濟(jì)南南部垃圾填埋場對地下水質(zhì)量的影響分析

于大潞，鄭麗爽，于世林

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南　250014)

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濟(jì)南南部垃圾填埋場對地下水質(zhì)量的影響分析

于大潞，鄭麗爽，于世林

(山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南250014)

為了了解濟(jì)南市南部山區(qū)垃圾填埋場對地下水的影響，通過分析濟(jì)南南部山區(qū)垃圾填埋場的分布狀況、主要污染成分、濃度及其地質(zhì)環(huán)境背景，利用單因子和多因子評價方法，分析研究垃圾填埋場對地下水質(zhì)量的影響及運(yùn)移情況，對濟(jì)南市創(chuàng)建國家衛(wèi)生城市,保障人民健康，提高市民生活質(zhì)量具有重要的意義。

垃圾填埋場；巖溶地區(qū)；淋濾液；地下水質(zhì)量；影響；濟(jì)南市

引文格式：于大潞，鄭麗爽，于世林.濟(jì)南南部垃圾填埋場對地下水質(zhì)量的影響分析[J].山東國土資源，2015,31(8)：54-57.YU Dalu，ZHENG Lishuang，YU Shilin. Influence Analysis of Waste Landfill in Southern Jinan to Groundwater Quality[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):54-57.

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加速，城市垃圾的產(chǎn)生量和堆積量均在逐年增加，城市垃圾的無序堆放嚴(yán)重威脅著地下水的質(zhì)量安全。濟(jì)南獨特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，造成濟(jì)南市南部山區(qū)地質(zhì)環(huán)境十分脆弱。開展?jié)鲜心喜可絽^(qū)垃圾填埋場對地質(zhì)環(huán)境的影響評價工作，將為濟(jì)南城市規(guī)劃和城市供水安全等提供地質(zhì)依據(jù)①。

1　垃圾填埋場地質(zhì)背景特征

1.1地層巖性特征

地層結(jié)構(gòu)對垃圾污染物的防護(hù)能力是垃圾填埋場對地質(zhì)環(huán)境污染的主要影響因素之一。濟(jì)南南部為低山丘陵區(qū)，大部分基巖裸露，巖性主要以寒武紀(jì)九龍群炒米店組至奧陶紀(jì)八陡段灰?guī)r為主，第四系一般分布在山間谷地、山前沖洪積平原地帶，巖性以黃土、粉質(zhì)粘土為主，底部一般為粘土或薄層碎石土，覆蓋層厚度一般小于20m，其獨特的地質(zhì)條件極易造成垃圾淋濾液下滲污染巖溶地下水。

1.2構(gòu)造發(fā)育情況

濟(jì)南南部地區(qū)較大的斷裂主要有港溝斷裂、東塢斷裂、千佛山斷裂、炒米店斷裂，另外，還分布著大量的中小型斷裂及褶皺等構(gòu)造，地表、地下巖溶裂隙發(fā)育，在地表可見溶洞、溶溝、溶槽、溶蝕裂隙等巖溶現(xiàn)象，地表巖溶為地下水接受大氣降水直接入滲補(bǔ)給創(chuàng)造了極為有利的條件，同時也極有利于垃圾淋濾液通過地表巖溶裂隙直接入滲，污染地下巖溶水。地下溶洞、溶孔、溶隙、溶蝕管道等為地下水的儲存、運(yùn)移提供了巨大的空間和通道，但也為垃圾淋濾液等污染物質(zhì)的運(yùn)移提供了條件。

