梁 靖

(廣東省地質(zhì)局水文工程地質(zhì)一大隊(duì),廣東湛江 524049)

湛江馮村垃圾場(chǎng)對(duì)中深層承壓水污染的可能性及其防治

梁 靖

(廣東省地質(zhì)局水文工程地質(zhì)一大隊(duì),廣東湛江 524049)

根據(jù)湛江馮村垃圾場(chǎng)所處的原生及次生地質(zhì)環(huán)境條件,采用水文地質(zhì)學(xué)及地下水動(dòng)力學(xué)的理論與方法,對(duì)馮村垃圾場(chǎng)潛在污染中深層承壓水的可能性、危害性及防治對(duì)策進(jìn)行初步探討。結(jié)果表明:馮村垃圾場(chǎng)建于地下水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū),地形切割強(qiáng)烈,包氣帶自凈能力差,淺層潛水與中深層承壓水之間的水頭差較大,存在污染中深層承壓水的可能性。建議貫徹以防為主、防治結(jié)合的原則,禁止在馮村一帶再建垃圾填埋場(chǎng),并設(shè)立防治分區(qū),建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及地下水管理模型。

垃圾場(chǎng);承壓水;地下水;水污染防治

廣東省湛江馮村垃圾場(chǎng)位于湛江市區(qū)的西南側(cè),地處湛江市地下水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū),肩負(fù)著存放湛江市區(qū)100多萬居民生活垃圾的重任,每天都有約600t生活垃圾排放其中。隨著其覆蓋面積及垃圾填埋量的不斷增加,垃圾浸出液的排放量也與日俱增,其周邊的淺層潛水已受到一定程度的污染,存在污染中深層承壓水、引發(fā)地下水大面積污染的可能,導(dǎo)致湛江市水質(zhì)性缺水的嚴(yán)重后果。

1 地質(zhì)環(huán)境條件概況

1.1 原生地質(zhì)環(huán)境條件

1.1.1 地形地貌與地層巖性

馮村垃圾場(chǎng)位于湛江斷陷西南部,地形總體上南高北低,自南向北傾斜,即向湛江市區(qū)傾斜;地貌以侵蝕剝蝕臺(tái)地、火山巖臺(tái)地及湖積平原為主,地形起伏變化較大。地表出露地層主要為第四系湛江組、北海組、湖光巖組等,巖性主要為黏土、粉質(zhì)黏土、礫砂、中粗砂互層及玄武巖。

1.1.2 水文地質(zhì)特征

馮村垃圾場(chǎng)及周邊地下水類型主要為松散巖類孔隙水和火山巖孔洞裂隙水兩大類。松散巖類孔隙水又分為淺層潛水(埋深小于30m)、中層承壓水(埋深30～200m)和深層承壓水(埋深大于200m)。其中淺層潛水富水性較差,地下水位變化較大,水位埋深20～38m(圖1),接受大氣降雨及地表水入滲補(bǔ)給;中、深層承壓水富水性好,接受淺層潛水越流補(bǔ)給及側(cè)向補(bǔ)給,水量豐富,是湛江市地下水的主要開采層位,受湛江市區(qū)大規(guī)模開采地下水影響,中、深層承壓水普遍向市區(qū)一側(cè)徑流;火山巖孔洞裂隙水富水性差異較大,水量中等-貧乏,透水性較好。

1.2 次生地質(zhì)環(huán)境條件

1.2.1 污染源概況

馮村垃圾場(chǎng)自1999年竣工使用以來,已進(jìn)行了二期建設(shè),填埋垃圾已達(dá) 150萬m3,現(xiàn)準(zhǔn)備進(jìn)行第三期擴(kuò)建。所填垃圾以生活垃圾為主,化學(xué)成分多為重金屬及易腐有機(jī)物,其中重金屬主要有汞、砷、鉻、鎘及鉛,為垃圾場(chǎng)附近地下水的主要污染源。此外,周邊農(nóng)村生活區(qū)的人畜排泄物、生活垃圾的隨意排放及農(nóng)藥、化肥的廣泛施用等也對(duì)地下水構(gòu)成一定的污染,是不可忽視的污染源之一。

