垃圾渗滤液对周边水环境的有机污染影响——以武汉市金口垃圾填埋场为例

贾陈忠(长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

张彩香(生物地质与环境地质国家重点实验室(中国地质大学)，湖北 武汉 430074)

刘 松(荆州市环境监测中心站，湖北 荆州 434108)

垃圾渗滤液对周边水环境的有机污染影响
——以武汉市金口垃圾填埋场为例

贾陈忠(长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

张彩香(生物地质与环境地质国家重点实验室(中国地质大学)，湖北 武汉 430074)

刘 松(荆州市环境监测中心站，湖北 荆州 434108)

为了解垃圾渗滤液对周边水环境的有机污染影响，对武汉市金口垃圾填埋场附近地表水和地下水样进行分析，探讨垃圾渗滤液对其周边水环境的有机污染影响。研究结果表明，金口垃圾填埋场渗滤液中检测出137种有机物，相对含量0.31～10.71，平均相对含量2.22；主要包括酚类、胺类、含氮杂环类、杂环芳烃类等难降解有机物，其中醇类有机物含量最高；垃圾渗滤液对周边水环境造成了明显污染，填埋场附近地表水、上层滞水、潜水以及承压水中均发现不同程度的有机污染，值得注意的是邻苯二甲酸酯类物质普遍存在于各种水样中。此外，随着填埋场地下水流向的迁移，其中有机物的种类和相对含量呈明显降低趋势，这是垃圾渗滤液成为地下水污染源的有力证据。

垃圾渗滤液；有机污染；地表水；地下水

城市生活垃圾的处理已经成为当今城市面临的一个棘手问题，垃圾填埋目前仍是国内外固体废弃物最经济又最广泛的处置方法，特别是在一些发展中国家(如中国)有超过70%的市政垃圾采用填埋方式[1]。垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中由于雨水渗透垃圾携带其中溶解性物质而形成，是垃圾填埋场有毒物质的流动部分，含有较高浓度的无机和有机化合物。在垃圾填埋处理过程中，防渗衬里由于机械、自然作用等遭到破坏，或者垃圾渗滤液的收集和排泄系统由于腐蚀而失去作用等原因，会导致垃圾渗滤液液的泄漏、溢流或不充分的渗滤液处理，使得其中有毒物质进入环境，污染周围的土壤、水体和大气[2]。国内外有关垃圾渗滤液污染地下水和取水水源地的事件时有发生，少量渗滤液泄漏到含水层能污染大片的地下水和地表水，使其丧失原有的功能，很难在自然状态下恢复[3]。目前关于垃圾渗滤液及其对周边环境如土壤、地下水及地表水污染的研究较多，但绝大多数集中于氮素﹑磷素和重金属等无机指标以及COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)和TOC(总有机碳含量)等有机总量指标上。在垃圾渗滤液的污染组分中，许多难降解有机物具有“三致”作用，即使含量极低(ng/L)，一旦它们进入机体，会对生物体产生严重的危害。因此，对垃圾渗滤液中持久性有机污染物的研究已成为国内外关注的焦点。由于不同污染物在不同环境介质中的迁移转化规律有很大差异，有些污染物可以渗透到深层土壤，特别是难降解有机污染物，甚至能迁移到含水层的饱和区对地下水造成污染[4]。因此，研究者近年来越来越关注垃圾渗滤液对其周边水环境的有机污染影响。下面，笔者以武汉市金口垃圾填埋场为研究对象，在分析垃圾渗滤液及其周边水环境中有机污染物的分布特征的基础上，通过填埋场附近地表水和地下水(包括上层滞水、潜水和承压水)与垃圾渗滤液有机组分的对比，讨论了渗滤液对周边水环境的有机污染影响。

1 样品采集

2009年10月，在金口垃圾填埋场周边设置17个采样点，采集垃圾渗滤液和地表水样各1个，地下水样15个(包括上层滞水样2个，潜水样3个，承压水样10个)。地下水样设置在沿地下水流方向-300～800m范围内(以距垃圾填埋区边缘为参照)，具体内容如表1所示。依据文献[6-7]进行样品的处理及分析。

表1 金口垃圾填埋场的采样点位置及类型

2 结果分析

2.1垃圾渗滤液理化性质及有机污染特征

金口垃圾渗滤液基本理化性质如表2所示。由表2可知，金口垃圾渗滤液水质具有如下特征：CODCr和BOD5均较低，BOD5/CODCr仅为0.09，可生化性极差，以难降解有机物为主；渗滤液营养不均衡，偏碱性，氨氮含量和色度都很高，属于持久性难生物降解有机废水。

