南淝河案例解析：城市水体为什么会发黑发臭？

“黑臭水体治理”越来越被关注和重视。在讨论治理思路的同时，有关“水体为什么会发黑有异味”的话题，也成为分析的重点。“2015（首届）环境施治论坛”上，这一话题也成为与会者讨论的重点之一。同济大学教授成水平在论坛现场，分享了“十一五”、“十二五”期间，同济大学在黑臭河道治理方面的相关工作。并以南淝河为例，分析了城市水体发黑异味的原因，分享了生态修复的工作经验。

图为 同济大学教授成水平

以下为成水平教授的发言内容：（根据现场发言整理，未经本人审阅）

非常高兴有机会在这里分享同济大学在“十一五”、“十二五”期间做的黑臭河道治理的有关情况。

我主要讲三个方面的内容：

第一、城市水体致色成因分析

第二、城市水体异味物质分析

第三、介绍“十一五”、“十二五”城市河道修复工作。

城市水体为什么会发黑？

巢湖流域，我们看到几条黑色的河道经过合肥市，第8、9条河道也是污染到河道，河道经过城市之后就更变了样。南淝河是合肥的母亲河，合肥是一座缺水性的城市，南淝河河道平时除了污水处理厂尾水之外，其他自然水量就特别低了，对于这样的河道，其实有很多不同污染源，现在就有专家提出了一河一策。

南淝河水体致色成因分析：按照住建部的标准，黑臭等级的划分为，透明度低于25厘米、溶解氧低于2毫克/升、氧化还原电位-200到50毫伏，氨氮指标不高于8毫克/升，可视为轻度黑臭。南淝河DO浓度基本高于2 mg/L；NH4+-N浓度基本低于15 mg/L，局部城市河段处于8-15 mg/L，按这个标准，南淝河应该是轻度的黑臭水体情况。河道虽然没有达到重度黑臭，但是老百姓看到的却是水体发黑，到底是什么原因？

这与溶解氧和氨氮有相关性，从上游到下游色度不断地增加，同时从季节变化来看，丰水期，雨量大，色度低一点。但枯水期色度普遍偏高。首先进行过滤，从铁离子、锰离子、硫离子的情况来看，铁和锰的硫化物是南淝河水体发黑（表色）的重要原因之一，蛋白和腐殖质类等溶解性有机物是水体真色致色的主要物质。

我们把南淝河上游特别是通过城市区范围的河段的致色过程做了一些研究，为污水处理厂是否要做深度处理提供了一些依据。

城市水体为什么会有异味？

城市水体为什么会出现异味？氨氮很高肯定有臭味，哪怕有一些藻类的水体也会有异味，主要是腥臭味，还有二甲基异莰醇、β-紫罗兰酮等。我们分析了这些物质的量，对塘西河从上游到下游进行了分析，在不同时间点来看，塘西河异味爆发集中发生在夏季，夏季二甲基异莰醇（2-MIB）浓度可达4909 ng/L，土腥素（geosmin）浓度可达197 ng/L。

我们也做了一些藻类的分析，包括裸藻、隐藻、硅藻、绿藻、蓝藻等。春夏藻类总生物量明显增大，硅藻和绿藻生物量所占比例超过了60%，成为优势种；而蓝藻生物量较秋冬季节反而减少；主成分分析藻类代谢产物二甲基异莰醇、土腥素均与氮素呈现明显相关，削减水体氮素可能去除土臭味的关键。夏季气温高，颤藻和放线菌代谢旺盛，使得二甲基异莰醇浓度激增。蓝藻为绝对优势种，蓝藻大量繁殖形成水花，同时释放大量次代谢产物。土腥素可能是沉积物释放及沉积物中微生物作用相关，且土腥素与叶绿素合成可能存在竞争关系，在藻生物量较大的情况下并没有出现土腥素的激增的原因。

从南淝河水污染控制思路分析城市河道的生态修复

回到河道水污染控制思路，南淝河的基本情况是：第一、缺水、缓流。第二、富营养化，成因和技术措施可能在项目里，不同的课题有不同的解决措施。如果对应上游生态退化，南淝河应该如何开展生态修复？对于这条河流，我们也分析了上游的情况，有关水污染的特征和污染的成因。首先自然会想到，既然是静止的水体，我们想到是否可以采取一些水利调度的方式来增强它的水体交换过程。第二是污水处理厂，刚才提到的氮数控制是很重要的。第三，对于内源怎样进行景观水体的设计，包括水生态系统结构的构建。最终目的是会完成水生态的结构，这才是水体修复的目标。

根据这样的一个技术路线，我们开展了示范性工作，有的方案已经提出并且进行实施。首先是污水厂尾水补充，南淝河上游主要是望塘污水处理厂，中、下游是王小郢污水处理厂。

现在在河道前后，有一些绿化带，或者说在湖口有大量的湿地，可以在这样的地块进行湿地的建设，从而提升污水处理厂的水质。然后是内源进行轻度的清淤，通过堆场设计稳定底泥。

再回到河道，在河道上如何构建生态系统？我们做了一个小示范，做了水生植物重建与水生态系统恢复等工作，这样的工作做完之后，主要是强化了水生态系统各个结构。

这些年也取的了一定的业绩：生态修复前，2009年生态系统退化，地被植物14种。2011年，植被恢复至60种。2012年，增加至69种。2013年，生境改善，地表植被增加至92种。2014年，共有物种90种，优势种及主要伴生种相对较稳定。2015年，地被植物较稳定的保持在87种。

生态系统恢复，到底有什么样的生态效应？首先看透明度，这是黑臭水体提到的最重要的关键，从上游到下游，从时间上来看透明度基本在增加。第二，更多会谈到浮游植物或者底栖动物。浮游植物香农-威纳多样性指数上升，底栖动物的生物量与密度增加。这个地方原来钓鱼的很少，鱼比较少，但是现在钓鱼的人很多，并且能钓出不同的鱼。我们的系统是通过这样的构建，生态效应慢慢进行了恢复。

经过实践和研究，总结以下几点：

1、城市水体致色与铁锰硫化物、蛋白质腐殖质有关

2、城市水体异味表现季节差异，与藻类生长有关

3、恢复水生植物是水体修复的重要手段

4、构建完整水生态系统是水体修复的目标

5、后恢复过程监测维护管理是城市水体生态修复的必要过程

谢谢大家。

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编辑：李晓佳