余璇 康亭 鄭曉笛 宋柳霆 滕彥國
摘要:垃圾填埋是目前國內處理城市生活垃圾的主要方式,由垃圾滲濾液引發(fā)地下水環(huán)境污染已成為當前主要的水環(huán)境問題之一。選擇武漢市陳家沖垃圾填埋場為研究對象,通過對該區(qū)周邊地下水布孔取樣和監(jiān)測,分析了垃圾填埋場對其周圍地下水環(huán)境的影響。結果表明:研究區(qū)地下水的主要污染因子為Pb、Cd和Fe,且各污染物的濃度與采樣深度、井距呈負相關關系。垃圾填埋場產(chǎn)生污染的影響范圍主要在距離800 m以內、深度小于5.5 m的地下水。為進一步了解該區(qū)地下水對人體健康危害的風險程度,對研究區(qū)地下水進行了水環(huán)境健康風險評價,結果顯示:研究區(qū)各采樣井地下水的總風險值在2.71×10-4/a~7.12×10-3/a,均超過國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受值5.0×10-5/a,主要風險因子為基因毒物質Cd和Cr(VI)以及軀體毒物質硝態(tài)氮;其中,Cd和硝態(tài)氮所致的健康風險值超標率100%,而cr(vI)的健康風險值超標率為50%,對暴露人群存在健康危害風險。此外,對男性和女性健康風險值的研究顯示,研究區(qū)地下水環(huán)境中污染物的男性健康危害風險值普遍高于女性。
關鍵詞:垃圾填埋場;滲濾液;地下水水質;污染評價;健康風險評價
中圖分類號:X824 文獻標識碼:A 文章編號:1672-1683(2017)05-0082-07
隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的不斷加速,城市垃圾的增長量大幅度提高。據(jù)統(tǒng)計,目前我國垃圾年產(chǎn)量約為2億t,而且正以每年10%的速度增長。衛(wèi)生填埋是目前處理城市生活垃圾的主要方式,可以避免因露天堆放而引起的環(huán)境問題,但是因為雨水沖刷、淋浴等,垃圾填埋場可能會瀝出滲濾液。滲濾液中包含著填埋場內幾乎所有的可溶物,對環(huán)境的影響有很長的時效性,如若管理不善,將會嚴重危及地表水體、地下水含水系統(tǒng)甚至人類生存。國內外有關垃圾填埋場滲濾液污染地下水的事件屢有發(fā)生,如武夷山垃圾填埋場曾因雨水沖刷,滲濾液下滲,對地下水水質造成嚴重污染;吉林市某垃圾填埋場曾因壩體滲漏,導致滲濾液漫延滲入地下,使得周邊地下水中的有機污染物和重金屬嚴重超;北京、寧夏、成都等地也發(fā)生過類似的環(huán)境污染事件。陳家沖垃圾填埋場是武漢市大型垃圾填埋場,肩負著處理武漢市大量生活垃圾的重任。近年來,隨著垃圾產(chǎn)量的不斷攀升,該垃圾場正面臨著超量填埋的壓力,且武漢市地處亞熱帶季風性濕潤季候區(qū),雨量充沛,使得陳家沖垃圾填埋場存在著很大的安全隱患。因此,開展陳家沖垃圾填埋場滲濾液對周邊地下水水環(huán)境的影響研究,十分必要。
本文通過鉆孔取樣和監(jiān)測,對陳家沖垃圾填埋場周邊地下水環(huán)境中硝態(tài)氮和重金屬含量進行了調查研究。通過水質分析評價了該研究區(qū)水質污染程度,結合健康風險評價模型進一步分析了當?shù)匚廴緺顩r可能會對周邊居民造成的危害,以期為該研究區(qū)地下水環(huán)境保護和管理提供一定的科學依據(jù)。
1研究區(qū)概況及樣品采集
1.1填埋場概況
陳家沖垃圾填埋場位于武漢市新洲區(qū)陽邏半邊山,距武漢市區(qū)約40 km,距繞城公路約2 km,地面高程為22~68 m,半邊山高程達62.8 m,地形波狀起伏。填埋場周邊地表水系十分發(fā)育,湖泊和堰塘均有分布,西部與北部溝渠縱橫,北部為五一湖與長河貫通,最后匯入長江。
陳家沖垃圾填埋場一期于2007年建成并投入試運行,一期計劃可填埋量為280萬t,二期建成后總容量可使用20年以上。然而,陳家沖垃圾填埋場一期投入使用僅僅5年,填埋量已超過320萬t,處于超填狀態(tài),垃圾堆積已高出地面約15 m,超出設計高度約5 m,給周邊環(huán)境帶來巨大隱患。
1.2樣品的采集
