北京市垃圾填埋场地下水中砷、汞含量分析

芦会杰

（北京市城市管理研究院，生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京 100028）

1 引言

生活垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧和堆肥3 种。填埋由于其结构简单、建设和运行费用低，成为国内生活垃圾处理的主要手段。但垃圾填埋场产生大量含有高浓度污染物的垃圾渗滤液，由垃圾填埋场渗滤液造成的地下水污染，尤其是砷、汞污染问题，已引起广泛关注［1-3］。氢化物发生和原子荧光光谱法的联用技术，因其检出限低、灵敏度高、稳定性好，已经成为近几年发展较快的一种新的砷、汞检测分析技术［4-6］。本文采用氢化物发生双道原子荧光光谱法，测定北京市的5 座生活垃圾填埋场36 个地下水样中的砷、汞，分析砷、汞含量特征，为生活垃圾填埋场地下水水质评价与环境管理提供数据支撑。

2 实验部分

2.1 地下水样品采集

在本研究当中，选取北京市典型的5 座生活垃圾填埋场，用采样瓶采集地下水样品，每个水样取样量约为0.2 L。5 座不同的生活垃圾填埋场分别用A1～A5 表示，在A1 填埋场采集了8 个地下水样品，在A2 填埋场采集了7 个地下水样品，在A3 填埋场采集了5 个地下水样品，在A4 填埋场采集了9 个地下水样品，在A5 填埋场采集了7 个地下水样品。将采集的所有样品标号，带回实验室，放入4 ℃的冰箱，待测。在本研究当中，砷、汞同时检测分析选用硝酸保存水样较好。

2.2 主要仪器和试剂

AFS－933 双道原子荧光光谱仪（北京吉天仪器有限公司）；砷、汞空心阴极灯（北京吉天仪器有限公司）。

砷标准储备液：准确称取1.320 4 g 预先在105 ℃烘干2 h 以上的高纯As2O3于100 mL 的烧杯中，加入20 mL 1 mol/L 的NaOH 溶液，待充分溶解后，再用1 mol/L 的HCl 中和至酚酞红色刚褪去，稀释至1 000 mL 的容量瓶中，此溶液ρ（As）＝1.000 mg/mL。

汞标准储备液：准确称取0.135 3 g HgCl2溶于含有0.5 g/L 重铬酸钾的（5＋95）HNO3溶液中，并用此溶液定容至1 000 mL，此溶液为ρ（Hg）＝0.100 0 mg/mL。

硫脲—抗坏血酸溶液：称取12.5 g 硫脲，加约80 mL 去离子水，加热溶解，待冷却后加入12.5 g 抗坏血酸，稀释至200 mL；硼氢化钾溶液：称取2.5 g KOH，加入少量水溶解，继续加入2.5 g KBH4，定容到500 mL。硫脲—抗坏血酸溶液和硼氢化钾溶液都是现用现配。

标准曲线配制：将以上配制的砷、汞标准溶液通过逐步稀释法，配制标准曲线，砷、汞标准曲线浓度分别为0.5，1，2，4，5 μg/L 和0.05，0.1，0.2，0.4，0.5 μg/L。

2.3 仪器工作条件

在本研究中，AFS－933 双道原子荧光光谱仪的工作条件见表1。

表1 原子荧光光谱仪仪器条件

空心阴极灯灯电流与检出信号强度及背景强度都有一定关系，灯电流过低，灵敏度降低，灯电流过大会降低灯的使用寿命，所以在本研究当中，选择汞的灯电流60 mA，砷的灯电流30 mA，可以满足分析要求。原子化器高度与试样的原子化率有关，当原子化器高度为8 mm 时，砷和汞的相对荧光强度都比较强。载气流速为400 mL/min，可以满足试样测定要求。

