牙齿发黑并伴有疼痛可能是龋齿、牙髓炎、牙周炎、牙结石或食物染色等引起的，需根据具体因素进行针对性治疗。建议患者及时就医，以便获得适当的治疗。

1.龋齿

细菌感染导致牙齿硬组织脱矿，进而形成龋洞，当龋坏程度加深时会引起疼痛。可使用氟化物进行补牙治疗，如应用含氟牙膏刷牙、定期到医院涂氟等。

2.牙髓炎

由于龋病或其他牙体硬组织疾病发展过程中，细菌及其所产生的毒素通过牙本质小管或者穿髓孔进入髓腔，引起牙髓组织发生炎症反应。牙髓受到刺激后可能会出现剧烈疼痛的情况。可通过开髓引流术、根管治疗等方式来改善病情。

3.牙周炎

牙菌斑生物膜的存在为牙周致病菌提供了附着场所，这些微生物产生的毒素和酶类物质能够破坏牙周组织，导致牙龈红肿、出血、咀嚼困难等症状。患者可在医生指导下采用龈上洁治术、龈下刮治术等方法清除口腔内的细菌和牙石。

4.牙结石

牙结石是软性沉积物钙化而成的硬质沉积物，通常位于牙颈部或龈沟内，质地坚硬且难以用牙刷清洁掉。牙结石会对牙龈产生机械压迫和慢性炎症作用，导致牙龈红肿、出血等问题。可以通过超声波洁牙的方式去除牙结石。

5.食物染色

长期食用深色食物可能导致色素沉着，使牙齿表面变黄或黑色。建议调整饮食习惯，减少摄入颜色较重的食物，同时注意保持良好的口腔卫生，定期刷牙漱口。

针对牙齿发黑并伴有疼痛的症状，建议及时就医进行专业评估和治疗。必要时，可能需要拍摄X光片以确定病变的具体位置和范围。日常生活中，应避免过量摄入高糖食品，特别是碳酸饮料，以减少蛀牙的风险。