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改革开放实现了经济的巨大飞跃,与之而来的环境问题日益严重,河流污染问题更是首当其冲。我国到2016年底,大约发现了 1880条出现黑臭现象的城市河流,有64%的河流位于中国南方沿海地区,因此解决黑臭河流问题迫在眉睫。目前国内外关于水体黑臭的研究主要集中在致黑致臭物质、水体黑臭的评价方法等方面,对于黑臭水体形成机制的研究明显不足。本论文通查阅文献进行人工模拟黑臭水,着重研究总有机碳(TOC),硫,氮和铁在水体黑臭形成过程中对溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)等的作用机制及黑和臭的演化过程进行了研究,并对黑臭菌群做出了初步分析,主要得出以下结论:(1)水中TOC的存在导致DO的消耗,伴随着ORP的降低,当DO含量小于1mg/L,ORP值降至-200mv之后,水体表现处极强的还原能力,可以视为水体将要形成黑臭的信号之一,然而,纯TOC污染不会造成水体黑臭,黑臭水的形成是一个复杂的生物化学过程。(2)水体黑臭的形成是一个黑与臭互相伴随的过程,微生物则是其中至关重要的驱动因素。水体微生物细菌在门的分类下,优势菌群主要组成包括变形菌门(Proteobacteria 38.7%-49.4%)、厚壁菌门(Firmicutes 2.8%-19.3%)、拟杆菌门(Bacteroidetes 6.9%-18.5%)、放线菌门(Actinobacteria4.7%-10.3%)。在纲的分类下,优势菌群组成主要包括γ--变形菌纲(Betaproteobacteria 5.2%-15.6%)、黄杆菌纲(Flavobacteriia 1.2%-13.4%)、△-变形菌纲(Deltaproteobacteria2.4%-12.7%)、γ--变形菌纲(Gammaproteobacteria 5.7%-11.9%)、a-变形菌纲(Alphaproteobacteria 1.8%-10.2%)、梭菌纲(Clostridia 2.1%-10.1%)。通过选取 sobs、shannon、sinpsoneven指数进行分析,说明了黑臭河流接近底泥下层水体微生物相较上层群落组成丰富,多样性较大,表明了底泥作为微生物的温床为水体黑臭做出了巨大贡献。(3)含硫物质对于水体黑臭形成起到至关重要的作用,在厌氧强还原条件下,含硫物质参与生物化学反应生成致黑致臭物质,无机硫(IS)更容易参与反应生成H2S气体,而有机硫(OS)则更容易生成甲硫醇(MTL)等挥发性有机硫化物(VOSCs)。同化IS生成MTL的菌群与其被同化生成二甲基硫醚(DMS)的菌群极可能是一类菌群。S042-在黑臭水体形成过程中会转化为OS继而促进挥发性有机硫化物的生成,加速水体黑臭的形成,水中处于厌氧状态时会加速S2-的生成,从而生成更多金属硫化物沉淀,因此阻断SO42-转化路径是解决水体黑臭的有效方法之一。(4)无机氮(IN)在水体黑臭形成过程中会促进DO的消耗,加速适宜黑臭水形成的环境产生,同时会产生NH3,加剧水体恶臭,参与有机态氮转化的微生物主要是所需耗氧较小或厌氧微生物。当IN含量过大时,会抑制部分参与黑臭行为的微生物。NO3-N在厌氧条件下更容易转化为NH4+-N而不是反硝化生成N2排出水体,氮循环在水中因环境条件改变被破坏后便会大量积累为NH4+-N,因此NH4+-N的大量生成也可以作为即将形成黑臭水的指标之一。(5)黑臭水体形成过程中铁的循环会被破坏,从而累积大量Fe2+,进而生成黑色Fe2S,使水体呈现出黑色。