徐州生活垃圾填埋場滲濾液有機污染動態分布規律研究

王 敏 劉 浩 王海棠

(徐州市環境監測中心站， 江蘇 徐州 221018)

徐州生活垃圾填埋場滲濾液有機污染動態分布規律研究

王 敏 劉 浩 王海棠

(徐州市環境監測中心站， 江蘇 徐州 221018)

為了研究生活垃圾填埋場滲濾液有機污染動態分布規律，對徐州3個不同填埋齡的生活垃圾填埋場滲濾液同期進行VOCs和SVOCs監測分析；并選取1個典型填埋場在平、豐、枯3個水期進行監測分析。結果表明：(1)新垃圾滲濾液中可檢測VOCs種類最多，且甲苯含量最高(2102μg/L)；新老滲濾液中可定量的VOCs種類也相對較多，苯酚含量最高(38μg/L)；老滲濾液中可定量VOCs種類較少且含量均遠低于新和新老滲濾液。(2)新老滲濾液中可監測并可定量的SVOCs種類最多，新的次之，老的最少；但新滲濾液中可定量SVOCs的含量均相對較高，其中鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，新的分別是新老和老的1.7和213倍，主要與塑料垃圾增長有關。(3)鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯和甲苯季節分布規律較明顯，均為枯水期滲濾液含量最高，平水期次之，豐水期最低。鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯和甲苯枯水期含量分別為豐水期的22.4、4.4和15.0倍，平水期的15.2、3.6和5.4倍。研究認為：老滲濾液中VOCs含量低主要與揮發及生化反應消解有關；新滲濾液中鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯和鄰苯二甲酸二正丁酯含量均較高，主要與生活垃圾增塑劑含量增大有關；枯水期鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯和甲苯含量均相對較高，主要與缺少降水稀釋、酯類消散性弱、低溫不利于甲苯揮發有關。

不同填埋齡；生活垃圾滲濾液；VOCs；SVOCs；動態分布規律

垃圾滲濾液成分復雜，含有難生物降解的萘、菲等芳香族化合物、氯代芳香族化合物、磷酸酯、鄰苯二甲酸酯、酚類和苯胺類化合物[1-9]。劉田等[10]采用GC-MS法測定垃圾填埋場滲濾液中的有機污染物，結果表明深圳市2個不同類型垃圾填埋場的滲濾液中分別檢出72種和57種主要有機污染物，其中含有大量難降解有機物,如酚類、胺類、雜環類物質。張鴻郭等[11]采用ICP-MS和GC-MS對廣東某典型垃圾填埋場滲濾液中的重金屬、 有機污染物等有害成分進行了分析, 共測得42種重金屬和47 種主要有機污染物, 其中多種重金屬元素和有機污染物為優先控制污染物。滲濾液性質受很多因素的影響，主要有：垃圾成分、填埋年限、填埋操作工藝、氣候、填埋地點、水文地質條件、填埋場覆蓋土狀況等多種因素[12-13]。由于這些影響因素的關系，使得各個年齡段垃圾滲濾液性質與水量變化十分復雜[14]，相差較大，目前國內外研究已查明垃圾滲濾液中包含200余種有機污染物，其中數十種對人類健康和環境有危害作用, 而進入土壤及地下水中的污染物質及其代謝產物更是有上千種，這些污染物在土壤和地下遷移擴散，對人類的健康產生極大的威脅[15-24]。但目前對垃圾滲濾液有機污染物動態變化規律的研究卻相對較少，因此通過本研究，以期為生活垃圾滲濾液合理處置及填埋場可持續利用提供技術支持。

1 研究方法

1.1 監測時間

根據徐州及睢寧地區2014-2015上半年降雨量，選取2014年6月17日(平水期)、2014年9月8日(豐水期)以及2015年1月14日(枯水期)為監測時間點。

