徐州生活垃圾填埋场渗滤液有机污染动态分布规律研究

王 敏 刘 浩 王海棠

(徐州市环境监测中心站， 江苏 徐州 221018)

徐州生活垃圾填埋场渗滤液有机污染动态分布规律研究

王 敏 刘 浩 王海棠

(徐州市环境监测中心站， 江苏 徐州 221018)

为了研究生活垃圾填埋场渗滤液有机污染动态分布规律，对徐州3个不同填埋龄的生活垃圾填埋场渗滤液同期进行VOCs和SVOCs监测分析；并选取1个典型填埋场在平、丰、枯3个水期进行监测分析。结果表明：(1)新垃圾渗滤液中可检测VOCs种类最多，且甲苯含量最高(2102μg/L)；新老渗滤液中可定量的VOCs种类也相对较多，苯酚含量最高(38μg/L)；老渗滤液中可定量VOCs种类较少且含量均远低于新和新老渗滤液。(2)新老渗滤液中可监测并可定量的SVOCs种类最多，新的次之，老的最少；但新渗滤液中可定量SVOCs的含量均相对较高，其中邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，新的分别是新老和老的1.7和213倍，主要与塑料垃圾增长有关。(3)邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯和甲苯季节分布规律较明显，均为枯水期渗滤液含量最高，平水期次之，丰水期最低。邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯和甲苯枯水期含量分别为丰水期的22.4、4.4和15.0倍，平水期的15.2、3.6和5.4倍。研究认为：老渗滤液中VOCs含量低主要与挥发及生化反应消解有关；新渗滤液中邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二正丁酯含量均较高，主要与生活垃圾增塑剂含量增大有关；枯水期邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯和甲苯含量均相对较高，主要与缺少降水稀释、酯类消散性弱、低温不利于甲苯挥发有关。

不同填埋龄；生活垃圾渗滤液；VOCs；SVOCs；动态分布规律

垃圾渗滤液成分复杂，含有难生物降解的萘、菲等芳香族化合物、氯代芳香族化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类和苯胺类化合物[1-9]。刘田等[10]采用GC-MS法测定垃圾填埋场渗滤液中的有机污染物，结果表明深圳市2个不同类型垃圾填埋场的渗滤液中分别检出72种和57种主要有机污染物，其中含有大量难降解有机物,如酚类、胺类、杂环类物质。张鸿郭等[11]采用ICP-MS和GC-MS对广东某典型垃圾填埋场渗滤液中的重金属、 有机污染物等有害成分进行了分析, 共测得42种重金属和47 种主要有机污染物, 其中多种重金属元素和有机污染物为优先控制污染物。渗滤液性质受很多因素的影响，主要有：垃圾成分、填埋年限、填埋操作工艺、气候、填埋地点、水文地质条件、填埋场覆盖土状况等多种因素[12-13]。由于这些影响因素的关系，使得各个年龄段垃圾渗滤液性质与水量变化十分复杂[14]，相差较大，目前国内外研究已查明垃圾渗滤液中包含200余种有机污染物，其中数十种对人类健康和环境有危害作用, 而进入土壤及地下水中的污染物质及其代谢产物更是有上千种，这些污染物在土壤和地下迁移扩散，对人类的健康产生极大的威胁[15-24]。但目前对垃圾渗滤液有机污染物动态变化规律的研究却相对较少，因此通过本研究，以期为生活垃圾渗滤液合理处置及填埋场可持续利用提供技术支持。

1 研究方法

1.1 监测时间

根据徐州及睢宁地区2014-2015上半年降雨量，选取2014年6月17日(平水期)、2014年9月8日(丰水期)以及2015年1月14日(枯水期)为监测时间点。

1.2 点位布设

根据垃圾填埋场使用年限和渗滤液特征，分别在睢宁、雁群及翠屏山3个典型垃圾填埋场渗滤液收集池布设采集点。睢宁生活垃圾卫生填埋场位于睢宁官山镇牌坊村、104国道西，截至研究期该卫生填埋场使用不足5年，代表新渗滤液收集点；雁群垃圾卫生填埋场位于铜山区大鹏镇西南部与安徽省萧县交界处、310国道南侧，设计使用年限为2005—2017，截至研究期该卫生填埋场已使用近10年，代表新老渗滤液混合点；翠屏山简易垃圾填埋场位于云龙区翠屏山和青龙山之间，服务年限为2006—2008，2008年开始禁止使用，代表老渗滤液收集点。