圖1 馮村垃圾場(chǎng)水文地質(zhì)平面及剖面簡(jiǎn)圖

1.2.2 中、深層承壓水區(qū)域降落漏斗的形成

湛江市區(qū)具有集中供水價(jià)值的為中深層承壓水,占城市供水的80%,且以每年平均供水量8%的速度遞增。由于長(zhǎng)期集中式大量開采地下水,早在20世紀(jì)60年代就形成了以主要開采地段為中心的區(qū)域水位降落漏斗,隨著開采量的增加,漏斗中心水位降深不斷加大,漏斗面積逐年擴(kuò)展。至2008年,中層承壓水漏斗中心水位降深已達(dá)34.32m,水位標(biāo)高-25.91m,大于10m降深面積達(dá)1184km2,大于16m降深的面積為460km2;深層承壓水漏斗中心最大降深為27.40m,水位標(biāo)高23.16m,大于16m降深的面積為526 km2。區(qū)域水位降落漏斗的形成和擴(kuò)展,加快了地下水的滲流速度,使其污染組分的水動(dòng)力彌散速度加快[1]。

2 對(duì)中深層承壓水污染的可能性探究

2.1 原生地質(zhì)環(huán)境對(duì)中深層承壓水污染的可能性

a.自凈能力較差的包氣帶為中深層承壓水的污染提供了有利的水環(huán)境條件。馮村垃圾場(chǎng)位于湛江市地下水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū),其包氣帶巖性多為透水性較好的徐聞組(Qxw)含砂黏性土、粉質(zhì)黏土及湛江組(Qz)中粗砂,包氣帶吸附和降解污染物質(zhì)的能力較弱,防污性能較差,故該區(qū)也是湛江市地下水系統(tǒng)的脆弱區(qū),長(zhǎng)期堆放于此的大量生活垃圾便會(huì)成為極具威脅性的潛在污染源,湛江市地下水系統(tǒng)很易受馮村垃圾場(chǎng)污染。

b.強(qiáng)烈切割的地形地貌為中深層承壓水的污染提供了良好的補(bǔ)給通道。受地殼差異性升降運(yùn)動(dòng)影響,馮村垃圾場(chǎng)附近一帶臺(tái)地區(qū)升幅較大,地勢(shì)較高。在地表水流侵蝕作用下,地形切割較強(qiáng)烈,沖溝發(fā)育,地形破碎,透水性極好的湛江組砂礫層直接暴露于地表,部分地段的中層承壓水第一含水層組也已被切割出露地表,直接接受大氣降雨和地表水補(bǔ)給,是湛江市地下水水源地的重要補(bǔ)給區(qū)之一,同時(shí)也是湛江市地下水系統(tǒng)的脆弱區(qū)。長(zhǎng)期堆放于此的大量生活垃圾便會(huì)成為湛江市地下水系統(tǒng)極具威脅性的潛在污染源[2]。大量排放的垃圾滲濾液很易通過出露的含水砂層污染中深層承壓水。

2.2 次生地質(zhì)環(huán)境潛在加速中深層承壓水污染

a.區(qū)域水位降落漏斗的形成和擴(kuò)展加速了中深層承壓水的污染。由于大量開采中深層承壓水,湛江市已形成了以主要開采地段為中心的中深層地下水區(qū)域水位降落漏斗,且漏斗中心有不斷加深之勢(shì)。區(qū)域水位降落漏斗的形成和擴(kuò)展,加大了淺層水與中深層承壓水之間的水力坡度,從而加快了地下水的滲流速度,使地下水污染組分的水動(dòng)力彌散速度加快。隨著時(shí)間的推移,存在著污染湛江市中深層承壓水系統(tǒng)的危險(xiǎn)。

b.淺層潛水與中深層承壓水之間較大的水頭差,為中深層承壓水的污染提供了水動(dòng)力條件。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料,馮村一帶中層承壓水的地下水位標(biāo)高約為10.20m左右,深層承壓水的地下水位標(biāo)高約為 10.70 m,而這一帶的淺層地下水位標(biāo)高為26.75～37.63m,其淺層地下水位標(biāo)高較中深層地下水位標(biāo)高高出17.75～27.63m,馮村一帶淺層地下水與中深層承壓水的水頭差很大。根據(jù)越流補(bǔ)給量的計(jì)算公式:

式中:Q越為越流補(bǔ)給量,萬m3/a;F為補(bǔ)給面積,km2;ΔH為兩含水層的水頭差,m;K′為隔水層(弱透水層)的垂直平均滲透系數(shù),cm/s;m′為隔水層厚度,m;K′/m′為越流系數(shù)。

