地下环境中水溶性污染物运动的模拟

于宝政　施莹超　温荃

摘要基于美国国家环保署（USEPA）开发的地下环境中微生物及化学物质传输模型FATMIC，对地下环境中可溶性污染物运动的数值模拟方法进行了研究。以位于某水库上游集水区的一个生活垃圾填埋场作为研究对象，选择横贯填埋场的一垂直剖面作为模拟区域，对填埋场区包括顶部粘土覆盖层、垃圾层、底部衬里及下部花岗岩基岩在内的地层进行了概化，并对其地层特征参数进行了量化，对填埋场衬里完好及破损两种条件下地下水流场和垃圾渗滤液可能对地下环境造成的影响进行了模拟。模拟结果表明，正常情况下，填埋场目前场底防渗层可以有效阻止垃圾渗滤液穿透；在防渗衬里发生破损后，垃圾渗滤液沿着裂缝渗入地下，25年内填埋场渗滤液的污染物前锋会随地下水流迁移至下游350 m处，对填埋场周边地下水将产生严重的污染，且随着时间的增加，污染愈加严重。可以认为2DFATMIC可以形象和准确地模拟填埋场衬里正常和破损条件下的地下水流场和渗滤液中可溶性污染物的时空分布。

关键词垃圾填埋场；渗滤液；水溶性污染物；2DFATMIC；模拟

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）22-07601-04

随着城市化进程的加快和城市人口的不断增加，城市垃圾的污染问题日益严重。根据我国目前的经济现状以及发展趋势，在相当长的一段时间内，卫生填埋仍旧是我国生活垃圾处理的主要方法[1]。卫生填埋的特点是操作简单，费用低廉，但同时也会产生渗滤液和填埋气。渗滤液是含有大量的有机污染物和种类繁多的重金属物质的高浓度有机废水，一旦渗滤液通过土壤渗透进入到地下系统中，对填埋场周围地表及地下环境，尤其是地下水将造成严重的污染。而作为重要的饮用水源储备，地下水一旦受到污染就很难治理和恢复，受污染的地下水会给人类的日常生活带来诸多问题[2-4]。因此，研究垃圾渗滤液在地下水系统中运移分布的规律，掌握其对地下水系统污染的环境动力学行为，预测其发展趋势，对于制定相应的措施保护地下水系统免受污染非常重要。

目前，国内外学者对垃圾渗滤液的产生机理、运移过程、污染物的生物化学转化、污染范围等进行了大量试验以及理论研究，并取得了显著的成果。对填埋场污染物的扩散研究则主要集中在土工膜防渗性能的研究上，而在污染物透过土工膜造成地下水污染范围及程度方面的研究较少。国内对渗滤液污染地下水的研究起步较晚，主要通过试验对渗滤液污染地下水进行研究，这些研究多集中在垃圾渗滤液的处理及防渗问题，而关于垃圾填埋场渗滤液对地下水环境、土壤污染的影响与评价研究还较少。为此，该研究采用已有的地质钻孔资料，通过在Intel Visual Fortran平台上运用美国环保部开发的2DFATMIC模型对填埋场正常运营（防渗措施完好）和非正常运营（衬里发生破损）两种情况下，渗滤液中可溶性污染物在地下环境中运动时的流场及浓度分布的模拟，对填埋场渗滤液中的可溶性污染物在地下的运移分布情况的模拟方法进行了研究，为垃圾填埋场运营过程中可能造成的地下水污染情况进行预测分析，为可能造成的地下水污染问题的防治提供依据。