城市黑臭水体评价方法研究

马 瑛 丁 艳 钱彬杰 王莉元

(1.青岛市环境保护局市北分局环境监测站，山东 青岛 266033； 2.青岛理工大学环境与市政工程学院，山东 青岛 266033)

随着城市建设的快速发展，城市水环境质量日趋恶化，城市水体产生黑臭现象，影响了生态环境、危害人类健康。因此，黑臭水体治理是当前生态建设的重要任务。治理黑臭水体首先要对黑臭水体进行评价，但国内外目前尚未有统一的标准评价黑臭水体。笔者结合国内外学者在黑臭水体方面的研究，对城市黑臭水体形成机理进行了概括，重点从物理指标、化学指标、生物指标对黑臭水体评价方法进行总结和评述，并对未来我国城市黑臭水体评价方法体系的建立提出建议，为我国城市黑臭水体的治理提供理论基础。

1 黑臭水体形成机理

针对黑臭水体形成机理，国内外学者经深入研究总结为三个方面：有机污染、腐殖质对致黑物质的吸附以及放线菌的大量繁殖。Wood等[1]研究表明，放线菌分解产生乔司脒是水体产生黑臭的主要原因之一，对水体黑臭程度的影响最大。骆梦文[2]指出水体黑臭的主要原因是有机物污染，热污染以及底泥污染。应太林等[3]研究了上海市苏州河黑臭的原因，认为水体发黑主要与大量腐殖质吸附FeS和MnS后形成悬浮颗粒有关。

2 黑臭水体评价方法

通过对黑臭水体形成机理研究进行总结，发现黑臭水体评价指标主要为物理指标、化学指标及生物指标。笔者归纳国内外相关文献，根据黑臭水体评价指标类型将评价方法分为：物理指标评价法、化学指标评价法以及生物指标评价法。

2.1 物理指标评价法

水体感官特征在一定程度上反映了河流水质的污染状况[4]。黑臭水体具有很强的感官特征，通过肉眼识别和嗅味可以快速地表达水体黑臭情况。物理指标评价法过程简单，评价结果直观、快捷，适用于现场评价。但该方法个人主观性强，即使同一条河流，不同的人也会有不同的评价。

2.2 化学指标评价法

2.2.1综合化学指标临界法

研究表明与水体黑臭有较好相关性的指标：溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)[5]。因此，综合化学指标评价法主要以这5个指标建立常规指标的表征方法。通过设置各项指标浓度阈值，并对其进行比较来反映水体黑臭情况。李佳音等[6]确定了DO=2 mg/L,COD=15 mg/L,NH3-N=8 mg/L,TP=0.8 mg/L,BOD5=8 mg/L作为天津市河流黑臭的单因子指标阈值。

在实际应用中，综合化学临界指标法操作简单，可以较快捷地反映水体黑臭情况。但当全部指标都符合临界值要求时，无法准确得出研究水体是否黑臭，因此可靠性并不高。

2.2.2黑臭指数法

基于综合化学指标临界法，国内有学者通过加权求和方法建立的黑臭水体判别模型[7,8]。其判别模型详见表1。

表1 黑臭指数模型判别式及应用河流

由于不同学者针对不同地区的不同河流选择的关键指标也不尽相同，应用的黑臭水体判别式各异，因此，黑臭指数的判别标准存在较大差异。

2.2.3多元非线性回归模型法

有学者认为，黑臭水体的形成是多方面的，复杂的，不是单个指标所构成的，因此需要建立评价指标与各项水质指标之间的非线性关系。研究表明，乔司脒是引起水体黑臭的主要物质之一，通过预测其含量也是评价水体黑臭的重要方法[9]。Christensen等[10]对美国堪萨斯切尼水库通过浊度建立多元非线性回归模型预测研究水体中乔司脒的含量，模型拟合系数R2=0.71。

在实际应用中，多元非线性回归模型可以全面地、准确地预测水体的黑臭状况。但在构建模型过程中需要对大量的水质指标进行筛选、比较，涉及的水质参数较多，计算过程复杂，难以普及推广。

2.2.4综合水质标识指数法

综合水质标识指数法[11]可以通过一组主要水质指标来综合评价河流综合水质，并识别水体是否为黑臭水体。其表达方式如下：

Iwq=X1·X2X3X4

(1)

(2)