1.2 點位布設

根據垃圾填埋場使用年限和滲濾液特征，分別在睢寧、雁群及翠屏山3個典型垃圾填埋場滲濾液收集池布設采集點。睢寧生活垃圾衛生填埋場位于睢寧官山鎮牌坊村、104國道西，截至研究期該衛生填埋場使用不足5年，代表新滲濾液收集點；雁群垃圾衛生填埋場位于銅山區大鵬鎮西南部與安徽省蕭縣交界處、310國道南側，設計使用年限為2005—2017，截至研究期該衛生填埋場已使用近10年，代表新老滲濾液混合點；翠屏山簡易垃圾填埋場位于云龍區翠屏山和青龍山之間，服務年限為2006—2008，2008年開始禁止使用，代表老滲濾液收集點。

1.3 樣品采集

根據GJ/T 3037-1995《生活垃圾填埋場環境監測技術標準》，2014年6月和2014年9月分別在睢寧生活垃圾衛生填埋場滲濾液收集池取樣1次，2015年1月同期在3個填埋場滲濾液收集池各取樣1次， 樣品采集、保存、運輸嚴格按照相關標準執行。

1.4 分析方法

1.4.1 儀器與試劑

水質揮發性有機物的測定根據HJ639-2012《吹掃捕集/氣相色譜-質譜法》，儀器型號為Agilent7890B-5977C；水質半揮發性有機物的測定根據《水和廢水監測分析方法》(第四版)國家環保總局(2002)4.3.2氣相色譜-質譜法，選用Agilent7890A-5975C氣質聯用儀。

試劑主要為：54種揮發性有機物標準品，200 μg/L(甲醇溶劑), 貨號CDGG-120023-02-1ml，百靈威公司；24種半揮發性有機物標準品500 μg/L(甲醇溶劑)，貨號S-17408B(百靈威公司)。

1.4.2 樣品預處理

主要包括過濾、液液萃取以及濃縮三個步驟。取500 mL水樣，用0.45 μm水相濾膜過濾；將500 ml水樣加入到1 L分液漏斗中，加入30 mL二氯甲烷，振搖3～5 min，并周期性釋放氣體壓力，靜置10 min，使有機相分層。對于比較臟的水，乳化現象嚴重，需要用機械手段完成兩相分離，本實驗主要用攪動方法完成破乳。將二氯甲烷收集在三角瓶中，水樣中再加入30 mL二氯甲烷，重復上述液液萃取過程，將兩次的二氯甲烷合并到三角瓶中，全部的二氯甲烷過少量的無水硫酸鈉，收集到氮吹瓶中，使用定量濃縮儀Buchi Snycore將60 mL洗脫液定容到1 mL，以達到進一步富集的目的，待GC-MS分析。

1.4.3 樣品分析

將樣品置于10 mL樣品瓶中測定VOCs濃度和2 mL樣品瓶中測定SVOCs，在設定儀器條件下，用GC-MS進行檢測。進樣量：1 μL。

2 結果分析

2.1 不同填埋齡垃圾滲濾液VOCs、SVOCs動態變化規律分析

2.1.1 睢寧垃圾填埋場滲濾液有機污染分析

2015年1月睢寧填埋場滲濾液調查分析結果見表1。從表1中可以看出：睢寧垃圾填埋場滲濾液共檢出有機物48種、VOCs 35種，可以定量的組分有11種，濃度最高的為甲苯(2102 μg/L)，與相關研究結論一致[25-26]；濃度較高的組分為二氯甲烷，三氯甲烷，苯系物包括苯、甲苯、二甲苯等。滲濾液共檢出13種SVOCs，從組分看，半揮發性有機物種類主要是酚類和酯類物質，此外還有醇類、醚、酮等，可以定量的組分有3種，分別為苯胺、鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯；其中鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯濃度最高，鄰苯二甲酸二丁酯濃度次之，主要由于生活垃圾中難以被降解的大部分是塑料或者類塑料制品，而鄰苯二甲酸二丁酯是聚氯乙烯最常用的增塑劑[27]，可使制品具有良好的柔軟性，但揮發性和水抽出性較大，因而經過填埋后揮發和水抽出便產生了大量的酯類污染物。

