鲍博 王鹏 刘梅 邵力 戎振英 孙静亚

摘要 [目的]研究海岛城市河道黑臭的影响因素。[方法]以标志性海岛城市舟山市的黑臭河道为研究对象，探索海岛城市河道黑臭的特征。通过自配河道水体模拟河道水黑臭变化，分析其黑臭过程主要的特征性指标。[结果]河道水体COD、氨氮、硫酸盐含量越高则黑臭越显著，7 d内发生黑臭的阈值为COD>50 mg/L、DO<2 mg/L、氨氮>5 mg/L、硫酸盐>10 mg/L、温度30～40 ℃，黑臭明显。[结论]海岛型城市河道黑臭特征指标可作为对该类城市河道黑臭污染治理的理论参考。

关键词 黑臭污水;黑臭指标;化学制剂;影响因素;应急治理

中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）01-0056-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.015

Abstract [Objective]To study the influencing factors of black and odor in the rivers of island cities.[Method]Taking the black and odor rivers of the iconic island city Zhoushan as the research object， explored the characteristics of the black and odor rivers of the island cities. The black and odor changes of the river water are simulated by the self-distributed river water body， and the main characteristic indicators of the black and odor process are analyzed.[Result]The higher the content of COD， ammonia nitrogen， and sulfate in the river water， the more obvious the black and odor.The threshold value of black odor occurred within 7 days was COD > 50 mg/L， DO < 2 mg/L， ammonia nitrogen > 5 mg/L， sulfate > 10 mg/L，the temperature was 30 - 40 ℃， black odor was obvious. [Conclusion]The black and odor characteristic indicators of island-type urban rivers can be used as a theoretical reference for the treatment of black and odor pollution in such urban rivers.

Key words Black odor sewage;Black odor index;Chemical agents;Influencing factors;Emergency treatment

自中共十八大报告首次提出“海洋强国”战略以来，国家经济的发展逐步向海洋转移[1]。與沿海城市相比，海岛城市更具发展潜力。目前以舟山为代表的海岛城市大力发展海洋，提高经济收益，然而也为环境带来了负面效益，这其中就包括黑臭水体的产生[2]。由于地理原因，海岛城市远离其他城市。海岛城市淡水匮乏，致使自身调蓄功能降低，而城市内的淡水来源只有自然降雨。此外由于经济的发展致使城市人口增加，对水的需求也在递增，这就又限制了海岛城市的经济发展[3]。另一方面，海岛城市有独特的气候类型，常年多雨、台风导致大量水土流失，地表水中淤泥堆积，从而使平原地区增多，可利用面积增大，造成人口数量增多、水源短缺的现象。海岛城市调蓄水体含量降低，原有调蓄功能的水体丧失调蓄能力[4-5]。因此，笔者以标志性海岛城市舟山市的黑臭河道为研究对象，探索海岛城市河道水体黑臭的特征与影响因素，为该类海岛城市内黑臭河水污染处理提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

黑臭河水底泥取自舟山市某发生黑臭的河道，现场取样后搅拌去除可见不同类杂质后密封冷藏温度4 ℃保存。试验中所用试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

与河道水质黑臭相关的指标有化学需氧量（COD）[6]、氨氮、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）、水质色度[7]、硫化物含量，DO采用YSI 550A溶氧仪测定，ORP采用Thermo ORION STAR A221 ORP仪测定。COD、氨氮、硫化物含量按照文献[8]进行。

自配水成分包括葡萄糖、20 mg/L NH3-N、20 mg/L Na2SO4、20 mg/L MgSO4、30 mg/L FeCl3、10 mg/L K2HPO4。试验自配水样采用500 mL细口瓶作为水样容器，接种底泥5 mL，设立空白一组排除底泥所含成分影响，设立不同碳源浓度5组（0、25、50、75、100 mg/L葡萄糖），每组3个平行，测定时间1、3、5、7、9、11、13 d，每次测定一组样品，考虑到拆封后的样品由于氧气进入导致氧化还原电位改变导致试验数据误差较大，每组样品7个平行，以保证试验准确性，温度均为25 ℃。设立不同氨氮浓度5组（0、10、20、30、40 mg/L），其他条件与碳源组保持一致。设立不同硫酸根浓度6组（0、10、20、30、40、50 mg/L），总有机碳（TOC）浓度为100 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，其他水样配方浓度保持不变。设立不同温度梯度8组（5、10、15、20、25、30、35、40 ℃），碳源浓度为100 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，其他水样配方浓度保持不变。参照曾凡亮等[9]的方法测定水质黑度与吸光度的对应关系，根据线性方程转化成黑度指标进行评价。

1.3 数据处理

试验所得数据用Origin 8.5制作图表并分析和处理。

2 结果与分析

2.1 COD对水体黑臭的影响

从图1可以看出，在探究不同初始COD浓度对黑臭的影响中，时间越长，水样ORP下降越快，第5天时，含碳水样的ORP处于负值，水体处于还原状态，水样发生黑臭，水样含碳量越高，ORP下降越明显，其中COD浓度>50 mg/L的水样黑臭明显。水样DO随时间的变化而降低，在第5天时，COD>50 mg/L水样的 DO处于1 mg/L以下，随后的时间内，水体一直处于厌氧水体。COD浓度随时间变化而降低，下降趋势在第9天趋于平缓。水样氨氮浓度随时间变化持续降低，在水样发生黑臭时，氨氮浓度处于5～15 mg/L，但在水样发生黑臭后有，曲线有上升趋势。水样黑度随时间变化上升明显。

