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【格林環(huán)保 為您關(guān)注】(來(lái)源:中國(guó)環(huán)境報(bào))
到2020年,我國(guó)地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi);到2030年,城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。這是國(guó)務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱“水十條”)對(duì)黑臭水體治理提出的明確要求。城鎮(zhèn)區(qū)域黑臭水體不僅給群眾帶來(lái)了極差的感官體驗(yàn),也是直接影響群眾生活的突出水環(huán)境問題。當(dāng)務(wù)之急,就是要認(rèn)清其成因并采取有效治理措施,消除黑臭。
黑臭水體是感官性污染常見現(xiàn)象
在我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程加快的過(guò)程中,由于水污染控制與治理措施滯后,或者能力有限與水平低下,一些城市水體尤其是中小城市水體,直接成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活廢水的主要排放通道和場(chǎng)所,導(dǎo)致城市水體大面積受污染,引起水體富營(yíng)養(yǎng)化,形成黑臭水體。
所謂 “黑臭”,主要屬于環(huán)境景觀、物理指標(biāo)范疇。是指在視覺上河流水體呈現(xiàn)因污染而產(chǎn)生的明顯異常顏色(通常是黑色或泛黑色),同時(shí)產(chǎn)生在嗅覺上引起人們感覺不適甚至厭惡的氣味,是水體感官性污染最常見的一種現(xiàn)象。
我國(guó)河流黑臭現(xiàn)象最早出現(xiàn)在上海蘇州河,隨后南京的秦淮河、蘇州的外城河、武漢的黃孝河和寧波的內(nèi)河等,均出現(xiàn)不同程度的黑臭現(xiàn)象。近幾十年來(lái),黑臭水體的范圍和程度不斷加劇,在全國(guó)大部分城市河段中,流經(jīng)繁華區(qū)域的水體絕大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二級(jí)與三級(jí)支流的黑臭問題更加突出,且劣化程度逐年提高。如淮河,2014年國(guó)家環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)數(shù)據(jù)表明,干流水質(zhì)全年都在Ⅳ類水以上,但主要支流的劣Ⅴ類水體超過(guò)23%;在各大水系中海河的劣Ⅴ類水質(zhì)程度最高,國(guó)控?cái)嗝姹O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,干流劣Ⅴ類達(dá)37%、支流劣Ⅴ類達(dá)44%。
缺氧與富營(yíng)養(yǎng)為水體黑臭主因
水體黑臭主要是水體缺氧造成的,同時(shí)也與水體富營(yíng)養(yǎng)化和底泥沉積有關(guān)。國(guó)家重大水專項(xiàng)相關(guān)研究結(jié)果表明,當(dāng)溶解氧降低到2.0 mg/L時(shí),水體將處于缺氧狀態(tài)。當(dāng)溶解氧為3mg/L~5mg/L時(shí),水體中有機(jī)污染物和氨氮含量一般也會(huì)超過(guò)地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn),呈現(xiàn)有色有味狀態(tài),但有水生生物存在;當(dāng)溶解氧大于6 mg/L 時(shí),水體處于有氧狀態(tài),有機(jī)物降解和氨氧化速率顯著增加,水體開始具有自凈能力。在以污水處理廠為主要水源的地區(qū),比如海河流域,來(lái)水中部分生物為難以降解的有機(jī)物,BOD接近零,COD和氨氮即使通過(guò)自凈,也難以達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的要求。
具體來(lái)說(shuō),水體發(fā)生黑臭的主因有如下幾方面:
一是外源有機(jī)物和氨氮消耗水中氧氣。城市水體一旦超量受納外源性有機(jī)物以及一些動(dòng)植物的腐殖質(zhì),如居民生活污水、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工污染物等,水中的溶解氧就會(huì)被快速消耗。當(dāng)溶解氧下降到一個(gè)過(guò)低水平時(shí),大量有機(jī)物在厭氧菌的作用下進(jìn)一步分解,產(chǎn)生硫化氫、胺、氨和其他帶異味易揮發(fā)的小分子化合物,從而散發(fā)出臭味。同時(shí),厭氧條件下,沉積物中產(chǎn)生的甲烷、氮?dú)狻⒘蚧瘹涞入y溶于水的氣體,在上升過(guò)程中攜帶污泥進(jìn)入水相,使水體發(fā)黑。