其中，Iwq为水质标识指数；X1·X2由计算得到；X3,X4根据X1·X2判断得到。其中，X1·为河流总体的综合水质类别；X2为综合水质在X1·类水质变化区间内所处的位置，从而实现在同类水中进行水质优劣比较；X3为参与综合水质评价的水质指标中，劣于水环境功能区目标的单项指标个数；X4为综合水质类别与水体功能区类别的比较结果，视综合水质的污染程度。

胡培等[12]采用综合水质标识指数法对江门市几条主要河流进行水体黑臭识别与评价，确定当X1·X2>7时，判定河流黑臭。综合水质标识指数法评价结果直观、合理，易推广。但其地域针对性较强，黑臭阈值应根据实际情况而定。

2.2.5指南法

2015年9月住建部编制了《城市黑臭水体整治工作指南》[13]，明确提出了城市建成区内水体黑臭评价的指标和指标阈值以及评价原则。该评价方法指标选取灵活，因地制宜，操作性强，可在现场快速得到评价结果，了解水体的黑臭情况。但在评价城市河流水体黑臭时，没有明确提出水体黑臭持续时间的跨度，无法界定是冲击性污染导致的间歇性黑臭还是长期处于黑臭。

2.3 生物指标评价法

以往关于黑臭水体评价方法研究多以水质化学指标评价方法和物理指标评价方法为主，虽然能够较好的反映出水体黑臭情况，但考虑的不够完善。有学者从黑臭水体危害角度分析了黑臭河道水体对水生生物的生物毒性效应[14]。研究表明，水生生物种类和分布与河流水质状况有显著的相关性[9]。目前，针对黑臭水体生物指标评价研究尚显不足，需进一步探讨研究。

3 结论与建议

1)总结国内外相关研究，发现有机污染、腐殖质对致黑物质的吸附以及放线菌的大量繁殖是水体形成黑臭的主要原因。

2)笔者从水体的物理指标、化学指标及生物指标三个方面详细的介绍了国内外较为成熟的黑臭水体评价方法，并分析其各自的优缺点。物理指标评价法直观方便，但不客观准确；化学指标评价法在一定程度上可以准确的反映出水体黑臭情况，但由于水体指标选取不一样，关键指标的权重也不一样，因此评价结果差异性较大；生物指标评价法可以客观反映出水体黑臭情况，但目前该方法研究较少，值得深入推广研究。

3)通过对上述几种黑臭水体评价方法分析比较，笔者建议我国未来城市黑臭水体评价体系的建立应综合考虑水体的物理指标、化学指标及生物指标，为黑臭水体的治理提供科学依据。

参考文献：

[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] 骆梦文.黄浦江水体黑臭的由来[J].上海环境科学，1986(5):32-38.

[3] 应太林，张国莹，吴芯芯.苏州河水体黑臭机理及底质再悬浮对水体的影响[J].上海环境科学，1997(1):23-26.

[4] 魏文龙，荆红卫，华 蕾，等.北京市城市河道水体黑臭分级评价研究[J].环境科学与技术，2016(S2):407-412.

[5] 顾 强，丁 磊.城市建成区黑臭水体评价方法比较[J].水资源保护，2017,33(4):70-74.

[6] 李佳音，李伟芳，孟 洁，等.天津市中心城区黑臭河流评价及判定标准[J].中国给水排水，2017(19):90-95.

[7] 阮仁良，黄长缨.苏州河水质黑臭评价方法和标准的探讨[J].上海水务，2002(3):32-36.

[8] 巢亚萍.常州运河支流水体黑臭监测调查及防治对策[J].环境与发展，2001,13(2):30-31.

[9] 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.

[10] Christensen V G, Graham J L, Milligan C R, et al. Water quality and relation to taste and odor compounds in the North Fork Ninnescah River, and Cheney Reservoir, south-central Kansas in[J]. Usgs U.s.geological Survey，2006.

[11] 徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究[J].同济大学学报(自然科学版)，2005,33(4):482-488.

[12] 胡 培，赵吉国.江门市黑臭水体水质现状及污染特征分析[J].广东水利水电，2017(5):20-24.

[13] 中华人民共和国住房和城乡建设部.城市黑臭水体整治工作指南[Z].2015.

[14] 陈瑞瑞，蔡晓妍，杨 波，等.典型城市黑臭河道水体生物毒性研究[J].生态毒理学报，2012,7(2):201-208.