青島市某生活垃圾填埋場地下水污染調查及風險評價

摘要：以山東省青島市某生活垃圾填埋場為研究對象，對研究區開展地下水污染調查和質量評估，查明填埋場下游存在超標污染物，可能受滲濾液及地質條件影響。建立填埋場污染特征及地下水污染脆弱性模型，評價場地地下水污染風險，結果表明研究區地下水污染風險中等，且研究成果為研究區地下水基礎環境狀況評估和地下水保護提供了科學依據。

關鍵詞：生活垃圾填埋場；地下水污染調查；風險評價；DRASTIC 模型

基金項目：青島市生態環境局“青島市地下水環境質量監測和典型垃圾填埋場地下水環境狀況調查評估項目”（ZFCG2023002047）

填埋法是處理城市生活垃圾的主要方式之一[1]，然而這種方法存在顯著的環境風險，特別是垃圾滲濾液對地下水的污染問題。隨著運營年限的增長，填埋場垃圾滲濾液滲漏情況加劇了對地下水的污染程度[2]。由于地下水是重要的飲用水來源，其所處的環境特殊，一旦受到污染，恢復治理難度極大[3]，因此以青島市某垃圾填埋場為實例，開展地下水污染調查和質量評估，并研判場地地下水污染風險，為研究區地下水污染防治和保護提供科學依據。

1 研究區概況

1.1 自然地理條件

以青島市某垃圾填埋場為研究區，該場地分為三期工程，一期填埋區占地約80 畝（1 畝≈ 666.67 m2），設計庫容43 萬m3，自2012 年底投入使用，已于2015 年達設計庫容并進行封場綠化；二期填埋區占地約120 畝，設計庫容83 萬m3，自2015 年建成投入使用，填埋生活垃圾約30 萬m3，2017 年生活垃圾焚燒發電廠投入運營后，該場停止接收生活垃圾并臨時封場，2019 年已進行封場綠化；三期填埋區占地約50 畝，庫容約28 萬m3，主要是生活垃圾焚燒發電廠配套飛灰填埋區，處理焚燒廠產生的固化穩定化飛灰，日處理飛灰約33 t，設計使用年限28 年。研究區平面布置如圖1 所示。

研究區原有土地為廢棄礦坑，地貌形態屬低矮丘陵區，整體地勢中部高、四周低，因采石開挖地面起伏不平，最大高差14 m 左右。研究區位于暖溫帶大陸性季風氣候區，受海洋和季風雙重調節，空氣濕潤且降水豐沛，溫度適宜，四季分明，年均氣溫12 ℃，降水集中于每年6—9 月，年均降水量750 mm，以西南風為主導風向。研究區附近地表水主要表現為季節性溝渠及水塘，周邊1 km 范圍內無河流及其他地表水源，西側及南側5 km 遠有2 處水庫。

1.2 地質條件

研究區地層上部蓋層為第四系松散沉積層，以下廣泛分布中生界白系青山組碎屑巖和火山碎屑巖類基巖。研究區地層自上至下依次為第四系植物層、人工素填土、殘坡積碎石土、白堊系萊陽群楊家莊組泥質砂巖、白堊系青山群八畝地組輝石安山巖、安山質集塊熔巖及安山質集塊晶屑熔巖等。研究區內有1 條斷裂帶穿過，NE 走向，NW 傾向，傾角80°，屬高角度壓扭性斷裂，斷層附近鉆孔受斷層影響巖芯破碎。此斷層為老斷層，相對穩定。

1.3 水文地質條件

根據水文地質勘察資料，結合研究區內含水層分布特征，查明研究區地下水類型主要為基巖裂隙水和噴出巖類孔洞裂隙水。含水巖組為具有孔洞和風化裂隙的白堊系青山群八畝地組輝石安山巖、安山質晶屑熔巖及安山質集塊熔巖，單層厚度一般為3～10 m 不等，節理、裂隙較發育，包氣帶為強風化輝石安山巖，滲透系數3.3 m/d。研究區地下水水位埋深8.5～11.3 m，主要由大氣降水通過地表風化帶、構造破碎帶及節理裂隙等下滲補給地下水，以地面蒸發排泄為主，地下水整體流向自東北向西南。

2 地下水污染調查

2.1 污染識別

2.1.1 疑似污染區識別

研究區目前主要進行生活垃圾焚燒發電與飛灰處理，一期、二期生活垃圾填埋區均已臨時封場，三期飛灰填埋區仍在運行。當前滲濾液收集產生量60～70 m3/d，整體量少且處理及時。以上區域及滲濾液處理站、飛灰填埋區均未發現明顯污染隱患。

