在我国，城市生活污水的产生量随着城市化的快速发展呈现出不断增加的态势，大量污水非法不合理排放直接造成城市水体水质严重恶化，引发黑臭。“黑臭”是对受污染水体的感官描述，指水体因恶臭而变黑，影响居民正常生活、河流生态系统和城市面貌。河流黑臭现象在很多国家均有发生。例如，韩国首尔的清溪，德国北莱茵-威斯特法伦的埃姆舍尔河，法国巴黎的塞纳河和奥地利维也纳的多瑙河[1]，这些地方都曾出现过严重的水体黑臭问题。相关数据显示，我国有1 861处黑臭水体，重度污染水体占比更是达到35%。水体黑臭已经成为我国城市的流行病，成为我国城市亟须解决的严重环境问题[2]。本文的目的是介绍黑臭水体，阐述导致黑臭水体形成的关键机理，总结缓解或消除黑臭水体的策略。1黑臭水体形成机理1.1水体发黑形成机理水体发黑的一个重要原因是金属硫化物的沉淀。研究发现，沉积物释放的重金属离子能够导致水体变黑。在水体变黑时，硫化物浓度随之增加，与Fe2+或Mn2+结合，形成黑色金属硫化物（FeS，MnS）等物质，导致水体发黑。其次，溶解性有机质（DOM）被研究发现是水体发黑的重要参与物。Duan等[3]发现水生植物降解会产生CDOM，导致水体因浮游植物生物量的积累而变绿，使水体呈现黑色。CDOM能够吸收紫外光和可见光，其由持久的光学活性大分子物质组成，如氨基酸、腐殖酸和芳香蛋白。非CDOM是由较小且易降解的分子组成，如糖和羧酸。He等[4]发现FeS的浓度与水色的变化没有显著相关性，影响水色的物质在DOM降解过程中产生。在DOM降解过程中，非CDOM首先被微生物消耗，导致水体中CDOM的相对浓度增加，形成黑色（或棕色）。CDOM的主要成分从腐殖质转变为色氨酸和芳香族蛋白质，增强紫外光吸收，进一步加剧水体发黑。1.2水体发臭形成机理硫是形成有气味化合物的最重要元素之一。硫化还原细菌通过异化硫酸盐还原进行呼吸，产生硫离子和硫化氢形式的还原硫。硫化氢是一种具有高浓度气味的物质，在水体发臭的形成中具有很大贡献。甲氧基芳香族化合物可以为硫化物提供甲基，形成甲硫醇或二甲基硫醚。挥发性有机硫化物（甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫和三硫化二甲基）在臭气形成中起主要作用。研究表明，含硫有机物和含硫有机物的微生物降解可能是水体中产生挥发性有机硫化物的两个主要机制。含硫有机化合物主要在蓝藻和沉水植物的死亡和腐烂过程中释放[5]。例如，二甲基磺基丙酸盐是从藻类中提取的，会导致海洋表层水中二甲基硫醚的形成。异养微生物能将有机硫转化为挥发性有机硫化物，在蓝藻分解过程中发挥重要作用。硫化还原菌可以将硫酸盐还原为硫化物，硫化物可以转化为挥发性有机硫化物。在硫酸盐转化为有机硫化物的生态系统中，硫循环主要依赖于光合微生物硫酸盐的吸收和还原。含硫氨基酸和蛋白质可作为形成挥发性有机硫化物的前体，如甲硫醇、二甲基硫醚和二甲基二硫，其由含硫氨基酸的微生物分解产生。2黑臭水体治理黑臭水体已经严重影响居民生活和城市发展。针对我国的实际情况，制定合理有效的消除水体黑臭现象的措施十分必要。目前，治理黑臭水体的技术主要分为四大类，即物理修复、化学修复、生物修复和生物-生态修复。2.1物理修复物理修复技术主要包括底泥疏浚、人工曝气和水循环。疏浚是底泥的一种迁地处理技术，底泥是内源污染的重要来源。底泥疏浚能够有效解决河道内源污染问题，可以增加河流的自净能力和防洪行道功能。研究表明，冬季对底泥疏浚可以更有效抑制黑臭水体的形成，由于冬季水体中营养盐浓度较低并且微生物代谢活性较低，可以限制沉积物中营养盐的释放。底泥疏浚存在缺陷，例如，投资成本高，难以把控处理的精度，易造成二次污染。