徐 偉 李 斐 陳 銳

(1.上海申環(huán)環(huán)境工程有限公司,上海 200092;2.上海建工環(huán)境科技有限公司,上海 200063;3.浙江省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310007)

填埋場(chǎng)作為固體廢物最終處置場(chǎng)所之一[1]3026,已成為我國(guó)地下水污染防治研究的重點(diǎn)區(qū)域[2]65,淺層地下水作為第一穩(wěn)定隔水層頂板以上潛水,接受大氣降水補(bǔ)給、與周邊水力聯(lián)系、污染遷移轉(zhuǎn)化最為密切,填埋場(chǎng)滲濾液通過(guò)包氣帶吸附、降解、揮發(fā)等作用最先進(jìn)入淺層地下水形成污染[3-6],[7]14,污染涉及有機(jī)物類、重金屬類等多種類型[8]2540-2541,有機(jī)物類污染研究區(qū)別于其他類型,主要體現(xiàn)在3點(diǎn):(1)現(xiàn)有研究主要集中于重金屬類等領(lǐng)域,有機(jī)污染物研究缺乏[2]66,在安全填埋場(chǎng)的研究更是少于生活垃圾填埋場(chǎng)[9]111。胡勇等[10]研究發(fā)現(xiàn)杭州某安全填埋場(chǎng)現(xiàn)狀鉻濃度下3～40 a期間存在地下水污染風(fēng)險(xiǎn),商均明[7]26研究了蘇州某危廢安全填埋場(chǎng)地下水中氟化物、汞、鉻的污染風(fēng)險(xiǎn);蔡雄飛等[8]2540研究山谷型生活垃圾填埋場(chǎng)地下水中4項(xiàng)重金屬、氟化物、BOD5、COD的污染特征;梁雨等[11]研究了赤峰生活垃圾填埋場(chǎng)地下水中總大腸菌、氟化物等因子的污染特征。(2)有機(jī)污染物本身具有數(shù)量多、中間產(chǎn)物多、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn),使得檢測(cè)難以涵蓋所有有機(jī)污染因子,有機(jī)污染因子常分為揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)、有機(jī)農(nóng)藥、石油烴類等類型[12]。胡馨然等[1]3029統(tǒng)計(jì)已有生活垃圾填埋場(chǎng)地下水污染數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),有機(jī)物檢出數(shù)量約占檢出污染物總數(shù)的65%以上;霍云劍等[9]116發(fā)現(xiàn)上海某生活垃圾填埋場(chǎng)周邊地下水中檢出的7種有機(jī)污染物含量明顯高于背景值,且對(duì)地下水的影響明顯高于地表水。(3)有機(jī)污染因子存在識(shí)別難以準(zhǔn)確的現(xiàn)狀,在危廢填埋場(chǎng)中有機(jī)污染物以有機(jī)物類別或與其他重金屬?gòu)U物伴隨出現(xiàn)在填埋入庫(kù)名錄中,如含鉻廢物(HW21)、含砷廢物(HW24)、有機(jī)廢液(HW06)、焚燒處置殘?jiān)?HW18)等[13];在生活垃圾填埋場(chǎng),難以識(shí)別垃圾中伴生的有機(jī)污染物,如廚余油煙殘?jiān)斜讲?a)芘(BaP)等[9]114,[14]。

優(yōu)控有機(jī)污染物(PCOPs)的篩選研究是優(yōu)控污染物(PCPs)在有機(jī)污染物領(lǐng)域的細(xì)化[15]800-801,綜合評(píng)分法作為PCPs篩選方法中應(yīng)用最為廣泛的評(píng)價(jià)方法之一[16-18],多用于地表水、生活飲用水等水質(zhì)污染的判定,在填埋場(chǎng)地下水有機(jī)污染物篩選方面的研究較少,張?chǎng)蔚萚19]51利用基于潛在危害指數(shù)的綜合評(píng)分法,針對(duì)7座焦化廠地下水36種檢出的有機(jī)物污染因子,篩選出苯等5種PCOPs。綜上,本研究基于綜合評(píng)分法,開展填埋場(chǎng)周邊淺層地下水PCOPs的篩選研究,旨在為其污染防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與樣品采樣分析