陳家沖垃圾填埋場地下水類型為卵礫石混黏性土層中的滯水帶,主要由大氣降水補給,屬淺層地下水。因地形限制,采樣點主要分布于垃圾場西側和西南側,共采集地下水樣品8個(J1至J8),采樣點位置見圖1。J1至J8井的采樣深度分別為3 m、4 m、4 m、5 m、5.5 m、6 m、8 m、8 m。
采用聚乙烯采樣瓶,預先使用5%~10%稀硝酸浸泡24 h,再用超純水沖洗干凈。裝樣前預先用被采樣水樣潤洗3遍,采集量為500 mL。樣品采集后盡快運回實驗室,4℃保存?zhèn)溆谩?/p>
2材料與方法
2.1水質檢測方法
硝態(tài)氮的測定采用紫外分光光度法;六價鉻的測定采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467-87);總汞的測定采用冷原子吸收分光光度法;鎘、鋅、鉛、銅的測定采用原子吸收分光光度法(GB7475-87);三價鐵的測定采用鄰菲羅啉分光光度法(GB/T 223.70-2008)。
2.2水環(huán)境質量評價方法及標準
(1)水體單項污染指數(shù)。
從表3中可以看出,研究區(qū)地下水樣品的硝態(tài)氮、Cr(VI)、Hg、Cd、Pb和Fe等6項污染物均有檢出,檢出率為100%。其中,J1至J8八眼井地下水的Pb含量均較高,在0.340~0.435 mg/L之間,遠超過地下水O類質量標準(0.05 mg兒),超標率達100%;而硝態(tài)氮、Cr(VI)、H g、Cd和Fe等含量分別在0.22~3.90 mg/L、0.000 3~0.015 mg/L、0.000 03~0.000 26 mg/L、0.000 7~0.01 mg/L、0.142~0.289 mg/L之間,均未超標。
為了考察垃圾填埋場對周圍地下水環(huán)境的影響,分別利用采樣井與垃圾場的距離、采樣深度與污染物濃度進行了作圖f圖2和圖3)。從圖2可以看出,硝態(tài)氮、Cr(VI)、H g、Cd、Pb、Fe均表現(xiàn)出隨著與采樣井距離的增大,污染物濃度明顯降低的趨勢。在距離垃圾場600 m到800 m之間,地下水中各污染物的濃度隨著距離的增大而迅速下降。其中,硝態(tài)氮和Cr(VI)含量在距離垃圾場700 m到850 m范圍內,有明顯的降低;而Hg、Cd、Pb、Fe含量值在距離垃圾場700 m范圍內,有明顯的降低。圖3顯示了污染物濃度與采樣井深度的變化趨勢。從圖3可以看出,6種污染物均呈現(xiàn)出隨采樣深度的增加而明顯降低的趨勢。在采樣深度大于5.5 m的采樣井中,硝態(tài)氮和Cd濃度下降幅度大,分別在0.22~1.52mg/L、0.0007~0.001 mg/L之間。因此,與垃圾填埋場距離越遠且采樣深度越深,各污染物的濃度就越低,表明垃圾填埋場產(chǎn)生的污染對周圍地下水環(huán)境造成了一定的影響:在距離上,其影響范圍主要在800 m以內;在采樣深度上,其影響范圍主要在埋深小于5.5 m的地下水。
3.2陳家沖垃圾填埋場周邊地下水水質污染評價
結合地下水水質O類標準,對陳家沖垃圾填埋場附近各采樣點地下水水質進行了污染評價,結果見表4。
根據(jù)表4所示的計算結果可知,研究區(qū)8眼采樣井地下水中Pb的單項污染指數(shù)在6800~8700之間,均超過5.0,屬于O類水體,達到了嚴重污染水平;Fe的濃度雖未超過O類標準,但其單項污染指數(shù)在0.470~0.960之間,屬于輕度污染。Cd的單項污染指數(shù)在0.500~1.000之間,達到輕度污染水平。在調查范圍內,各采樣井地下水的硝態(tài)氮、Cr(VI)和Hg的單項污染指數(shù)均低于0.4,處于未污染水平。整體而言,采樣深度小于5 m的采樣井(J1、J2、J3和J4)主要污染因子為Pb、Cd和Fe,而采樣深度大于5 m的采樣井f5、J6、J7和J8主要污染因子為Pb和Fe。研究區(qū)各采樣井地下水水質的綜合污染指數(shù)在1.231~1.903之間,處于重度污染水平(1.0~2.0),屬于O類水體,不能直接用于生活及農業(yè)生產(chǎn)。
3.3陳家沖垃圾填埋場周邊地下水水質健康風險評價endprint