生活垃圾填埋场恶臭高发期应急监测和精准溯源的探索

＊张士兵

（上海锐浦环境技术发展有限公司 上海 200331）

随着经济持续快速发展和城市化水平的不断提高，恶臭污染事件在社会上引起的纠纷和上访案件日益增多，根据生态环境部于2019年8月、2020年12月通报的“12369”热线环保投诉、举报处理情况[1-2]，以恶臭气体为代表的异味投诉连续两年占全部环保投诉、举报案件比例的30%以上，多聚焦于垃圾处理、畜禽养殖、化工、食品加工和饮料酿造、餐饮等行业。

恶臭污染具有多组分、低浓度、瞬时性、阵发性的特点，污染事件一旦发生，环境管理部门和监测人员赶到现场，往往不易捕捉到真实的恶臭污染样品。此外，大多数恶臭物质在非常低的浓度时即可发出很强的气味，造成恶臭污染物质的定量分析、迅速溯源存在很大困难。因此，对生活垃圾填埋场恶臭高发期的快速而高效的应急监测和精准溯源的探索迫在眉睫。

1.应急监测

(1)监测对象

本次研究选取典型的山谷型生活垃圾填埋场恶臭高发期开展应急监测和溯源调查，该生活垃圾填埋场占地1500余亩，垃圾处理能力约2500t/d；场区布局按功能分为填埋区、辅助生产区、渗滤液处理区，其中填埋区东、西、北三面环山，南面开口，呈簸箕状，辅以环库区道路，综合考虑作业流程、交通运输、工程地质、风向、卫生等因素，填埋容量充足。目前，填埋区设置了约200座导气井，其中有50%接入沼气发电厂，沼气收集量约为2800m3/h，日常运行中已发现导气收集井部分破损，部分主管未连接的情况。

填埋场所在区域全年以东北（EN）风为主导，而生活区及办公区均位于厂址东面，位于主导风向的上风向，场区南面开口是主要的恶臭气体迁移方向。结合山谷风的特点[3]，导致场内气体主要在填埋区内场上方和山坡之间流动，白天以谷风为主，山坡对恶臭有一定的阻挡和削减作用，场内湿度较低；夜间以山风为主，场内气体上升，形成有利的远距离迁移趋势，且场内湿度升高明显。

(2)监测策略

①监测因子的筛选

生活垃圾填埋场逸散的恶臭气体主要是填埋气体、调节池恶臭以及填埋作业时扬尘，主要污染因子[4-5]为H2S、NH3、TSP，根据《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-1993）的控制要求，筛选出H2S、NH3作为主要监测因子，并增加臭气浓度作为表征恶臭污染程度的重要参数。

②应急监测技术路线

生活垃圾填埋场在恶臭高发期异味具有瞬时、阵发、集中度高等特点，本次研究中采取对垃圾填埋作业区周围大气环境中H2S和NH3的浓度进行场界定点监测和场内巡测溯源相结合的路线设计。现场监测的技术路线图如图1所示。

图1 生活垃圾填埋场恶臭气体应急监测技术路线

③应急监测的布点、频次、周期

结合填埋场的布局、地形和作业流程等要素，应急监测的布点、频次、周期如表1所示。

表1 不同监测方式的检测工作量汇总

④溯源巡测路线的设计

溯源巡测主要是利用电化学探头的快速监测、灵活机动的优势，逐一对疑似泄漏点、逸散风险源、异常高浓度点等进行跟踪监测和溯源排查，路线设计应遵循以下原则：

A.结合气象因素实时动态调整路线，聚焦疑似泄漏点、逸散风险源、异常高浓度点，兼顾定点监测无法覆盖的区域和关注点。

B.以溯源为导向，及时根据监测数据反馈调整巡测排查优先级。

⑤质量保证

A.仪器设备均符合相关检测标准要求，并经计量检定和校准合格。

B.试剂和标准物质均使用有证标准物质，确保可溯源到国家基准。

C.监测启动前应对仪器进行通电检查和稳定性测试，采样前、后对仪器进行现场校准，确保采样全程的流量恒定。

D.对监测过程中使用的玻璃器皿等容器进行有效清洗，避免交叉污染，并持续进行空白抽查确认，每批次均监测全过程空白。

E.在样品分析过程中，每批次均分析运输空白、方法空白及10%的平行样品和10%的质控样品，每批次测试均使用标准曲线中间浓度和低点浓度对标线的准确性进行判定，偏差控制在10%以内。

(3)监测点位布置

①定点监测点位布置

定点监测共设置10个监测点位，其中A01、A02布置在填埋场作业过程中发现的恶臭异味浓度异常强烈的区域，A03、A04、A05布置在填埋场主导风向的上风向，A06、A10位于填埋场主导风向的下风向东、西两翼，A07、A08、A09布置在填埋场主导风向的下风向，且A06～A10的恶臭气体浓度水平直接关系到填埋场主导风向下风向近距离周围环境中的恶臭气体强烈程度，是定点监测的重点关注点位。定点监测点位布置图如图2所示。

图2 定点监测与溯源巡测路线走向示意图

②溯源巡测路线

溯源巡测路线沿填埋区覆膜边界、焊缝处逐渐深入，重点关注填埋场区内的填埋气收集井、收集管阀、巡测和排查过程发现的泄漏点、覆膜破损等情况点位，以及巡测过程中监测到的空气中的H2S和NH3高浓度点位。定点监测与溯源巡测路线走向示意图如图2所示。

