城市生活垃圾填埋場污染風險評價

陳忠榮 ,寇文杰 ,洪 梅

(1.北京市水文地質工程地質大隊,北京 100195;2.吉林大學,長春 130000)

0 序言

隨著城市擴大,人口增加,垃圾量不斷增大.我國城市生活垃圾主要以簡易填埋為主,無害化處理水平低,對土壤、地下水、大氣等造成污染.垃圾中許多有機污染物可以在地下幾百年不被降解,構成了潛在風險,需要進行科學風險評價.

1 國內外研究現狀

(1)國外研究現狀

目前國外已經有大量關于垃圾場污染風險評價的模型,既有以水均衡為基礎的確定性模型,也有隨機模型和相對風險性分級模型;既有地下水遷移的模型,也有多種遷移途徑(空氣、土壤、地下水、地表水)的模型;既有人體健康風險評價模型,也有生態風險評價模型.

(2)國內研究現狀

國內垃圾場污染風險研究基本處于初級階段,沒有形成完整的評價體系和完善的評價模型.有些評價直接借用國外的評價模型,采用國外的經驗參數,其評價準確性存在較大誤差.

2 生活垃圾場對地下水的污染風險評價

生活垃圾場對空氣、地表水、土壤和地下水均存在著潛在的污染風險,其中對地下水的污染比較隱蔽、風險最大,本次主要評價生活垃圾的地下水污染風險.

2.1 污染風險評價方法

生活垃圾場對地下水的污染風險依據垃圾場內在風險指數、垃圾場所的地下水防污性能等進行綜合評價,見圖1.

2.2 垃圾場內在風險指數(I)的確定

垃圾場影響地下水的內在因素有垃圾場規模、滲濾液收集處理系統、底側部防滲系統、頂部蓋層、垃圾場年齡、垃圾壓實情況、垃圾類型、含水率及生化性等.根據垃圾場調查數據,可選定前7種因素作為評價垃圾場潛在風險的因子R.按照潛在風險的大小,R的取值范圍從0.1到1;每種因子的影響程度通過權重W表達,W取值范圍從1到5,重要影響因子取值5,影響最小的因子取值為1;風險因子及權重的確定見表1.

表1 風險因子R及權重W的確定

風險因子及權重確定后,根據風險因子及權重的乘積計算出內在風險指數I.

內在風險指數劃分級別見表2,從表中等可見垃圾場自身的內在污染風險共劃分了4個級別,即內在污染風險高、內在污染風險較高、內在污染風險中等和內在污染風險低.

表2 內在風險指數(I)的劃分級別

2.3 地下水防護性能評價

不同防護條件、不同巖性下的垃圾場對周圍地下水污染程度不同.含水層顆粒越粗對污染物的凈化降解能力越差,砂礫石地區地下水易污程度比粘性土地區高.地下水防護性能是其本身的固有屬性,是相對靜止很難改變的,而造成污染的行為是動態的,并且是相對可以控制的.

地下水防護性能采用DRASTIC模型進行評價,國外應用比較多.

DRASTIC評價指標體系共采用了7個影響和控制地下水運動的指標作為因子,其表達式如下:

DRASTIC防污性能綜合指數=DrDw+RrRw+ArAw+SrSw+TrTw+IrIw+CrCw

Dr--地下水埋深的級別;

Dww--地下水埋深的權重;

Rr--降水入滲量的級別;

Rww--降水入滲量的權重;

Ar--含水層介質的級別;

Aww--含水層介質的權重;

Sr--土壤類型的級別;

Sww--土壤類型的權重;

Tr--地形坡度的級別;

Tww--地形坡度的權重;

Ir--包氣帶介質的級別;

Iww--包氣帶介質的等權重;

Cr--滲透系數的級別;

Cww--滲透系數的權重.

評價方法是依據每個因子對地下水污染的影響程度賦予權重;其中對地下水污染影響最大的因子權重為5,影響最小的為1,見表3.