研究區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)三角某地沿江3座緊鄰的山谷型填埋場(chǎng)(A、B、C)集中區(qū)(見圖1),3座場(chǎng)區(qū)總面積約41 hm2,2018—2020年投產(chǎn),A場(chǎng)為生活垃圾焚燒產(chǎn)生的固化飛灰、爐渣填埋場(chǎng),現(xiàn)階段庫(kù)容41萬(wàn)m3,滲濾液產(chǎn)量為60 m3/d,2018年投產(chǎn);B場(chǎng)、C場(chǎng)均為危廢安全填埋場(chǎng),庫(kù)容依次為46.3萬(wàn)、34.6萬(wàn)m3;區(qū)域淺層地下水類型主要為潛水,賦存于埋深20 m以內(nèi)的填土、粉質(zhì)黏土、含礫石粉質(zhì)黏土層中。

圖1 研究區(qū)位置與地下水采樣點(diǎn)Fig.1 Location and groundwater sampling points

2021年9月,在A場(chǎng)、B場(chǎng)、C場(chǎng)場(chǎng)界外3～10 m范圍布設(shè)淺層地下水監(jiān)測(cè)井(W1～W10),監(jiān)測(cè)井埋深5～13 m,穩(wěn)定水位埋深1～5 m,場(chǎng)區(qū)西北側(cè)外約1 km布設(shè)對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)DW(埋深7.5 m),參照文獻(xiàn)[20]至文獻(xiàn)[22]進(jìn)行地下水樣品采集、保存、檢測(cè)分析。

1.2 PCOPs篩選方法

依據(jù)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中“源—路徑—受體”模型[23],構(gòu)建ITD指標(biāo)模型。

研究流程:通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告、排污許可證、歷史地下水調(diào)查數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確定填埋場(chǎng)有機(jī)污染物初始名單;通過(guò)ITD指標(biāo)模型分析確定指標(biāo)權(quán)重分值[24];收集污染源污染物資料,細(xì)化分級(jí)賦值;計(jì)算污染物的綜合得分,綜合得分為源強(qiáng)得分、毒性得分和路徑得分的加和[25]72-74;通過(guò)K均值聚類分析的分值高低將污染物劃分為3個(gè)類別等級(jí)[25]72,[26]1329-1330,Ⅰ等級(jí)的污染物綜合得分最高,即高級(jí)別優(yōu)控有機(jī)污染物(HPCOPs);Ⅱ等級(jí)為中級(jí)別優(yōu)控有機(jī)污染物(MPCOPs);Ⅲ等級(jí)為低級(jí)別優(yōu)控有機(jī)污染物(LPCOPs),流程示意見圖2。

1.3 評(píng)價(jià)因子的獲取與分級(jí)賦值

1.3.1 源 強(qiáng)

源強(qiáng)由污染負(fù)荷指數(shù)與歷史污染情況共同決定[27],源強(qiáng)得分取污染負(fù)荷指數(shù)得分和歷史污染情況得分的均值。染源負(fù)荷指數(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)包含污染源釋放可能性和滲濾液排放量,對(duì)應(yīng)得分見表1、表2。

表2 滲濾液釋放量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Leachate release amount classification criteria

歷史污染情況以單因子指數(shù)、歷史污染事件、典型有機(jī)污染物3個(gè)指標(biāo)為評(píng)分指標(biāo)[15]802,[19]54,其中,單因子指數(shù)是指存在歷史檢出數(shù)據(jù)時(shí),歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最高值與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(參考文獻(xiàn)[22]、[28])比值[19]54,[26]1329;典型有機(jī)污染物是指填埋場(chǎng)入庫(kù)固廢中的明確入場(chǎng)污染物類別或污染物名稱。單因子指數(shù)大于100%,或發(fā)生污染事件時(shí),歷史污染情況均給予最高評(píng)分100。

