昆明市东郊垃圾堆场渗滤水重金属污染的现状研究

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摘要：通过对昆明市东郊垃圾填埋场渗滤水进行实地调查和采样,分析了该垃圾填埋场的渗滤水中重金属的污染现状,在此基础评估了其对周边土壤、地下水以及周边人群的潜在风险等级,提出了针对垃圾填埋场环境改善与管理的对策。

关键词：垃圾场;渗滤水;重金属;污染

基金项目：云南省应用基础研究自筹经费项目(编号：2010ZC090)资助

作者简介：吴 明（1987―），女,西南林业大学环境与科学工程系硕士研究生。

通讯作者：贝荣塔（1965―），男，广西昭平人，硕士，副教授，主要从事土壤学、环境污染及环境生态等方面的教学与研究工作。

中图分类号：X143

文献标识码：A

文章编号：16749944(2011)10009303

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1 引言

自20世纪20年代以来,随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子等行业的发展,以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放,大量化肥、农药的施用,使得各种重金属污染物进入到生态环境当中。许多发展中和发达国家,都面临着同样严重的重金属污染问题[1]。据我国环保部门统计,从2009年至今,我国已经连续发生30多起特大重金属污染事件。从2006年甘肃徽县铅中毒事件到2010年江苏盐城大丰市儿童血铅事件;从2009年湖南娄底双峰县某公司违法转移铬渣引起铬污染事件到2011年云南省铬渣入水库事件[2]，重金属污染事件的频繁发生，已经对人们的生存构成威胁,因此引起人们高度重视。

重金属是指原子密度大于5g/cm3的金属元素,大约有40种,主要包括Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ag、Sn等[3]。因此,一般认为不超过一定浓度的重金属都不会对人体造成危害。但是重金属由于不能被生物降解,通过食物链的富集后进入人体。当达到一定浓度后就会对人体造成伤害[4]。实验证明铅是重金属污染中毒性较大的一种。一旦进入人体很难排除。铅不仅能直接伤害人的脑细胞,特别是胎儿的神经系统,造成先天智力低下,甚至有致癌、致突变作用[5]。镉可以导致高血压,引起心脑血管疾病,破坏骨骼和肝肾,引起肾功能衰竭。砷是砒霜的组成之一,有剧毒,会致人迅速死亡,长期少量接触,会导致慢性中毒,并有致癌性[6]。因此,加强对重金属污染治理的研究对社会的可持续发展具有重要的意义。

2 野外采样与测试分析

2.1 研究区域自然概况

东郊垃圾填埋场位于昆明市东南方向官渡区阿拉乡白水塘村,是目前昆明市主城区生活垃圾处理两大基地之一。该区域位于白水塘村东南方向，东经102°51′36″~102°52′12″,北纬24°58′48″~25°0′0″,东西宽约1 000m,南北长约500m,占地面积约为0.48km2。该区域地形复杂,平均海拔为2 000m,属低纬度高海拔地区。

本区域气候属北纬亚热带气候,夏无酷暑,冬无严寒,四季如春,分为明显的干、湿两季。平均气温14.5℃,最热月平均气温19.7℃,最冷月平均气温7.5℃。全年降水量约1 031mm,相对湿度为74%。全年无霜期近年均在240d以上。全年晴天较多,日照数年均2445.6h,日照率56%.终年太阳投射角度大,年均总辐射量达129.78kCal/cm2,其中湿季62.78kCal/cm2,干季67kCal/cm2。该区域自然土壤为红色土壤,堆填区无植被覆盖,垃圾场四周植被稀疏,多为草本植物和小灌木,乔木以低龄松树为主。

2.2 样品采集

实验材料来源于昆明市东郊垃圾填埋场的渗滤水处理厂。该处理厂采用的处理方法是利用露天过滤池对渗滤水进行过滤,同时进处理车间进行处理,然后将处理后的水排入处理后水池,最后排入环境。

在渗滤水处理厂中布点采样,布点见图1。用塑料瓶分别在各池和蓄积雨水地采集渗滤水水样。在二级未过滤水池、一级未过滤水池、原水池、处理后水池以及蓄积雨水地取的水样分别标号为1、2、3、4、0,其中1、2、3、4号水样分别取4个重复,0号水样取两个重复。水样存放于实验室内,待分析测定。