2.2 氨氮浓度对水体黑臭的影响

从图2可以看出，氨氮为40 mg/L的水样，其ORP在第5天时达到-200 mV以下，水样处于强还原状态，为严重黑臭状态。DO随时间变化而降低，在第4天降至2 mg/L以下，第5天降至1 mg/L以下，水样处于厌氧状态，水体基本全处于黑臭中，在后续时间中，DO无明显变化。不同氨氮组的COD浓度随时间变化而降低，其中氨氮为40 mg/L的水样其COD下降趋势明显，已处于严重黑臭状态，COD浓度显示为100 mg/L，在后续时间中，由于水样中C源消耗完全，COD浓度下降趋势平缓。试验结果表明发生明显黑臭时，其氨氮大于5 mg/L。

2.3 硫化物含量对水体黑臭的影响

从图3可以看出，水样DO在第2天开始全部处于1 mg/L以下，水样基本处于厌氧狀态;水样的ORP下降迅速，第2天开始进入还原状态，水样开始发生黑臭反应，其中硫化物含量越高的组分其ORP下降越明显。第3天时，水样ORP下降至-200 mV以下，水体为严重黑臭状态，此时水体中黑臭反应剧烈，厌氧微生物大量消耗有机物，并消耗氧气，使水体处于强还原性，此时也是黑臭最剧烈时期，但水样颜色的变化比较缓慢。从第4天开始，部分水样黑度值大于21级，在后续时间内，水黑度级持续上升，水样变色明显，硫含量高的水样组分颜色变黑明显，7 d后所有添加硫酸盐（≥10 mg/L）的水样黑度均大于21级，均发生黑臭。

2.4 温度对水体黑臭的影响

从图4可以看出，水样的ORP下降迅速，第2天水样基本处于厌氧状态（5 ℃除外），水样开始发生黑臭反应，2～3 d达到峰值，水体为严重缺氧状态。在5～40 ℃温度越高，水样黑度值越高，30～40 ℃黑臭现象最为显著[10]。

从图4还可以看出，当3 d时DO低于2 mg/L时，虽然已经具备黑臭发生的条件，但是黑度值依然较低，直到7 d时黑度可以达到黑臭的标准，说明从检测到黑臭可发生到黑臭真正发生，需要4 d，这是由于黑臭发生的主要推动力是硫酸盐还原菌SRB的生长[11]，SRB的大量繁殖期需要3～5 d[12-13]，这为应急治理提供窗口期。

3 结论

海岛城市具有独特的地理环境，自配河道水体模拟河道水的黑臭变化，分析其黑臭过程主要的特征性指标，结果表明，河道水体COD、氨氮、硫酸盐含量越高黑臭越显著，7 d内发生黑臭的阈值为COD>50 mg/L、DO<2 mg/L、氨氮>5 mg/L、硫酸盐>10 mg/L、温度30～40 ℃，黑臭明显。

参考文献

[1]潘现伟.我国海洋战略研究热点解读与启示[J].中共青岛市委党校青岛行政学院学报，2018（6）：21-28.

[2]付曼月.南方某市黑臭河道治理技术比选与集成应用评估[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.

[3]都向明.我国城市黑臭水体治理实践及思路探讨[J].环境与发展，2019，31（5）：27，29.

[4]裘骅勇，孙虓.海岛城市防洪与河道整治规划工作探讨[J].浙江水利科技，2001，29（S1）：124-125.

[5]赖茂顺.关于城市黑臭水体治理的实践及思路分析[J].价值工程，2018，37（23）：19-20.

[6]耿土锁.化学需氧量（COD）简易测定法及其应用情况[J].西南给排水，2005，27（1）：39-41.

[7]赵晓伟.基于紫外可见吸收光谱的水质色度测定标准与COD测试方法的研究[D].杭州：中国计量学院，2013.

[8]PALMIOTTO M，FATTORE E，PAIANO V，et al.Influence of a municipal solid waste landfill in the surrounding environment：Toxicological risk and odor nuisance effects[J].Environment international，2014，68：16-24.

[9]曾凡亮，罗先桃.分光光度法测定水样的色度[J].工业水处理，2006，26（9）：69-72.

[10]王旭，王永刚，孙长虹，等.城市黑臭水体形成机理与评价方法研究进展[J].应用生态学报，2016，27（4）：1331-1340.

[11]王鹏，刘梅，翁益松，等.河道水体黑臭前后微生物种群变化研究[J].安徽农业科学，2019，47（22）：47-51.

[12]梁宇.硫酸盐还原菌的生长因子的探讨[J].山西建筑，2010，36（30）：199-200.

[13]万海清，苏仕军，朱家骅，等.硫酸盐还原菌的生长影响因子及脱硫性能的研究[J].高校化学工程学报，2004，18（2）：218-223.