1.3 样品采集

根据GJ/T 3037-1995《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》，2014年6月和2014年9月分别在睢宁生活垃圾卫生填埋场渗滤液收集池取样1次，2015年1月同期在3个填埋场渗滤液收集池各取样1次， 样品采集、保存、运输严格按照相关标准执行。

1.4 分析方法

1.4.1 仪器与试剂

水质挥发性有机物的测定根据HJ639-2012《吹扫捕集/气相色谱-质谱法》，仪器型号为Agilent7890B-5977C；水质半挥发性有机物的测定根据《水和废水监测分析方法》(第四版)国家环保总局(2002)4.3.2气相色谱-质谱法，选用Agilent7890A-5975C气质联用仪。

试剂主要为：54种挥发性有机物标准品，200 μg/L(甲醇溶剂), 货号CDGG-120023-02-1ml，百灵威公司；24种半挥发性有机物标准品500 μg/L(甲醇溶剂)，货号S-17408B(百灵威公司)。

1.4.2 样品预处理

主要包括过滤、液液萃取以及浓缩三个步骤。取500 mL水样，用0.45 μm水相滤膜过滤；将500 ml水样加入到1 L分液漏斗中，加入30 mL二氯甲烷，振摇3～5 min，并周期性释放气体压力，静置10 min，使有机相分层。对于比较脏的水，乳化现象严重，需要用机械手段完成两相分离，本实验主要用搅动方法完成破乳。将二氯甲烷收集在三角瓶中，水样中再加入30 mL二氯甲烷，重复上述液液萃取过程，将两次的二氯甲烷合并到三角瓶中，全部的二氯甲烷过少量的无水硫酸钠，收集到氮吹瓶中，使用定量浓缩仪Buchi Snycore将60 mL洗脱液定容到1 mL，以达到进一步富集的目的，待GC-MS分析。

1.4.3 样品分析

将样品置于10 mL样品瓶中测定VOCs浓度和2 mL样品瓶中测定SVOCs，在设定仪器条件下，用GC-MS进行检测。进样量：1 μL。

2 结果分析

2.1 不同填埋龄垃圾渗滤液VOCs、SVOCs动态变化规律分析

2.1.1 睢宁垃圾填埋场渗滤液有机污染分析

2015年1月睢宁填埋场渗滤液调查分析结果见表1。从表1中可以看出：睢宁垃圾填埋场渗滤液共检出有机物48种、VOCs 35种，可以定量的组分有11种，浓度最高的为甲苯(2102 μg/L)，与相关研究结论一致[25-26]；浓度较高的组分为二氯甲烷，三氯甲烷，苯系物包括苯、甲苯、二甲苯等。渗滤液共检出13种SVOCs，从组分看，半挥发性有机物种类主要是酚类和酯类物质，此外还有醇类、醚、酮等，可以定量的组分有3种，分别为苯胺、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯；其中邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯浓度最高，邻苯二甲酸二丁酯浓度次之，主要由于生活垃圾中难以被降解的大部分是塑料或者类塑料制品，而邻苯二甲酸二丁酯是聚氯乙烯最常用的增塑剂[27]，可使制品具有良好的柔软性，但挥发性和水抽出性较大，因而经过填埋后挥发和水抽出便产生了大量的酯类污染物。

表1 睢宁垃圾场渗滤液VOCs、SVOCs组分及含量 单位：μg/L

2.1.2 雁群垃圾填埋场渗滤液有机污染分析

雁群填埋场渗滤液调查分析结果见表2。

表2 雁群垃圾处理场VOCs、SVOCs组分及含量 单位：μg/L

从表2可以看出，雁群垃圾填埋场渗滤液共检出有机物54种，其中VOCs 33种，可以定量的组分12种，其中苯酚含量最高，主要与餐厨垃圾中含大量食用油有关[28]；苯、甲苯等含量均相对较高，主要与生活垃圾中含大量塑料、化纤及油漆制品有关，而这些制品含大量苯系物[28]，虽然其易挥发，但是苯环结构很难降解，故在垃圾渗滤液中仍主要以苯系物形式存在。SVOCs共21种，可以定量的组分8种，分别为苯胺(10 μg/L)、1,2,3,5-四氯苯(6 μg/L)、2,4,6-三氯苯酚(3 μg/L)、2,4,6-三硝基甲苯(52 μg/L)、五氯酚(43 μg/L)、邻苯二甲酸二异丁酯(8 μg/L)、邻苯二甲酸二正丁酯(10 μg/L)、邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(100 μg/L)；浓度较VOCs普遍较高，其中邻苯二甲酸酯类浓度高达0.1 mg/L；此外，苯酚类物质含量也较高，而苯酚类物质主要来源于石油制品。

