垃圾滲濾液對周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響
——以武漢市金口垃圾填埋場為例

賈陳忠(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

張彩香(生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國地質(zhì)大學(xué))，湖北 武漢 430074)

劉 松(荊州市環(huán)境監(jiān)測中心站，湖北 荊州 434108)

垃圾滲濾液對周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響
——以武漢市金口垃圾填埋場為例

賈陳忠(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

張彩香(生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國地質(zhì)大學(xué))，湖北 武漢 430074)

劉 松(荊州市環(huán)境監(jiān)測中心站，湖北 荊州 434108)

為了解垃圾滲濾液對周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響，對武漢市金口垃圾填埋場附近地表水和地下水樣進(jìn)行分析，探討垃圾滲濾液對其周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響。研究結(jié)果表明，金口垃圾填埋場滲濾液中檢測出137種有機(jī)物，相對含量0.31～10.71，平均相對含量2.22；主要包括酚類、胺類、含氮雜環(huán)類、雜環(huán)芳烴類等難降解有機(jī)物，其中醇類有機(jī)物含量最高；垃圾滲濾液對周邊水環(huán)境造成了明顯污染，填埋場附近地表水、上層滯水、潛水以及承壓水中均發(fā)現(xiàn)不同程度的有機(jī)污染，值得注意的是鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)普遍存在于各種水樣中。此外，隨著填埋場地下水流向的遷移，其中有機(jī)物的種類和相對含量呈明顯降低趨勢，這是垃圾滲濾液成為地下水污染源的有力證據(jù)。

垃圾滲濾液；有機(jī)污染；地表水；地下水

城市生活垃圾的處理已經(jīng)成為當(dāng)今城市面臨的一個(gè)棘手問題，垃圾填埋目前仍是國內(nèi)外固體廢棄物最經(jīng)濟(jì)又最廣泛的處置方法，特別是在一些發(fā)展中國家(如中國)有超過70%的市政垃圾采用填埋方式[1]。垃圾滲濾液是垃圾填埋過程中由于雨水滲透垃圾攜帶其中溶解性物質(zhì)而形成，是垃圾填埋場有毒物質(zhì)的流動(dòng)部分，含有較高濃度的無機(jī)和有機(jī)化合物。在垃圾填埋處理過程中，防滲襯里由于機(jī)械、自然作用等遭到破壞，或者垃圾滲濾液的收集和排泄系統(tǒng)由于腐蝕而失去作用等原因，會(huì)導(dǎo)致垃圾滲濾液液的泄漏、溢流或不充分的滲濾液處理，使得其中有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，污染周圍的土壤、水體和大氣[2]。國內(nèi)外有關(guān)垃圾滲濾液污染地下水和取水水源地的事件時(shí)有發(fā)生，少量滲濾液泄漏到含水層能污染大片的地下水和地表水，使其喪失原有的功能，很難在自然狀態(tài)下恢復(fù)[3]。目前關(guān)于垃圾滲濾液及其對周邊環(huán)境如土壤、地下水及地表水污染的研究較多，但絕大多數(shù)集中于氮素﹑磷素和重金屬等無機(jī)指標(biāo)以及COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生化需氧量)和TOC(總有機(jī)碳含量)等有機(jī)總量指標(biāo)上。在垃圾滲濾液的污染組分中，許多難降解有機(jī)物具有“三致”作用，即使含量極低(ng/L)，一旦它們進(jìn)入機(jī)體，會(huì)對生物體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。因此，對垃圾滲濾液中持久性有機(jī)污染物的研究已成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。由于不同污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有很大差異，有些污染物可以滲透到深層土壤，特別是難降解有機(jī)污染物，甚至能遷移到含水層的飽和區(qū)對地下水造成污染[4]。因此，研究者近年來越來越關(guān)注垃圾滲濾液對其周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響。下面，筆者以武漢市金口垃圾填埋場為研究對象，在分析垃圾滲濾液及其周邊水環(huán)境中有機(jī)污染物的分布特征的基礎(chǔ)上，通過填埋場附近地表水和地下水(包括上層滯水、潛水和承壓水)與垃圾滲濾液有機(jī)組分的對比，討論了滲濾液對周邊水環(huán)境的有機(jī)污染影響。

1 樣品采集

2009年10月，在金口垃圾填埋場周邊設(shè)置17個(gè)采樣點(diǎn)，采集垃圾滲濾液和地表水樣各1個(gè)，地下水樣15個(gè)(包括上層滯水樣2個(gè)，潛水樣3個(gè)，承壓水樣10個(gè))。地下水樣設(shè)置在沿地下水流方向-300～800m范圍內(nèi)(以距垃圾填埋區(qū)邊緣為參照)，具體內(nèi)容如表1所示。依據(jù)文獻(xiàn)[6-7]進(jìn)行樣品的處理及分析。