1.3水文地質(zhì)特征

由于濟(jì)南市獨特的地質(zhì)特點，濟(jì)南南部垃圾填埋場集中分布在寒武紀(jì)九龍群炒米店組至奧陶紀(jì)八陡段濟(jì)南泉域地下水的直接補(bǔ)給區(qū)，該層也是濟(jì)南市具有集中供水意義的含水巖組[1]。其巖性為厚層質(zhì)純灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖和泥質(zhì)灰?guī)r等。巖溶裂隙發(fā)育，且彼此連通，導(dǎo)水性強(qiáng)，有利于地下水的補(bǔ)給、徑流和富集。在補(bǔ)給徑流區(qū)，單井涌水量一般小于500m3/d，地下水位埋深一般50～100m，水位年變幅20～50m。山前傾斜平原以及單斜構(gòu)造前緣，單井涌水量可達(dá)1000～5000m3/d，局部大于10000m3/d，水位埋深一般小于10m，水位年變化幅度一般3～4m。

1.4垃圾填埋場的分布特征

研究區(qū)垃圾填埋場主要分布在交通沿線兩側(cè)及居民點附近，無標(biāo)準(zhǔn)的城市衛(wèi)生垃圾填埋場，絕大多數(shù)垃圾填埋場都是隨意堆放或簡單堆放在溝壑、溝渠、采石坑、河床邊、低洼地、荒地等負(fù)地形中，一般未經(jīng)過填埋或只進(jìn)行了簡單的覆蓋，底部一般未進(jìn)行防滲處理，且多數(shù)位于巖溶水直接補(bǔ)給區(qū)，垃圾在淋濾液作用下宜下滲，造成地下水污染。由于垃圾堆放隨意性較強(qiáng)，且多為建筑垃圾與生活垃圾形成的混合垃圾，分類性差，處理困難。

1.5垃圾淋濾液的主要污染成分

表1　垃圾淋濾液的離子含量(mg/L)

2　包氣帶滲透性分析

污染程度取決于垃圾場松散層的分布范圍、巖性、厚度及其滲透性能等[2]。因此，研究包氣帶土層滲透性對地下水環(huán)境的保護(hù)至關(guān)重要。通過對研究區(qū)3處有代表性地段的滲透性試驗分析，得出不同深度、不同巖性的滲透性能。結(jié)合松散層厚度可大致計算垃圾淋濾液污染地下水的時間，試驗結(jié)果為：九曲村北垃圾場松散層平均滲透系數(shù)0.37m/d，松散層厚度在18～22m，平均按20m計算，垃圾淋濾液約54天即可抵達(dá)灰?guī)r頂板，對地下水造成污染；窯頭大溝上游荊山村東南松散層平均滲透系數(shù)0.70m/d，第四系厚度一般在4～8m，平均按6m計算，垃圾淋濾液不到9d即可抵達(dá)灰?guī)r頂板；西郊臘山南溝谷內(nèi)松散層平均滲透系數(shù)2.079m/d，第四系厚度17.26～27.18m，平均按計算23.04m，地表污水僅需11d，即可抵達(dá)灰?guī)r頂板，形成地下水污染。

由此得出結(jié)論，山前地段由于第四系厚度較薄，松散層滲透性強(qiáng)，污染物極容易對局部地段巖溶水造成污染，尤其是在河道及灰?guī)r裸露區(qū)，垃圾淋濾液在極短的時間內(nèi)就可以造成巖溶水的污染，淺部巖石吸附能力達(dá)到飽和，必然造成污染物向深部運(yùn)移，造成深部巖溶水污染。

3　垃圾填埋場對地下水質(zhì)量影響評價

3.1評價方法的選擇

3.1.1單因子評價

以污染指數(shù)大小表示地下水污染程度，計算公式為：

式中：Pi為地下水中污染物i的污染指數(shù)；Ci為污染物i的實測濃度(mg/L)；Coi為地下水中污染物i的背景值(mg/L)；當(dāng)Pi<1時為未污染，Pi>1時為污染。

