姚建剛，龍 偉，李清毅，李啟彬,2

(1．西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都 610031；2．四川省高校特種廢水處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610068)

1 前 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類生活物質(zhì)水平的不斷提高，垃圾產(chǎn)量及填埋場(chǎng)數(shù)量亦逐漸提高，垃圾產(chǎn)生的滲濾液滲漏成為地下水的主要污染源之一。簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)在四川各地方鄉(xiāng)鎮(zhèn)普遍存在[1]，而露天集中堆放點(diǎn)或簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)產(chǎn)生的高濃度垃圾滲濾液仍會(huì)對(duì)周邊地下水的明顯污染[2]。自“四川紅層丘陵地區(qū)找水打井工程”國(guó)家項(xiàng)目的啟動(dòng)后，四川紅層地區(qū)低滲透地層中賦存的地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀得到解決[3]，簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)的存在對(duì)紅層地區(qū)居民的飲水安全造成極大威脅，其污染現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)及防治不可松懈。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，關(guān)于四川紅層地區(qū)生后垃圾填埋場(chǎng)污染地下水的研究多關(guān)注于正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)，鮮有系統(tǒng)的針對(duì)紅層地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)地下水污染調(diào)查研究。

鑒于此，以四川紅層地區(qū)某縣6座簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)地下水進(jìn)行采樣、監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)，以了解垃圾滲濾液在紅層地層中對(duì)地下水的影響及污染程度，識(shí)別主要特征污染因子，為紅層地區(qū)生活垃圾簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)封場(chǎng)后的綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)屬四川盆中區(qū)紅層區(qū)域[4]，主要出露地層包括白堊系天馬山組(K1t)和侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)，地層以泥巖砂巖互層為主，具有低滲透性，所賦存地下水類型為碎屑巖類淺層風(fēng)化裂隙水，水位埋深整體介于1.4～11.5m。區(qū)內(nèi)地貌由丘陵、低山構(gòu)成，整體地勢(shì)呈西北高，東南低。研究區(qū)內(nèi)各填埋場(chǎng)地形起伏較小，屬于丘陵地區(qū)中的淺丘地貌，場(chǎng)址依淺丘緩坡而建，附近水系較為發(fā)育，其中5#、6#簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)距下游地表水系較近；1#、2#、3#簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)距下游地表水系的呈一定距離；4#簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)距下游地表水較遠(yuǎn)。研究區(qū)地形地貌圖見(jiàn)圖1，各填埋場(chǎng)主要信息見(jiàn)表1，地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)位置示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 研究區(qū)地形地貌及水系Fig.1 Geomorphology and water system in the study area

表1 XX縣6座簡(jiǎn)易生活垃圾填埋場(chǎng)基本信息Tab.1 The basic information of 6 simple landfills in XX County

圖2 地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of relative position of groundwater monitoring points

圖2中，JC1為背景值監(jiān)測(cè)井，距離填埋場(chǎng)上游約30～50m范圍內(nèi)；JC2～JC4為污染監(jiān)測(cè)井，位于填埋場(chǎng)邊界至下游50m范圍內(nèi)。根據(jù)監(jiān)測(cè)井的布設(shè)位置及水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)， JC1作為背景值監(jiān)測(cè)井，位于填埋場(chǎng)地下水主徑流方向上游，不受填埋場(chǎng)影響，其水質(zhì)質(zhì)量情況明顯優(yōu)于下游JC2～JC3；下游污染監(jiān)測(cè)井JC2～JC3受填埋場(chǎng)滲濾液下滲影響，其水質(zhì)質(zhì)量已出現(xiàn)明顯下降，且地下水污染程度隨距離增加呈衰減趨勢(shì)，即污染程度：JC2>JC3>JC4，主要體現(xiàn)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮等特征因子濃度逐漸增加。

2.2 樣品采集及測(cè)試指標(biāo)

采集6座簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)周邊地下水水樣24件。根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中所羅列指標(biāo)，同時(shí)借鑒《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—地下水環(huán)境》(HJ 610-2016)[5]監(jiān)測(cè)因子，選擇以下指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)因子：pH、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)酚、陰離子合成洗滌劑、氨氮、氟化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、鐵、錳、銅、鋅、鉛、鎘、六價(jià)鉻、汞、砷共計(jì)22項(xiàng)。

2.3 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)填埋場(chǎng)地下水進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，并采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法[5]反映地下水的各單項(xiàng)組份的超標(biāo)情況，利用污染指數(shù)Pki法[7、8]進(jìn)行地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。

2.3.1 綜合評(píng)價(jià)法

按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)進(jìn)行單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分類(見(jiàn)表2)，確定Fi后利用公式1，計(jì)算得出FI，根據(jù)FI值，按表3劃分地下水質(zhì)量級(jí)別。

