陈家冲垃圾填埋场地下水环境健康风险评价

余璇　康亭　郑晓笛　宋柳霆　滕彦国

摘要：垃圾填埋是目前国内处理城市生活垃圾的主要方式，由垃圾渗滤液引发地下水环境污染已成为当前主要的水环境问题之一。选择武汉市陈家冲垃圾填埋场为研究对象，通过对该区周边地下水布孔取样和监测，分析了垃圾填埋场对其周围地下水环境的影响。结果表明：研究区地下水的主要污染因子为Pb、Cd和Fe，且各污染物的浓度与采样深度、井距呈负相关关系。垃圾填埋场产生污染的影响范围主要在距离800 m以内、深度小于5.5 m的地下水。为进一步了解该区地下水对人体健康危害的风险程度，对研究区地下水进行了水环境健康风险评价，结果显示：研究区各采样井地下水的总风险值在2.71×10^-4/a～7.12×10^-3/a，均超过国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受值5.0×10^-5/a，主要风险因子为基因毒物质Cd和Cr（VI）以及躯体毒物质硝态氮；其中，Cd和硝态氮所致的健康风险值超标率100%，而cr（vI）的健康风险值超标率为50%，对暴露人群存在健康危害风险。此外，对男性和女性健康风险值的研究显示，研究区地下水环境中污染物的男性健康危害风险值普遍高于女性。

关键词：垃圾填埋场；渗滤液；地下水水质；污染评价；健康风险评价

中图分类号：X824 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）05-0082-07

随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加速，城市垃圾的增长量大幅度提高。据统计，目前我国垃圾年产量约为2亿t，而且正以每年10%的速度增长。卫生填埋是目前处理城市生活垃圾的主要方式，可以避免因露天堆放而引起的环境问题，但是因为雨水冲刷、淋浴等，垃圾填埋场可能会沥出渗滤液。渗滤液中包含着填埋场内几乎所有的可溶物，对环境的影响有很长的时效性，如若管理不善，将会严重危及地表水体、地下水含水系统甚至人类生存。国内外有关垃圾填埋场渗滤液污染地下水的事件屡有发生，如武夷山垃圾填埋场曾因雨水冲刷，渗滤液下渗，对地下水水质造成严重污染；吉林市某垃圾填埋场曾因坝体渗漏，导致渗滤液漫延渗入地下，使得周边地下水中的有机污染物和重金属严重超；北京、宁夏、成都等地也发生过类似的环境污染事件。陈家冲垃圾填埋场是武汉市大型垃圾填埋场，肩负着处理武汉市大量生活垃圾的重任。近年来，随着垃圾产量的不断攀升，该垃圾场正面临着超量填埋的压力，且武汉市地处亚热带季风性湿润季候区，雨量充沛，使得陈家冲垃圾填埋场存在着很大的安全隐患。因此，开展陈家冲垃圾填埋场渗滤液对周边地下水水环境的影响研究，十分必要。

本文通过钻孔取样和监测，对陈家冲垃圾填埋场周边地下水环境中硝态氮和重金属含量进行了调查研究。通过水质分析评价了该研究区水质污染程度，结合健康风险评价模型进一步分析了当地污染状况可能会对周边居民造成的危害，以期为该研究区地下水环境保护和管理提供一定的科学依据。

1研究区概况及样品采集

1.1填埋场概况

陈家冲垃圾填埋场位于武汉市新洲区阳逻半边山，距武汉市区约40 km，距绕城公路约2 km，地面高程为22～68 m，半边山高程达62.8 m，地形波状起伏。填埋场周边地表水系十分发育，湖泊和堰塘均有分布，西部与北部沟渠纵横，北部为五一湖与长河贯通，最后汇入长江。

陈家冲垃圾填埋场一期于2007年建成并投入试运行，一期计划可填埋量为280万t，二期建成后总容量可使用20年以上。然而，陈家冲垃圾填埋场一期投入使用仅仅5年，填埋量已超过320万t，处于超填状态，垃圾堆积已高出地面约15 m，超出设计高度约5 m，给周边环境带来巨大隐患。

