城市生活垃圾填埋场污染风险评价

陈忠荣 ,寇文杰 ,洪 梅

(1.北京市水文地质工程地质大队,北京 100195;2.吉林大学,长春 130000)

0 序言

随着城市扩大,人口增加,垃圾量不断增大.我国城市生活垃圾主要以简易填埋为主,无害化处理水平低,对土壤、地下水、大气等造成污染.垃圾中许多有机污染物可以在地下几百年不被降解,构成了潜在风险,需要进行科学风险评价.

1 国内外研究现状

(1)国外研究现状

目前国外已经有大量关于垃圾场污染风险评价的模型,既有以水均衡为基础的确定性模型,也有随机模型和相对风险性分级模型;既有地下水迁移的模型,也有多种迁移途径(空气、土壤、地下水、地表水)的模型;既有人体健康风险评价模型,也有生态风险评价模型.

(2)国内研究现状

国内垃圾场污染风险研究基本处于初级阶段,没有形成完整的评价体系和完善的评价模型.有些评价直接借用国外的评价模型,采用国外的经验参数,其评价准确性存在较大误差.

2 生活垃圾场对地下水的污染风险评价

生活垃圾场对空气、地表水、土壤和地下水均存在着潜在的污染风险,其中对地下水的污染比较隐蔽、风险最大,本次主要评价生活垃圾的地下水污染风险.

2.1 污染风险评价方法

生活垃圾场对地下水的污染风险依据垃圾场内在风险指数、垃圾场所的地下水防污性能等进行综合评价,见图1.

2.2 垃圾场内在风险指数(I)的确定

垃圾场影响地下水的内在因素有垃圾场规模、渗滤液收集处理系统、底侧部防渗系统、顶部盖层、垃圾场年龄、垃圾压实情况、垃圾类型、含水率及生化性等.根据垃圾场调查数据,可选定前7种因素作为评价垃圾场潜在风险的因子R.按照潜在风险的大小,R的取值范围从0.1到1;每种因子的影响程度通过权重W表达,W取值范围从1到5,重要影响因子取值5,影响最小的因子取值为1;风险因子及权重的确定见表1.

表1 风险因子R及权重W的确定

风险因子及权重确定后,根据风险因子及权重的乘积计算出内在风险指数I.

内在风险指数划分级别见表2,从表中等可见垃圾场自身的内在污染风险共划分了4个级别,即内在污染风险高、内在污染风险较高、内在污染风险中等和内在污染风险低.

表2 内在风险指数(I)的划分级别

2.3 地下水防护性能评价

不同防护条件、不同岩性下的垃圾场对周围地下水污染程度不同.含水层颗粒越粗对污染物的净化降解能力越差,砂砾石地区地下水易污程度比粘性土地区高.地下水防护性能是其本身的固有属性,是相对静止很难改变的,而造成污染的行为是动态的,并且是相对可以控制的.

地下水防护性能采用DRASTIC模型进行评价,国外应用比较多.

DRASTIC评价指标体系共采用了7个影响和控制地下水运动的指标作为因子,其表达式如下:

DRASTIC防污性能综合指数=DrDw+RrRw+ArAw+SrSw+TrTw+IrIw+CrCw

Dr--地下水埋深的级别;

Dww--地下水埋深的权重;

Rr--降水入渗量的级别;

Rww--降水入渗量的权重;

Ar--含水层介质的级别;

Aww--含水层介质的权重;

Sr--土壤类型的级别;

Sww--土壤类型的权重;

Tr--地形坡度的级别;

Tww--地形坡度的权重;

Ir--包气带介质的级别;

Iww--包气带介质的等权重;

Cr--渗透系数的级别;

Cww--渗透系数的权重.

评价方法是依据每个因子对地下水污染的影响程度赋予权重;其中对地下水污染影响最大的因子权重为5,影响最小的为1,见表3.