表2 單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分類Tab.2 Classification of the single component evaluation

表3 地下水質(zhì)量級(jí)別Tab.3 The quality-level of groundwater

(1)

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法：

(2)

式中：Pi為第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，無(wú)量綱；Ci為第i個(gè)水質(zhì)因子的監(jiān)測(cè)濃度，mg/L；Csi為第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L。

2.3.3 污染指數(shù)Pki法[8-9]：

(3)

其中：Pki為k水樣i指標(biāo)的污染指數(shù)；Cki為k水樣i指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果；C0為k水樣無(wú)機(jī)組分i指標(biāo)的對(duì)照值，有機(jī)組分等原生地下水中含量微弱的組分背景值按零計(jì)算，背景值中標(biāo)示ND的指標(biāo)為未檢出值按檢出限計(jì)算；CⅢ為《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。污染指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 污染指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 The grading standard of pollution index

3 地下水質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

3.1 地下水質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

生活垃圾填埋場(chǎng)在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行及穩(wěn)定化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的滲濾液，滲濾液水質(zhì)復(fù)雜，含有各種高濃度的有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽以及重金屬等污染物[9-10]，滲濾液下滲后，受稀釋、吸附、化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)等作用，濃度大幅下降的同時(shí)，各污染物的污染程度亦不同[11-12]。

根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，6座簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)周邊地下水中大部分污染物普遍明顯高于或遠(yuǎn)高于背景值，且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法評(píng)價(jià)，填埋場(chǎng)區(qū)域地下水中總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、氟化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鐵、錳均有所超標(biāo)，其中氨氮超標(biāo)倍數(shù)高達(dá)115.5倍，超標(biāo)率83.33%(見(jiàn)表5)。

根據(jù)評(píng)分法劃分水質(zhì)等級(jí)，其中優(yōu)良指標(biāo)10項(xiàng)(除鉛外的未超標(biāo)指標(biāo))，良好指標(biāo)1項(xiàng)(鉛)，較差指標(biāo)3項(xiàng)(氟化物、氯化物、硝酸鹽)，極差指標(biāo)8項(xiàng)(總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硫酸鹽、亞硝酸鹽及鐵和錳)。6座簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)區(qū)域地下水水質(zhì)為較差～極差(FI=7.10～7.36)，相比于背景井水質(zhì)的良好～較差(FI=2.15～4.30)，水質(zhì)質(zhì)量下降嚴(yán)重(見(jiàn)表6)。韓智勇等認(rèn)為四川省生活垃圾填埋場(chǎng)地下水綜合質(zhì)量評(píng)分FI為6.8(較差)[13]，而本文中所涉及的填埋場(chǎng)均為露天堆放點(diǎn)型，較其他填埋場(chǎng)，其滲濾液下滲更直接且規(guī)模更大，因此污染程度較一般填埋場(chǎng)更嚴(yán)重。

表5 各填埋場(chǎng)地下水綜合水質(zhì)評(píng)分FITab.5 The comprehensive water quality score FI of each landfill-groundwater

3.2 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

為直觀反映地下水污染現(xiàn)狀，選取地下水質(zhì)量等級(jí)為較差及以上等級(jí)，且監(jiān)測(cè)值普遍明顯高于或遠(yuǎn)高于背景值的指標(biāo)進(jìn)行污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，考慮到紅層地區(qū)地下水因礦物溶濾等因素，其總硬度、溶解性總固體的背景值普遍偏高，甚至超過(guò)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)其進(jìn)行污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)意義較小，鑒于此，污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、氟化物、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鐵、錳(見(jiàn)表7)。

表7 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)表Tab.7 The assessment of the current pollution status of groundwater

受簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)的影響，填埋場(chǎng)周圍地下水中的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、氟化物、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鐵、錳出現(xiàn)了不同程度污染，且都出現(xiàn)Ⅳ級(jí)及以上Ⅳ級(jí)(較重污染或、嚴(yán)重污染、極重污染)污染，其中僅硝酸鹽在地下水中呈未污染程度的比例最好，為66.67%，其余指標(biāo)未受污染的比例最高僅27.78%，即說(shuō)明簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)對(duì)周邊地下水的污染現(xiàn)象極為普遍；氟化物、氯化物和硫酸鹽在地下水中污染程度主要集中于輕污染和中污染；高錳酸指數(shù)、氨氮、亞硝酸鹽、鐵和錳在地下水中污染等級(jí)較高，污染程度大，其W(Ⅳ-Ⅵ)分別高達(dá)38.89%、83.33%、61.11%、44.45%和50.01%，且地下水均受鐵、錳污染。

