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。相关数据显示，我国有1861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。

1、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。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。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。

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。

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