表3 DRSTIC指标体系中各评价因子及权重

每个指标因子可细分为不同的数值范围或类型,并使用评分级别值来量化地下水污染的可能性,定量分析地下水防污性能强弱.每个评价因子对应的评分级别参考中国地质调查局《地下水脆弱性评价技术要求》(2006年2月)中的指标级别,见表4.

表4 DRSTIC指标体系中各评价因子对应的级别

表5 地下水防污性能分区

采用DRASTIC模型,依据评价指标中各因子的权重,结合相应的级别,计算地下水防污性能综合指数.从理论上说,在地形指标不参与计算的情况下,防污性能指数最大为230,最小为23.综合指数越大,防污性能越低,地下水容易受到污染;反之,综合指数越小,防污性能越高,地下水遭受污染的可能性就越小.按照《地下水污染调查评价规范》,地下水系统防污性分区按照综合指数大小由高到低,可划分为5个级别,见表5.

根据计算,北京市平原区地下水防污性能指数在67～210之间,北京平原区浅层地下水防污性能分区见图2.从图2可以看出,北京平原区不存在防污性能好区,其原因是北京地处华北平原山前地带,整体防污性能相对于华北平原区其他地区偏差些.

2.4 地下水保护区划分

根据中华人民共和国环境保护行业标准"饮用水水源保护区划分技术规范"(HJ/T338-2007),孔隙水饮用水水源划分为3个保护区:一级保护区、二级保护区和准保护区.保护区是以地下水取水井为中心,溶质质点迁移100天的距离为半径所圈定的范围为一级保护区;一级保护区以外,溶质质点迁移1000天的距离为半径所圈定的范围为二级保护区;补给区和径流区为准保护区.

北京市市级水源和区县级水源地已划定了核心区、防护区和补给区,并经市政府或区县政府批准;其中核心区为一级保护区、防护区为二级保护区、补给区为准保护区.

2.5 对地下水的污染的风险级别

将场地的内在风险级别、地下水防护性能级别和垃圾场与水源保护区间的关系叠加得出垃圾场对地下水的污染风险,共划分了4个等级,即地下水污染风险高、污染风险较高、污染风险中等和污染风险低,见表6.

表6 垃圾场对地下水污染风险等级

3 污染风险评价结果

利用垃圾场本身存在的内在风险指数、垃圾场所处位置的地下水含水层易污染的脆弱性和垃圾场与地下水源保护区间的关系,对北京市17处正规垃圾处理场进行污染风险评价.评价结果为:17处正规垃圾处理场中有4处位于地下水源保护区内.其中对地下水有高污染风险的场地有3处,分别为密云垃圾卫生填埋场、丰台北天堂新建垃圾简易填埋场和昌平垃圾焚烧厂;对地下水有较高污染风险的场地有1处,为平谷垃圾卫生填埋场;其余场地位于地下水源保护区外,属中污染或低污染风险场地.其中对地下水有中污染风险的场地有5处,对地下水低污染风险的场地有8处,见图3和表7.

[1]T.E.Butta, K.O.K.Oduyemi,A holistic approach to Concentration Assessment of hazards in the risk assessment of landf ll leachate,Environment International 28 (2003) 597～608.

[2]Dimitra Rapti-Caputo, Francesco Sdao,risk assessment based on hydrogeological data and management of solid waste landf lls,Engineering Geology 85 (2006) 122-131.

[3]Scottish Environment Protection Agency,Framework for Risk Assessment for Landfill Sites,The Geological Barrier, Mineral Layer and the Leachate Sealing and Drainage System,August 2002.

[4]《北京市城市自来水厂地下水资源保护管理办法汇编》北京市环境保护局1999年.

[5]钟佐燊,地下水防污性能评价方法探讨,地学前缘, Vol.12 Supp Apr.2005.

[6]龙朝晖等,危险废物的环境风险评价探讨,中国资源综合利用,2004.11.

[7]北京城市生活垃圾处置现状及选址地质环境调查,北京水文队,2006年.