张落坪垃圾填埋场对地下水污染的评价

张 领，张吉波

（河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，郑州450053）

0 引言

随着城市化的发展，城市生活垃圾剧增，研究表明，我国的城市垃圾总量正以每年9%～10%的速度增长。而垃圾填埋由于技术工艺简单、维护费用低，已成为国内外广泛采用的垃圾处理方法。垃圾填埋场对地下水环境的污染主要是垃圾污染组分随渗滤液渗入含水层，渗滤液流经土壤，直接下渗到地下含水层，如不妥善处理，很可能会通过污染地下水而使周边居民饮用水和生活用水的安全受到威胁，进而威胁人体健康［1－3］。渗滤液成分复杂，毒性大，一旦进入水体，其污染将十分严重。其危害主要包括以下几个方面：重金属污染、阴离子污染、有机化合物危害和微生物污染。在国外，美国数千个填埋场几乎有一半对水体造成了不同程度的污染［4］。渗滤液进入地下水之后会发生3种变化：稀释、转化和迁移，由于垃圾渗滤液中污染物质量浓度高、渗滤持续时间长，一旦对地下水和土体造成污染，很难彻底治理，因此，应对这些垃圾填埋场的污染状况进行现场调查、评价和预测，为污染控制提供依据［5］。

1 填埋场概况

张落坪垃圾无害化填埋场位于洛阳市西南郊区孙旗屯乡张落坪村西的一条自然冲沟，属于小秦岭原湖盆地沉积底部抬升受剥削形成的丘陵地貌单元。该沟谷走向SW－NE，谷底两侧壁近于直立，谷底宽约30～100m，上口宽70～150m，基本呈U型谷，谷底高程在227～250m，谷深15～25m，主谷两侧支沟多呈V型谷。张落坪垃圾填埋场主要填埋洛阳市涧西区的生活垃圾及建筑垃圾，生活垃圾库库区面积约237 255m2，填埋场容量为435.11万m3，设计使用年限为15.67a。

2 评价方法与评价标准

2.1 评价方法

2.1.1 单因子评价

以污染指数大小表示地下水污染程度［6］，计算公式如下：

式中：Pi——地下水中某项污染物的污染指数；

C——地下水中某项污染物的实测质量浓度，mg／L；

Co——地下水中某项污染物的背景值或参照值，mg／L。

对于某污染物的背景值或参照值为含量区间时，污染指数的计算根据中国地质调查局地质调查技术标准《地下水污染调查评价规范》［7］的规定，按照式（2）计算为：

式中：Cm——背景值或参照值区间的中值；

Cmax——背景值或参照值区间的最大值。

2.1.2 多因子评价

以综合污染指数或内梅罗污染指数进行多因子评价。计算公式如式（3）和式（4）。

（1）综合污染指数

式中：P——地下水中综合污染指数；

n——污染物种类数。

（2）内梅罗污染指数［8－9］

式中：（C／Co）ave—— 地下水中污染指数平均值；

（C／Co）max—— 地下水中污染指数最大值。

根据PI值计算结果，按表1规定划分地下水污染级别。

表1 地下水污染级别分类表

2.2 评价标准

地下水污染评价应以地下水化学背景值或对照值为基点。所谓“地下水化学背景值”或称“地下水污染组份背景值”，是指天然状态下（未受或基本未受人为活动污染）的地下水中各种化学组分的含量或其界限，它是一个含量区间，其上线即污染起始值，超过即表明地下水受到污染。由于洛阳市浅层地下水天然状态下的地下水环境已不复存在，以往资料又非常欠缺，因而污染背景值的确定比较困难。因此，背景值采用1988年在市区范围内选取的数个有代表性的视为地下水未受污染或轻微污染的背景井点，然后用不同方法确定得到的各组份的污染背景值，如表2所示。

表2 地下水单项组份背景值／mg·L－1

3 地下水污染程度评价

3.1 取样点布置

在张落坪垃圾填埋场区及东沙坡村中垃圾坝上下游30～60m深度以内的浅层地下水进行了取样分析，野外地下水取样点的编号分别为水1、水2、水3、水4、水5、水6、水9、水10。