2.监测和溯源结果讨论

(1)定点监测结果

根据恶臭高发期对填埋场作业区场界监测点位A01～A10的连续3天监测的H2S和NH3浓度。

结果表明，A01、A02的H2S的浓度均在0.1mg/m3以下，一般在14点至22点之间浓度水平较高，2点至8点之间浓度水平较低；NH3的浓度一般在0.3mg/m3以下，在2点至14点之间浓度水平呈上升趋势，且A02在第三天的14点监测到了异常高浓度水平接近0.5mg/m3，可能受到山谷内白天气流流向山坡的风力影响。A03、A04、A05均位于填埋场作业区的上风向，测得的H2S的浓度均在0.1mg/m3以下，NH3的浓度在0.4mg/m3以下，浓度水平相对稳定。A06～A10的较A03～A05的H2S和NH3的浓度水平有显著升高，说明填埋场作业区内逸散的恶臭气体有明显贡献；其中A06点位在第三天次日2点测得的H2S和NH3浓度水平明显高出其它时段；A07点位在第一天次日2点测得的H2S浓度为1.03mg/m3，接近同时段上风向测得的最大H2S浓度的25倍，在第三天14点测得的NH3浓度为1.34mg/m3，是同时段上风向测得的最大NH3浓度的12倍。

(2)气象因素与H2S和NH3浓度变化的相关性分析

选取下风向的监测点位A07进一步分析气象因素，主要是温度（T）、湿度（H）、气压（P）、风速（W）与H2S和NH3浓度变化的相关性。具体如图3所示。

图3 气象因素与H2S和NH3浓度变化的相关性

统计A07连续3天的监测数据，并与各时段的气象因素的变化同步分析可知，H2S的最大浓度出现在温度最低、湿度最高的第一天次日2点，与气压和风速变化无明显关联，此时填埋场作业区下风向的恶臭气体以H2S的贡献较大；NH3的最高浓度出现在温度最高、湿度最低的第三天14点，此时填埋场作业区下风向的恶臭气体以NH3的贡献较大，且NH3的浓度与气压变化存在一定的正相关关联，与风速变化无明显关联。

进一步分析填埋场作业区下风向监测点位A06～A10的气象因素与H2S和NH3浓度变化的相关性，气象因素变化对H2S和NH3浓度变化的相关度以及H2S和NH3相互之间相关度统计如表2和图4所示。

表2 A06～A10的气象因素与H2S和NH3浓度变化的相关度统计

图4 A06～A10的气象因素与H2S和NH3浓度变化的相关性

由表2和图4可知，填埋场作业区下风向监测点位的H2S浓度变化与温度变化负相关，相关度最大为-0.48，与湿度变化正相关，相关度最大为0.41，与气压变化关联特征不明显；NH3浓度变化与温度变化正相关，相关度最大为0.71，与湿度变化负相关，相关度最大为-0.42，与气压变化正相关，相关度最大为0.48；值得关注的是，A06的H2S和NH3浓度变化与风速变化均为正相关，相关度分别为0.76和0.85，H2S和NH3浓度相互变化之间也是正相关，相关度为0.95，说明在A06点H2S和NH3浓度变化和对恶臭的贡献较为一致，原因可能是A06附近在监测同期出现的高浓度突发泄漏和逸散导致的，也不排除是因其地形特征和山谷风加持的影响导致的。A07～A10各点位的H2S和NH3浓度变化并未表现明确的相关性。

(3)溯源巡测结果讨论

溯源巡测在遵循1.3巡测路线的原则下，结合填埋场的布局、填埋气收集系统的管线布置、已覆膜的周期、边缘封闭情况进行动态跟测和精准排查，共发现泄漏和逸散源头33个，涉及4种类型的恶臭风险源，主要为：①密封不到位的填埋气收集井；②破损或老化的收集管阀（泄漏）；③覆膜破损孔（泄漏）、场区边缘、覆膜边缘水泥封闭孔隙（逸散）；④空气中高浓度点（疑似大面积细微覆膜裂缝（焊缝）、微孔等逸散风险面源）。泄漏和逸散源头分布及恶臭源头分类如图2所示。

3.结论

（1）定点监测和溯源巡测相结合的应急监测是生活垃圾填埋场恶臭高发期及时应对异味投诉、快速掌握恶臭污染状况、精准锁定污染源头的高效监测手段。从实践效果看，溯源巡测应与定点监测同步开展，互为补充，并根据监测和溯源目的持续动态优化，能够快速掌握恶臭气体逸散规律，精准排查出泄露和逸散源。

（2）对于山谷型生活垃圾填埋场而言，恶臭高发期的主要污染因子为H2S和NH3，监测和溯源结果表明，下风向场界的H2S浓度变化与温度变化负相关，与湿度变化正相关，与气压变化关联特征不明显；NH3浓度变化与温度、气压变化正相关，与湿度变化负相关；恶臭气体白天以NH3贡献为主，夜间以H2S贡献为主，因此，针对起主要贡献作用的污染因子可使用喷雾（添加适用药剂）增加填埋作业区上方空气中的湿度和吸收能力进而提高恶臭防控效果；从源头控制上，应重点关注填埋作业区内分散的密封不到位的填埋气收集井、破损或老化的收集管阀和覆膜破损孔，并分别制定行之有效的控制措施。