表1 金口垃圾填埋場的采樣點(diǎn)位置及類型

2 結(jié)果分析

2.1垃圾滲濾液理化性質(zhì)及有機(jī)污染特征

金口垃圾滲濾液基本理化性質(zhì)如表2所示。由表2可知，金口垃圾滲濾液水質(zhì)具有如下特征：CODCr和BOD5均較低，BOD5/CODCr僅為0.09，可生化性極差，以難降解有機(jī)物為主；滲濾液營養(yǎng)不均衡，偏堿性，氨氮含量和色度都很高，屬于持久性難生物降解有機(jī)廢水。

表2 金口垃圾滲濾液基本理化性質(zhì)

注：TDS表示總清解性固體含量；SS表示總懸浮物含量；DOC表示溶解性有機(jī)碳含量。

經(jīng)過分析，共檢出匹配度超過60%的有機(jī)物137種，相對含量0.31～10.71，平均相對含量2.22，相對含量最高物質(zhì)為鄰苯二甲酸二異辛酯，其中屬于我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物包括二乙基甲酰胺甲苯、苯酚、3種鄰苯二甲酸酯類、苯胺、萘、芘等[8]；屬于美國EPA優(yōu)先控制污染物包括苯酚、鄰苯二甲酸酯類3種、苯胺、甲苯等[9]。另外，鄰苯二甲酸酯類為重要的內(nèi)分泌干擾物，資料表明，鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物即使數(shù)量極少，也能讓生物體的內(nèi)分泌失衡，出現(xiàn)種種異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致動(dòng)物體和人體生殖器障礙、行為異常、生殖能力下降、幼體死亡、甚至滅絕，危害極大[10]。鄰苯二甲酸酯類作為重要的可塑劑，可能直接來源于塑料垃圾的分解。

金口垃圾滲濾液的有機(jī)污染物種類分布表如3所示。由表3可以看出，滲濾液中包括大量難降解有機(jī)物，如酚類、胺類、含氮雜環(huán)類及雜環(huán)芳烴類等，其中醇類有機(jī)物數(shù)量及含量均為最高，檢出的烷烴類物質(zhì)多為長鏈高級飽和烷烴，分子量較大，不易被微生物降解。不同種類有機(jī)物數(shù)目由高到低依次為醇類gt;羧酸類gt;酯類gt;酮類gt;烷烯烴類gt;雜環(huán)類gt;酚類gt;胺類gt;芳香烴類物質(zhì)。

表3 金口垃圾滲濾液中有機(jī)污染物種類分布

2.2地表水有機(jī)組分分析

地表水樣點(diǎn)位于填埋場邊緣400m處，檢測結(jié)果如表4所示。共檢出13種有機(jī)物，相對含量0.31～3.29，平均相對含量1.19，其中有8種物質(zhì)在垃圾滲濾液中出現(xiàn)，分別是：N-甲基-4-(甲硫基)-2-(2, 2-二甲基亞丙基)氨基-丁酰胺、(Z)-11-十六碳烯-1-醇、鄰苯二甲酸二異丁酯、3, 4-二甲基苯并苯酮、鄰苯二甲酸二丁酯、N-乙基-4-甲氧基醛-á-甲基苯乙基胺、 (Z)-9-十八碳烯酰胺、鄰苯二甲酸二異辛酯等。上述物質(zhì)很可能直接來源于垃圾滲濾液的滲漏或其中污染物的遷移擴(kuò)散。可見，垃圾滲濾液可以通過地表的遷移和轉(zhuǎn)化作用，對附近的地表水和土壤造成一定污染。由于污染物在遷移到周邊環(huán)境過程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物作用，如過濾、吸附、沉淀、被植物根系吸收或被微生物降解和合成吸收，導(dǎo)致污染組分在通過土壤孔隙水?dāng)y帶遷移時(shí)發(fā)生較大變化。

表4 金口垃圾填埋場附近地表水有機(jī)污染物

地表水中其他有機(jī)組分也可能來自于土壤本身的有機(jī)質(zhì)或者周圍農(nóng)田污染。值得注意的是，在地表水樣中3種鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)均含量較高。另外，葉綠醇(植醇)是葉綠素的一個(gè)組成部分，地表水中含量較高，而垃圾滲濾液中并沒有這種物質(zhì)，其主要來源于水生植物和藻類。

