六里屯垃圾填埋場周邊NH3污染的影響分析

溫智玄，王艷秋

（1.北京市海淀區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園管理中心，北京100094；2.北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，北京100086）

六里屯垃圾填埋場周邊NH3污染的影響分析

溫智玄1，王艷秋2

（1.北京市海淀區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園管理中心，北京100094；2.北京市海淀區(qū)環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，北京100086）

生活垃圾中的有機(jī)垃圾在降解過程中，會(huì)不斷地釋放惡臭氣體，成為填埋場的主要污染物之一。以氨氣為例，利用大氣預(yù)測軟件系統(tǒng)AERMOD模型對(duì)北京六里屯垃圾填埋場惡臭污染物擴(kuò)散進(jìn)行了模擬預(yù)測，進(jìn)一步探索惡臭污染物的遷移擴(kuò)散規(guī)律，預(yù)測惡臭污染物在不同條件、不同時(shí)間和不同距離處的濃度分布情況。

填埋場；NH3；氣象因素；AERMOD模型

溢散到大氣中的填埋氣體內(nèi)所含有的低濃度異味成分包括酯類、硫化氫、有機(jī)硫化物、烷基苯、檸檬烯及其他的碳水化合物［1］。研究發(fā)現(xiàn)，這些散發(fā)異味的痕量氣體成分具有一定的毒性，其濃度已達(dá)到或超過能導(dǎo)致環(huán)境污染的水平，其中的揮發(fā)性有機(jī)物能夠增加當(dāng)?shù)鼐用窕及┌Y機(jī)會(huì)的潛在可能性，還有可能導(dǎo)致周邊地區(qū)臭氧氣體的形成［2］。六里屯垃圾衛(wèi)生填埋場是目前北京市海淀區(qū)惟一的生活垃圾處理設(shè)施，自該場投入使用以來，惡臭污染給周邊環(huán)境的影響一直是困擾填埋場運(yùn)行管理的難題，針對(duì)這一惡臭污染問題引發(fā)的市民投訴頻頻發(fā)生。目前，隨著填埋垃圾量的增加，填埋庫區(qū)已高出原有坑體，正在進(jìn)行堆高填埋作業(yè)，氣象條件對(duì)惡臭氣體擴(kuò)散的影響更大。隨著居民環(huán)保意識(shí)的提高與城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，探索填埋場惡臭氣體擴(kuò)散污染的場外擴(kuò)散機(jī)理，研究惡臭污染物的擴(kuò)散范圍，并結(jié)合填埋氣體的擴(kuò)散機(jī)理，研究各種污染源在不同氣象條件下的除臭技術(shù)工藝，從根本上解決垃圾填埋場對(duì)周邊居民及環(huán)境污染問題，成為我們亟待研究的課題之一。

1　研究方法

1.1實(shí)驗(yàn)部分

1.1.1采樣點(diǎn)布設(shè)和采樣時(shí)間

采樣點(diǎn)設(shè)置在填埋場周邊5 km范圍內(nèi)的居民聚集區(qū)、著名風(fēng)景區(qū)、重點(diǎn)企事業(yè)單位、交通樞紐等處，包括頤和山莊、路新海豐、德成公寓、趙莊子、王莊、冷泉橋、豐賢中路-永澄北路、填埋場入口、百望山東門、東馬坊、白家疃等地點(diǎn)。

采樣時(shí)間為2014年8月。

1.1.2檢測內(nèi)容與方法

以NH3為研究對(duì)象，采用的分析方法為HJ 534—2009環(huán)境空氣氨的測定次氯酸鈉-水楊酸分光光度法，檢出限為0.05 mg/m3。當(dāng)臭氣濃度監(jiān)測值小于檢出限時(shí)以檢出限的1/2計(jì)算。

1.2AERMOD模型

1.2.1模型選擇

目前，對(duì)污染物擴(kuò)散進(jìn)行預(yù)測分析的方法有Screen3篩選模式、AERMOD、ADMS、CALPUFF精確模式等。其中Screen3篩選模式預(yù)測結(jié)果較為粗略；AERMOD適用于評(píng)價(jià)范圍小于等于50 km的一級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目；ADMS適用于評(píng)價(jià)范圍小于等于50 km的一級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，其中包括一個(gè)街道窄谷模型，預(yù)測較為復(fù)雜；CALPUFF適用于從50 km到幾百公里范圍內(nèi)的模擬尺度。因此，筆者采用環(huán)安科技AermodsystemV3.0進(jìn)行預(yù)測。

1.2.2預(yù)測參數(shù)的確定

1）地面氣象數(shù)據(jù)。采用北京氣象站（站點(diǎn)編號(hào)54511、39.56N、116.17E）2013年的地面逐日24次氣象資料，其中包括溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、總云量和低云量。按AERMET參數(shù)輸入格式生成近地面逐時(shí)氣象輸入文件。