1.3.2 毒 性

毒性常以急性毒性、致癌性兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行表征,毒性得分取急性毒性得分和致癌性得分的均值。其中,急性毒性參數(shù)選大鼠經(jīng)口半致死劑量(LD50),兩項(xiàng)參數(shù)源于美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書館化學(xué)身份證(CHEMIDPLUS)數(shù)據(jù)庫(kù)、化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(MSDS)、國(guó)際致癌研究中心(IARC)的致癌物分類等數(shù)據(jù),計(jì)算方法參見文獻(xiàn)[29]。

1.3.3 路 徑

路徑由污染物的持久性、遷移性、揮發(fā)性共同決定,依次用生物降解性(數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[29])、有機(jī)碳吸附常數(shù)(數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[30])、亨利系數(shù)(數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[12]、[18])表征。路徑得分取持久性得分、遷移性得分和揮發(fā)性得分的均值。

1.3.4 評(píng)價(jià)因子分級(jí)方法與賦值

將各評(píng)價(jià)因子劃分5個(gè)等級(jí):IARC將致癌物分為5類,分別為1、2A、2B、3、4,依次對(duì)應(yīng)1～5等級(jí),對(duì)于無(wú)IARC致癌性等級(jí)的有機(jī)物,將其劃分在第5等級(jí);對(duì)于LD50、生物降解性、有機(jī)碳吸附常數(shù)、亨利系數(shù)等無(wú)分類等級(jí)的評(píng)價(jià)因子,依據(jù)參數(shù)數(shù)值按2/3累積秩法分級(jí)賦分劃分為5個(gè)區(qū)間等級(jí)[29]。

2 結(jié)果與討論

2.1 PCOPs篩選結(jié)果

2.1.1 有機(jī)污染物初始名單

通過(guò)調(diào)查資料獲取建立時(shí)間、產(chǎn)排污信息、入庫(kù)固廢名錄、滲濾液產(chǎn)量、歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[31],聚焦排放量較大、具有相應(yīng)檢測(cè)方法和篩選值[32]的有機(jī)污染物,調(diào)查資料包括:環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告里原輔料、工藝流程及填埋場(chǎng)建立時(shí)間、滲濾液排放量、入庫(kù)固廢名錄等信息;排污許可證;歷史地下水調(diào)查數(shù)據(jù);《地下水環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)價(jià)工作指南》附錄;《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 164—2020)附錄。確定初始名單,共計(jì)68種有機(jī)污染物,包括《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600—2018)中基本項(xiàng)目38項(xiàng)(27種VOCs、11種SVOCs)、其他項(xiàng)目30項(xiàng)(4種VOCs、10種SVOCs、14種有機(jī)農(nóng)藥、2種氯苯類)。

2.1.2 評(píng)價(jià)因子等級(jí)確定

依據(jù)初始名單中有機(jī)污染物的各項(xiàng)參數(shù),并結(jié)合1.3.4節(jié)所述的分級(jí)與賦值方法劃分評(píng)價(jià)因子等級(jí)并給予對(duì)應(yīng)賦值,結(jié)果見表3。

表3 評(píng)價(jià)因子等級(jí)劃分Table 3 Classification of evaluation factors

2.1.3 PCOPs篩選

計(jì)算得出污染物綜合得分為49.31～167.77,綜合得分最高的14種污染物為BaP、滴滴涕(DDT)、五氯酚(PcP)、氯丹(Chd)、七氯(Hep)、苯胺(Ali)、硫丹(Ens)、樂(lè)果(Dmt)、茚并(1,2,3-cd)芘(IP)、苯并(k)熒蒽(BkF)、苯并(b)熒蒽(BbF)、苯并(a)蒽(BaA)、1,2,3-三氯丙烷(Tcp)、氯乙烯(Vic),它們對(duì)淺層地下水危害最高,羅列于表4。