2.1.2 特征污染物識別

研究區主要排污包括廢氣、廢水及固體廢棄物。生活垃圾填埋產生的主要廢氣污染物為CH4、NH3、H2S 等；廢水主要包括滲濾液及生活污水，可能成分包括色度、CODCr、BOD5、溶解性總固體、總氮、氨氮、總磷、總汞、總鉛、總鎘、總砷、總鉻、六價鉻、糞大腸菌群數、總鎳、總鈹、總鋅、總銅、硒等；固體廢棄物以飛灰為主，煙塵包含CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3 等不可燃無機組分，含有少量重金屬、二噁英。

2.2 監測點布設

充分考慮研究區地形及水文地質條件，結合已有監測井布設情況，在研究區上游和下游沿地下水流向布設，同時在下游區域根據地下水流向和可能的污染擴散路徑布設監測井。共布監測點10 處，包括地下水監測點6 個（本底井1 個、擴散井5 個）、滲濾液監測點1 個、地表水監測點1 個，土壤監測點4 個。

2.3 分析測試指標

研究區填埋物以生活垃圾為主，部分為生活垃圾焚燒飛灰，按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889-2024）、《危險廢物處置場和垃圾填埋場地下水環境狀況調查評估技術指南》（環辦便函〔2022〕382 號）及特征污染物識別的指標確定本次監測分析測試指標。分析測試指標如表1 所示，地下水監測指標55 項，滲濾液、地表水監測指標56 項，土壤監測指標40 項。

2.4 質量評價

2.4.1 地下水質量評價

研究區共布設7 個地下水監測井，檢測項目共計55 項，其中27 項未檢出，本次僅對檢出指標進行統計，統計指標28 項。由于研究區域對地下水開發利用程度低，無集中式飲用水供水水源地，因此以《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）Ⅳ類標準進行評價[4]，超標指標為氯化物、總硬度和硝酸鹽，均為常規監測指標。評價方法采用單項組分評價法，即按單指標評價結果最差的類別確定單井水質類別，J4 為Ⅱ類水，J1、J3 為Ⅲ類水，J6 為Ⅳ類水，J2、J5 為Ⅴ類水。選取IV 類限值作為標準濃度值，進一步計算監測井各個指標的單指標指數P i，J1、J3、J4、J6 各項指標未超IV 標準，P i 值lt; 1。但如表2 所示，J5 井各項指標中僅硝酸鹽超過IV 類標準，硝酸鹽指標P i 值最大；J2 井的超標倍數最大，其中氯化物、總硬度超過IV 類標準，且硫酸鹽與溶解性總固體指標為IV 類。

2.4.2 地表水質量評價

由于研究區二期填埋工程北邊界外25 m處有1 個面積較大的水塘，因而在此設立1 處地表水取樣點編號為DB，進行地表水水質監測，根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）進行評價，Ⅴ類水指標為氯化物。

根據監測結果，與地表水監測點DB 相近的地下水監測點J1 監測指標對比，地下水中氯化物濃度明顯低于地表水體，可以推測DB 監測點處超標指標源于研究區的可能較小。經調查發現該地表水監測點位有魚苗養殖行為，此處氯化物超標可能是受養殖飼料投喂影響。

2.4.3 土壤質量評價

本次研究共在4 個點位采集土壤樣品，包括在新建井J5、J6 同步采集土壤表層樣，以及在研究區主導風向下游采集T1、T2 土壤二噁英表層樣。土壤質量評價參照《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）第二類用地篩選值與《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018）中的限制標準，檢出污染物20 種，均未超過標準限值。

2.4.4 滲濾液評價

在評估填埋場滲濾液污染狀況時，依照GB 16889-2024 進行評價，對未列入上述標準的指標則參考國內其他相關標準。監測結果顯示，滲濾液共檢出污染物38 種，GB 16889-2024 中規定的12 項指標均未超標。

3 地下水污染風險因素分析

地下水污染風險因素涉及人類活動、水文地質條件和污染源性質，受含水層的防污性能差、污染源的高污染風險這2 個因素共同作用，極易導致地下水污染[5]。當前，DRASTIC 模型被廣泛應用于地下水含水層脆弱性研究[6-8]，同時結合垃圾填埋場污染源風險來評估地下水污染風險。

3.1 污染風險因素

3.1.1 填埋場污染特性

根據相關文獻[9][10] 及我國垃圾填埋場建設與管理規范[11][12]，在進行垃圾填埋場污染特性評價時，選取場地規模、底側部防滲、滲濾液收集處理情況、頂部覆蓋情況、垃圾類型、垃圾壓實程度、填埋場地年齡7 個評價指標作為評價因子。各評價因子取值條件、評分賦值（R）和權重（W）如表3 所示。

