都匀市垃圾填埋场周围土壤重金属含量调查研究

毛海立 麴明礼

（黔南民族师范学院化学化工学院贵州都匀558000）

都匀市垃圾填埋场周围土壤重金属含量调查研究

毛海立 麴明礼

（黔南民族师范学院化学化工学院贵州都匀558000）

本文以都匀市垃圾填埋场周围农田土壤为研究对象，通过调查填埋场周围农田土壤重金属含量。结果表明，该地区农田土壤受到重金属严重污染，并且随垃圾填埋场与农田距离的增加，土壤重金属含量呈现出降低趋势，海拔高于垃圾填埋场的农田受重金属污染程度较轻。农田土壤受重金属严重污染很大程度上是垃圾填埋场的影响。

重金属；垃圾填埋；影响

随着城市人口的急剧增加，垃圾逐年增多，已成为当今重大的环境问题之一，也成为环境学家研究的热点和难点[1-7]。现代垃圾的处理的最基本目标是减量化、无害化和资源化。目前国内外垃圾的处理方法有焚烧发、堆肥法和分选法，其中焚烧法和卫生填埋法最为普遍。我国基本上采用填埋法，从而形成了大量的垃圾填埋场，由于大部分城市没有对垃圾进行分类收集，电子垃圾进入垃圾填埋场。导致；垃圾填埋场重金属污染严重[2-3]，同时垃圾滤液对下游及周围环境也造成严重污染。一些垃圾填埋场将填埋一段时间的垃圾进行简单分选后，将其作为有机肥料出售给农民和果农。这些垃圾中的重金属通过食物链进入人体，对人类健康构成严重威胁[1]。因此掌握填埋重金属污染的特征，对于垃圾填埋场重金属的污染和治理具有重要意义[2-7]。

目前国内对重金属矿区重金属污染方面研究较多[8-11]。但有关垃圾填埋场的重金属污染研究较少。本文通过对贵州省都匀市垃圾填埋场周围农田土壤重金属含量的调查研究，初步评估垃圾填埋场周围农田土壤是否受到影响，寻找其污染特征和来源，从而对其垃圾填埋方法的改进具有重要意义。对今后改善填埋场周围土壤质量，完善污染问题提供参考，保证人类健康发展，符合可持续发展科学战略。

1 材料与方法

1.1 填埋场概况

都匀市生活垃圾处理场位于小围寨镇大河村，是都匀市唯一一个生活垃圾处理厂，原系都匀市政府直接管理，2010年通过都匀市人民政府公开招标，都匀市科林环保公司以TOT+BOT的合作模式与政府签订合同，开始建设经营。该垃圾处理厂每日处理垃圾200t～300t，基本完成都匀市整个市区的生活垃圾处理。该公司采用卫生填埋的处理工艺，对垃圾进行处理，由都匀环卫处理垃圾，运输车转运至都匀市垃圾填埋场填埋，由作业机械进行铺压，在就近取土覆盖，最后打药消杀蚊虫。

1.2 研究方法

1.2.1 实验仪器：岛津原子吸收分光光度计AA-6300CCP/N 206-52430、岛津石墨炉原子化器GFA-EX7i（P/N206-52100）、ECH-II微波控温加热板（上海新仪微波化学科技有限公司）、容量瓶、烧杯、吸量管、吸管、粉碎机。

1.2.2 实验药品：H2O230%优级醇，HNO365%优级醇，HF优级醇。1.2.3样品采集：研究区域选择在贵州省都匀市垃圾填埋场附近农田土壤作为实验对象。然后按照农田离填埋场的距离逐渐增加，根据填埋场周围地形为梯度形状，因此我采用S型采样，采集表层0cm～20cm土壤为主，分别在填埋场内、离填埋场200m、400m、600m、800m左右这五个点。每个点采用梅花型采样方法，采取土样五个并混合均匀为该点的一个样品，样品采集约500g，除去样品中颗粒较大的沙石、根茎等杂物,再用木棒碾碎混匀后采用四分法缩合至100g左右,按照这种方法采取五组样品带回实验室。每组样品自然晾干，再用粉碎机粉碎，过60目尼龙筛，用样品封口袋装袋保存备用。