由式(1)可知,淺層地下水補(bǔ)給中深層承壓水的越流補(bǔ)給量與其水頭高度成正比,在較大的水頭差作用下,已污染的淺層地下水很容易通過弱隔水層或隔水天窗進(jìn)入中深層承壓含水層。

綜上所述,馮村垃圾場(chǎng)一帶地形切割強(qiáng)烈、包氣帶自凈能力較差、淺層潛水與中深層承壓水之間的水頭差及水力坡度均較大,潛在污染中深層承壓水的可能性。

3 水污染引發(fā)的危害性及防治對(duì)策初探

3.1 危害性

根據(jù)有關(guān)研究資料,馮村垃圾填埋場(chǎng)附近的淺層地下水已受到一定程度的污染,且潛在污染中深層地下水的危險(xiǎn),若不盡早采取措施,嚴(yán)加防范,勢(shì)必引發(fā)湛江市地下水大面積污染、水質(zhì)惡化,導(dǎo)致湛江市水質(zhì)性缺水的嚴(yán)重后果。地下水資源一旦受到污染,要清除污染是相當(dāng)困難的,需要花費(fèi)昂貴的代價(jià),特別是以開采地下水作為主要供水水源的湛江市,如果其中深層承壓水受到污染,將直接影響湛江市生產(chǎn)、生活用水,影響湛江市社會(huì)的穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展?？梢?馮村垃圾填埋場(chǎng)污染地下水問題應(yīng)引起各方面的足夠重視。

3.2 防治對(duì)策探討

為了保護(hù)好湛江市地下水水源地,使其地下水免受馮村垃圾場(chǎng)人為污染,對(duì)馮村垃圾場(chǎng)污染湛江中深層承壓水的防治對(duì)策作初步探究。

3.2.1 禁止在馮村一帶建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)

馮村垃圾場(chǎng)及周邊地處湛江市地下水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū),也是湛江市地下水系統(tǒng)的脆弱區(qū),湛江市地下水系統(tǒng)很容易受到污染,這一帶地區(qū)不合適建設(shè)垃圾填埋場(chǎng),已建的垃圾填埋場(chǎng),在條件許可的情況下應(yīng)盡快搬遷。

3.2.2 設(shè)立地下水污染防治分區(qū),建立地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

地下水污染防治分區(qū)的目的是保護(hù)地下水資源,為制定和實(shí)施地下水污染防治規(guī)劃提供依據(jù)。在綜合分析污染現(xiàn)狀、地下水資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)上,進(jìn)行地下水污染防治分區(qū),可分重點(diǎn)防治區(qū)、次重點(diǎn)防治區(qū)及一般防治區(qū)3個(gè)區(qū)段。根據(jù)不同的分區(qū),建立地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),對(duì)其地下水水質(zhì)、水位動(dòng)態(tài)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)[3-4]:水位動(dòng)態(tài)每半個(gè)月觀測(cè)1次,水質(zhì)動(dòng)態(tài)在每年豐、平及枯水期各取水質(zhì)全分析樣1次[5],以進(jìn)一步查明地下水流向及污染情況。

3.2.3 建立地下水管理模型

地下水管理模型是地下水資源保護(hù)的重要內(nèi)容,它是應(yīng)用系統(tǒng)分析原理,為達(dá)到既定管理目標(biāo)所建立的優(yōu)化決策數(shù)字模型、水質(zhì)管理模型,為合理開發(fā)利用地下水提供優(yōu)化方案[6]。通過優(yōu)化模型的耦合,建立地下水水力管理模型、水質(zhì)管理模型,對(duì)其地下水水位、水量、水質(zhì)運(yùn)移規(guī)律及變化特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)報(bào)。通過對(duì)地下水水質(zhì)管理模型的深入研究,采用最優(yōu)化模型法求得環(huán)境對(duì)不同污染物質(zhì)的自凈化能力,制定出相應(yīng)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[7]。

