城市垃圾填埋场渗滤液的环境污染分析

摘要：垃圾填埋场所产生的渗滤液己成为城市环境污染的主要问题之一。该文介绍了垃圾填埋场渗滤液的组成及其影响其性质和成分的主要因素，并综述了国内外就垃圾渗滤液对周围环境介质包括地下水、地表水、底泥、土壤及其植物污染的研究进展。提出了应用常规化学监测与高精度同位素测试技术相结合是今后区分和示踪垃圾填埋场渗滤液对周围环境污染的地球化学研究方向。
关键词：垃圾填埋场；渗滤液；环境污染
中图分类号：TN401文献标识码：A文章编号：1001-9146（2010）01-0050-04
0引言
垃圾填埋法是国内外城市生活垃圾的传统和最终处理方法[1-5]，我国大城市填埋处理的生活垃圾约占处理总量的95%左右[4]，人口密度较低的美国等发达国家也达67%[5]。填埋场产生的垃圾渗滤液对周围地区的水体、土壤造成了严重的污染，影响着周围的生态系统平衡[6-8]。国外资料报道，目前几乎所有的填埋废弃物隔层都已发生渗漏，不仅污染地下水，而且还渗入到土壤。即使在发达国家，渗漏现象也时有发生，如美国现有约86%的填埋场在污染地下水[9-14]。因此调查和研究垃圾渗滤液对周围环境介质的污染现状、污染机理、迁移转化和沉淀以及生物有效性等地球化学行为，是摆在国内环境地质工作者面前的一个重要课题。
1垃圾渗滤液特点及其影响因素
垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程由于发酵和雨水的淋溶、冲刷、以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水，其形成过程为生物、化学、微生物降解过程[5，9]。渗滤液是一种高浓度的有机废水，由于其浓度高，流动缓慢，渗漏持续时间长，对周围地下水、地表水以及土壤均会造成严重的污染，其污染延续时间可以长达数十年甚至上百年[5，10，11]。影响渗滤液性质和成分的主要因素：垃圾成分、有机物及生物降解、产生的气体和热量、填埋场条件、填埋操作和管理、填埋地点的水文地质条件、气候、填埋年限[14-17]。试验研究显示，城市垃圾填埋场渗滤液有机污染物高达77种，其中芳烃类29种，烯烃类18种，酸类8种，酯类5种，醇、酚类6种，酮、醛类4种，酞胺类2种，其它5种[15]。另有研究显示，在垃圾渗滤液中鉴定出93种有机化合物[18]，其中有22种被列人我国和美国环保局环境优先控制污染物的“黑名单”中。垃圾渗滤液中主要污染物及其浓度范围如表示所示[19，20]。
2垃圾渗滤液的环境污染
（1）垃圾渗滤液对水体的污染。垃圾填埋场周围地下水、地表水的污染与垃圾渗滤液密切相关，这取决于填埋场底下的岩性和渗滤液收集系统、底层和四周衬层的缺乏[21]。国内外环境工作者就垃圾填埋场渗滤液对周边地下水和地表水的环境污染开展的大量的相关性研究，主要包括：垃圾渗滤液对水环境污染的特点、影响因素、污染机理、迁移转化以及生物有效性等地球化学行为。
表1城市固体垃圾渗滤液的化学成分（mg/L）

渗滤液对地表水、地下水的污染特点主要表现在：水体混浊，有臭味，COD、三氮含量高，油、酚等有毒有机物污染严重，细菌、大肠菌超标。垃圾渗滤液中含有高浓度氨态氮[22]，当渗滤液下渗到地下水中，造成严重的氮污染。由于地下水处于还原状态，故主要以NH3-N污染为主。使用受渗滤液污染的水体灌溉农田会引起富营养化和生态毒理效应，对农作物造成不良影响，如使水稻出现贪青徒长现象，空穗率、批谷率增加，导致产量减少50%-70%[23]。此外，渗滤液往往含有多种金属离子[24]，生活垃圾与工业垃圾混埋，金属离子将更高在意大利Ferrara省Sant’ Agostino垃圾填埋场监测显示，渗滤液通过水压力作用渗透到地下，造成了周边地下水中重金属Co、Ai、Zn、Pb、Cr、Ni等、阴离子Cl-、SO42-以及含菌量超标[25]。渗滤液对地表水、地下水造成的污染程度与季节性和填埋期限明显相关。千岛湖镇垃圾填埋场渗滤液对环境影响分析发现，公路外侧库湾水质COD、B0D5、TP、金属Mn严重超标，污染程度随季节变化，干旱季节排污量较少，汛期对千岛湖影响最大[26]。由于渗滤液的产量从填埋期-封顶期-封闭后期逐渐下降，因此其对地下水的污染也逐渐减缓，但污染是一个长期的过程。填埋场封场后，生物分解过程还会持续10～20年，即使在封场后70～100年的时间仍可能有渗滤液渗出。如位于广州白云石区太和镇人源村的老虎窿填埋场封场后8年，仍有带褐色的垃圾渗滤液流进附近的水体[15]。
国内外学者就垃圾渗滤液迁移、作用机理及其对污染水体和底泥中金属离子分布规律、生物有效性影响也开展了相关的研究。北京市北天堂垃圾填埋场渗滤液在地下环境中的迁移和作用机理研究结果显示：垃圾在淋滤初、中期降解很快，向环境中释放的污染也较大；在中、后期阶段，渗滤液中Cl-和SO42-的浓度仅为初始浓度的0.4%和3.5%，低于该区地下水中的正常浓度，COD和NH4+为初始浓度的4.9%和3.6%，但仍高于地下水的正常值和国标地下水Ⅲ类水质标准，即有机物分解缓慢，对地下水的影响时间很长[27]。在丹麦Vejen垃圾填埋场，渗滤液污染的地下水中金属离子以溶解态，有机态和胶体状态迁移、分布[28]。上海老港垃圾填埋场渗滤液、地下水和地表径流水中汞的生物有效性研究显示，渗滤液中的汞主要为以颗粒态汞（S-Hg）形式存在[29]。有机酸是垃圾渗滤液的主要成分，水体底泥中有机酸的含量影响着其对金属的吸附。葡萄牙首都里斯本城市垃圾填埋场周围污染水体中的底泥连续3年的监测结果显示：从垃圾场排出废水中的有机物是底泥吸附重金属的重要媒介，底泥吸附金属的含量与有机物含量密切相关，在污染源附近，金属易于通过有机物吸附在底泥表面；沿着溪流方向，随着底泥有机物含量的下降金属浓度也随之下降[30]。