垃圾填埋场臭气理论研究进展

2018-10-29王军民曹江林

山东化工 2018年19期

史炜，王军民,曹江林

(1.西安市固体废弃物管理处，陕西西安 710038; 2.同济大学，上海 200092)

填埋、焚烧和堆肥是目前我国城市生活垃圾的主要处理处置方式[1]，其中填埋工艺以方法简单、投资少、处理规模大、运营费用低等优势而成为我国现阶段生活垃圾处理的最主要方式。然而垃圾填埋场在操作和运行过程中会产生大量的刺激性气味气体，会释放到周边环境中，进而对环境和周边人们的健康产生严重威胁。目前，填埋场恶臭污染这一环境问题已被社会认为是一种社会公害，同时也被公众广泛关注和呼吁解决的环境问题。此外，填埋场恶臭污染也成为制约填埋场发展的瓶颈。为有效控制垃圾填埋场恶臭污染，需了解填埋场臭气的相关环境行为和可能产生的环境风险。因此，本文总结了填埋场恶臭污染的组成、来源及特征、恶臭气体的监测方法和恶臭气体的危害，以为控制填埋场恶臭污染提供理论支撑。

1 恶臭气体的组成与来源

表1 填埋场臭气具体成分

目前，我国垃圾分类还处于初步阶段，这直接造成了我国生活垃圾组成成分复杂。我国生活垃圾有机成分含量高，因此在收集、转运和填埋等处置的各个环节均会因有机成分厌氧降解而产生恶臭气体[2]。一般来说，垃圾填埋场所产生的臭气主要来自：填埋气的无需排放而散发臭气和垃圾渗滤液散发臭气。填埋气是由于垃圾中有机成分好氧和厌氧发酵而产生，其中甲烷和二氧化碳占比最大，而臭气气体主要为氨、硫化氢、甲硫醇3 种[3]。渗沥液是由于有机物质发酵分解，同时在降水和地下水的渗流作用下产生的一种高浓度有机污水，其含有大量的病原微生物和其他复杂的有毒有害物质(重金属等)，一旦暴露于空气中会产生臭气。生活垃圾填埋场臭气组分复杂，主要包括含硫化合物、含氮化合物、卤素及衍生物、烃类和含氧有机物，其中具体成分见表1。在表1臭气气体中，氨气、硫化氢、甲硫醇和甲基硫的浓度较高且对环境影响较大[4]。此外，由于填埋场的运行特点，臭气主要来自填埋场作业区、填埋气的排放、渗滤液收集区、磅房和场区道路[2]。

2 恶臭污染特征

生活垃圾填埋场恶臭污染物环境行为复杂。填埋场恶臭污染一方面是由垃圾直接降解所产生的恶臭物质所引起；另一方面，恶臭物质和非恶臭物质会通过一些化学过程产生新的恶臭物质，从而引起恶臭污染。因此，填埋场臭气浓度并非单个恶臭浓度值的简单线性累加，而是填埋气体在一系列化学过程综合作用的结果[5]。

生活垃圾填埋场的恶臭还具有季节性变化特征。夏季恶臭物质浓度一般高于其它季节，这主要是由于夏季的高温和高湿加快了有机物的降解[6]。另外，气象条件会影响恶臭物质的扩散。Capelli等[6]发现恶臭浓度在气压较高的条件下呈现较低水平，恶臭物质在在风向不稳定及弱风条件下不易扩散，这会加剧垃圾填埋场的恶臭污染。 Ding Ying等[7]发现硫化氢和氨的浓度主要受气温和气压的影响，在气温越高和气压越低的条件下，填埋库区的硫化氢和氨的浓度越高。

3 恶臭监测方法

生活垃圾填埋场是典型的恶臭面源污染源，具有恶臭气体产生量大且多样、影响范围广和持续时间长等特点。填埋场是一个极其复杂且易变的环境，这直接决定了填埋场中产生的恶臭物质的环境行为的复杂性。目前研究填埋场恶臭污染物的监测方法主要包括仪器分析法、感官检测法和传感器分析法。

仪器分析法主要应用于多种气体的组分和浓度的检测。该方法因具有客观、可连续测定、可自动监测、高精度、可重复等优点而被广泛应用于垃圾填埋场恶臭污染物的研究[8]。但该方法也存在缺点，主要是：分析时间较长；分析费用昂贵；受限于检测限；难以反映不同臭气的相互作用；无法与目前环境管理标准直接挂钩[9]。另外，该方法在实际应用在，需对样品进行前处理。如常温吸附法: 在常温条件下，把样品中应测成分吸附捕集到适当的吸附剂上。

感官检测法主要是依靠人的嗅觉器官对恶臭气体的反应来测定和评价恶臭，从而得到恶臭污染对人类环境影响的程度，该方法包括臭气强度法和臭气浓度法[10]。臭气强度法和臭气浓度法均可直观反映恶臭污染程度，可弥补仪器分析的不足。这两种方法具有简便、实效性强、实用价值较高等优点，是恶臭污染管理和控制领域中重要的监测手段。目前，该方法已被我国及欧美等许多国家和地区作为测定恶臭强度的标准方法。然而，该方法也存在缺点：主要是受嗅辨员主观因素影响较大，不同恶臭物质的辨别敏感性随嗅辨员不同而存在一定差异等。

传感器分析法主要利用一系列具有选择性的电化学传感器，并结合适当的识别装置，从而辨别不同种类的恶臭气体。电子鼻是目前常用的恶臭监测仪器，该仪器利用传感器模拟生物鼻，通过感应恶臭物质化学成分而产生可测的物理量变化[6,11]。此外，由于传感器种类的限制，电子鼻法仅能识别有限的恶臭物质。

4 恶臭气体的危害

生活垃圾填埋场中散发的恶臭气体主要为含硫化物、含氮化物、烃类、卤素及衍生物、含氧有机物[12]。这些臭气污染物具有嗅觉阈值浓度偏低的特征，会对人体呼吸、心血管、内分泌、消化及神经系统造成有害影响。

在上述恶臭气体中，硫化氢和氨气是生活垃圾填埋场散发的主要恶臭气体。硫化氢是一种有恶臭性气味和易挥发的无色气体。还是强烈的神经毒素，会强烈刺激人体粘膜。高浓度时，会伤害中枢神经、呼吸系统以及眼部，甚至导致慢性病而缩短寿命，也会导致急性病，甚至死亡；低浓度时，会使人慢性中毒，产生恶心、头痛、胸闷、咳嗽等症状，长时间处在这种环境条件下可能会导致人窒息死亡[7]。氨气是一种有强烈刺激性气味的无色气体，易溶解于水。高浓度环境条件下，可能导致人急性中毒，引起中毒者肺水肿、肝损伤甚至窒息死亡；低浓度环境条件下，会刺激人体的黏膜而产生咳嗽、头痛、流泪等症状[13]。