通過研究區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r，研究區(qū)采用收集歷史水文地質(zhì)資料來確定工作區(qū)地下水環(huán)境背景值。濟(jì)南泉域地質(zhì)-水文地質(zhì)條件與白泉泉域、長清-孝里鋪水文地質(zhì)單元極為相似，均為單斜構(gòu)造，地形、地貌、地層巖性一致，地下水補(bǔ)、徑、排方式相似[3]，50年代濟(jì)南地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)，白泉泉域、長清-孝里鋪水文地質(zhì)單元內(nèi)，污染企業(yè)也少于市區(qū)，為此，用這3個單元的50年代水質(zhì)分析資料，進(jìn)行工作區(qū)背景值研究，計算公式：

表2　研究區(qū)地下水環(huán)境背景值

3.1.2多因子評價

以綜合污染指數(shù)或內(nèi)梅羅污染指數(shù)進(jìn)行多因子評價，計算公式為：

(1)綜合污染指數(shù)

式中：P為地下水綜合污染指數(shù)；n為污染物種類數(shù)；Pi為地下水中污染物i的污染指數(shù)。

(2)內(nèi)梅羅污染指數(shù)

式中：(ci/coi)平均為地下水中污染指數(shù)平均值；(ci/coi)最大為地下水中污染指數(shù)最大值。

3.2污染程度分級

根據(jù)污染物組分的污染種類數(shù)及其綜合污染指數(shù)或內(nèi)梅羅污染指數(shù)，對地下水進(jìn)行污染程度劃分(表3)[2]。

表3　地下水污染程度分級

3.3評價因子

4　污染物在地下水中的運(yùn)移特征

為了研究污染物在地下水中的運(yùn)移規(guī)律，以垃圾填埋場為零點，沿地下水流向采樣，各采樣點和垃圾場的相對位置見表4及圖2。地下水水質(zhì)評價結(jié)果見表5、表6。

表4　垃圾場群采樣點相對位置

圖1　垃圾場與采樣點相對位置示意圖

表5　垃圾填埋場地下水水質(zhì)單因子評價結(jié)果

表6　垃圾填埋場地下水水質(zhì)多因子污染評價結(jié)果

圖2　垃圾填埋場對地下水的污染曲線

5　垃圾填埋場對地下水質(zhì)量影響評價結(jié)果及討論

6　結(jié)語

(1)通過分析濟(jì)南市南部地區(qū)圾填埋場的分布狀況、主要污染成分、濃度及其地質(zhì)環(huán)境背景，采用單因子指數(shù)、多因子指數(shù)(綜合污染指數(shù)、內(nèi)梅羅污染指數(shù))評價方法，分析研究垃圾填埋場對地下水質(zhì)量的影響及運(yùn)移情況，評價方法基本符合濟(jì)南市垃圾填埋場對地下水的污染情況，評價結(jié)果與濟(jì)南目前的污染情況相吻合。

(2)垃圾填埋場的污染范圍目前主要為點狀污染，隨著時間的推移，垃圾場的污染范圍在逐漸擴(kuò)大，污染濃度逐漸增大，逐漸由點狀污染擴(kuò)展到面狀污染，地下水一旦污染將不可逆轉(zhuǎn)，危及濟(jì)南市供水安全。

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Influence Analysis of Waste Landfill in Southern Jinan to Groundwater Quality

YU Dalu，ZHENG Lishuang，YU Shilin

( Shandong Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Jinan 250014, China )

In order to know the influence of landfill in southern mountain area in Jinan city to groundwater, through analysis of distribution, main pollution composition, concentration and its geology environment background of landfill in southern mountain area in Jinan city, by using multi-factor and single factor evaluation methods, the effect on the quality of groundwater and the migration of landfill have been analyzed. It has the vital significance to creat national healthy in Jinan city, protect people's health and improve the quality of people's life.

Waste landfill; karst region; leachate; groundwater quality; effects; Jinan city

2014-06-11；

2014-12-08；編輯：曹麗麗

于大潞(1983—)，男，山西絳縣人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作；E-mail：36053986@qq.com

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①山東省地礦工程勘察院，濟(jì)南市南部山區(qū)垃圾填埋場對地質(zhì)環(huán)境的影響評價設(shè)計，2006年