二是內(nèi)源底泥中釋放污染。當(dāng)水體被污染后,部分污染物日積月累,通過(guò)沉降作用或隨顆粒物吸附作用進(jìn)入到水體底泥中。在酸性、還原條件下,污染物和氨氮從底泥中釋放,厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷及氮?dú)鈱?dǎo)致底泥上浮也是水體黑臭的重要原因之一。有研究指出,在一些污染水體中,底泥中污染物的釋放量與外源污染的總量相當(dāng)。此外,由于城市河道中有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),導(dǎo)致河道中藻類過(guò)量繁殖。這些藻類在生長(zhǎng)初期給水體補(bǔ)充氧氣,在死亡后分解礦化形成耗氧有機(jī)物和氨氮,導(dǎo)致季節(jié)性水體黑臭現(xiàn)象并產(chǎn)生極其強(qiáng)烈的腥臭味道。
三是不流動(dòng)和水溫升高的影響。喪失生態(tài)功能的水體,往往流動(dòng)性降低或完全消失,直接導(dǎo)致水體復(fù)氧能力衰退,局部水域或水層虧氧問題嚴(yán)重,形成適宜藍(lán)綠藻快速繁殖的水動(dòng)力條件,增加水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn),引發(fā)水體水質(zhì)惡化。此外,水溫的升高將加快水體中的微生物和藻類殘?bào)w分解有機(jī)物及氨氮速度,加速溶解氧消耗,加劇水體黑臭。
黑臭水體治理的技術(shù)路線
城市河道的黑臭治理遵循“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線。其中外源減排和內(nèi)源清淤是基礎(chǔ)與前提,水質(zhì)凈化是階段性手段,水動(dòng)力改善技術(shù)和生態(tài)恢復(fù)是長(zhǎng)效保障措施。
一是外源阻斷技術(shù)。外源阻斷包括城市截污納管和面源控制兩種情況。針對(duì)缺乏完善污水收集系統(tǒng)的水體,通過(guò)建設(shè)和改造水體沿岸的污水管道,將污水截流納入污水收集和處理系統(tǒng),從源頭上削減污染物的直接排放。針對(duì)目前尚無(wú)條件進(jìn)行截污納管的污水,可在原位采用高效一級(jí)強(qiáng)化污水處理技術(shù)或工藝,快速高效去除水中的污染物,避免污水直排對(duì)水體的污染。
城市面源污染主要來(lái)源于雨水徑流中含有的污染物,其控制技術(shù)主要包括各種城市低影響開發(fā)(如海綿城市)技術(shù)、初期雨水控制技術(shù)和生態(tài)護(hù)岸技術(shù)等。城市水體周邊的垃圾等是面源污染物的重要來(lái)源,因此水體周邊垃圾的清理是面源污染控制的重要措施。
二是內(nèi)源控制技術(shù)。清淤疏浚技術(shù)通常有兩種:一種是抽干湖/河水后清淤;另一種是用挖泥船直接從水中清除淤泥。后者的應(yīng)用范圍較廣,江河湖庫(kù)都可用之。清淤疏浚能相對(duì)快速地改善水質(zhì),但清淤過(guò)程因擾動(dòng)易導(dǎo)致污染物大量進(jìn)入水體,影響到水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,因而具有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性,不能作為一種污染水體的長(zhǎng)效治理措施。
三是水質(zhì)凈化技術(shù)。城市黑臭水體的水質(zhì)凈化技術(shù)主要包括:人工曝氣充氧(通入空氣、純氧或臭氧等),可以提高水體溶解氧濃度和氧化還原電位,緩解水體黑臭狀況。德國(guó)薩爾河、英國(guó)泰晤士河、澳大利亞天鵝河、中國(guó)的蘇州河等治理中都采用了曝氣增氧的方法。絮凝沉淀技術(shù)是指向城市污染河流的水體中投加鐵鹽、鈣鹽、鋁鹽等藥劑,使之與水體中溶解態(tài)磷酸鹽形成不溶性固體沉淀至河床底泥中。但需要注意的是,化學(xué)絮凝法的費(fèi)用較高,并且產(chǎn)生較多沉積物,某些化學(xué)藥劑具有一定毒性,在環(huán)境條件改變時(shí)會(huì)形成二次污染。人工濕地技術(shù)是利用土壤—微生物—植物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行去除的技術(shù),多采用表面流濕地或潛流濕地,濕地植物可選擇沉水植物或挺水植物。生態(tài)浮島是一種經(jīng)過(guò)人工設(shè)計(jì)建造、漂浮于水面上供動(dòng)植物和微生物生長(zhǎng)、繁衍、棲息的生物生態(tài)設(shè)施,通過(guò)構(gòu)建水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的污染物攝食、消化、降解等,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。穩(wěn)定塘是一種人工強(qiáng)化措施與自然凈化功能相結(jié)合的水質(zhì)凈化技術(shù),如多水塘技術(shù)和水生植物塘技術(shù)等??衫盟w沿岸多個(gè)天然水塘或人工水塘對(duì)污染水體進(jìn)行凈化。
四是水動(dòng)力改善技術(shù)。調(diào)水不僅可借助大量清潔水源稀釋黑臭水體中污染物的濃度,而且可加強(qiáng)污染物的擴(kuò)散、凈化和輸出,對(duì)于納污負(fù)荷高、水動(dòng)力不足、環(huán)境容量低的城市黑臭水體治理效果明顯。但調(diào)用清潔水來(lái)改善河水水質(zhì)是對(duì)水資源的浪費(fèi),應(yīng)盡量采用非常規(guī)水源,如再生水和雨洪利用。同時(shí)在調(diào)水的過(guò)程中要防止引入新的污染源。
