標的單項指標個數；X4為綜合水質類別與水體功能區類別的比較結果，視綜合水質的污染程度。

胡培等[12]采用綜合水質標識指數法對江門市幾條主要河流進行水體黑臭識別與評價，確定當X1·X2>7時，判定河流黑臭。綜合水質標識指數法評價結果直觀、合理，易推廣。但其地域針對性較強，黑臭閾值應根據實際情況而定。

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內水體黑臭評價的指標和指標閾值以及評價原則。該評價方法指標選取靈活，因地制宜，操作性強，可在現場快速得到評價結果，了解水體的黑臭情況。但在評價城市河流水體黑臭時，沒有明確提出水體黑臭持續時間的跨度，無法界定是沖擊性污染導致的間歇性黑臭還是長期處于黑臭。

2.3 生物指標評價法

以往關于黑臭水體評價方法研究多以水質化學指標評價方法和物理指標評價方法為主，雖然能夠較好的反映出水體黑臭情況，但考慮的不夠完善。有學者從黑臭水體危害角度分析了黑臭河道水體對水生生物的生物毒性效應[14]。研究表明，水生生物種類和分布與河流水質狀況有顯著的相關性[9]。目前，針對黑臭水體生物指標評價研究尚顯不足，需進一步探討研究。

3 結論與建議

1)總結國內外相關研究，發現有機污染、腐殖質對致黑物質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、化學指標及生物指標三個方面詳細的介紹了國內外較為成熟的黑臭水體評價方法，并分析其各自的優缺點。物理指標評價法直觀方便，但不客觀準確；化學指標評價法在一定程度上可以準確的反映出水體黑臭情況，但由于水體指標選取不一樣，關鍵指標的權重也不一樣，因此評價結果差異性較大；生物指標評價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)通過對上述幾種黑臭水體評價方法分析比較，筆者建議我國未來城市黑臭水體評價體系的建立應綜合考慮水體的物理指標、化學指標及生物指標，為黑臭水體的治理提供科學依據。

參考文獻：

[1] Wood S, Williams S T, White W R, et al. Factors influencing geosmin production by a streptomycete and their relevance to the occurrence of earthy taints in reservoirs[J]. Water Science & Technology，1983(15):191-198.

[2] 駱夢文.黃浦江水體黑臭的由來[J].上海環境科學，1986(5):32-38.

[3] 應太林，張國瑩，吳芯芯.蘇州河水體黑臭機理及底質再懸浮對水體的影響[J].上海環境科學，1997(1):23-26.

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[13] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.城市黑臭水體整治工作指南[Z].2015.

[14] 陳瑞瑞，蔡曉妍，楊 波，等.典型城市黑臭河道水體生物毒性研究[J].生態毒理學報，2012,7(2):201-208.