2.4 样品检测步骤

取7.5 mL 地下水样加入样品管中，再加入2 mL硫脲—抗坏血酸溶液和0.5 mL 优级纯盐酸，放置30 min，将样品与标样在表1 所示条件下进行测定。

2.5 加标回收实验分析

参照部分地下水砷、汞含量，基于1～2 倍的浓度数值加入对应的标样，探究其回收率。

3 结果与讨论

3.1 不同生活垃圾填埋场地下水砷含量分析

在本研究5 座垃圾填埋场当中的36 个地下水样中，砷含量的最小值为0.41 μg/L，最大值为4.82 μg/L，具体检测结果见图1。

图1 不同生活垃圾填埋场地下水砷含量分析

为更直观分析A1～A5 填埋场地下水中砷浓度差异，分别计算出5 座填埋场地下水样品砷的平均浓度和标准差，计算结果见表2。

表2 不同填埋场地下水样品砷的平均浓度和标准差

在本研究当中，A1，A2，A3，A4 和A5 地下水砷浓度平均值分别是1.17，0.841，0.531，0.804 和4.28 μg/L，A5 地下水砷浓度平均值明显大于其他4 个填埋场。根据研究发现，影响地下水砷含量的主要因素包括生活垃圾种类及来源、生活垃圾填埋时间、填埋场防渗措施等［7-8］。

通过表2 可以看出，在本研究的5 座填埋场中，针对不同的填埋场，各个地下水采样点的砷浓度差别也不同，主要体现在标准差的大小不同。其中，标准差最小的是A1，说明在A1 的8 个地下水采样点中，砷浓度比较接近；标准差最大的是A5，说明在A5 的7 个地下水采样点中，砷浓度存在较明显差别。

3.2 不同生活垃圾填埋场地下水汞含量分析

5 座填埋场的36 个地下水样中，汞含量的最小值0.024 μg/L，最大值为0.121 μg/L，具体检测结果见图2。

图2 不同生活垃圾填埋场地下水汞含量分析

5 座填埋场地下水样品汞的平均浓度和标准差的计算结果见表3。

表3 不同填埋场地下水样品汞的平均浓度和标准差

在本研究当中，A1，A2，A3，A4 和A5 地下水汞浓度平均值分别是0.105，0.061 1，0.081 4，0.056 7，0.058 6 μg/L，A1 地下水汞浓度平均值大于其他4个填埋场。

通过表3 可以看出，在本研究的5 座填埋场中，针对不同的填埋场，各个地下水采样点的汞浓度差别也不同，主要体现在标准差的大小不同。其中，标准差最小的是A2，说明在A2 的7 个地下水采样点中，汞浓度比较接近；标准差最大的是A4，说明在A4 的9 个地下水采样点中，汞浓度有一定差别。

3.3 填埋场地下水砷、汞加标回收实验分析

按照表1 设置荧光光谱仪分析条件，进行地下水砷、汞分析。测定结果显示，砷、汞的线性相关系数都在3 个9 以上。为进一步提高检测的准确性，参照部分地下水砷、汞浓度数值，基于1～2 倍的浓度数值加入对应的标样，探究其回收率。

在本研究当中，对A5 的7 个地下水样品进行了砷的加标回收实验，对A1 的8 个地下水样品进行了汞的加标回收实验，具体结果见表4。

通过表4 可以看出，A5 的7 个地下水样品砷的加标回收率范围是81.2%～98.8%，A1 的8 个地下水样品汞的加标回收率范围是80.7%～105.3%，砷和汞回收率没有显著性差异，完全满足加标回收率实验要求。

4 结论

（1）在本研究当中，针对北京市5 座典型垃圾填埋场地下水砷、汞含量分析的结果显示，填埋场A5 的7 个地下水砷浓度平均值为4.28 μg/L，明显大于其他4 个填埋场地下水砷浓度平均值；填埋场A1 的8 个地下水汞浓度平均值为0.105 μg/L，明显大于其他4 个填埋场地下水汞浓度平均值。根据研究发现，影响地下水砷、汞含量的主要因素包括生活垃圾种类及来源、生活垃圾填埋时间、填埋场防渗措施等。

（2）在本研究当中的36 个地下水样品砷浓度范围0.41～4.82 μg/L，汞浓度范围0.024～0.121 μg/L，对比《地下水环境质量标准》（GB 14848—93）II 类标准，砷和汞的均值均低于标准限值，说明在本研究当中，北京市典型垃圾填埋场地下水样品不存在砷、汞污染问题。

（3）填埋场A5 的7 个地下水样品砷的加标回收率范围是81.2%～98.8%，填埋场A1 的8 个地下水汞的加标回收率范围是80.7%～105.3%，且不同地下水样品加标回收率之间没有显著性差异，完全满足加标回收率实验要求。加标回收实验结果证明，在本研究当中，垃圾填埋场地下水样品砷、汞的检测分析方法可行，分析结果可靠。