2.3 测试分析

2.3.1 水样中铜、锌、铅、镉等测定分析过程

铜、锌、铅、镉等金属的测定分析采用原子吸收分光光度法[7~8]。使用仪器是北京瑞利原子吸收分光光度计[9]。水样预处理:取50mL水样放入100mL烧杯中,加入浓硝酸5mL,在电热板上加热消解(不要沸腾)。蒸至10mL左右,加入5mL硝酸和2mL高氯酸。继续消解,直至1mL左右。如果消解不完全,再加入5mL硝酸和2mL高氯酸,再次蒸至1mL左右。取下冷却,加水溶解残渣,通过中速滤纸滤入50mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线。分别在原子吸收分光光度计上测定吸光度[10]。

2.3.2 水样中砷的测定分析过程

水样中砷的测定采用二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法[7~8]。使用的仪器是北京普析TU-1800紫外分析光度计[9]。取50mL水样放入100mL烧杯中,加入4mL浓硫酸和5mL浓硝酸。在电热板上加热消解至产生白色烟雾。如溶液不澄清,可再加5mL浓硝酸,继续加热至溶液澄清。取出冷却,定容到50mL容量瓶中。把消解液倒入砷发生器中(预先接好),加入4mL碘化钾,2mL氯化亚锡,摇匀,放置15min。取5mL吸收液置于干燥的吸收管中,插入导气管,与砷发生器中迅速放入4g无砷锌粒,并立即将导气管与发生器连接好(保证连接处不漏气),在室温下反应1h,使砷完全释出。反应完全后,用三氯甲烷将吸收液体积补足到5mL[10]。

3 结果与分析

3.1 渗滤水中主要重金属成分及含量

通过用北京普析TU-1800紫外分析光度计和北京瑞利原子吸收分光光度计分析,得到了垃圾渗滤水中的主要重金属成分及含量(表1)。

注：0.000 0代表未检出

由表1看出,昆明市东郊垃圾填埋场渗滤水处理厂中渗滤水中主要重金属包括砷、铬、铜、锌、铅、镉、锰。从平均值可以看出,重金属含量从高到低依次是铅、锰、锌、镉、砷、铬、铜。随着分级的处理,1、2、3号池中重金属砷、铬、铜、锌、锰的含量逐步降低,镉的含量有少量降低,而铅的含量有所波动。在4号池中,除了铅的含量不稳定外,各重金属的含量均是降低的。由0号水样数据可以看出,除了铅,其他重金属含量均与4号相近。由此,可以推断出东郊垃圾场渗滤水处理厂所采用的露天蒸发等处理技术对铅的去除力不明显,对其他金属的去除力较明显。

3.2 渗滤水中重金属污染状况

3.2.1 地表水环境质量

地表水环境质量标准(GB3838-88)[2]规定,依据地面水水域使用目的和保护目标将其划分为5类。该区域用水属于农业用水区及一般景观要求水域,应该执行Ⅴ类标准。本区域中地表水包括过滤池池水和蓄积雨水。根据标准限制不同,将数据分为两组,分别对比（表2）。

3.2.2 砷、铬、镉达标状况

结合图2和表2,可以看出,水样在进处理车间前,即水在过滤池内时,除铬外,其他重金属的含量均不能达到Ⅴ类标准。而蓄积雨水中,镉含量不达标,砷、铬含量达标。

3.2.3 铜、锌、锰、铅达标状况

结合图3和表2,可以看出,水样在过滤池内时,铅的含量严重超标,铜和锌含量微小,锰的含量只在原水中超标。而蓄积雨水中,除铅外,其他重金属含量均远远小于标准值。

可以得出,从重金属方面看,水样在进处理车间前,砷、镉、铅含量达不到Ⅴ类标准,其他重金属达标;在蓄积雨水中,镉、铅达不到Ⅴ类标准,其他重金属均达标。渗滤水水质达不到Ⅴ类标准,处理后也不能达到Ⅴ类标准,不能用于用水。蓄积雨水,也达不到Ⅴ类标准,可见当地地表水已被污染。