表1 睢寧垃圾場滲濾液VOCs、SVOCs組分及含量 單位：μg/L

2.1.2 雁群垃圾填埋場滲濾液有機污染分析

雁群填埋場滲濾液調查分析結果見表2。

表2 雁群垃圾處理場VOCs、SVOCs組分及含量 單位：μg/L

從表2可以看出，雁群垃圾填埋場滲濾液共檢出有機物54種，其中VOCs 33種，可以定量的組分12種，其中苯酚含量最高，主要與餐廚垃圾中含大量食用油有關[28]；苯、甲苯等含量均相對較高，主要與生活垃圾中含大量塑料、化纖及油漆制品有關，而這些制品含大量苯系物[28]，雖然其易揮發，但是苯環結構很難降解，故在垃圾滲濾液中仍主要以苯系物形式存在。SVOCs共21種，可以定量的組分8種，分別為苯胺(10 μg/L)、1,2,3,5-四氯苯(6 μg/L)、2,4,6-三氯苯酚(3 μg/L)、2,4,6-三硝基甲苯(52 μg/L)、五氯酚(43 μg/L)、鄰苯二甲酸二異丁酯(8 μg/L)、鄰苯二甲酸二正丁酯(10 μg/L)、鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(100 μg/L)；濃度較VOCs普遍較高，其中鄰苯二甲酸酯類濃度高達0.1 mg/L；此外，苯酚類物質含量也較高，而苯酚類物質主要來源于石油制品。

2.1.3 翠屏山垃圾填埋場滲濾液有機污染分析

翠屏山垃圾填埋場滲濾液調查分析結果見表3。

表3 翠屏山垃圾處理場VOCs、SVOCs組分及含量 單位：μg/L

從表3可知，翠屏山垃圾填埋場滲濾液共檢出有機物18種，其中VOCs 9種，可以定量的組分7種，分別為二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、鄰-二甲苯，其中甲苯含量最高(1.8 μg/L)。SVOCs共9種，可以定量的組分6種，均為肽酸酯類，其中鄰苯二甲酸二異丁酯(4.5 μg/L)含量最高。翠屏山填埋場滲濾液VOCs 和SVOCs整體組分和含量都較低，但SVOCs中酯類污染物種類卻相對較多，主要與垃圾污染物長時間內生化反應、互相轉化、酯類污染物不容易消解[29]有關。

2.1.4 不同填埋場滲濾液中有機污染物對比分析

分別代表不同填埋期滲濾液的3個垃圾填埋場垃圾滲濾液監測結果對比分析表明：新垃圾滲濾液中可檢測VOCs種類最多，新老次之，老最少，符合新老垃圾滲濾液揮發性有機物含量特征。以睢寧為代表的新滲濾液VOCs含量相對較高，其中甲苯含量高達2102 μg/L，遠遠大于新老(5 μg/L)和老滲濾液(0.3 μg/L)；其次為二氯甲烷(15.07 μg/L)，新滲濾液含量分別是新老和老的7.5和18.8倍；此外新滲濾液中萘含量是新老滲濾液中的約2.5倍，老滲濾液中萘含量低于檢出限。以雁群為代表的新老滲濾液中可定量的VOCs種類也相對較多，且三氯甲烷、苯、乙苯、苯酚含量均相對較高，其中苯酚含量最高(38 μg/L)，新和老垃圾滲濾液中苯酚含量低于檢出線。以翠屏山為代表的老滲濾液中可定量VOCs種類較少且含量均遠低于睢寧和雁群，說明老滲濾液中VOCs由于揮發或生化反應過程中消解程度較高，含量大大降低。

