都勻市垃圾填埋場周圍土壤重金屬含量調(diào)查研究

毛海立 麴明禮

（黔南民族師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院貴州都勻558000）

都勻市垃圾填埋場周圍土壤重金屬含量調(diào)查研究

毛海立 麴明禮

（黔南民族師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院貴州都勻558000）

本文以都勻市垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤為研究對象，通過調(diào)查填埋場周圍農(nóng)田土壤重金屬含量。結(jié)果表明，該地區(qū)農(nóng)田土壤受到重金屬嚴(yán)重污染，并且隨垃圾填埋場與農(nóng)田距離的增加，土壤重金屬含量呈現(xiàn)出降低趨勢，海拔高于垃圾填埋場的農(nóng)田受重金屬污染程度較輕。農(nóng)田土壤受重金屬嚴(yán)重污染很大程度上是垃圾填埋場的影響。

重金屬；垃圾填埋；影響

隨著城市人口的急劇增加，垃圾逐年增多，已成為當(dāng)今重大的環(huán)境問題之一，也成為環(huán)境學(xué)家研究的熱點和難點[1-7]。現(xiàn)代垃圾的處理的最基本目標(biāo)是減量化、無害化和資源化。目前國內(nèi)外垃圾的處理方法有焚燒發(fā)、堆肥法和分選法，其中焚燒法和衛(wèi)生填埋法最為普遍。我國基本上采用填埋法，從而形成了大量的垃圾填埋場，由于大部分城市沒有對垃圾進行分類收集，電子垃圾進入垃圾填埋場。導(dǎo)致；垃圾填埋場重金屬污染嚴(yán)重[2-3]，同時垃圾濾液對下游及周圍環(huán)境也造成嚴(yán)重污染。一些垃圾填埋場將填埋一段時間的垃圾進行簡單分選后，將其作為有機肥料出售給農(nóng)民和果農(nóng)。這些垃圾中的重金屬通過食物鏈進入人體，對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。因此掌握填埋重金屬污染的特征，對于垃圾填埋場重金屬的污染和治理具有重要意義[2-7]。

目前國內(nèi)對重金屬礦區(qū)重金屬污染方面研究較多[8-11]。但有關(guān)垃圾填埋場的重金屬污染研究較少。本文通過對貴州省都勻市垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤重金屬含量的調(diào)查研究，初步評估垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤是否受到影響，尋找其污染特征和來源，從而對其垃圾填埋方法的改進具有重要意義。對今后改善填埋場周圍土壤質(zhì)量，完善污染問題提供參考，保證人類健康發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展科學(xué)戰(zhàn)略。

1 材料與方法

1.1 填埋場概況

都勻市生活垃圾處理場位于小圍寨鎮(zhèn)大河村，是都勻市唯一一個生活垃圾處理廠，原系都勻市政府直接管理，2010年通過都勻市人民政府公開招標(biāo)，都勻市科林環(huán)保公司以TOT+BOT的合作模式與政府簽訂合同，開始建設(shè)經(jīng)營。該垃圾處理廠每日處理垃圾200t～300t，基本完成都勻市整個市區(qū)的生活垃圾處理。該公司采用衛(wèi)生填埋的處理工藝，對垃圾進行處理，由都勻環(huán)衛(wèi)處理垃圾，運輸車轉(zhuǎn)運至都勻市垃圾填埋場填埋，由作業(yè)機械進行鋪壓，在就近取土覆蓋，最后打藥消殺蚊蟲。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器：島津原子吸收分光光度計AA-6300CCP/N 206-52430、島津石墨爐原子化器GFA-EX7i（P/N206-52100）、ECH-II微波控溫加熱板（上海新儀微波化學(xué)科技有限公司）、容量瓶、燒杯、吸量管、吸管、粉碎機。

1.2.2 實驗藥品：H2O230%優(yōu)級醇，HNO365%優(yōu)級醇，HF優(yōu)級醇。1.2.3樣品采集：研究區(qū)域選擇在貴州省都勻市垃圾填埋場附近農(nóng)田土壤作為實驗對象。然后按照農(nóng)田離填埋場的距離逐漸增加，根據(jù)填埋場周圍地形為梯度形狀，因此我采用S型采樣，采集表層0cm～20cm土壤為主，分別在填埋場內(nèi)、離填埋場200m、400m、600m、800m左右這五個點。每個點采用梅花型采樣方法，采取土樣五個并混合均勻為該點的一個樣品，樣品采集約500g，除去樣品中顆粒較大的沙石、根莖等雜物,再用木棒碾碎混勻后采用四分法縮合至100g左右,按照這種方法采取五組樣品帶回實驗室。每組樣品自然晾干，再用粉碎機粉碎，過60目尼龍篩，用樣品封口袋裝袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品分析

樣品處理：取36個50mL容量瓶10mL吸量管和5mL吸量管各一支，2個100mL燒杯，膠頭滴管，2顆玻璃棒，用鉻酸侵泡24h。

土樣處理采用HNO3-HF-H2O2這一消解體系，用微波消解儀消解。取打磨過60目篩的0.2000g土樣于微波消解罐中，分別用少量去離子水濕潤土樣，并加入5mL硝酸，2mLHF，1mL雙氧水，按如下程序進行微波消解：

表1 微波消解程序

待消解結(jié)束后，將消解罐置于ECH-II微機控溫加熱板上趕酸，在150℃下趕酸近1h，待溶液近干后，用少量稀消酸溶解殘渣，冷卻至室溫，將其定容到50mL容量瓶中，并用1%的稀硝酸定容至刻度。每組樣品做三個平行樣，靜置待用。