溶解氧浓度低是黑臭水体的一个关键特征，通过人工曝气技术提高溶解氧浓度，有利于增强水体的自净能力，恢复生态系统。研究表明，深度和间歇性曝气可以有效降低上覆水中的COD、NH4+-N和TN浓度。沉积物中的TOC和TN分别从2.83 g/kg降至1.29 g/kg和1.20 g/kg降至0.18 g/kg[6]。人工曝气的主要局限性在于难以平衡经济成本和效率和处理底泥，不能单独解决黑臭水体问题。人工曝气通常与生态修复方法相结合，采用多种物理和生物技术去除污染物。水循环能够人工改造原有水体，构建水循环机制，改善水力条件。2.2化学修复化学方法主要包括强化絮凝、化学氧化和化学沉淀。化学药剂主要包括无机混凝剂（如铁和铝盐）、氧化剂（如过氧化氢和过氧化钙）和沉淀剂（如生石灰）。这些方法主要通过去除悬浮物、溶解磷和氮等目标污染物提高水的透明度。Pan等[7]对铝盐和钙盐进行了改性并用于污染河流修复，取得了良好效果。反硝化与还原的无机硫化合物的氧化偶联，是一种可以抑制臭味形成的新方法。硝酸盐可以作为电子受体，通过自养反硝化物种，如硝酸还原硫氧化细菌（N-SOB）脱氮硫杆菌和反硝化细菌，促进酸化挥发性硫化物（AVS）的氧化。Liu等[8]用硝酸（CaCO3）处理黑臭河流沉积物，发现CaCO3可有效降低TOC、含硅有机物和多环芳烃（PAHs），与无CaCO3对照组相比，去除率分别提高47.25%、46.73%和35.25%。2.3生物修复生物修复是指生物吸收、转化、去除或降解环境污染物，使受污染的环境部分或完全恢复原状的生物措施。这些处理技术主要包括微生物强化技术、联合人工浮岛/人工湿地技术和基质/填料强化净化技术。Gao等[9]人成功研发出了HP-RPe-3复合微生物制剂（国家专利号：2017114193785），通过利用菌剂降解水体和沉积物中的NH4+-N，成功治理了黑臭水体，水生植物已被用于人工浮岛和人工湿地工程。Huang和Lv等[10]评估了类似的技术，研究了基于水生植物自然净化的植物修复方法，有效减少了污染物和营养物。2.4生物-生态修复由于黑臭水体问题复杂，单一的治理措施难以达到理想的修复效果。应根据不同水体的具体情况，将各种处理技术结合起来，实现各自的优势。与物理和化学技术相比，生物修复和生态修复技术更具经济可行性和环境友好性。生物生态工程修复技术包括自然景观与人文景观的协调、人工调控辅助水生动物的自然恢复、底栖生物和浮游生物的恢复、沉水植物为主的水生植物的恢复、河流缓冲带与生态护坡等。生物生态工程修复技术的目的是将环境工程与生态工程原理相结合，创造良好的生态环境，促进水体向良性生态系统转化，使自然景观元素（如水体和河岸）得到改善，提高景观的审美价值。生物-生态工程修复技术和组合式处理技术具有较好的污染物去除效果。3结语本文着重讨论黑臭水体形成的相关机理以及目前可用的处理方法与技术。水体发黑主要是由于金属硫化物的存在，如FeS和MnS，臭味的形成主要是由挥发性有机硫化物、硫化氢和各种藻类代谢物引起的。一系列复杂的生物地球化学循环与能够导致水体黑臭的各种元素有关，目前应用最广泛的处理技术是生物修复和生态修复技术。黑臭水体是水污染的典型结果，在发展中国家普遍存在，迫切需要减少污染和更有效的处理系统。在治理方案上，广泛采用污染控制和底泥内疏浚，采取了内外污染源控制措施。处理方案产生了一系列的效果，但无法阻止黑臭水体的再次出现，因此，防止黑臭复发尤为重要。完善城市规划，例如城市污水处理厂的设计和改造，对于预防黑臭水体的发生至关重要。需要制定有效的政策和制度，例如，实施和完善“河长制”，制定更详细的水质标准，例如制定黑臭水体的具体标准。