其中水1为垃圾场下游溢出泉水，代表张落坪垃圾卫生填埋场下游地下水的水质；水2为垃圾场底部为了降低地下水位而铺设的芒管排出的水；水3为垃圾场上游东沙坡村西民井饮用水，位于东沙坡村中垃圾坝的上游，代表未受东沙坡村中非卫生填埋垃圾坝影响的地下水质；水4为东沙坡村中民井饮用水，位于垃圾坝下游较远，代表离垃圾坝下游较远的地下水质；水5为垃圾场侧边管理站的饮用水；水6为村中垃圾坝下游民井水，代表离垃圾坝下游较近的地下水质；水9为村中垃圾坝上游民井水，代表距离垃圾坝上游较近的地下水质；水10为垃圾场前缘建筑垃圾场内地下水，代表张落坪垃圾卫生填埋场上游的地下水质。具体位置如图1所示。

图1 地下水采样位置示意图

3.2 地下水污染程度评价

野外共取地下水样25组，其水化学分析成果见表3。采用上述地下水污染评价方法及取样测试数据，分别对垃圾填埋周围浅层地下水污染程度进行了丰、平、枯水期3个时段的评价。

丰水期地下水污染数据、平水期地下水污染数据与枯水期地下水污染数据分别采用2007年9月份、2008年2月份与2008年5月份采集的地下水水样测试结果，污染程度分析分别如表3所示。

从表3中可以看出：

表3 垃圾场附近地下水的污染指数Pi与污染程度分析

（1）从各取样点的地下水污染指数看，引起垃圾场附近地下水污染的主要原因依次为亚硝酸盐氮（NO2－N）、氨氮（NH＋）、硝酸盐氮（NO3－N）和氯离子（Cl－），金属离子污染指数较低。

（2）无论是丰、平、枯水期，垃圾场底部为降低地下水位而铺设的芒管内排出的水（水2）与垃圾坝下游较远（水4）和较近的地下水（水6）污染严重，说明东沙坡村中垃圾坝下游地下水污染严重，尤其是垃圾场底部为降低地下水位而铺设的芒管内排出的水在枯水期时，污染指数极高。说明东沙坡村中垃圾坝的存在已经造成了该区浅层地下水的污染，同时也表明，垃圾的非卫生填埋会对地下水产生严重的影响。

（3）垃圾场底部为降低地下水位而铺设的芒管内排出的水（水2）由于垃圾场底部的芒管位于填埋场的中部，更容易被汇集的垃圾渗滤液影响，所以芒管排出的水受到的污染程度较场区地下水的污染程度高，主要是NO2－N与NH＋污染，但是丰水期时，NH＋污染指数很低，而枯水期与平水期时污染指数极高。垃圾填埋场下游地下水的水质（水1）在丰水期和平水期时由于地下水的稀释，离子质量浓度较低，污染程度轻微，但在枯水期时由于地下水位降低，离子质量浓度增高，污染程度由轻微污染变为严重污染，主要变化在NO2－N污染指数的增高；垃圾场侧边管理站的饮用水（水5）在丰水期和平水期时由于地下水的稀释，离子质量浓度较低，污染程度中等，枯水期时地下水污染程度由中等污染变为严重污染，主要变化也是在NO2－N污染指数的增高。这些说明：张落坪垃圾场在建场之初所进行的防渗设施确实存在防渗不理想的问题，从而导致芒管排出的水受到了严重的污染，而对其下游地下水的污染程度较轻。这主要是由于张落坪垃圾场底部经过防渗处理作用，即便其防渗设施存在防渗不理想的问题，但在一定程度上也起了阻隔的作用。

（4）垃圾坝上游较远的地下水（水3）污染程度轻微，而垃圾坝上游较近地下水（水9）污染程度中等，垃圾场前缘建筑垃圾场上游的地下水（水10）枯水期污染程度严重，说明上游地下水离垃圾坝越近，地下水污染程度越严重，其主要引起污染程度增高的原因是NO2－N、NH＋和Cl－质量浓度的增高。

4 结语

（1）引起垃圾场附近地下水污染的主要原因依次为 NO2－N、NH＋、NO3－N 和 Cl－，金属离子污染指数较低；东沙坡村中非卫生填埋垃圾坝下游地下水受垃圾坝的影响，污染严重，说明生活垃圾的随意堆放和非卫生填埋会对地下水产生严重的污染。

（2）垃圾坝上游的地下水污染程度轻微与中等，离垃圾坝越近，地下水污染程度越严重，其主要引起污染程度增高的原因是NO2－N、NH＋和Cl－质量浓度的增高。

（3）张落坪垃圾卫生填埋场在建场之初所进行的防渗设施存在防渗效果不理想的问题，从而导致垃圾渗滤液透过防渗层以致芒管排出的水受到极其严重的污染，但由于底部防渗层的阻隔作用，目前对地下水的污染程度较轻。

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