【分析】城市黑臭水体形成机理与评价方法-第5页-北极星水处理网

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表2. 基于乔司脒预测的黑臭水体评价模型

由于不同学者针对的是不同地区的不同河流，应用的黑臭水体判别式各异，选择的关键指标也不尽相同，从而使黑臭指数的判别标准也有较大差异。李鹏章通过实际采样，对1~8号判别式的可靠性进行了验证，通过判别式计算结果对比，发现不同的判别式对同一水体黑臭情况判定结果不一样，且最高判定正确率只有20%。

3.3 多元非线性回归模型

有学者认为，用于黑臭水体评价的指标与各水质指标之间的关系是复杂的，不能用简单的线性关系进行指示，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。与多元线性回归模型类似，多元非线性回归模型在建立过程中同样需要检测大量水质指标并分析各水质指标与水体黑臭程度的相关性，随后选取相关性高的水质指标建立模型。Can-field等在对弗罗里达州的165个湖泊的水色研究中，通过实时监测多项物理、化学和生物指标，并分析各指标与水体黑臭之间的相关性，最终选取叶绿素a(Chla)、TP、总氮(TN)与CH建立多元非线性回归方程为：

lgCH=6.19 lgTN+2.5 lgTP-6.25 lgChla- 13.3,

R2=0.78

其研究结果表明，湖泊水色与透明度呈负相关关系，与水体中Fe的浓度呈正相关，水体颜色与pH值、总碱度、营养物质、叶绿素a以及其他生物参数相关性并不高。

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。国外一些学者通过对水体浊度、透明度、电导率的监测及测定水体COD、DO、TP、Chla、藻类总量和乔司脒等浓度，建立多元非线性回归模型预测研究水体中乔司脒的含量来达到评价水体黑臭的目的。主要评价模型见表2。

表2. 基于乔司脒预测的黑臭水体评价模型

多元非线性回归模型在建立过程中考虑了多个水质指标，在评价模型建立过程中监测了pH、水温、DO、NH4+-N、TN、TP、PO43--P 、温度、Chla、蓝细菌总生物量、藻类总生物量和浊度等大量水质参数并进行了筛选，能够较全面、准确地预测水体的黑臭状况。但是由于涉及到的参数太多，监测过程也比较复杂。目前国内使用非线性回归模型多用来评价湖泊、水库，对河道黑臭的研究鲜有报道，却是一种值得借鉴的河道黑臭评价方法。

3.4 综合评价法

目前用于黑臭水体评价的综合评价法主要包括模糊数学评价法、灰色系统评价法和人工神经网络评价法。模糊数学评价和灰色系统评价属于矩阵运算分析法，是基于矩阵运算形成的分析方法。张晶尧等在研究丹河晋城河段水体黑臭问题时，考虑河流致黑致臭成因的模糊性和不确定性，以及干旱地区河流黑臭成因的复杂性，应用商权赋权法确定各个评价指标的权重，对不同水期，考虑BOD5、CODCr、NH4+-N、Mn、DO、CH、Fe、P 等指标，建立了熵权的物元可拓模型。该方法根据水质监测数据引用信息熵反映数据本身的效用值，合理确定各个指标对河流黑臭污染的贡献率，避免了人为或者主观因素造成的权重赋予失衡，用来准确评价干旱地区河流黑臭情况。

误差反向传播神经网络(BP 网络)是水质评价中最典型的人工神经网络评价方法。该方法通过反复的正馈和反馈，对BP神经网络进行训练，使之得出与样本预期输出相符合的结果，进而应用BP 网络进行水质评价。目前该方法在国内外已经有了一些研究。Sugiura等利用人工神经网络技术(artifi-cialneuralnetwork，ANN)，建立了12项水质指标预测水体臭味，并与多元线性回归法(MLR) 进行对比，结果表明，由于水体黑臭与水环境指标之间的非线性关系，ANN比MLR 更适合对水体黑臭进行评价与预测。徐明德等考虑河流黑臭评价属于多因素非线性评价，具有模糊现象，通过采用BP神经网络-隶属度函数建立河流黑臭评价模型，解决了多致黑因子间的复杂作用关系，以网络输出收敛于两等级间的模糊隶属问题，实现了对河流黑臭的评价。基于矩阵运算评价和人工神经网络评价等的黑臭水体综合评价方法具有较高的科学性，能够模拟人类思维方式，通过直观推理进行水质评价，在对干旱地区河流黑臭水体评价中具有一定的优势。