同等條件下檢測3個垃圾滲濾液SVOCs監測結果對比分析見圖1。

圖1 3個垃圾填埋場滲濾液中SVOCs監測結果對比分析

從圖1中可以看出，新老混合垃圾滲濾液中可監測并可定量的SVOCs種類最多，新的次之，老的最少。結合表1、2和3相關數據進行對比分析，睢寧垃圾滲濾液中可定量SVOCs的含量均相對較高，其中鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，新的分別是新老和老的1.7和213倍；鄰苯二甲酸二正丁酯含量次之，新滲濾液中含量分別是新老和老的3.3和30.4倍。分析認為，該類污染物新和新老滲濾液中含量相對較高，而老的滲濾液中含量特別低，除了垃圾滲濾液新老區別外，還主要與垃圾滲濾液來源垃圾中相應污染源含量多少有關，由于翠屏山垃圾填埋場投入使用時間較早，當時人們生活水平較現在低，垃圾中塑料或類塑料制品含量低，作為該類制品的增塑劑含量也相應較低，從而作為垃圾滲濾液鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯和鄰苯二甲酸二丁酯主要污染源的含量也相對較低。

2.2 典型填埋場滲濾液VOCs、SVOCs季節變化規律分析

為了研究垃圾填埋場滲濾液季節變化規律，根據睢寧地區2014-2015上半年降雨量，并結合該地區多年降雨量分布情況，分別對2014年6月17日(平水期)、9月8日(豐水期)以及2015年1月14日(枯水期)采集的典型垃圾填埋場垃圾滲濾液進行有機污染物分析，有機污染物監測結果見表4。

表4 垃圾滲濾液有機污染物檢測結果 單位：μg/L

注：標準限值數值參照GB 3838-2002《地表水環境質量標準》中特定項目標準限值；“—”代表無響應。

從表4可以看出，有機污染物檢測結果中超標污染物為鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯、四氯化碳、甲苯和二氯甲烷，最高超標倍數分別為21.3，11.1，6.3，3.0和1.8倍；其中鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯和甲苯季節分布規律較明顯，均為枯水期滲濾液含量最高，平水期次之，豐水期最低。其中，甲苯3個季節含量均較高，主要與現代生活垃圾中有機溶劑大量存在有關[30]；季節分布規律明顯，枯水期分別是平水期和豐水期的5.4和15.0倍，主要由于甲苯極易揮發，隨著氣溫的升高濃度急劇下降，且微溶于水，從而雨季對滲濾液稀釋作用，大大降低其豐水期的濃度。甲苯枯水期含量較高，但超標倍數并不是最高，且平水期和豐水期含量也相對較高，結合甲苯易揮發，極微溶于水、低毒，認為其對地下水威脅相對較小。半揮發性有機物鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和鄰苯二甲酸二正丁酯超標倍數相對較高，檢出率較高，且季節含量差異較大，枯水期含量分別為豐水期的22.4和4.4倍，平水期的15.2和3.6倍，說明如果在長時間缺少降水稀釋條件下，垃圾滲濾液中鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和鄰苯二甲酸二正丁酯消散性較弱，污染物濃度可能越聚越高。

3 結論

(1)3個不同填埋齡滲濾液特征污染物對比分析表明：新垃圾滲濾液中可檢測VOCs種類最多，且甲苯含量最高(2102 μg/L)；新老滲濾液中可定量的VOCs種類也相對較多，苯酚含量最高(38 μg/L)；老滲濾液中可定量VOCs種類較少且含量均遠低于新和新老滲濾液。說明老滲濾液中VOCs由于揮發或生化反應過程中消解程度較高，含量大大降低。

(2)新老滲濾液中可監測并可定量的SVOCs種類最多，新的次之，老的最少，主要與垃圾長時間生化反應、互相轉化、酯類污染物不容易消解有關；但新滲濾液中可定量SVOCs的含量均相對較高，其中鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，分別是新老和老的1.7和213倍，鄰苯二甲酸二正丁酯含量次之，新滲濾液中含量分別是新老和老的3.3和30.4倍，主要與現代塑料及類塑料垃圾增長有關。

(3)鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二正丁酯和甲苯季節分布規律較明顯，均為枯水期滲濾液含量最高，平水期次之，豐水期最低，枯水期含量分別為豐水期的22.4、4.4和15.0倍，平水期的15.2、3.6和5.4倍，說明如果在長時間缺少降水稀釋條件下，垃圾滲濾液中鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和鄰苯二甲酸二正丁酯消散性較弱，污染濃度將越聚越高；高溫揮發及雨季稀釋作用大大降低甲苯豐水期的濃度。

[1] 王敬民,云松,徐文龍.我國生活垃圾衛生填埋場環境污染全面治理的整體解決方案[J].城市運行管理,2009(4): 24-27.