1.3 样品分析

样品处理：取36个50mL容量瓶10mL吸量管和5mL吸量管各一支，2个100mL烧杯，胶头滴管，2颗玻璃棒，用铬酸侵泡24h。

土样处理采用HNO3-HF-H2O2这一消解体系，用微波消解仪消解。取打磨过60目筛的0.2000g土样于微波消解罐中，分别用少量去离子水湿润土样，并加入5mL硝酸，2mLHF，1mL双氧水，按如下程序进行微波消解：

表1 微波消解程序

待消解结束后，将消解罐置于ECH-II微机控温加热板上赶酸，在150℃下赶酸近1h，待溶液近干后，用少量稀消酸溶解残渣，冷却至室温，将其定容到50mL容量瓶中，并用1%的稀硝酸定容至刻度。每组样品做三个平行样，静置待用。

1.4 数据分析

表2 吸光度与浓度计算公式

2 结果与分析

表3 农田土壤Cu、Cd、Pb的含量

注：样品1号为填埋场内土壤，作为对比样。样品2号到样品5号按农田和填埋场距离的增加，分别为样品2号距填埋场200m左右，样品3号距填埋场400m左右，样品4号距填埋场600m左右，样品5号距填埋场800m左右。

表4 土壤含量参考值

通过表3表明，样品中Cu、Pb、Cd的含量都超过国家一级标准，并且样品中Cu、Pb、Cd的含量随着距离的增加呈现出峰型。在取样中1号样品为垃圾填埋场内土壤，按理应该是污染最为严重，但是通过数据发现其重金属含量未超过国家一级标准。说明一号样品并未受到污染。分析其原因如下：在取样的时候，样品以表层0cm～20cm土样为主，而填埋场的填埋土壤大多是从其他地方运来，在短暂的时间内，重金属根本不能迁移到表层填埋的土壤中，因此并未受到污染。而样品2号到样品5号重金属含量呈现出增高后降低的趋势。有学者研究表明，垃圾在填埋的过程中经历四个阶段包括初始的好氧阶段、发酵阶段、厌氧阶段、初始的产甲烷阶段及甲烷化稳定阶段[12-13]，垃圾内部有机厌氧发酵产生的代谢产物和侵入的大气降水及地下水与垃圾中的各种重金属离子共同形成垃圾渗滤液[14]。垃圾成分复杂致使垃圾渗滤液中含有大量有机物、无机盐以及种类繁多且含量超标的重金属类[15]。廖利等研究表明，受渗滤液侵蚀的土壤pH值升高，有机质和其他营养元素明显增加。有机质增加会导致土壤的重金属产生富集现象，造成土壤重金属污染[16]。王浩等的研究结果表明，有机质积累对重金属释放潜力的影响与pH有关重金属对pH值的变化的敏感度不同，其释放潜力也有所不同[17]。2号样品与垃圾填埋场距离比3号样品近，而受重金属污染程度小于3号样品。分析其原因是样品2号海拔高度高于填埋场，受垃圾渗滤液的影响较小。土壤重金属主要来源有，大气沉降、地下水和污水迁移。样品2号由于海拔高于垃圾填埋场，受地理条件的限制，受到一定程度污染，但是污染较轻。而样品3号到样品5号海拔高度与填埋场最低位置相平，并且土壤重金属的含量随着距离的增加呈现降低的趋势。通过与国家土壤标准值对比发现，严重受到了重金属的污染。不难推测出，在很大程度上土壤重金属的污染在根本上是受到填埋场渗滤液的影响。重金属以盐的形式随地下水迁移到附近的土壤中，还有易挥发的重金属盐随大气沉降到附近的农田土壤里，从而使其附近土壤含有大量重金属。

土壤中污染物可以通过食物链（土壤——植物——人体或植物——动物——人体）对人类健康造成不良影响。根据国家土壤二级标准，旱地中的Cu浓度超出150mg·kg-1，Cd浓度超出0.3mg·kg-1,Pb浓度超出250mg·kg-1就会对人体健康产生潜在的危害。垃圾填埋场周围农田土壤以种蔬菜和玉米为主，然而蔬菜对重金属的富集能力很强，根据国家食品卫生规定，蔬菜中Cu的含量不能超过10mg·kg-1(GB15199-94),Pb的含量不能超过0.2mg·kg-1(GB14935-94)。蔬菜中重金属元素含量,主要取决于环境中重金属污染情况[18]。从实验数据可以看出，垃圾填埋场附近土壤已经超过的国家正常标准，如果长期食用该地区种出的食物，将会严重影响到人体健康。同样铅的含量也超过国家土壤正常标准，研究表明，铅能损害人的造血系统、神经系统并且致癌、致畸等。贫血就是急性或慢性铅中毒的一个早期表现。铅可能引起神经系统的结构和功能的改变,引起中枢神经脑水肿[19-20]。因此，农田土壤受到重金属污染，对人类健康会造成严重伤害。