4. 研究展望

本文对城市黑臭水体的内涵、成因及形成机理进行了评述，重点论述了城市黑臭水体的评价方法，认识到合理的指标与方法是全面、准确地进行黑臭水体识别和分级的关键，因此未来需要从进一步深入探索黑臭成因、评价体系角度开展针对性的黑臭水体治理对策研究。

1)明确城市黑臭水体形成机理。本文从污染源、化学机理、水动力学条件等3个方面总结了目前黑臭水体形成的主要成因。但在实际研究中，黑臭水体成因需针对不同地区、不同类型、不同污染源构成以及不同水体功能类别进行区分，明确湖库、大江大河以及城市沟渠等不同类型水体在黑臭形成中的差异，以便有针对性地确定治理对策。另一方面，城市水循环对水体水质的作用日益显著，通过构建城市二元水循环及其伴生过程综合模拟平台，考虑各类污染源产生、入河及其在河道中的迁移转化过程，不断完善城市水循环对水体水环境的影响机理，开展基于水循环改善的黑臭水体综合整治集成技术显得日益重要。

2)丰富黑臭水体评价指标体系。研究证明，与黑臭水体具有较高的相关性的指标主要有：DO、BOD5、COD、氨氮、硝酸盐氮、有机污染物、水温、pH值等指标，其中前4项在大多相关研究中被应用到。因不同地区不同水体的黑臭成因不一，所以选择的指标也不尽相同，至今黑臭水体评价指标还未统一或形成规范。同时，在充分考虑化学指标的同时，需结合实际，增加黑臭水体水生生物指标和人类感官指标。

水生生物指数的黑臭水体评价指标。目前，用于城市黑臭水体评价指标多以水质化学指标为主，其在一定程度上反映了水体黑臭情况，但还不尽完善。一些学者从黑臭水体危害角度也分析了黑臭河道水体对水生生物的生物毒性效应。而水生生物种类和分布与河流水质状况有显著的相关性，极端黑臭污染状态更能改变水体水生生物系统，因此，需要增加黑臭水体的生物指标，通过对城市黑臭水体大型底栖动物、鱼类、浮游动植物采集与指标计算，进一步从生物学角度判别黑臭水体状况和级别。

人类感官指标的黑臭水体评价指标。人类感官，如视觉、嗅觉、情绪反应等，相对化学指标更能够直接、清晰地表达与指示水体黑臭状况。因此，在综合评价黑臭水体时，应增加周围群众对水体的满意度调查，通过实地走访、网络调查问卷形式对基于感官的黑臭水体状况进行定量化表述。

3)完善黑臭水体评价方法。随着对河道黑臭水体认识的不断深入，目前在黑臭水体评价研究中也开展了大量工作，取得了阶段性成果。但由于城市黑臭水体成因较为复杂，影响因素多，且全国各地区水系情况各异，现有研究多集中在南方地区，对于北部或西部干旱和半干旱地区，尤其针对缺乏新鲜水源补充、多以污水处理厂退水作为生态用水的城市水体，需要在进一步明确形成机理的基础上，采用科学合理的评价方法。

4)加强黑臭水体处置对策技术研究。研究黑臭水体形成机理及评价方法的最终目的是制定行之有效的处置对策。应加强黑臭水体处置技术研究，针对水体的主要致黑致臭因子，深入研究水体放线菌高效去除方法、乔司脒和2-MBI检测与去除技术、饮用水源地水体痕量致臭物质去除技术等。在污染源控制的基础上，加强管理、监督，完善法律法规，通过工程性措施与非工程性措施相结合，采用物理、化学和生物-生态法综合工程技术，实现水环境质量改善，解决城市黑臭水体问题。

原标题：城市黑臭水体形成机理与评价方法

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