表2 金口垃圾渗滤液基本理化性质

注：TDS表示总清解性固体含量；SS表示总悬浮物含量；DOC表示溶解性有机碳含量。

经过分析，共检出匹配度超过60%的有机物137种，相对含量0.31～10.71，平均相对含量2.22，相对含量最高物质为邻苯二甲酸二异辛酯，其中属于我国环境优先控制污染物包括二乙基甲酰胺甲苯、苯酚、3种邻苯二甲酸酯类、苯胺、萘、芘等[8]；属于美国EPA优先控制污染物包括苯酚、邻苯二甲酸酯类3种、苯胺、甲苯等[9]。另外，邻苯二甲酸酯类为重要的内分泌干扰物，资料表明，邻苯二甲酸酯类有机物即使数量极少，也能让生物体的内分泌失衡，出现种种异常现象，导致动物体和人体生殖器障碍、行为异常、生殖能力下降、幼体死亡、甚至灭绝，危害极大[10]。邻苯二甲酸酯类作为重要的可塑剂，可能直接来源于塑料垃圾的分解。

金口垃圾渗滤液的有机污染物种类分布表如3所示。由表3可以看出，渗滤液中包括大量难降解有机物，如酚类、胺类、含氮杂环类及杂环芳烃类等，其中醇类有机物数量及含量均为最高，检出的烷烃类物质多为长链高级饱和烷烃，分子量较大，不易被微生物降解。不同种类有机物数目由高到低依次为醇类gt;羧酸类gt;酯类gt;酮类gt;烷烯烃类gt;杂环类gt;酚类gt;胺类gt;芳香烃类物质。

表3 金口垃圾渗滤液中有机污染物种类分布

2.2地表水有机组分分析

地表水样点位于填埋场边缘400m处，检测结果如表4所示。共检出13种有机物，相对含量0.31～3.29，平均相对含量1.19，其中有8种物质在垃圾渗滤液中出现，分别是：N-甲基-4-(甲硫基)-2-(2, 2-二甲基亚丙基)氨基-丁酰胺、(Z)-11-十六碳烯-1-醇、邻苯二甲酸二异丁酯、3, 4-二甲基苯并苯酮、邻苯二甲酸二丁酯、N-乙基-4-甲氧基醛-á-甲基苯乙基胺、 (Z)-9-十八碳烯酰胺、邻苯二甲酸二异辛酯等。上述物质很可能直接来源于垃圾渗滤液的渗漏或其中污染物的迁移扩散。可见，垃圾渗滤液可以通过地表的迁移和转化作用，对附近的地表水和土壤造成一定污染。由于污染物在迁移到周边环境过程中会发生复杂的物理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀、被植物根系吸收或被微生物降解和合成吸收，导致污染组分在通过土壤孔隙水携带迁移时发生较大变化。

表4 金口垃圾填埋场附近地表水有机污染物

地表水中其他有机组分也可能来自于土壤本身的有机质或者周围农田污染。值得注意的是，在地表水样中3种邻苯二甲酸酯类物质均含量较高。另外，叶绿醇(植醇)是叶绿素的一个组成部分，地表水中含量较高，而垃圾渗滤液中并没有这种物质，其主要来源于水生植物和藻类。

2.3上层滞水中有机组分分析

表5 金口垃圾填埋场附近上层滞水有机污染物

在垃圾填埋场的北面100m和南面600m处，分别采集上层滞水样J3和J4，其有机组分如表5所示。

从表5可以看出，尽管样品J3处于地下水流的上游方向，但检出的7种有机物均在垃圾渗滤液中出现，说明这些污染物主要来自垃圾填埋场，其污染途径可能是垃圾渗滤液的污染晕已经扩散到地下水上游，也可能是由于垃圾中的飘尘或粉尘污染了附近土壤，通过土壤的淋溶作用渗透迁移至上层滞水中。J4中检测到13种有机组分，其中10种在渗滤液中出现。由于该采样点距离垃圾填埋场较远，污染物在迁移过程中发生了复杂和强烈的生物化学作用，生成了一些分子量较小物质，如2, 6, 6-三甲基-二环(3.1.1)庚烷-2, 3-二醇、1, 3, 3-三甲基-2-氧杂二环[2.2.2]辛-6-醇和3-甲基-6-丙基-苯酚等。