[2] 龐雅婕,劉長禮,裴麗欣.國內外垃圾滲濾液中有害有機污染物篩查綜述[J].南水北調與水利科技,2013,11(2): 104-107.

[3] 周德杰,劉鋒,孫思修,等.固體廢物中多環芳烴類化合物PAHs的浸出特性研究[J].環境科學研究,2005,18(S1): 31-35.

[4] 方藝民,許玉東.垃圾滲濾液中微量有機物分類及其污染特性[J].能源與環境,2013(5):103 - 104

[5] Oman C B, Junestedt C. Chemical characterization of landfill leachates-400 parameters and compounds [J].Waste Mangement,2007,28(10): 36-38.

[6] Li G K, Chen J Y, Yan W, et al. A comparison of the toxicity of landfill leachate exposure at the seed soaking and germination stages on Zea mays L.(maize)[J].Journal of environmental sciences ,2017(5):206-213.

[7] 夏昌偉.垃圾滲濾液中有機污染物成分特征的研究進展[J].現代農業科技,2016(6):194-195.

[8] Kjeldsen P, Bariazm A, Rookera P, et al. Present and long-term composition of MSW landfill leachate: A Review [J].Environmental science and technology, 2002,32(4): 297-336.

[9] 安鑫.三維熒光對垃圾滲濾液中難降解有機物的表征[D].石家莊:河北師范大學,2014.

[10] 劉田,孫衛玲,倪晉仁,等. GC-MS法測定垃圾填埋場滲濾液中的有機污染物[J].四川環境，2007, 26⑵: 1-5.

[11] 張鴻郭,陳迪云,羅定貴,等. 垃圾填埋場滲濾液中有機與重金屬污染物特征的研究[J].陜西科技大學學報,2009,27(1): 86-89.

[12] 吳莉娜,涂楠楠,程繼坤,等. 垃圾滲濾液水質特性和處理技術研究[J].科學技術與工程,2014,14(31):1671-1815.

[13] Peng Y Z，Zhang S J，Zeng W，et al． Organic removal by denitritation and methanogenesis and nitrogen removal by nitritation from landfill leachate[J]. Water Research,2008,42(4/5): 883 -892.

[14] Huo S L, Xi B D, Yu H C, et al. Characteristics of dissolved organic matter (DOM) in leachate with different landfill ages [J].Journal of environmental sciences ,2008(2):492-498.

[15] 龐雅婕,劉長禮,裴麗欣. 國內外垃圾滲濾液中有害有機污染物篩查綜述[J].南水北調與水利科技,2013,11(2): 104-107.

[16] 賈陳忠,張彩香,劉松.垃圾滲濾液對周邊水環境的有機污染影響—以武漢市金口垃圾填埋場為例[J]. 長江大學學報,2012,9(5): 22-25.

[17] Baker A, Curry M. Fluorescence of leachates from three contrasting landfills [J].Water Research, 2004,38(10):2605-2613.

[18] Bilgili M S, Demir, Ozkaya B. Influence of leachate recirculation on aerobic and anaerobic decomposition of solid wasets[J].Journal of Hazardous Materials,2007,145:186-194.

[19] He P J, Xue J F, Shao L M, et al. Dissolved organic matter(DOM) in recycled leachate of bioreactor landfill[J].Water Research,2006,40:1465-1473.

[20] Leenheer J A, Croue J P. Characterizing aquatic dissolved organic matter[J].Environmental Science and Technology,2003，37:18-26.

[21] Ozkaya B, Bilgili M S, Demir A. Soluble substrate concentrations in leachate from field scale MSW test cells[J].Journal of Hazardous Materials,2006,134:19-26.