1.2样品的采集

陈家冲垃圾填埋场地下水类型为卵砾石混黏性土层中的滞水带，主要由大气降水补给，属浅层地下水。因地形限制，采样点主要分布于垃圾场西侧和西南侧，共采集地下水样品8个（J₁至J₈），采样点位置见图1。J₁至J₈井的采样深度分别为3 m、4 m、4 m、5 m、5.5 m、6 m、8 m、8 m。

采用聚乙烯采样瓶，预先使用5%～10%稀硝酸浸泡24 h，再用超纯水冲洗干净。装样前预先用被采样水样润洗3遍，采集量为500 mL。样品采集后尽快运回实验室，4℃保存备用。

2材料与方法

2.1水质检测方法

硝态氮的测定采用紫外分光光度法；六价铬的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7467-87）；總汞的测定采用冷原子吸收分光光度法；镉、锌、铅、铜的测定采用原子吸收分光光度法（GB7475-87）；三价铁的测定采用邻菲罗啉分光光度法（GB/T 223.70-2008）。

2.2水环境质量评价方法及标准

（1）水体单项污染指数。

从表3中可以看出，研究区地下水样品的硝态氮、Cr（VI）、Hg、Cd、Pb和Fe等6项污染物均有检出，检出率为100%。其中，J₁至J₈八眼井地下水的Pb含量均较高，在0.340～0.435 mg/L之间，远超过地下水O类质量标准（0.05 mg儿），超标率达100%；而硝态氮、Cr（VI）、H g、Cd和Fe等含量分别在0.22～3.90 mg/L、0.000 3～0.015 mg/L、0.000 03～0.000 26 mg/L、0.000 7～0.01 mg/L、0.142～0.289 mg/L之间，均未超标。

为了考察垃圾填埋场对周围地下水环境的影响，分别利用采样井与垃圾场的距离、采样深度与污染物浓度进行了作图f图2和图3）。从图2可以看出，硝态氮、Cr（VI）、H g、Cd、Pb、Fe均表现出随着与采样井距离的增大，污染物浓度明显降低的趋势。在距离垃圾场600 m到800 m之间，地下水中各污染物的浓度随着距离的增大而迅速下降。其中，硝态氮和Cr（VI）含量在距离垃圾场700 m到850 m范围内，有明显的降低；而Hg、Cd、Pb、Fe含量值在距离垃圾场700 m范围内，有明显的降低。图3显示了污染物浓度与采样井深度的变化趋势。从图3可以看出，6种污染物均呈现出随采样深度的增加而明显降低的趋势。在采样深度大于5.5 m的采样井中，硝态氮和Cd浓度下降幅度大，分别在0.22～1.52mg/L、0.0007～0.001 mg/L之间。因此，与垃圾填埋场距离越远且采样深度越深，各污染物的浓度就越低，表明垃圾填埋场产生的污染对周围地下水环境造成了一定的影响：在距离上，其影响范围主要在800 m以内；在采样深度上，其影响范围主要在埋深小于5.5 m的地下水。

3.2陈家冲垃圾填埋场周边地下水水质污染评价

结合地下水水质O类标准，对陈家冲垃圾填埋场附近各采样点地下水水质进行了污染评价，结果见表4。

根据表4所示的计算结果可知，研究区8眼采样井地下水中Pb的单项污染指数在6800～8700之间，均超过5.0，属于O类水体，达到了严重污染水平；Fe的浓度虽未超过O类标准，但其单项污染指数在0.470～0.960之间，属于轻度污染。Cd的单项污染指数在0.500～1.000之间，达到轻度污染水平。在调查范围内，各采样井地下水的硝态氮、Cr（VI）和Hg的单项污染指数均低于0.4，处于未污染水平。整体而言，采样深度小于5 m的采样井（J₁、J₂、J₃和J₄）主要污染因子为Pb、Cd和Fe，而采样深度大于5 m的采样井f₅、J₆、J₇和J₈主要污染因子为Pb和Fe。研究区各采样井地下水水质的综合污染指数在1.231～1.903之间，处于重度污染水平（1.0～2.0），属于O类水体，不能直接用于生活及农业生产。

3.3陈家冲垃圾填埋场周边地下水水质健康风险评价endprint