北京砂石坑回填物對(duì)地下水水質(zhì)影響分析

李志萍，謝振華，姜其貴，路 明，許苗娟，張 院

(1.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，北京 100195；2.北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100045)

北京砂石坑回填物對(duì)地下水水質(zhì)影響分析

李志萍1，謝振華1，姜其貴2，路 明1，許苗娟1，張 院1

(1.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，北京 100195；2.北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100045)

本文介紹了北京砂石坑回填現(xiàn)狀，分析了回填物的污染組分特征。以北天堂生活垃圾填埋場(chǎng)和老山建筑垃圾填埋場(chǎng)為例，分析了生活垃圾和建筑垃圾對(duì)地下水的影響程度。結(jié)合回填物的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的處理對(duì)策。針對(duì)已造成地下水污染的回填地區(qū)，提出科學(xué)的污染控制和治理方法。

北京；砂石坑；回填物；地下水；污染

0 前言

北京地下水開(kāi)發(fā)利用程度較高，全市供水總量的75%源于地下水，是國(guó)際上為數(shù)不多的以地下水作為城市主要供水水源的大都市。由于近幾年連續(xù)干旱，地表水資源嚴(yán)重短缺，作為北京供水安全和生態(tài)安全的基石——地下水，其重要性日益顯著。然而在北京市面臨供水緊張的同時(shí)，北京市的水資源特別是地下水資源也在遭受不同程度的污染，部分地區(qū)出現(xiàn)“水質(zhì)性”缺水，由于污染造成的地下水水質(zhì)惡化嚴(yán)重地威脅了城市水廠的供水安全。

目前北京市的垃圾處理方式以填埋為主，尤其是郊區(qū)城鎮(zhèn)多利用現(xiàn)有的河道或荒廢的砂石坑作為垃圾填埋場(chǎng)地，一般采用露天堆放或簡(jiǎn)易填埋等方式處理，填埋前砂石坑底部及側(cè)部均未采取任何防護(hù)措施，這對(duì)地下水環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，砂石坑回填物已成為本市地下水的一個(gè)重要污染源。因此，開(kāi)展砂石坑回填物對(duì)地下水水質(zhì)影響的研究是非常必要的。

1 回填物污染組分特征分析

北京市垃圾淋濾液具有污染物濃度變化幅度大；氨氮較高，金屬離子含量低；有機(jī)污染物含量低、種類多等特點(diǎn)[1]。生活垃圾和建筑垃圾淋濾液的化學(xué)成分詳見(jiàn)表1和表2。

由表1和表2可看出垃圾場(chǎng)淋濾液的化學(xué)特征如下：

表1 北京市生活垃圾淋濾液化學(xué)成分（mg/l）

表2 北京市建筑垃圾淋濾液化學(xué)成分（mg/l）

(1)淋濾液的化學(xué)成分極為復(fù)雜，既有有機(jī)污染組分，又有無(wú)機(jī)污染組分，此外還有一些微量重金屬污染組分，表現(xiàn)出很強(qiáng)的綜合污染特征。

(2)垃圾場(chǎng)的淋濾液成分和濃度受垃圾種類的影響。生活垃圾中COD、Cl-、NH4+、NO3

-－N、TDS含量都極高，比建筑垃圾場(chǎng)地淋濾液中的相應(yīng)成分的濃度都要高。

(3)兩種類型的垃圾淋濾液中，多種指標(biāo)超過(guò)地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)造成地下水污染。在相同處置條件下，生活垃圾對(duì)地下水造成的影響遠(yuǎn)大于建筑垃圾。