[22] Xu Y D, Yue D B, Zhu Y, et al. Fractionation of dissolved organic matter in mature landfill leachate and its recycling by ultrafiltration and evaporation combined processes [J].Chemosphere,2006,64(6):903-911.

[23] Yang N, Damgaard A, Kjeldsen P, et al. Quantification of Regional Leachate Variance from Municipal Solid Waste Landfills in China[J]. Waste Management, 2015，46:362-372.

[24] Cardoso A J, Levine A D, Nayak B S, et al. Lysimeter comparison of the role of waste characteristics in the formation of mineral deposits in leachate drainage systems [J].Waste Management & Research the Journal of the International Solid Wastes & Public Cleansing Association Iswa, 2006,24(6): 560.

[25] 周志洪,戴秋萍,吳清柱.垃圾滲濾液中的有毒有機物濃度分析[J].廣州化工,2006,34(3):56-58.

[26] Christensen T H, Kjeldsen P, Bjerg P L, et al. Biogeochemistry of landfill leachate plumes[J].Applied Geochemistry,2001，16(7): 659-718.

[27] Mettang T, Alscher D M, Pauli-Magnus C,et al. Phthalic acid is the main metabolite of the plasticizer di(2-ethylhexyl) phthalate in peritoneal dialysis patients[J]. Adv. Perit. Dial., 1999,15: 229-233.

[28] Perez J,Rubia T D, Moreno J, et al. Phenolic content and antibacterial activity of olive oil waste waters[J].Envir.Toxicol. Chem., 1992，11(4):123-128.

[29] Yuan Q Y, Jia H J, Poveda M. Study on the effect of landfill leachate on nutrient removal from municipal wastewater[J]. Journal of environmental sciences, 2016(4):153-158.

[30] Renou S, Givaudan J G, Poulain S, et al. Landfill leachate treatment: review and opportunity[J].J. Hazard Mater.,2008,150(3):468-493.

StudyonthedynamicdistributionoforganicpollutionoflandfillleachateinXuzhou

Wang Min, Liu Hao, Wang Haitang

(Xuzhou Environmental Monitoring Central Station, Xuzhou 221018,China)

In order to study the dynamic distribution of organic pollution of the landfill leachate, we carried out the monitoring of VOCs and SVOCs of landfill leachate in three different landfills at the same time, and selected one typical landfill for monitoring in wet, normal and dry seasons in Xuzhou. The research shows that : 1) in the new landfill leachate, the number of detectable VOCs is the most, and the concentration of toluene is the highest(2102 μg/L).The number of quantifiable VOCs in the mix of old and new leachate is relatively high, and the content of phenol is the highest (38μg/L). In old leachate, quantifiable VOCs species are less and the content is much lower than that in the new and mixed leachate.2)The species of SVOCs that can be monitored and quantified in

the mix of new and old leachate are the most, followed by in the new and the old leachate. However, the content of SVOCs in the new leachate is relatively high, among which, phthalic acid (2-ethyl Hexyl) ester content is the highest, being 1.7 and 213 times of that in the mix and the old leachate, this is mainly related to the growth of plastic garbage. 3) The seasonal distribution of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters, dibutyl phthalate and toluene is obvious. The content of leachate is the highest in the dry season, followed by the flat water and the lowest in the wet season. The content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters, dibutyl phthalate and toluene in dry period were 22.4, 4.4 and 15.0 times of the wet season and 15.2, 3.6 and 5.4 times of the flat water, respectively. The results show that the low content of VOCs in old leachate is mainly due to volatilization and biochemical reaction digestion. The content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters and dibutyl phthalate in the new leachate is high, which mainly is related to the increase of plasticizer content in domestic waste. During the dry period, the content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters and dibutyl phthalate and toluene are relatively high, mainly due to the lack of precipitation dilution, weak dissipation of esters, weak volatility of toluene at low temperature.

different filling age；landfill leachate；VOCs；SVOCs；dynamic distribution

X705

A

2017-09-22; 2017-11-06修回

王敏(1982-)，女，碩士，工程師，主要從事大型儀器分析及環境科技期刊編輯工作。E-mail：xz_wm1018@163.com