3.2.4 貫徹以防為主、防治結(jié)合的原則

目前,馮村垃圾場(chǎng)附近的淺層地下水已受到污染,為防止其進(jìn)一步污染中深層承壓水,可采用防治結(jié)合的原則進(jìn)行處理,并從源頭入手,采取預(yù)防措施。

a.處理措施。對(duì)一些已受污染的重要地下水供水地段,可采取抽出被污染的地下水,回灌地表水來加速地下水循環(huán),在地下水補(bǔ)徑排及土壤吸附、降解及稀釋等環(huán)境的自凈作用下,以加快稀釋地下水的方法凈化地下水。針對(duì)馮村垃圾場(chǎng)附近地下水總鐵濃度偏高,氨氮、亞硝酸鹽氮濃度超標(biāo),pH值偏低的情況,可采取曝氣→接觸催化→過濾等工藝流程,對(duì)地下水進(jìn)行除鐵處理,使水中總鐵的濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí),在曝氣過程中,可以加適量的石灰,使pH值提高到飲用水標(biāo)準(zhǔn)范圍;另外,水中的氨氮和亞硝酸鹽氮又可以被氧化降解為硝酸鹽氮[8]。

b.預(yù)防措施。①實(shí)施污染物排放總量控制,對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行凈化處理,凈化后的滲濾液要做到達(dá)標(biāo)排放[9],并開辟新的垃圾處理場(chǎng),以減少馮村垃圾場(chǎng)污染物的排放量;②保護(hù)開采層位,防止供水井開采層位被上部或附近水質(zhì)不良的地下水或地表水混入,為此在施工建井過程中,須用黏土球或快速凝固的水泥砂漿進(jìn)行嚴(yán)格止水。

4 結(jié) 語

馮村垃圾場(chǎng)位于湛江市地下水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū),其附近地形切割強(qiáng)烈、包氣帶自凈能力差、淺層潛水與中深層承壓水之間的水頭差較大,潛在污染中深層承壓水的可能,是湛江市地下水系統(tǒng)的脆弱區(qū),其周邊淺層潛水已受到一定程度的污染,且有污染中深層承壓水的危險(xiǎn)。建議有關(guān)部門高度重視,采取有效措施,做好馮村垃圾場(chǎng)污染地下水的防護(hù)工作,保護(hù)好湛江市的地下水資源。

[1]梁靖,鄭王瓊.廣東湛江馮村垃圾場(chǎng)對(duì)淺層地下水污染評(píng)價(jià)與防治對(duì)策[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2009(3):63-64.

[2]梁靖.廣東湛江馮村垃圾場(chǎng)對(duì)湛江市地下水資源污染防治對(duì)策初步研究[J].地下水,2007(5):88.

[3]張宗祜,李烈榮.中國地下水資源:綜合卷[M].北京:中國地圖出版社,2004:276-289.

[4]水利部水資源管理司,水利部水資源管理中心.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證[M].北京:中國水利水電出版社,2005:149.

[5]中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部.地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.

[6]林學(xué)鈺,廖資生.地下水管理[M].北京:地質(zhì)出版社,1995:138-143.

[7]殷昌平.地下水資源勘查與評(píng)價(jià)[M].北京:地質(zhì)出版社,1993:78-131.

[8]潘青,喬光建.飲用水源中氮類污染物處理的研究進(jìn)展[J].水資源保護(hù),2006,22(S1),16-19.

[9]李尉卿.環(huán)境評(píng)價(jià)[M].北京:教材出版社,2003:38-48.

Possibility and control measures of confined water pollution in middle-deep layer of Fengcun landfill in Zhanjiang City

LIANG Jing
(First Hydrogeology and Engineering Geology Brigade,Bureau of Geology of Guangdong Province,Zhanjiang524049,China)

Based on the primary and secondary geological environment conditions of the Fengcun landfill in Zhanjiang,the theory of hydrogeology and dynamics of groundwater were used to study the potential possibility and harmfulness of the confined water pollution in the middle-deep layer of the landfill and its control strategies.The results showed that the Fengcun landfill was built in the recharge areas of groundwater circulatory systems,the terrain alongside was cut significantly,and the self-purification capacity of the aeration zone was poor.Moreover,the difference in hydrostatic head between the phreatic water in the shallow layer and the confined water in the middle-deep layer was large.Therefore,there exists a possibility that the confined water in the middle-deep layer would be polluted.Prevention combined with treatment should be insisted upon.Some measures,such as forbidding building of the landfill in Fengcun,establishing control districts,the dynamic monitoring network system,and groundwater management models,must be taken.

landfill;confined water;groundwater;water pollution control

X523

A

1004-6933(2010)03-0030-03

廣東省地質(zhì)勘查局2007年度科研基金(20070203)

梁靖(1964—),男,廣東信宜人,高級(jí)工程師,主要從事水文及環(huán)境地質(zhì)研究工作。E-mail:gdzjlj@126.com

2009-09-13 編輯:徐 娟)