非正规垃圾填埋场土壤重金属分布特征与污染评价.pdf
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1、第42 卷第4期2023年8 月土壤与重金属非正规垃圾填埋场土壤重金属分布特征与污染评价郑吉,王丽晓,陈胤再,傅瑜(宁波市生态环境科学研究院,浙江宁波3 150 12)摘要:非正规垃圾填埋场由于缺乏有效的污染防治措施,更容易受到重金属污染。以某非正规垃圾填埋场为例,对停运后第1年和第4年土壤9 项重金属含量进行检测,并通过单因子污染指数、综合污染指数、内梅罗污染指数和地积累指数等指标对其进行污染评价。结果表明,场地内底部土壤受到渗滤液下渗影响,重金属含量高于场地周边土壤样品,且与垃圾直接接触的表层土壤锑、镍含量最高。停运第4年场地内底部原状土锑、镍两种重金属含量是停运第1年的3.59 和2.5
2、5倍。仅场地中央点位在停运后第4年存在污染,早期填埋及填埋量较大区域随着填埋时间的变化,土壤污染程度加剧最为明显。该研究结论可为非正规垃圾填埋场环境管理和后期整治工作提供技术参考。关键词:非正规填埋场;重金属;土壤;分布特征;污染评价中图分类号:X53Distribution Characteristics and Pollution Assessment of Soil Heavy Metals in Informal Landfill(Ningbo Research Institute of Ecological&Environmental Sciences,Ningbo,Zhejiang
3、 315012,China)Abstract:Due to the lack of effective pollution control measures,soil in informal landfill sites is threaten by heavy metalpollution.Taking an informal landfill site as an example,this paper detected the contents of 9 heavy metals in soil of an informallandfill site in the Ist and 4th
4、year after the closure of operation,and evaluated by single factor pollution index,comprehensivepollution index,Nemero pollution index and geo-accumulation index.The results showed that the botom soil of the site wasaffected by the infiltration of leachate,the heavy metal content was higher than tha
5、t of the soil samples around the site,and thesurface soil in direct contact with the garbage had the highest content of antimony and nickel.In the 4th year after the closure ofoperation,the concentrations of antimony and nickel in the undisturbed soil at the botom of the site was 3.59 and 2.55 times
6、 ofthat in the first year of closure,respectively.Only the central site was polluted in the 4th year after the closure of operation.andthe soil pollution in the early landfill and the area with a large amount of landfill increased most obviously with the change oflandfill time.Overall,the results ca
7、n provide technical reference for environmental management and later remediation of informallandfill sites.Keywords:Informal Landfill;heavy metals;soil;distribution characteristics;pollution assessment四川环境SICHUAN ENVIRONMENTD0I:10.14034/ki.schj.2023.04.032文献标识码:A文章编号:10 0 1-3 6 44(2 0 2 3)0 4-0 2 3
8、9-0 5ZHENG Ji,WANG Li-xiao,CHEN Yin-zai,FU YuVol.42,No.4August 2023引言生活垃圾在堆放和填埋过程中,垃圾中重金属会通过渗滤液等方式进入填埋场底部和周围土壤中 1-2 。非正规垃圾填埋场为未按照国家相关政策法规和规范标准建设和运行的垃圾填埋场,一般缺乏防渗、渗滤液收集及处置等污染防治相关措施,且运行管理不规范、垃圾前端分类不到位,生活垃圾中铜、铅、锌和汞等重金属会污染填埋场土壤 3-4。研究表明 5,非正规垃圾填埋场中的重金收稿日期2 0 2 2-0 6-2 0作者简介:郑吉(19 9 2-),男,浙江慈溪人,2 0 18 年毕业
