生活垃圾堆放场土壤重金属污染特征的分析

阮海英，乔瑞娟，袁朕辉

（1.浙江方至生态环境技术有限公司，浙江 台州 318000；2.浙江普泽环保科技有限公司，浙江 慈溪 315300；3.浙江西子联合工程有限公司，浙江 杭州 310021）

社会的快速发展和人口的迅猛增长使得生活垃圾产量大幅度增高，而现有的垃圾填埋场数量和规模无法满足垃圾产量增长的要求，生活垃圾的无害化处理效率较低，因此在很多地方出现了大规模的垃圾堆放场，对自然环境和土壤质量造成严重危害，同时也为周边居民的正常生活带来严重困扰，对人们的身体健康产生威胁。因此，展开生活垃圾堆放场周边土壤重金属污染特征的研究工作已经迫在眉睫。

1 生活垃圾堆放场土壤重金属污染危害

1.1 破坏周边土壤生态结构和功能稳定性

大部分重金属元素在土壤中相对稳定，不宜被分解，也很难从土壤中分离出来，从而对土壤生态结构以及功能的稳定性造成严重影响。相关研究表明，土壤在遭受到重金属污染之后，其中的微生物数量要比正常土壤少很多，而且会对微生物群落的多样性造成破坏。

1.2 对周边居民身体健康造成危害

土壤重金属无法被生物降解，可能会通过食物链被人体所吸收，当重金属进入到人体后会和体内的蛋白质和酶等发生作用，影响其活性，并在人体器官中积累，导致慢性中毒[1]。另外，生活垃圾堆放时间久了还会产生不良气味，对周边居民的正常生活造成困扰，威胁居民的身体健康。

2 材料和方法

2.1 研究区概况

研究区位于某市近郊区，此地生活垃圾堆放场原是一处废弃的窑坑，各种生活垃圾没有做任何处理就直接堆放，场地也不具备防渗和渗滤液导流设备，生活垃圾堆放场占地面积约为30亩，没有设置场地隔离措施，经过长达十几年的使用，垃圾堆放总量达13万立方米，平均堆积厚度为4 m。

2.2 样品采集和分析

将采样点位布设在垃圾堆场内部和边界位置，利用钻机开展边界土壤和地下水的采样工作，在进行土壤取样工作时需要在钻杆内添加聚乙烯塑料管，可以在单一钻孔内连续分层采集长度为110 cm、直径为4 cm的土柱，取样深度可以达到25 m。在完成土壤样品采集工作之后开展分段工作，在地层出现变化的层次以及有污染迹象的层次共采集12份土壤样品[2]。利用钻机打到井深位置采集地下水，建立长期使用的潜水监测井，等地下水的各种性质慢慢稳定之后进行样品采集，共采集3个地下水样品，垃圾堆放场内部土壤点位如果无法使用钻机进行取样，可以通过挖掘机开挖剖面坑的方法进行土壤样品采集。

2.3 实验方法

样品PH值的检测工作采用玻璃电极法进行；利用王水水浴消解法来处理汞元素；使用原子荧光法来检测各种化学元素；利用酸进行铅、镉等元素的消解处理，镉和铅元素的测定采用石墨炉和火焰原子吸收分光光度法。通过上述实验方法分别对每个样品展开三次检测工作，并设置好对照组，将单次测定误差严格控制在合理的范围内。

2.4 质量评价方法

2.4.1 单因子污染指数法

对土壤污染实测得到的数据与标准数据进行对比，用比值当作衡量区域范围内土壤样品中每一种重金属元素的污染等级评价。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中的规定，根据PH值的不同，将每一种金属元素的风险筛选值确定下来。假设重金属元素为i，实测浓度为Ci，标准浓度为Si，土壤中重金属元素的单因子指数Pi的计算公式如下：Pi=Ci/Si。