1.4 數(shù)據(jù)分析

表2 吸光度與濃度計算公式

2 結(jié)果與分析

表3 農(nóng)田土壤Cu、Cd、Pb的含量

注：樣品1號為填埋場內(nèi)土壤，作為對比樣。樣品2號到樣品5號按農(nóng)田和填埋場距離的增加，分別為樣品2號距填埋場200m左右，樣品3號距填埋場400m左右，樣品4號距填埋場600m左右，樣品5號距填埋場800m左右。

表4 土壤含量參考值

通過表3表明，樣品中Cu、Pb、Cd的含量都超過國家一級標(biāo)準(zhǔn)，并且樣品中Cu、Pb、Cd的含量隨著距離的增加呈現(xiàn)出峰型。在取樣中1號樣品為垃圾填埋場內(nèi)土壤，按理應(yīng)該是污染最為嚴(yán)重，但是通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其重金屬含量未超過國家一級標(biāo)準(zhǔn)。說明一號樣品并未受到污染。分析其原因如下：在取樣的時候，樣品以表層0cm～20cm土樣為主，而填埋場的填埋土壤大多是從其他地方運來，在短暫的時間內(nèi)，重金屬根本不能遷移到表層填埋的土壤中，因此并未受到污染。而樣品2號到樣品5號重金屬含量呈現(xiàn)出增高后降低的趨勢。有學(xué)者研究表明，垃圾在填埋的過程中經(jīng)歷四個階段包括初始的好氧階段、發(fā)酵階段、厭氧階段、初始的產(chǎn)甲烷階段及甲烷化穩(wěn)定階段[12-13]，垃圾內(nèi)部有機厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和侵入的大氣降水及地下水與垃圾中的各種重金屬離子共同形成垃圾滲濾液[14]。垃圾成分復(fù)雜致使垃圾滲濾液中含有大量有機物、無機鹽以及種類繁多且含量超標(biāo)的重金屬類[15]。廖利等研究表明，受滲濾液侵蝕的土壤pH值升高，有機質(zhì)和其他營養(yǎng)元素明顯增加。有機質(zhì)增加會導(dǎo)致土壤的重金屬產(chǎn)生富集現(xiàn)象，造成土壤重金屬污染[16]。王浩等的研究結(jié)果表明，有機質(zhì)積累對重金屬釋放潛力的影響與pH有關(guān)重金屬對pH值的變化的敏感度不同，其釋放潛力也有所不同[17]。2號樣品與垃圾填埋場距離比3號樣品近，而受重金屬污染程度小于3號樣品。分析其原因是樣品2號海拔高度高于填埋場，受垃圾滲濾液的影響較小。土壤重金屬主要來源有，大氣沉降、地下水和污水遷移。樣品2號由于海拔高于垃圾填埋場，受地理條件的限制，受到一定程度污染，但是污染較輕。而樣品3號到樣品5號海拔高度與填埋場最低位置相平，并且土壤重金屬的含量隨著距離的增加呈現(xiàn)降低的趨勢。通過與國家土壤標(biāo)準(zhǔn)值對比發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重受到了重金屬的污染。不難推測出，在很大程度上土壤重金屬的污染在根本上是受到填埋場滲濾液的影響。重金屬以鹽的形式隨地下水遷移到附近的土壤中，還有易揮發(fā)的重金屬鹽隨大氣沉降到附近的農(nóng)田土壤里，從而使其附近土壤含有大量重金屬。

土壤中污染物可以通過食物鏈（土壤——植物——人體或植物——動物——人體）對人類健康造成不良影響。根據(jù)國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)，旱地中的Cu濃度超出150mg·kg-1，Cd濃度超出0.3mg·kg-1,Pb濃度超出250mg·kg-1就會對人體健康產(chǎn)生潛在的危害。垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤以種蔬菜和玉米為主，然而蔬菜對重金屬的富集能力很強，根據(jù)國家食品衛(wèi)生規(guī)定，蔬菜中Cu的含量不能超過10mg·kg-1(GB15199-94),Pb的含量不能超過0.2mg·kg-1(GB14935-94)。蔬菜中重金屬元素含量,主要取決于環(huán)境中重金屬污染情況[18]。從實驗數(shù)據(jù)可以看出，垃圾填埋場附近土壤已經(jīng)超過的國家正常標(biāo)準(zhǔn)，如果長期食用該地區(qū)種出的食物，將會嚴(yán)重影響到人體健康。同樣鉛的含量也超過國家土壤正常標(biāo)準(zhǔn)，研究表明，鉛能損害人的造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)并且致癌、致畸等。貧血就是急性或慢性鉛中毒的一個早期表現(xiàn)。鉛可能引起神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的改變,引起中樞神經(jīng)腦水腫[19-20]。因此，農(nóng)田土壤受到重金屬污染，對人類健康會造成嚴(yán)重傷害。

3 結(jié)語

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，都勻市垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤受到重金屬嚴(yán)重污染,如果長時間食用該地區(qū)出產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品，會存在重金屬中毒的風(fēng)險。從重金屬的遷移和富集特征來看，農(nóng)田土壤重金屬污染很大程度上是受垃圾填埋場的影響。說明當(dāng)下我國垃圾填埋場的填埋技術(shù)不夠完善，而中國垃圾處理以填埋為主，因此加強垃圾填埋技術(shù)的改進，保護垃圾填埋場周圍農(nóng)田土壤不受污染，是十分必要的。必須對今后垃圾填埋場防滲透技術(shù)有待改進和加強，為了使重金屬污染不影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和資源的可持續(xù)利用，必須堅持科學(xué)發(fā)展觀的思想，預(yù)防為主、防治結(jié)合、提升科技實力和治理能力，保護生態(tài)環(huán)境與人類和諧發(fā)展。

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毛海立(1975—），男，理學(xué)學(xué)士，教授，研究方向:資源產(chǎn)出地環(huán)境生態(tài)研究。