表3 DRSTIC指標體系中各評價因子及權重

每個指標因子可細分為不同的數值范圍或類型,并使用評分級別值來量化地下水污染的可能性,定量分析地下水防污性能強弱.每個評價因子對應的評分級別參考中國地質調查局《地下水脆弱性評價技術要求》(2006年2月)中的指標級別,見表4.

表4 DRSTIC指標體系中各評價因子對應的級別

表5 地下水防污性能分區

采用DRASTIC模型,依據評價指標中各因子的權重,結合相應的級別,計算地下水防污性能綜合指數.從理論上說,在地形指標不參與計算的情況下,防污性能指數最大為230,最小為23.綜合指數越大,防污性能越低,地下水容易受到污染;反之,綜合指數越小,防污性能越高,地下水遭受污染的可能性就越小.按照《地下水污染調查評價規范》,地下水系統防污性分區按照綜合指數大小由高到低,可劃分為5個級別,見表5.

根據計算,北京市平原區地下水防污性能指數在67～210之間,北京平原區淺層地下水防污性能分區見圖2.從圖2可以看出,北京平原區不存在防污性能好區,其原因是北京地處華北平原山前地帶,整體防污性能相對于華北平原區其他地區偏差些.

2.4 地下水保護區劃分

根據中華人民共和國環境保護行業標準"飲用水水源保護區劃分技術規范"(HJ/T338-2007),孔隙水飲用水水源劃分為3個保護區:一級保護區、二級保護區和準保護區.保護區是以地下水取水井為中心,溶質質點遷移100天的距離為半徑所圈定的范圍為一級保護區;一級保護區以外,溶質質點遷移1000天的距離為半徑所圈定的范圍為二級保護區;補給區和徑流區為準保護區.

北京市市級水源和區縣級水源地已劃定了核心區、防護區和補給區,并經市政府或區縣政府批準;其中核心區為一級保護區、防護區為二級保護區、補給區為準保護區.

2.5 對地下水的污染的風險級別

將場地的內在風險級別、地下水防護性能級別和垃圾場與水源保護區間的關系疊加得出垃圾場對地下水的污染風險,共劃分了4個等級,即地下水污染風險高、污染風險較高、污染風險中等和污染風險低,見表6.

表6 垃圾場對地下水污染風險等級

3 污染風險評價結果

利用垃圾場本身存在的內在風險指數、垃圾場所處位置的地下水含水層易污染的脆弱性和垃圾場與地下水源保護區間的關系,對北京市17處正規垃圾處理場進行污染風險評價.評價結果為:17處正規垃圾處理場中有4處位于地下水源保護區內.其中對地下水有高污染風險的場地有3處,分別為密云垃圾衛生填埋場、豐臺北天堂新建垃圾簡易填埋場和昌平垃圾焚燒廠;對地下水有較高污染風險的場地有1處,為平谷垃圾衛生填埋場;其余場地位于地下水源保護區外,屬中污染或低污染風險場地.其中對地下水有中污染風險的場地有5處,對地下水低污染風險的場地有8處,見圖3和表7.

[1]T.E.Butta, K.O.K.Oduyemi,A holistic approach to Concentration Assessment of hazards in the risk assessment of landf ll leachate,Environment International 28 (2003) 597～608.

[2]Dimitra Rapti-Caputo, Francesco Sdao,risk assessment based on hydrogeological data and management of solid waste landf lls,Engineering Geology 85 (2006) 122-131.

[3]Scottish Environment Protection Agency,Framework for Risk Assessment for Landfill Sites,The Geological Barrier, Mineral Layer and the Leachate Sealing and Drainage System,August 2002.

[4]《北京市城市自來水廠地下水資源保護管理辦法匯編》北京市環境保護局1999年.

[5]鐘佐燊,地下水防污性能評價方法探討,地學前緣, Vol.12 Supp Apr.2005.

[6]龍朝暉等,危險廢物的環境風險評價探討,中國資源綜合利用,2004.11.

[7]北京城市生活垃圾處置現狀及選址地質環境調查,北京水文隊,2006年.