图3 铜、锰、铅、锌含量おお

3.3 渗滤水中重金属排放状况

根据污水综合排放标准(GB8978-88)[2],按地面水域使用功能要求和污水排放去向,对地面水水域和城市下水道排放的污水分别执行一、二、三级标准。该区域用水属于农业用水,对应标准中的一般保护水域,因此执行二级标准。将排放处测定值与测定标准进行比较,见表3。

表3 污染物最高允许排放浓度及测量数据比较mg/L

AsCuZnPbCdMnCr

排放处测定值0.0130.000 00.000 00.3650.096 30.098 50.884 6

第一类污染物0.51.00.11.5

第二类污染物(二级标准)1.05.05.0

结果达标达标达标达标达标达标达标

东郊垃圾场渗滤水处理厂处理后水样中7种主要重金属的含量均低于污染物最高允许排放浓度,可以排放进入环境中。从而推断出渗滤水原水必须经过处理后才能进行排放,否则会对环境造成重金属污染，因此垃圾场渗滤水处理厂的建设是非常必要的。

4 结语

昆明市东郊垃圾填埋场渗滤水处理厂中渗滤水中主要重金属包括砷、铬、铜、锌、铅、镉、锰。从平均值可以看出,重金属含量从高到低依次是铅、锰、锌、镉、砷、铬、铜。处理技术对铅的去除力不明显,其他重金属均较明显。可见该渗滤水处理厂需改进技术,加强对铅的去除能力。

从重金属方面看,水样在进处理车间前,砷、镉、铅含量达不到Ⅴ类标准,其他重金属达标;在蓄积雨水中,镉、铅达不到Ⅴ类标准,其他重金属均达标。

(1)渗滤水中含有多种重金属污染物,对于难去除的重金属应该特别对待,建议在露天蒸发过程中应对过滤池进行防渗处理。

(2)昆明在雨季时,降雨量较大,此时应该对渗滤池进行保护,以防正在进行过滤的渗滤水溢出,进入河水或者水库,污染更多水体。

(3)建议相关政府部门加强对垃圾场环境的宣传及管理工作,发动周边群众一起监督垃圾场的工作。

参考文献：

［1］

吕艳春.重金属急性毒性研究进展［J］.科技信息,2009（32）:329~330.

［2］ 周建民.重金属污染现状［J］.金属世界，2010(3):25~26.

［3］ 王宏镔,束文圣,蓝崇钰.重金属污染生态学研究现状与展望［J］.生态学报,2005(3):596~605.

［4］ 许嘉琳,杨居荣.陆地生态系统中的重金属［M］.北京:中国环境科学出版社,1996.

［5］ 贾广宁.重金属污染的危害与防治［J］.有色矿冶,2004,20(1):39~42.

［6］ 陈静生.环境地球化学［M］.北京.海洋出版社,1989.

［7］ 奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测(修订版)［M］.北京:高等教育出版社,2004.

［8］ 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法［M］.北京:中国环境科学出版社,2002.

［9］ 贝荣塔,李丰伟,马 叶,等.污染河流悬沙与铜、锌污染相关性研究［J］.环境科技,2009,22(4):4~6.

［10］ 奚旦立,陆雍森,蒋展鹏.环境工程手册-环境监测卷［M］.北京:高等教育出版社,1998.

Study on Current Situation of Heavy Metal Pollution in Landfill Leakage Water in Eastern Suburbs of Kunming City

Wu Ming,Bei Rongta,Li Jing

（Environmental science and engineering,Southwest forestry university;Kunming Yunnan 650224,China）

Abstract:Based on sampling and analyzing of the leakage water from landfill in the eastern suburbs of Kunming city,the elements and loading of heavy mental are analyzed,and the current situation of heavy metal pollution in leakage water are discussed.The results show that it has As,Cr,Cu,Zn,Pb,Cd,Mn in leakage water.Loading from high to low in turn is Pb,Mn,Zn,Cd,As,Cr,Cu.Processing technology of the lead removal forceis not obvious.After processing the leakage water,the loading of heavy mental fits Synthetical Draining Standard of Sewage (GB8978-88).But it doesnt reach surface water environment quality standards (GB3838-88) Ⅴ,thus the water could not be used.Local accumulated rainwater couldnt reach the standard,too,it proves thatThe local surface water has been polluted.

Key words:landfill;leakage water;heavy metal;pollution