3 结语

通过调查研究发现，都匀市垃圾填埋场周围农田土壤受到重金属严重污染,如果长时间食用该地区出产的农产品，会存在重金属中毒的风险。从重金属的迁移和富集特征来看，农田土壤重金属污染很大程度上是受垃圾填埋场的影响。说明当下我国垃圾填埋场的填埋技术不够完善，而中国垃圾处理以填埋为主，因此加强垃圾填埋技术的改进，保护垃圾填埋场周围农田土壤不受污染，是十分必要的。必须对今后垃圾填埋场防渗透技术有待改进和加强，为了使重金属污染不影响工农业生产发展和资源的可持续利用，必须坚持科学发展观的思想，预防为主、防治结合、提升科技实力和治理能力，保护生态环境与人类和谐发展。

[1]侯晓龙,马祥庆.我国城市垃圾处理现状及利用对策[J].污染防治技术,2005,18:19-23.

[2]孟宝峰.我国城市垃圾资源化处理技术的现状与发展趋势[J].再生资源研究,2003（5）：22-24.

[3]卢苇,马一太.电子电气废物回收利用初探[J].中国资源综合利用,2003（11）:20-23.

[4]黄启飞,高定,丁德蓉,等.城市垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应[J].应用生态学报,2002,13(20):167-170.

[5]VOGG H，BRAUN H,M ETZGER M et al.The specific role of cadmium and mercury in municipal solid waste incineration[J]. Waste Management&Research，1986(4)：65-74.

[6]FLYHAMM AR P.Estimation of heavy metal transformations in municipal solid waste[J].Sci Total Envion,，1997，198(2)：23-33．

[7]林建伟,王里奥,赵建夫,等．三峡库区生活垃圾的重金属污染程度评价[J].长江流域资源与环境，,2005,14（1）：104-1176．

[8]廖国礼,周音答,吴超.尾矿区重金属污染浓度预测模型及其应用[J].中国大学学报:自然科学版,2004,35（6）：1009-1013.

[9]周健民,党志,司徒粤,等.大宝山矿区周围土壤重金属污染分布特征研究[J].农业环境科学学报,2004,23（6）：1172-1176．

[10]崔龙鹏，白建峰,史永红,等.采矿活动对煤矿区土壤种精神污染研究[J].土壤学报,2004,41（6）：896-904．

[11]蔡美芳,党志,文震,等.矿区周围土壤重金属危害性评估研究[J].生态环境,2004,13:6-8.

[12]KJELDSEN P，BARLAZ M A，ROOKEB A P et al.Present and long-lerm composition of MSW landfill leachate a review[J].Crit. Rev.Environ.Sci.Technol.2002,32:297-336.

[13]张振营,吴世明,等.天子岭垃圾填埋场有机物质降解规律的研究[J].岩石力学,2002,23(1)：60-62.

[14]付美云.垃圾渗滤液中水溶性有机物在土壤中的行为及其环境影响[D].南京:南京农业大学,2005.

[15]张文静.垃圾渗滤液污染物在地下环境中的自然衰减及含水层污染强化修复方法研究[D].吉林:吉林大学,2005.

[16]廖利,全宏东,吴学龙,等．深圳盐田垃圾场周围土壤污染现状况分析[J]．城市环境与城市生态,1999,12(3):51-53.

[17]王浩,章明奎．有机质积累和酸化对污染土壤重金属释放潜力的影响[J].土壤通报,2009,40(3):538-541.

[18]刘志一.关于稻作农业起源问题的通讯[J].农业考古,1994(3):54-7.

[19]三废治理与利用编委会.三废治理与利用[M].北京:冶金工业出版社,1995:302.

[20]熊亚.环境铅接触对健康的影响[J].广东微量元素科学,2002,9(9):49-53.

毛海立(1975—），男，理学学士，教授，研究方向:资源产出地环境生态研究。