2 砂石坑回填物對(duì)地下水的影響

目前，垃圾直接回填已成為北京市地下水的主要污染源之一，而且其造成的污染范圍之廣，程度之重、危害性之大是不容忽視的。

2.1 生活垃圾回填對(duì)地下水的影響

北天堂垃圾填埋場(chǎng)是西郊地區(qū)垃圾填埋深度最大，填埋量最多的場(chǎng)地。北天堂垃圾填埋場(chǎng)原為采砂石坑，自1989年開(kāi)始陸續(xù)進(jìn)行填埋，截止2005年已填埋生活垃圾417×104m3。該區(qū)含水層巖性以砂礫石為主，透水性好，屬防污性能較差區(qū)。由于生活垃圾的任意填埋，使北天堂地區(qū)地下水受到明顯的污染，已對(duì)周?chē)h(huán)境和飲用水安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，隨著時(shí)間的推移，各項(xiàng)污染指標(biāo)均有所增加，2004年地下水中CODMn和Cl-的最高濃度分別為2.3mg/L、287.8mg/L，到2005年最高濃度分別達(dá)到25.8mg/L、493.5mg/L；距離垃圾填埋場(chǎng)越近，地下水水質(zhì)污染越重，垃圾填埋場(chǎng)附近地下水中總硬度為700mg/L，但在垃圾場(chǎng)處地下水中總硬度高達(dá)1200mg/L，并沿地下水流向逐漸降低[2]。

23.2 建筑垃圾回填對(duì)地下水的影響

老山砂石坑位于永定河沖洪積扇頂部地區(qū)，是原北京市建材局開(kāi)采砂石的場(chǎng)所，經(jīng)過(guò)40年的砂石開(kāi)采形成的，90年代中期停止開(kāi)采后，該砂石坑逐漸成為垃圾建筑回填場(chǎng)所。該區(qū)含水層結(jié)構(gòu)單一，巖性為砂卵礫石層，透水性良好，為污染物的垂直入滲提供了良好條件。

回填物浸泡試驗(yàn)結(jié)果顯示，浸泡液中NO2--N濃度高達(dá)4.80mg/L，是該區(qū)域地下水背景值960倍，NO3

-－N濃度是56.49mg/L，是背景值的15倍，都已達(dá)到地下水超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。高錳酸鹽指數(shù)是自來(lái)水的4倍，已達(dá)到地下水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表3）。由于廢混凝土中含有大量的水合硅酸鈣和氫氧化鈣，滲濾液呈強(qiáng)堿性，當(dāng)廢混凝土中的水合硅酸鈣和氫氧化鈣完全溶出后，滲濾液的PH值一般穩(wěn)定在8.0左右[3]。

表3 回填物浸泡液化驗(yàn)結(jié)果表（mg/L）

地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，老山砂石坑周?chē)叵滤言馐懿煌潭任廴?，且距離老山填埋場(chǎng)越近，地下水水質(zhì)越差，上游水質(zhì)好于下游水質(zhì)。上游500m處地下水中各項(xiàng)指標(biāo)都符合地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，下游200m處地下水中總硬度和溶解性總固體指標(biāo)達(dá)到了Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

3 地下水污染防護(hù)對(duì)策

砂石坑回填物，尤其是生活垃圾，對(duì)地下水污染嚴(yán)重。由于地下水污染具有復(fù)雜性、隱蔽性和難以恢復(fù)的特點(diǎn)，一旦地下水遭受了污染，其恢復(fù)和凈化的過(guò)程是漫 長(zhǎng)的，而且處理技術(shù)難度大，治理費(fèi)用昂貴。因此，地下水污染的防護(hù)和治理是至關(guān)重要的。

3.1 回填物處理對(duì)策

（1）生活垃圾填埋規(guī)范化

由于生活垃圾滲濾液是一種高濃度的有機(jī)廢水，其濃度高，流動(dòng)緩慢，滲漏持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，若處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)周?chē)叵滤⒌乇硭斐蓢?yán)重的污染。因此，生活垃圾處理必須嚴(yán)格按照《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，建設(shè)具備合適的水文、地質(zhì)和環(huán)境條件的衛(wèi)生填埋場(chǎng)，并進(jìn)行專門(mén)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，科學(xué)的施工和管理。為嚴(yán)格防止環(huán)境污染，衛(wèi)生填埋場(chǎng)必須建有垃圾滲濾液的收集和處理系統(tǒng)、填埋場(chǎng)廢氣的排除或回收系統(tǒng)、垃圾降解過(guò)程中產(chǎn)生的水、氣和附近地下水源污染情況的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還必須滿足一定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，并便于封場(chǎng)后的生態(tài)恢復(fù)。

（2）建筑垃圾資源化

目前北京絕大部分建筑垃圾是采用露天堆放或簡(jiǎn)易填埋的方式進(jìn)行處理的，還有部分建筑垃圾是混在生活垃圾中被填埋的。由于建筑垃圾與生活垃圾的物理、化學(xué)物特性相差很大，混合填埋會(huì)可能會(huì)造成生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾水處理設(shè)施不能正常運(yùn)行，或加劇填埋場(chǎng)表面沉降的非均勻性，降低場(chǎng)地復(fù)原再利用的經(jīng)濟(jì)效益[4]。建筑垃圾與生活垃圾混合填埋，大大降低了生活垃圾填埋場(chǎng)的自身價(jià)值。