垃圾填埋場自身污染風險模型如式（1）所示。

填埋場特性風險分級標準如表4 所示。

依照表3、表4，研究區自身特性污染風險評分I i 值為4.9，風險等級為中等。

3.1.2 地下水防污性能

地下水防污性能評價采用DRASTIC模型，由地下水位埋深（D ）、垂向凈補給量（R ）、含水層厚度（A ）、土壤帶介質（S ）、地形坡度（T ）、包氣帶介質類型（I ）和含水層滲透系數（C ）7 個水文地質參數組成，其評價模型I o 如式（2）所示。

地下水防污性能評估指標權重、等級劃分及賦值如表5 所示，地下水防污性能評價程度分級標準如表6 所示。依據表5 和表6，研究區地下水防污性能（ 脆弱性） 指數Io 值為167，脆弱性程度為Ⅴ級，地下水防污性能弱，易受到污染。

3.2 污染風險分析

3.2.1 填埋場自身污染風險

研究區場地自身污染風險指數I i值為4.9，自身污染風險等級中等。其主要原因是該場地主要處理垃圾類型為城市和周邊產生的生活垃圾，滲濾液通常含有高濃度有機物、重金屬、COD、氨氮、氯化物等污染物，且這些污染物的存在形式多樣，相互作用，處理難度大；產生的滲濾液收集處理后達標部分直排到市政污水管網，剩余部分回灌至填埋區。因此，盡管填埋場的建設和垃圾處理流程遵循了相應的標準和規范，但仍有潛在的風險，特別是一旦滲濾液發生泄漏，將對土壤和地下水環境造成一定損害。

3.2.2 地下水防污性能

研究區地下水脆弱性指數Io 值為167，地下水防污性能弱。其主要原因是包氣帶介質類型為碎石，防污性能弱；垂向降水入滲補給量達230 mm/a，補給量較大；土壤帶介質薄或缺失。以上因素導致研究區地下水防污性能弱，但由于研究區地下噴出巖類孔洞裂隙水沿巖層孔洞與裂隙的分布，基巖完整性較好，裂隙不發育，因此研究區垂向上水力聯系差，淋濾產生污染危害程度小，在水平方向上滲透性能較差，整體水力聯系一般。

3.2.3 防滲層滲漏風險

一期、二期填埋區采用單層人工合成材料柔性防滲，三期填埋區采用雙層人工合成材料柔性防滲。場地委托第三方對填埋區的防滲完整性進行了檢測，在二期填埋區東側發現防滲層破損點，已及時進行填補，且當時二期填埋場破碎位置未進行填埋作業。本次研究調查數據表明，J3、J4 監測點均未出現超標情況，一期與二期填埋區已經完成封場，因而一期與二期填埋區防滲層滲漏可能性較小。J2 處于三期填埋區下游位置，三期填埋區為飛灰填埋區，至今仍在正常運行中，考慮到填埋場滲濾液中氯化物濃度較高，因此判斷J2 點位超標可能為三區填埋場滲濾液所致，三期填埋場庫區有一定滲漏風險。

3.2.4 周邊敏感受體

研究區周邊1 km 范圍內無地下水型飲用水水源、農業灌溉水井等，敏感受體主要為研究區北側地表水體，經分析地表水體受研究區污染可能性較小。

3.2.5 小結

基于綜上所述的填埋場自身污染風險、地下水防污性能、防滲層滲漏和周邊敏感受體情況，研究區地下水污染風險為中等。

4 結論

研究區地下水類型主要為噴出巖類基巖裂隙水，強風化輝石安山巖層滲透系數為3.3 m/d，其滲透性為中等透水。

研究區各監測井水質檢測結果顯示，超出Ⅳ類標準指標為氯化物、總硬度與硝酸鹽，均為無機常規指標。研究區上游與內部地下水質量較好，研究區西南側與東南下游地下水質量稍差，初步分析各指標污染成因，可能受填埋區滲濾液及地質條件影響。土壤樣品各指標檢測結果均小于相應標準限值要求，研究區及周圍土壤環境質量良好。

通過地下水含水層脆弱性及研究區污染源風險評估地下水污染風險，研究區地下水污染風險為中等。其中，垃圾類型及滲濾液處理為研究區自身污染風險的主要影響因素；研究區地下水防污性能差，脆弱性指數屬于“強”類型，包氣帶介質類型、垂向入滲補給及土壤介質薄或缺失等為其主要影響因素。

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[12] GB 50869-2013，生活垃圾衛生填埋處理技術規范[S].

作者簡介

傅曉敏（1992—），女，漢族，山東日照人，工程師，碩士，主要從事水工環地質、生態環境調查與監測工作。

通信作者

王瑞龍（1988—），男，漢族，山東青島人，工程師，學士，主要從事水工環地質、生態環境調查與監測工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-07-25