2.3上層滯水中有機(jī)組分分析

表5 金口垃圾填埋場附近上層滯水有機(jī)污染物

在垃圾填埋場的北面100m和南面600m處，分別采集上層滯水樣J3和J4，其有機(jī)組分如表5所示。

從表5可以看出，盡管樣品J3處于地下水流的上游方向，但檢出的7種有機(jī)物均在垃圾滲濾液中出現(xiàn)，說明這些污染物主要來自垃圾填埋場，其污染途徑可能是垃圾滲濾液的污染暈已經(jīng)擴(kuò)散到地下水上游，也可能是由于垃圾中的飄塵或粉塵污染了附近土壤，通過土壤的淋溶作用滲透遷移至上層滯水中。J4中檢測到13種有機(jī)組分，其中10種在滲濾液中出現(xiàn)。由于該采樣點(diǎn)距離垃圾填埋場較遠(yuǎn)，污染物在遷移過程中發(fā)生了復(fù)雜和強(qiáng)烈的生物化學(xué)作用，生成了一些分子量較小物質(zhì)，如2, 6, 6-三甲基-二環(huán)(3.1.1)庚烷-2, 3-二醇、1, 3, 3-三甲基-2-氧雜二環(huán)[2.2.2]辛-6-醇和3-甲基-6-丙基-苯酚等。

2.4潛水樣中有機(jī)組分分析

沿地下水流向，在距離金口垃圾填埋場500、600、800m處分別采集潛水樣J5、J6、J7，其有機(jī)組分如表6所示。由表6可知，3個(gè)潛水樣中的有機(jī)組分十分相似。J5、J6、J7中分別檢出5種、7種和6種有機(jī)物，有5種組分在3個(gè)潛水樣中共同出現(xiàn)，并且所有組分均在滲濾液和上層滯水中可以檢出。潛水組分與上層滯水組分有一定差異，這主要由于潛水層處于一個(gè)厭氧環(huán)境中，同時(shí)由于地下水的流速很慢，污染物在潛水遷移過程中發(fā)生物化反應(yīng)或生物降解作用。潛水層有機(jī)組分?jǐn)?shù)量和含量比上層滯水均有明顯降低，說明污染物在厭氧環(huán)境的潛水層中會(huì)發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)和生物作用，同時(shí)部分污染物會(huì)截留在包氣帶的土體內(nèi)或土壤孔隙水中所致。此外，隨著與垃圾填埋場距離的增加，有機(jī)物的含量降低，說明隨著遷移距離的延長，有機(jī)物不斷降解。

2.5承壓水中有機(jī)組分分析

表6 潛水中有機(jī)污染物

在金口垃圾填埋場沿地下水流方向不同距離采集10個(gè)承壓水樣。相比潛水的有機(jī)組分和含量，承壓水中的有機(jī)組分大幅度減少。根據(jù)金口垃圾填埋場水文地質(zhì)條件，承壓含水層上覆蓋相對隔水層為粘性土，其平均厚度約為25m，滲透系數(shù)2.78×10-5～8.42×10-7cm/s，對垃圾滲濾液中的污染物起到較好的阻隔作用。

檢測結(jié)果表明，按地下水流向，在距離垃圾填埋場-200～800m的范圍內(nèi)，承壓水樣中均檢測到鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)，可見在垃圾填埋場附近水環(huán)境中鄰苯二甲酸酯類污染嚴(yán)重，其污染應(yīng)引起重視。此外，檢測結(jié)果顯示滲濾液污染暈已經(jīng)擴(kuò)展到地下水流向的上游方向，并且隨著距離的延伸，有機(jī)物的平均含量和種類均急劇降低。在地下水流上游方向約300m處，趨于背景值。在地下水流的下游方向，隨著遷移距離的延伸，有機(jī)物的種類減少，并且含量降低。

3 結(jié) 論

1) 在金口垃圾滲濾液中檢測出多種有機(jī)污染物，包括大量的難降解有機(jī)物，如酚類、胺類、含氮雜環(huán)類、雜環(huán)芳烴類等物質(zhì)。填埋場附近不同深度地下水樣品受到不同程度的有機(jī)污染，而且距離填埋場越近污染越嚴(yán)重，這些污染主要來自垃圾滲濾液；淺層地下水比深層地下水污染嚴(yán)重，說明粘土層對垃圾滲濾液的有機(jī)污染物起到較好的阻隔作用。

2) 鄰苯二甲酸酯類在不同深度地下水中均有檢出，可見鄰苯二甲酸酯性質(zhì)穩(wěn)定、遷移力較強(qiáng)很強(qiáng)，在自然條件下很難降解。

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[編輯] 李啟棟

X523

A

1673-1409(2012)05-N022-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.009

2011-11-04

地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目(BGEGF200820)。

賈陳忠(1971-)，男， 1995年大學(xué)畢業(yè)，副教授，現(xiàn)主要從事環(huán)境化學(xué)的方面的教學(xué)與研究工作。