表4 綜合得分靠前的14種污染物Table 4 Top 14 comprehensive score pollutants

2.1.4 PCOPs清單

通過(guò)K均值聚類分析將污染物劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ這3個(gè)等級(jí),依次對(duì)應(yīng)14種HPCOPs、39種MPCOPs、15種LPCOPs,占比依次為20.6%、57.4%、22.0%(見表5);14種HPCOPs的毒性得分整體高于源強(qiáng)得分和路徑得分,這14種HPCOPs建議列入“填埋場(chǎng)周邊淺層地下水PCOPs清單”。

表5 綜合得分聚類分析結(jié)果Table 5 Total score clustering analysis results

2.2 結(jié)果驗(yàn)證

2.2.1 有機(jī)污染物檢出情況

地下水樣品中檢測(cè)出11項(xiàng)有機(jī)污染因子(6種SVOCs、5種有機(jī)農(nóng)藥),檢出率為20%～100%,Ali檢出率最高(100%),其次為BaP(50%)、BbF(40%)、IP(40%),所有檢出含量均未超過(guò)文獻(xiàn)[28]中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值與文獻(xiàn)[22]中的一類篩選值(見表6)。

表6 有機(jī)污染因子檢出結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 6 Organic pollutant factors detection results

2.2.2 PCOPs清單驗(yàn)證

HPCOPs與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究清單、標(biāo)準(zhǔn)具有一致性。14種HPCOPs中的11種HPCOPs被列入了中國(guó)環(huán)境PCPs黑名單(共計(jì)68種污染物)、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署公布的水環(huán)境PCPs名單(共計(jì)129種污染物),表明ITD指標(biāo)模型能客觀地篩選出地下水環(huán)境中潛在風(fēng)險(xiǎn)較大的有機(jī)污染物。

HPCOPs與填埋場(chǎng)淺層地下水污染特征具有一致性。11種檢出的有機(jī)污染物中含有8種HPCOPs(包括Ali、BaA、BaP、BbF、BkF、IP、Ens、DDT),14種HPCOPs主要是SVOCs、有機(jī)農(nóng)藥類,表明填埋場(chǎng)淺層地下水中有機(jī)污染主要為SVOCs、有機(jī)農(nóng)藥類等。

3 結(jié)論與建議

(1) 通過(guò)填埋場(chǎng)建立時(shí)間、產(chǎn)排污信息、入庫(kù)固廢名錄、滲濾液產(chǎn)量、歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等資料,確定了填埋場(chǎng)淺層地下水有機(jī)污染物初始名單,包括31種VOCs、21種SVOCs、14種有機(jī)農(nóng)藥類、2種氯苯類。

(2) 基于綜合評(píng)分法,構(gòu)建了ITD指標(biāo)模型,通過(guò)劃分評(píng)價(jià)因子等級(jí)并給予對(duì)應(yīng)賦值,發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物的綜合得分為49.31～167.77,通過(guò)K均值聚類分析從初始名單中篩選出BaP、DDT、PcP等14種HPCOPs、39種MPCOPs、15種LPCOPs,占比依次為20.6%、57.4%、22.0%。

(3) 14種 HPCOPs與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究清單、標(biāo)準(zhǔn)、樣品檢測(cè)分析結(jié)果具有較好的一致性。

(4) 建議將14種HPCOPs納入“填埋場(chǎng)周邊淺層地下水PCOPs清單”,針對(duì)性提出優(yōu)先污染防控措施。優(yōu)先污染防控措施主要有兩個(gè)方面:對(duì)于研究缺乏區(qū)域,可參照“填埋場(chǎng)周邊淺層地下水PCOPs清單”及研究方法,開展先行監(jiān)測(cè),有效避免因有機(jī)污染物檢測(cè)難以涵蓋和識(shí)別難以準(zhǔn)確而無(wú)處著手的監(jiān)管現(xiàn)狀;對(duì)于已經(jīng)開展過(guò)填埋場(chǎng)淺層地下水有機(jī)污染物研究的區(qū)域,進(jìn)行補(bǔ)充監(jiān)測(cè),提高監(jiān)測(cè)頻次,同時(shí)避免過(guò)度監(jiān)測(cè),不斷優(yōu)化填埋場(chǎng)淺層地下水有機(jī)污染物污染防控。