2.1.3 翠屏山垃圾填埋场渗滤液有机污染分析

翠屏山垃圾填埋场渗滤液调查分析结果见表3。

表3 翠屏山垃圾处理场VOCs、SVOCs组分及含量 单位：μg/L

从表3可知，翠屏山垃圾填埋场渗滤液共检出有机物18种，其中VOCs 9种，可以定量的组分7种，分别为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、四氯乙烯、氯苯、乙苯、邻-二甲苯，其中甲苯含量最高(1.8 μg/L)。SVOCs共9种，可以定量的组分6种，均为肽酸酯类，其中邻苯二甲酸二异丁酯(4.5 μg/L)含量最高。翠屏山填埋场渗滤液VOCs 和SVOCs整体组分和含量都较低，但SVOCs中酯类污染物种类却相对较多，主要与垃圾污染物长时间内生化反应、互相转化、酯类污染物不容易消解[29]有关。

2.1.4 不同填埋场渗滤液中有机污染物对比分析

分别代表不同填埋期渗滤液的3个垃圾填埋场垃圾渗滤液监测结果对比分析表明：新垃圾渗滤液中可检测VOCs种类最多，新老次之，老最少，符合新老垃圾渗滤液挥发性有机物含量特征。以睢宁为代表的新渗滤液VOCs含量相对较高，其中甲苯含量高达2102 μg/L，远远大于新老(5 μg/L)和老渗滤液(0.3 μg/L)；其次为二氯甲烷(15.07 μg/L)，新渗滤液含量分别是新老和老的7.5和18.8倍；此外新渗滤液中萘含量是新老渗滤液中的约2.5倍，老渗滤液中萘含量低于检出限。以雁群为代表的新老渗滤液中可定量的VOCs种类也相对较多，且三氯甲烷、苯、乙苯、苯酚含量均相对较高，其中苯酚含量最高(38 μg/L)，新和老垃圾渗滤液中苯酚含量低于检出线。以翠屏山为代表的老渗滤液中可定量VOCs种类较少且含量均远低于睢宁和雁群，说明老渗滤液中VOCs由于挥发或生化反应过程中消解程度较高，含量大大降低。

同等条件下检测3个垃圾渗滤液SVOCs监测结果对比分析见图1。

图1 3个垃圾填埋场渗滤液中SVOCs监测结果对比分析

从图1中可以看出，新老混合垃圾渗滤液中可监测并可定量的SVOCs种类最多，新的次之，老的最少。结合表1、2和3相关数据进行对比分析，睢宁垃圾渗滤液中可定量SVOCs的含量均相对较高，其中邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，新的分别是新老和老的1.7和213倍；邻苯二甲酸二正丁酯含量次之，新渗滤液中含量分别是新老和老的3.3和30.4倍。分析认为，该类污染物新和新老渗滤液中含量相对较高，而老的渗滤液中含量特别低，除了垃圾渗滤液新老区别外，还主要与垃圾渗滤液来源垃圾中相应污染源含量多少有关，由于翠屏山垃圾填埋场投入使用时间较早，当时人们生活水平较现在低，垃圾中塑料或类塑料制品含量低，作为该类制品的增塑剂含量也相应较低，从而作为垃圾渗滤液邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二丁酯主要污染源的含量也相对较低。

2.2 典型填埋场渗滤液VOCs、SVOCs季节变化规律分析

为了研究垃圾填埋场渗滤液季节变化规律，根据睢宁地区2014-2015上半年降雨量，并结合该地区多年降雨量分布情况，分别对2014年6月17日(平水期)、9月8日(丰水期)以及2015年1月14日(枯水期)采集的典型垃圾填埋场垃圾渗滤液进行有机污染物分析，有机污染物监测结果见表4。

表4 垃圾渗滤液有机污染物检测结果 单位：μg/L

注：标准限值数值参照GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中特定项目标准限值；“—”代表无响应。