五是生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。水體黑臭現(xiàn)象往往是由于水中氮磷濃度較高引起藻類暴發(fā)等次生問題,造成水質(zhì)惡化、藻毒素問題和其他水生生物的大量死亡,繼而導(dǎo)致黑臭復(fù)發(fā)。城市河道富營(yíng)養(yǎng)化控制的關(guān)鍵是磷的控制,目前污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)中磷的指標(biāo)限值遠(yuǎn)高于地表水標(biāo)準(zhǔn)限值。因此,在有條件的地方實(shí)行區(qū)域限磷或提高污水總磷排放標(biāo)準(zhǔn)是十分有效的措施。進(jìn)入水體的磷大多以磷酸鹽形式沉淀在底泥中,因此保持水—泥界面弱堿性、有氧狀態(tài)是河道富營(yíng)養(yǎng)化控制的主要舉措。藻類生長(zhǎng)人工控制技術(shù)包括各種物理、化學(xué)和生物技術(shù)。物理控制技術(shù)包括藻類直接收集和紫外線殺藻等,化學(xué)控制技術(shù)包括投加無(wú)機(jī)或有機(jī)抑(殺)藻劑,生物控制技術(shù)包括種植抑藻水生植物或投放食藻魚類等。這些措施一般在應(yīng)急時(shí)采用。水生態(tài)修復(fù)包括水生植物和水生動(dòng)物(如魚類、底棲動(dòng)物等)食物鏈的修復(fù)與水文生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。利用生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建的食物鏈,可以持續(xù)去除城市水體中污染物和營(yíng)養(yǎng)物,改善水體生境。
治理黑臭水體的管理對(duì)策
一是建立以溶解氧為核心指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系。黑臭水體治理的關(guān)鍵是改善水體的溶解氧狀態(tài),使水體由低氧/厭氧恢復(fù)到正常的好氧狀態(tài)。國(guó)家重大水專項(xiàng)相關(guān)研究成果,建議以溶解氧為核心,建立包括臭閾值、透明度、色度等4項(xiàng)指標(biāo)黑臭水體評(píng)價(jià)體系。其閾值為:溶解氧1mg/L、臭閾值100、透明度25cm、色度20,當(dāng)其中任意一個(gè)指標(biāo)值超過(guò)閾值時(shí),則可判定其為黑臭水體。按照《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》任務(wù)分解,評(píng)價(jià)體系將由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部門負(fù)責(zé)編制。
二是先截污后修復(fù),綜合手段治理黑臭水體。河流黑臭問題的本質(zhì)是污染物輸入超過(guò)河流水環(huán)境容量。在流域尺度上采取污染源工程治理等截污措施,能夠大幅度削減入河污染負(fù)荷,是消除黑臭問題的首要舉措。同時(shí)將河岸帶修復(fù)、人工充氧等河道內(nèi)工程措施作為污染負(fù)荷削減的重要補(bǔ)充手段,進(jìn)一步降低污染水平。在河流水質(zhì)得到有效改善的基礎(chǔ)上,通過(guò)水生生物(如水生植物、魚類、鳥類)等的恢復(fù),逐步實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)修復(fù),達(dá)到消除黑臭的目的。
三是改善生態(tài)條件,讓水流動(dòng)起來(lái)。我國(guó)大多數(shù)城鎮(zhèn)河流水深為1m~3m,在一般條件下,大氣氧可以穿透上覆水體到達(dá)河流沉積物表層。然而,由于排污加劇,大量COD和氨氮等耗氧污染物在水—沉積物界面累積,導(dǎo)致溶氧大量消耗而形成缺氧躍變層。增加河流水生態(tài)條件,可以改變城市水體水土界面虧氧狀況。一般情況下,維持河流水體流速0.4m3/s~1.0 m3/s,就可以打破溶氧躍變層形成的理化條件,使得水土界面層的溶氧維持在3 mg/L以上,可以有效控制水體底質(zhì)污染。流水不腐,是緩減甚至基本消除河流黑臭的關(guān)鍵因素。
四是構(gòu)建岸邊綠化帶,增強(qiáng)水體自凈能力。治理黑臭水體的首要目的是為人民群眾提供一個(gè)休閑娛樂的場(chǎng)所,因此必須徹底清除沿河垃圾,嚴(yán)格控制有色有味污染源直排,對(duì)岸邊帶進(jìn)行綠化改造,恢復(fù)其自然狀態(tài),建立河道保潔的長(zhǎng)效運(yùn)行管理機(jī)制。同時(shí),采用岸邊植物、挺水植物和沉水植物搭配構(gòu)筑的景觀修復(fù)途徑,有效改變水生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)流動(dòng)方式,形成具有自凈功能的水體。
消除黑臭水體只是建設(shè)娛樂水體的第一步。娛樂水體水質(zhì)要適合游泳、賽船、垂釣等水上運(yùn)動(dòng),其評(píng)價(jià)指標(biāo)包括病原微生物、水下植物種群結(jié)構(gòu)、葉綠素含量、水流速度、岸邊植被覆蓋度、有毒有害物質(zhì)和人文文化等,尚需要持久的努力。
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