王 华，杜庆璋

(1 上海伊世特科技管理有限公司，上海 200001；2 上海市闵行区环境监测站，上海 201199)

当河道中所含有的污染物负荷远超其自身的净化能力后，水体中缺少氧气，有机物腐败变质，从而河水就会发生黑臭现象[1]。当河道发生黑臭现象时，其最直接的表现为水体发黑、有异味、水生植被退化甚至灭绝；浮游植物、浮游动物、底栖动物只有少量耐污种存在，生态系统严重失衡，功能严重退化甚至丧失。

据统计，上海内河每年的自然淤积量大约在1500万立方左右，加上有的地方因各种原因减少了对河道的清淤，使全市河道淤积量逐年上升，市郊河道黑臭现象较为普遍[2]。2015年2月，中央政治局常务委员会会议审议通过《水污染防治行动计划 》 俗称“水十条”，为落实国务院“水十条”中对于城市黑臭水体整治工作的要求，闵行区积极响应国家和上海市政府政策号召，于2018年开始针对区内182条河道进行大规模的排查，并对其中的黑臭河道进行了治理工作。

1 黑臭河道成因

城市河道生态系统对于市民的生产和生活起着至关重要的作用，但是随着工业化和城市化进程的发展，河道生态系统所承受的压力也不断增大，从上海的实际情况来看，引起黑臭河道的原因有如下这些。

1.1 生活废水

生活废水中含有大量氮、磷等物质，虽然现在上海的雨水管和污水管是分开纳管的，但很多居民的生活污水还是会经由雨水管路系统排放到城市河道中去，而这些污水就会造成水体富营养化。

1.2 工业污染

工业污染对于黑臭河道的形成也是主要因素，工业污染物有重金属、酸、碱和有机物等。国家明令禁止工业废水直接排放到河流中，现在上海也基本看不到污水管直排河流的情况。但是工厂周围的土地污染，或者飘散至空气中的污染物，它们最终还是都会经由不同的自然循环过程进入到水体中去，造成河道污染。

1.3 水力条件

上海位于长江出海口上，由于潮汐涨落，使污水无法迅速地排出，长时间聚集在河道中，和泥沙以及垃圾在河床中沉淀，形成污泥。污泥中污染物含量很高高，一旦污染物被释放以后，河流中的化学需氧量浓度也会随之增加。

1.4 上游的污染

由于上海处于长江下游的末端，长江下游的水流又流速较慢，从上游带来的污染物质容易沉积在下游，同时也无法使用清水引流来进行恢复，因为治理后的河水还是会被上游冲刷下来的污染物再次污染。

1.5 结构不合理

由于历史原因，上海还存在着许多断头和淤塞河段，水系还不能完全沟通，水系结构复杂，治理难度较大[3]。

2 治理技术

黑臭河道治理技术是指在黑臭河道的治理过程中，为改善水质而采用的各种技术手段，主要包括应用水力学、物理学、化学、生物学等工程学科方法的基本理论，逐步恢复水体生态结构与功能的系统技术[4]。

2.1 物理技术

物理技术是指利用机械物理手段进行河道的治理，主要手段有：

(1)河道清淤，把河底的污泥利用挖泥船或者吸泥船运从河道内清理出来并送至指定的排泥场，清除河道中的污泥能够有效的改善河道的生态环境。

(2)换水引流法，把原有的高污染水体排出河道，并重新接引干净的河水进行替换，这个是最直接的方法，但缺点是持续性差。

(3)曝气混合法，使用机型泵把空气打入水体张，增加水体含氧量，破坏水体垂直分层，改善水体环境。

(4)超声波去藻，使用超声波杀死藻类生物的技术，能使河道中的藻类减少，减少河道内的氧气消耗、增加含氧量，但其缺点是能耗过高。

2.2 微生物技术

黑臭河道因为失去了原有的自净能力，所以对于有机物的分解能力减弱，在河道中人工添加经过筛选的外源微生物菌种，可以加速水体中污染物的分级，增强水体的自净能力。在投入微生物的同时还可以向河道内投入微生物促进剂，增加营养以促进微生物的生长。

(1)生物飘带

生物飘带是一种生物填料，类似人工水草，在其表面可以附着大量的微生物，飘带具有较大的比表面积和空隙度，适合微生物生长过程。由于飘带极大的表面积和低密度使它被放置在水中时会产生很大的浮力，再加上细菌分解产生的生物质小气泡密布在飘带表面，确保了不会因附着大量繁殖的微生物使密度增加而下垂沉底。