綜上，研究區(qū)(紅層地區(qū))地下水受簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)滲濾液下滲污染程度嚴(yán)重，污染率最高的指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、亞硝酸鹽和鐵、錳。

4 防治對(duì)策

研究區(qū)紅層多呈泥巖砂巖互層，低滲透性地層，污染物在該類含水層中遷移范圍有限，不能快速稀釋擴(kuò)散，降低污染物濃度，其自然恢復(fù)時(shí)間亦相對(duì)更長(zhǎng)。同時(shí)研究區(qū)簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)填埋時(shí)長(zhǎng)不一，且均為露天堆放點(diǎn)，無(wú)任何環(huán)保措施，部分填埋場(chǎng)下游還存在敏感保護(hù)目標(biāo)和地表水系，因此針對(duì)不同情況的填埋場(chǎng)，可采取以下是防治措施：

4.1 異地處理

異地處理適用于填埋時(shí)間短，填埋規(guī)模小的填埋場(chǎng)，且下游存在敏感保護(hù)目標(biāo)和地表水系，異地處理既可以節(jié)約土地，又可通過(guò)分選工藝，獲取一定經(jīng)濟(jì)利益，徹底消除了原非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)對(duì)環(huán)境造成的污染，但異地處理需考慮運(yùn)輸成本，運(yùn)輸過(guò)程中的二次污染及是否有合適的接納場(chǎng)所。

4.2 就地封場(chǎng)

就地封場(chǎng)適合于無(wú)法異地處理，或下游無(wú)敏感保護(hù)目標(biāo)和地表水系的填埋場(chǎng)，主要通過(guò)地下水的自然恢復(fù)達(dá)到治理效果。就地封場(chǎng)需建立或完善滲濾液導(dǎo)排處理系統(tǒng)，設(shè)置排水溝，雨污分流；若填埋場(chǎng)污染異地處理，且下游存在敏感保護(hù)目標(biāo)和地表水系時(shí)，可設(shè)置垂直防滲，如防滲帷幕墻系統(tǒng)等措施阻隔地下水向下游遷移，同時(shí)需要長(zhǎng)期對(duì)填埋場(chǎng)周邊地下水進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

綜上，結(jié)合研究區(qū)周邊無(wú)適宜的垃圾接納場(chǎng)所，建議研究區(qū)填埋場(chǎng)實(shí)施就地封場(chǎng)，若有必要可設(shè)置垂直防滲。

5 結(jié) 論

5.1 紅層地區(qū)生活垃圾簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)地下水主要污染物主要包括總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、氟化物、硫酸鹽、氯化物、亞硝酸鹽、鐵、錳、鋅、砷, 其中污染程度最嚴(yán)重，污染率最高的指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、亞硝酸鹽和鐵、錳。

5.2 受滲濾液下滲影響，6座簡(jiǎn)易填埋場(chǎng)區(qū)域地下水水質(zhì)為較差～極差(FI=7.10～7.36)，相比于背景井水質(zhì)的良好～較差(FI=2.15～4.30)，地下水水質(zhì)質(zhì)量下降嚴(yán)重。

5.3 針對(duì)研究區(qū)填埋場(chǎng)情況，建議就地封場(chǎng)，下游敏感的填埋場(chǎng)可采取垂直防滲措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊 濤.四川省生活垃圾處理設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析[J].四川環(huán)境,2014,33(5):162-166.

[2] 劉增超,何連生,董 軍,等.簡(jiǎn)易垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)研究,2012,25(7):833-839.

[3] 陳磊杰. 紅層弱含水層地區(qū)地下水污染模式及水質(zhì)管理系統(tǒng)研究[D].成都:成都理工大學(xué),2012.

[4] 黃紹檳,程 強(qiáng),胡厚田.四川紅層分布及工程環(huán)境特征研究[J].公路,2005,(5):81-85.

[5] HJ 610-2016,環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[6] GB/T14848-93,地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] 滕志坤,張 穎,梁 慧.黑龍江省垃圾填埋場(chǎng)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2016,41(11):187-190.

[8] DD2008-01,地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范( 1∶50000-1∶250000) [S]．

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

[10] 夏昌偉.垃圾滲濾液中有機(jī)污染物成分特征的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2016,(6):194,206.

[11] Christensen T H, Kjeldsen P, Bjerg P L, et al. Biogeochemistry of landfill leachate plumes [J] . Applied Geochemistry, 2001, 16(3): 659-718.

[12] 李春萍,李國(guó)學(xué),羅一鳴,等.北京市6座垃圾填埋場(chǎng)地下水環(huán)境質(zhì)量的模糊評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué),2008,(10):2729-2735.

[13] 韓智勇,許 模,劉 國(guó),等.生活垃圾填埋場(chǎng)地下水污染物識(shí)別與質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2015,35(9):2843-2852.