从表4可以看出，有机污染物检测结果中超标污染物为邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯、四氯化碳、甲苯和二氯甲烷，最高超标倍数分别为21.3，11.1，6.3，3.0和1.8倍；其中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯和甲苯季节分布规律较明显，均为枯水期渗滤液含量最高，平水期次之，丰水期最低。其中，甲苯3个季节含量均较高，主要与现代生活垃圾中有机溶剂大量存在有关[30]；季节分布规律明显，枯水期分别是平水期和丰水期的5.4和15.0倍，主要由于甲苯极易挥发，随着气温的升高浓度急剧下降，且微溶于水，从而雨季对渗滤液稀释作用，大大降低其丰水期的浓度。甲苯枯水期含量较高，但超标倍数并不是最高，且平水期和丰水期含量也相对较高，结合甲苯易挥发，极微溶于水、低毒，认为其对地下水威胁相对较小。半挥发性有机物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二正丁酯超标倍数相对较高，检出率较高，且季节含量差异较大，枯水期含量分别为丰水期的22.4和4.4倍，平水期的15.2和3.6倍，说明如果在长时间缺少降水稀释条件下，垃圾渗滤液中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二正丁酯消散性较弱，污染物浓度可能越聚越高。

3 结论

(1)3个不同填埋龄渗滤液特征污染物对比分析表明：新垃圾渗滤液中可检测VOCs种类最多，且甲苯含量最高(2102 μg/L)；新老渗滤液中可定量的VOCs种类也相对较多，苯酚含量最高(38 μg/L)；老渗滤液中可定量VOCs种类较少且含量均远低于新和新老渗滤液。说明老渗滤液中VOCs由于挥发或生化反应过程中消解程度较高，含量大大降低。

(2)新老渗滤液中可监测并可定量的SVOCs种类最多，新的次之，老的最少，主要与垃圾长时间生化反应、互相转化、酯类污染物不容易消解有关；但新渗滤液中可定量SVOCs的含量均相对较高，其中邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯含量最高，分别是新老和老的1.7和213倍，邻苯二甲酸二正丁酯含量次之，新渗滤液中含量分别是新老和老的3.3和30.4倍，主要与现代塑料及类塑料垃圾增长有关。

(3)邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二正丁酯和甲苯季节分布规律较明显，均为枯水期渗滤液含量最高，平水期次之，丰水期最低，枯水期含量分别为丰水期的22.4、4.4和15.0倍，平水期的15.2、3.6和5.4倍，说明如果在长时间缺少降水稀释条件下，垃圾渗滤液中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二正丁酯消散性较弱，污染浓度将越聚越高；高温挥发及雨季稀释作用大大降低甲苯丰水期的浓度。

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StudyonthedynamicdistributionoforganicpollutionoflandfillleachateinXuzhou

Wang Min, Liu Hao, Wang Haitang

(Xuzhou Environmental Monitoring Central Station, Xuzhou 221018,China)

In order to study the dynamic distribution of organic pollution of the landfill leachate, we carried out the monitoring of VOCs and SVOCs of landfill leachate in three different landfills at the same time, and selected one typical landfill for monitoring in wet, normal and dry seasons in Xuzhou. The research shows that : 1) in the new landfill leachate, the number of detectable VOCs is the most, and the concentration of toluene is the highest(2102 μg/L).The number of quantifiable VOCs in the mix of old and new leachate is relatively high, and the content of phenol is the highest (38μg/L). In old leachate, quantifiable VOCs species are less and the content is much lower than that in the new and mixed leachate.2)The species of SVOCs that can be monitored and quantified in

the mix of new and old leachate are the most, followed by in the new and the old leachate. However, the content of SVOCs in the new leachate is relatively high, among which, phthalic acid (2-ethyl Hexyl) ester content is the highest, being 1.7 and 213 times of that in the mix and the old leachate, this is mainly related to the growth of plastic garbage. 3) The seasonal distribution of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters, dibutyl phthalate and toluene is obvious. The content of leachate is the highest in the dry season, followed by the flat water and the lowest in the wet season. The content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters, dibutyl phthalate and toluene in dry period were 22.4, 4.4 and 15.0 times of the wet season and 15.2, 3.6 and 5.4 times of the flat water, respectively. The results show that the low content of VOCs in old leachate is mainly due to volatilization and biochemical reaction digestion. The content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters and dibutyl phthalate in the new leachate is high, which mainly is related to the increase of plasticizer content in domestic waste. During the dry period, the content of phthalic acid (2-ethyl hexyl) esters and dibutyl phthalate and toluene are relatively high, mainly due to the lack of precipitation dilution, weak dissipation of esters, weak volatility of toluene at low temperature.

different filling age；landfill leachate；VOCs；SVOCs；dynamic distribution

X705

A

2017-09-22; 2017-11-06修回

王敏(1982-)，女，硕士，工程师，主要从事大型仪器分析及环境科技期刊编辑工作。E-mail：xz_wm1018@163.com