(2)仿生填料

利用生物绳等仿生填料，使微生物附着于生态基表面，对有机物进行吸附、生物氧化，最终将有机物分解或转化为微生物组分，从而有效的去除水体中的有机污染物。仿生填料可以独立使用也可以和生态浮岛组合使用，能够有效的吸附和生物净化。

2.3 生态修复技术

(1)人工湿地

湿地生态系统是植物、动物、微生物及其环境组成的系统，它具有调节径流，改善水质，调节小气候，保护生物多样性等功能，人工湿地就是人为的建造一个这样的生态环境，用以固化和分解污染物、净化水体。

(2)生物浮岛

生态浮岛是在浮体上种植水生植物，利用水生植物和植物共生的微生物起到净化水质的同时又能改善河道景观。

(3)水生动物系统

放养各类水生动物如鱼、螺、贝、蟹、虾等类型的动物，用以恢复生物多样性，并利用其生物特性减少藻类的生长。

3 数据分析

黑臭状态是水体的一个极端状态，其本身的特点与其他水体有着很大的不同，由于目前国内外关于水体黑臭尚无公认的、可以完全通用的评价方法和标准[5]。所以在本次治理的过程中选取了三个重点的监测项目：氨氮、透明度和溶解氧进行河道治理效果的评判。判定指标为：当氨氮大于5毫克每升，溶解氧小于2毫克每升或者透明度大于25厘米，其中任意一项达到时，则认为该河道为黑臭河道。测定周期为每半个月进行一次所有河道的监测，每周进行一次重点整治河道的监测。

在闵行区182条河道中展开治理之前，共有54条被认定为黑臭河道，占统计河道总数的29.6%。而这些被认定为黑臭河道的主要原因是透明度过低，由于水体的透明度是由其所含悬浮物、泥沙、微生物、有机质等物质的多少所决定，因此透明度基本上可以表征水样中各物质含量的多少，这样的河道共有50条。因为溶解氧含量过低被判定为黑臭河道的只有2条，只占总河道数的1%。因为氨氮含量超标原因被判定为黑臭河道的也只有3条。

河道水体的透明度会随着气温和水体中水生植物的生长波动而产生比较明显的变化，所以不能清晰的反应河道整治后的实际效果。所以在数据统计时选取了溶解氧浓度和氨氮超标的五条河道。从图1中可以看出经过3个多月的河道治理后，河道中的氨氮浓度有明显的降低，说明经过工程治理后的河道发臭现象能够明显的改善。

图1 氨氮浓度变化图Fig.1 Change of ammonia concentration

表1 河道中氨氮和溶解氧相关测试数据Table 1 Test data of ammonia nitrogen and dissolved oxygen in river channel

五条河流的溶解氧浓度变化也则是随着治理的过程，趋势性的提高了，但上下波动较为明显。其原因可能为在8月至9月间，水体温度在25至30摄氏度之间，同时阳光照射比较充分，比较适合水藻这类水生植物的生长[6]。而水生植物的光合作用产生的氧气会充分溶解于河流中，使水体的溶解氧浓度增加，但如果藻类植物过度生长或是死亡，则又会分解和消耗水体中的溶解氧，所以溶解氧的浓度会有明显的升高和降低。

图2 溶解氧浓度变化图Fig.2 Changes in dissolved oxygen concentration

4 结 语

随着生活品质的提高，人们对于生态环境保护和水生态系统的要求也越来越高，闵行作为国际化的大都市上海的一个隶属区，把“争做生态宜居现代化主城区”作为重点目标，展开了一系列的环境治理活动。治理黑臭河道的同时修复水生态系统是非常重要的一环，只有把河道的生态系统恢复到能够自我循环、自我维持和自我稳定后，才能够说黑臭河道是被彻底的治理好了。因此河道的治理不能够仅仅局限在水质净化或者看上去干净的层面。

同时在针对不同的黑臭河道治理还需要对黑道形成黑臭的主要原因进行分析和确认，不能所有的治理方案都大同小异。如河道收到生活污水的影响较大，则需要使用生物降解技术，同时增加曝气，如果是河道淤泥过厚，则应对底泥进行清理或者氧化。如条件允许还应多投放微生物和水生动植物进行生态修复，使被治理的河道尽快恢复自身的生态循环和自净功能，最终达到持续稳定的生态状态。就如闵行区内的大横泾河道，这条河道在结合了物理曝气、水生植物的种植、水生动物的投放和人工定时清理河面垃圾等治理方法后，河道的生态系统已经达到了能够自我净化的程度。