建筑垃圾中的許多廢棄物經(jīng)分揀、剔除或粉碎后，大多是可以作為再生資源重新利用的，如廢鋼筋、廢鐵絲、廢電線和各種廢鋼配件等金屬，經(jīng)分揀、集中、重新回爐后，可以再加工制造成各種規(guī)格的鋼材；廢棄木材則可以用于制造人造木材；磚、石、混凝土等廢料經(jīng)破碎后，可以代砂，用于砌筑砂漿、抹灰砂漿、打混凝土墊層等，還可以用于制作砌塊、鋪道磚、花格磚等建材制品。綜合利用建筑垃圾是節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)的有效途徑。

3.2 填埋場(chǎng)地下水污染控制和治理方法

3.2.1 地下水污染控制措施

對(duì)已造成地下水污染的回填場(chǎng)，首先要控制污染的進(jìn)一步擴(kuò)散，使垃圾場(chǎng)的污染限制在一定范圍內(nèi)，不會(huì)有新的擴(kuò)展，然后進(jìn)行治理。污染的控制主要有以下方法。

(1) 流場(chǎng)控制法

利用地下水水動(dòng)力場(chǎng)來(lái)控制污染的擴(kuò)展，可采用抽水或注水的方法控制地下水流場(chǎng)，使污染限定在一定的范圍內(nèi)。

(2)回填砂石坑頂部防滲屏障法

在回填物頂部設(shè)置防滲層，以減小外部水的滲入，從而減少淋濾液的數(shù)量，達(dá)到控制污染擴(kuò)展的目的。

(3)不同的截、排工程方案

在垃圾場(chǎng)的下游或上游設(shè)計(jì)垂向屏障，必要時(shí)還可設(shè)置抽排工程，控制污染物的運(yùn)移。

3.2.2 污染地下水的修復(fù)技術(shù)

在污染源控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地下水污染修復(fù)。目前，修復(fù)技術(shù)主要包括異位和原位處理兩個(gè)方面。由于原位處理對(duì)環(huán)境干擾小，投資低，成為主要的處理方向。主要的原位處理技術(shù)有加藥法（化學(xué)處理法）、曝氣法、土壤改性法、可滲透反應(yīng)墻、生物修復(fù)法、泥炭生物屏障修復(fù)法等[5]。

[1] 劉長(zhǎng)禮.城市垃圾地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)方法[M].北京:地質(zhì)出版社,2006.

[2] 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì).北京地下水[M].北京:中國(guó)大地出版社,2008.

[3] T G Townsend , Y Jang , L G Thurn .Simulation of construction and demolition waste leachate[J]. Journal of Environmental Engineering, 1999,125(11):1071～1081.

[4] 袁玉玉,王羅春,趙由才.建筑垃圾填埋場(chǎng)的環(huán)境效應(yīng)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,14(1):25～28.

[5] 張桂華,潘偉斌,秦玉潔.垃圾滲瀝液污染地下水的控制措施及修復(fù)方法[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2004,12(2):109～113.

Impact Analysis of Sandpit Backfill on the Groundwater Environment in Beijing

LI Zhiping1, XIE Zhenhua1, JIANG Qigui2, LU Ming1, XU Miaojuan1, ZHANG Yuan1
(1.Hydrogeology and Engineering Geology team of Beijing, Beijing 100195;2.Beijing Municipal Institute of City Planning & Design, Beijing 100045)

The present situation of the sandpit backfill in Beijing has been introduced,and the pollution characteristics of the backfill material have been analyzed in this paper. The Beitiantang landfill site and Laoshan landfill site have been considered as the typical sites for case study. The impact of solid wastes and construction wastes on the groundwater environment has been analyzed. Combination with the characteristics of backfll material, this paper has put forward detailed measures on disposal of refuse, and provided methods to control and remedy groundwater pollution in order to protect the groundwater in sandpit backfll area where the groundwater has been polluted.

Beijing; sandpit; backfll material; groundwater; pollution

X824

A

1007-1903(2009)03-0022-04