2.4.2 潜在生态风险指数法

此种方法主要是用来定量分析土壤中重金属元素的潜在风险，并且可以同时对不同的重金属污染情况进行综合评价。在潜在生态风险的危害程度判定方面，可以分成五种不同的等级：第一种是轻微等级，也就是单项潜在生态风险指数小于30，潜在生态风险指数的值小于140。第二种是中度等级，也就是单项潜在生态风险指数不高于70，潜在生态风险指数的值小于300。第三种是强等级，也就是单项潜在生态风险指数小于150，潜在生态风险指数小于500。第四种是很强等级，也就是单项潜在生态风险指数小于310，潜在生态风险指数超出600。第五种是极强等级，其单项潜在生态风险指数超出310。

3 结果和讨论

3.1 重金属元素含量分布特征

通过对比不同区域周边表层土壤重金属含量的检测结果可以发现，土壤中镉元素的含量最高，所有检测区域土壤中的镉元素含量远远超出了背景值，对两处不同区域重金属元素的变异系数进行比较，其中一处镉元素的变异系数较高，另一处土壤中的金属元素变异系数相对正常，在标准范围之内。结合偏度和峰度数值可以发现，某一检测点的各种金属元素呈正态分布，变异系数相对来说也比较小。

3.2 重金属污染等级和空间分布特征

3.2.1 污染等级分析

通过对此区域土壤重金属的已知单因子指数和综合污染指数评价特征统计结果进行分析可以得出，镉元素是造成土壤重金属污染的主要原因，综合污染指数较高，已经达到重度污染等级。周边采样点大部分是属于轻度以上污染，主要污染元素是镉、砷和铅元素等。通过污染等级评定结果能够看出，此垃圾堆放场不同区域的污染程度存在一定差异，造成污染的主要金属元素也不相同。

3.2.2 空间分布特征

根据普通克里金法针对不同区域的技术元素含量空间分布进行插值处理，观察污染物的空间分布特征，发现周边土壤的重金属含量呈岛状分布，也有部分呈带状分布，从风向方面来讲，重金属含量较高的是下风向处，有可能是因为焚烧处理方式的不同导致了这种现象的出现。镉元素在三个不同的方向上呈高浓度分布，结合当地的地质水文情况分析，可以发现导致重金属污染面积扩大的原因是渗滤液[3]。从整体方面来讲，不同区域内的镉元素分布特征比较相似，具有一致性，并且含量要比其他重金属元素高。风向会对周边土壤的重金属分布情况造成一定影响，镉元素呈岛状分布。

3.2.3 土壤重金属污染的其他特征

通过分析还发现土壤重金属污染具备以下几种特征：（1）隐蔽性较好，受到重金属污染的土壤没有特别的颜色和味道，很难被人们发现，只有当它们进入到食物链中之后才能被人们察觉。（2）普遍性，随着社会的不断发展和进步，我国人口数量也急剧增多，随之产生的是大量的生活垃圾，因限于垃圾处理技术的限制使得很多地方都存在着土壤重金属污染问题。（3）表聚性，一般情况下，土壤中的重金属污染成分会固定在土壤中黏土矿物和有机物质表面，因而不具备较好的迁移能力，主要是在土壤表层分布，表层以下含量相对来说较小。（4）消除困难，如果土壤中的重金属含量超出了一定范围时，会对土壤性质造成严重影响，还有可能会产生化学反应形成毒性物质，另外由于重金属本身很难被降解，因此当土壤受到重金属污染之后就很难被彻底消除。（5）多变的形态，毒性复杂，重金属元素多有变价，不同形态的重金属元素会和土壤中的物质产生化学反应，从而生成出新的有毒有害物质，比如络合物就是由离子态的重金属元素与土壤中的配位体结合形成。与重金属的有机化合物相比，其无机化合物的毒性要低一些，另外毒性还受到价态的影响，如果价态相同但化合物不同，其毒性也存在区别。

4 结论

综上所述，根据土壤重金属分布和含量特征来看，生活垃圾堆放场中心位置污染物含量最高，不同监测点受到的污染程度不同。土壤重金属污染具有较大危害，会影响自然生态环境，对人体的健康也会产生威胁，所以相关部门应加强对生活垃圾堆放的管理和控制，针对已经造成土壤重金属污染的区域，积极利用有效的污染治理技术进行处理，促进我国生态环境建设的发展和进步。