2.4潜水样中有机组分分析

沿地下水流向，在距离金口垃圾填埋场500、600、800m处分别采集潜水样J5、J6、J7，其有机组分如表6所示。由表6可知，3个潜水样中的有机组分十分相似。J5、J6、J7中分别检出5种、7种和6种有机物，有5种组分在3个潜水样中共同出现，并且所有组分均在渗滤液和上层滞水中可以检出。潜水组分与上层滞水组分有一定差异，这主要由于潜水层处于一个厌氧环境中，同时由于地下水的流速很慢，污染物在潜水迁移过程中发生物化反应或生物降解作用。潜水层有机组分数量和含量比上层滞水均有明显降低，说明污染物在厌氧环境的潜水层中会发生复杂物理、化学和生物作用，同时部分污染物会截留在包气带的土体内或土壤孔隙水中所致。此外，随着与垃圾填埋场距离的增加，有机物的含量降低，说明随着迁移距离的延长，有机物不断降解。

2.5承压水中有机组分分析

表6 潜水中有机污染物

在金口垃圾填埋场沿地下水流方向不同距离采集10个承压水样。相比潜水的有机组分和含量，承压水中的有机组分大幅度减少。根据金口垃圾填埋场水文地质条件，承压含水层上覆盖相对隔水层为粘性土，其平均厚度约为25m，渗透系数2.78×10-5～8.42×10-7cm/s，对垃圾渗滤液中的污染物起到较好的阻隔作用。

检测结果表明，按地下水流向，在距离垃圾填埋场-200～800m的范围内，承压水样中均检测到邻苯二甲酸酯类物质，可见在垃圾填埋场附近水环境中邻苯二甲酸酯类污染严重，其污染应引起重视。此外，检测结果显示渗滤液污染晕已经扩展到地下水流向的上游方向，并且随着距离的延伸，有机物的平均含量和种类均急剧降低。在地下水流上游方向约300m处，趋于背景值。在地下水流的下游方向，随着迁移距离的延伸，有机物的种类减少，并且含量降低。

3 结 论

1) 在金口垃圾渗滤液中检测出多种有机污染物，包括大量的难降解有机物，如酚类、胺类、含氮杂环类、杂环芳烃类等物质。填埋场附近不同深度地下水样品受到不同程度的有机污染，而且距离填埋场越近污染越严重，这些污染主要来自垃圾渗滤液；浅层地下水比深层地下水污染严重，说明粘土层对垃圾渗滤液的有机污染物起到较好的阻隔作用。

2) 邻苯二甲酸酯类在不同深度地下水中均有检出，可见邻苯二甲酸酯性质稳定、迁移力较强很强，在自然条件下很难降解。

[1]Huo S L, Xi B D, Yu H C, et al. Characteristics of Dissolved Organic Matter (DOM) in Leachate with Different Landfill Ages[J]. J Environ Sci-China，2008, 20(4):492-498.

[2]张红梅，速宝玉. 垃圾填埋场渗滤液对地下水污染研究进展[J]. 水文地质工程，2003(6)：110-116.

[3]张彩香.垃圾渗滤液中溶解有机质与内分泌干扰物相互作用研究[D]. 武汉：中国地质大学, 2007.

[4]Bi X H, Xu X B. The Current Status and Suggestion of Urban Garbage[J].Journal of Dialectics of Nature, 2000, 22(4)：43-49.

[5]杨明亮，骆行文，喻晓，等. 金口垃圾填埋场内大型建筑物地基基础及安全性研究[J].岩石力学与工程学报，2005(4): 628-637.

[6]刘军，鲍林发，汪苹. 运用GC-MS联用技术对垃圾渗滤液中有机污染物成分的分析[J] .环境污染治理技术与设备，2003，4(8)：31-33.

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[8]周文敏，傅德黔，孙宗光.水中优先控制污染物黑名单的确定[J].环境科学研究，1991，4(6)：9-12.

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[10]邓南圣, 吴峰. 环境中的内分泌干扰物[M].北京: 化学工业出版社, 2004.

[编辑] 李启栋

X523

A

1673-1409(2012)05-N022-04

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.009

2011-11-04

地质与环境地质教育部重点实验室开放项目(BGEGF200820)。

贾陈忠(1971-)，男， 1995年大学毕业，副教授，现主要从事环境化学的方面的教学与研究工作。