9、于浙江大学环境工程专业,硕士,工程师,主要从事环境污染防治研究。属污染情况要高于正规填埋场。填埋场土壤产生重金属污染后,会引起生态环境破坏。此外,污染土壤中的重金属可能会经地下水及地表水饮用途径或农作物食用途径进人人体,从而产生人体健康风险 6-7 。因此,非正规垃圾填埋整治已成为生态文明建设的迫切需要。目前已有研究对垃圾填埋场土壤及地下水污染特征评价开展相关工作,常采用的方法包括单因子污染指数法(StandardIndex)、综合污染指数法240(Co m p r e h e n s i v e I n d e x)、内梅罗污染指数法(Nem-ero Pollution Index)、地积累
10、指数法(Geoaccumula-tion Index)等 8=-12 。上述研究对象往往只针对垃圾填埋场某一时期的污染情况进行评价,未进行长时期比较研究。本文对某非正规垃圾填埋场底部及周边土壤中重金属含量开展监测分析,采用上述评价方法,对比分析停运后第1年和第4年垃圾填埋对土壤环境的污染情况,为非正规垃圾填埋场污染管控及治理方案选择提供数据基础,为环境管理工作提供技术参考。1材料与方法1.1研究对象以某非正规垃圾填埋场为研究对象,该填埋场位于浙江省宁波市,占地面积约450 0 0 m。该填埋场非正规设计施工,所在场地历史上为填海围塘用地,仅底部采用铺设黏土进行防渗后即开展填埋作业。19 9 6
11、 年起用于垃圾填埋,主要以生活垃圾为四川环境主,后期以建筑垃圾等含水率较低的垃圾为主。2017年9 月,该填埋场停止运营,未采取封场措施。经估算,该填埋场填埋及堆放垃圾总量约46.95万m。1.2样品采集考虑到该填埋场未进行分区填埋,污染分布较为均匀,因此在填埋场内部按照系统随机布点法布设5个点位(A1A 5)。为了解填埋场污染是否向周边土壤环境扩散,在填埋场边界四至外侧10 m处布设4个点位(B1B 4)。该填埋场范围及调查点位如图1所示,其中垃圾填埋深度根据相关地质勘察数据模拟。2 0 18 年底(停运后第1年)和2021年底(停运后第4年)对上述9 个点位进行了两次样品采集。场地内调查点
12、位采用XY10 0型岩芯钻机进行采样,场地周边调查点位采用Geoprobe直推式土壤钻机进行采样,钻机钻至原状土层下6 m,对原状土每2 m取一个样,每个点位共计3 个土壤样品42卷&B4B1-10m-8m-6m-4m100m图1填埋深度及采样点位示意图Fig.1 Sampling sites and landfill depth of the informal landfill1.3样品处理与分析土壤样品自然风干后用木锤破碎,抹出杂质、混匀,过10 0 目筛后四分为2 份,一份测砷、汞的样品装人带有内塞的聚乙烯塑料瓶中,另一份直接装人牛皮纸袋供检测用。每个土壤样品分析铜、铅、镍、锌、锑、铍、
13、镉、汞、砷等9 项重金属指标,其中铜、铅、镍、锌、锑、铍采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPA ES)测定,镉采用石墨炉原子吸收分光光度法(GFA A S)测定,汞、砷采用原子荧光法(AFS)测定。1.4评价方法1.4.1单因子污染指数法单因子污染评价法是对单个污染物进行评价的方法,此方法是最常见的污染评价方法,也是最基础的评价方法,其公式见式(1)。P.S,式中:P,为污染物i的单因子污染指数,无量纲;S为污染物i的检测浓度,mg/kg;Ss i为污染物i的标准值或相关背景值,mg/kg。污染程度分(1)4期级情况见表1。指数无污染PP;1PIPI1P,P,0.7郑吉等:非正规垃圾填埋
14、场土壤重金属分布特征与污染评价表1各评价方法污染程度分级情况Tab.1Grading standard of different evaluation methods轻微污染轻度污染1P;22 P;31PI22PI30.7P,1.01.0 P,2.00lgoi11 Igeoi2241中度污染偏重污染3P;5/3PI52.0P,3.025PI5/P,3.03 Igeoi4严重污染/4Igeoi51.4.2综合污染指数法综合污染指数法是对多个污染物单因子污染指数的平均值进行计算,从而进行综合评价,其公式见式(2)。PI=名Pni台式中:PI为综合污染指数,无量纲;n为污染物数,个。1.4.3内梅罗
15、污染指数法内梅罗污染指数法对单因子污染指数最大值和平均值均进行考虑,综合反映污染状况 13-14。其公式见式(3)。P,=Pi+Piiag2式中:P,为内梅罗污染指数,无量纲;Pimax为单因子污染指数最大值,无量纲;Piag为单因子污染指数平均值,无量纲。1.4.4地积累指数法地积累指数法考虑岩石运动引起的背景值变化,采用了岩石修正系数以扣除自然成岩作用的影响 8.15。考虑到垃圾填埋场底部及周边土壤受到垃圾填埋影响,采用地积累指数法进行同类分析。其公式见式(4)。Igoi=log2式中:Igeoi为地积累指数,无量纲;k为岩石修正系数,取1.5。Tab.2 The concentratio
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