2）探空數(shù)據(jù)。采用北京氣象站（站點(diǎn)編號(hào)54511、39.56N、116.17E）2013年的高空探測數(shù)據(jù)，其中包括各層氣壓、高度、溫度、風(fēng)向及平均風(fēng)速等數(shù)據(jù)（離地高度H＜32 727 m）。

3）近地面參數(shù)。AERMOD所需近地面參數(shù)（正午地面反照率Albedo、白天Bowen率及地面粗糙度）按一年四季進(jìn)行選取，按照六里屯垃圾填埋場周邊地面環(huán)境及建筑物分布，地面分扇區(qū)數(shù)為6，扇區(qū)分界度數(shù)分別為0、30、155、180、215、300；地表類型分別為城市、農(nóng)作地、城市、農(nóng)作地、落葉林、城市；通用地表濕度為中度濕度氣候。數(shù)據(jù)選取參照“《AERMET USER GUIDE》，EPA-454/B -03-002，2004/11”。

4）地形參數(shù)。模型采用的地形參數(shù)來源于北京市1∶250 000地形格柵（Grid）文件，經(jīng)Arc/ Info坐標(biāo)及地理投影轉(zhuǎn)換，生成模型所需的數(shù)字高程（Dem）文件，其中經(jīng)AERMAP處理的范圍為10 km@10 km。生成的地形圖如圖1所示。

圖1　研究區(qū)域地形圖示

輸出地理高程文件按200 m@200 m網(wǎng)格進(jìn)行讀數(shù)，預(yù)測接收點(diǎn)網(wǎng)格分辨率為2 km@2 km，共計(jì)2 501個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。

5）建筑物下洗。建筑物高度小于排放點(diǎn)高度的1/2.5時(shí)，可不考慮建筑物的下洗。設(shè)計(jì)填埋堆體高度為24 m，因此考慮建筑高度在9.6 m以上的建筑物。

6）污染源參數(shù)。六里屯垃圾填埋場主要污染源為填埋作業(yè)區(qū)、滲瀝液調(diào)節(jié)池和填埋氣收集井。根據(jù)填埋氣產(chǎn)量、調(diào)節(jié)池滲瀝液量及調(diào)節(jié)池內(nèi)各污染物濃度對(duì)污染源參數(shù)進(jìn)行計(jì)算［3］，則CH4和NH3的平均排放強(qiáng)度分別為578.05 kg/h和106.36 kg/h。計(jì)算結(jié)果根據(jù)不同季節(jié)不同時(shí)段的排放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整［4］。以NH3為例，探索惡臭污染物的遷移擴(kuò)散規(guī)律。

7）環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。該區(qū)域大部分屬于二級(jí)功能保護(hù)區(qū)，百望山一帶屬于一級(jí)功能保護(hù)區(qū)。由于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NH3、H2S、CH4等污染物沒有限制標(biāo)準(zhǔn)，因此本區(qū)域環(huán)境質(zhì)量參照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2　填埋場惡臭污染物擴(kuò)散結(jié)果分析

2.1環(huán)境背景值檢測結(jié)果

對(duì)填埋場周邊重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境中的NH3進(jìn)行檢測，作為惡臭污染物擴(kuò)散研究中的疊加背景值，檢測結(jié)果見表1。

表1　監(jiān)測點(diǎn)名稱、坐標(biāo)及濃度

2.2最大地面濃度

AERMOD模型關(guān)于NH3最大地面濃度預(yù)測結(jié)果見圖2。在研究區(qū)域范圍內(nèi)，填埋場南部惡臭污染較其他區(qū)域顯著，此外，填埋場東北方向也存在一定程度的惡臭污染情況。這主要是由于填埋場南部區(qū)域的海拔較高，易發(fā)生惡臭污染物的聚積；而填埋場東北部則是受周邊建筑物下洗的影響，致使惡臭污染物濃度較周邊區(qū)域較高。

圖2　各點(diǎn)NH3高值等值線分布

2.3逐步值

隨著風(fēng)向、風(fēng)速等氣象條件的變化，不同時(shí)刻的惡臭污染物擴(kuò)散的濃度、方向及范圍均會(huì)發(fā)生變化。NH3在最大值時(shí)刻（2013年7月29日22∶00）的濃度等值線分布情況見圖3。此時(shí)惡臭污染物的擴(kuò)散范圍為填埋場東南方向至南方向范圍內(nèi)，黑龍?zhí)堵放c百望山之間的區(qū)域。

圖3　區(qū)域NH3逐步值等值線分布

2.4超標(biāo)率分析

NH3超標(biāo)率等值線分布見圖4。超標(biāo)現(xiàn)象主要集中在填埋場南方向，黑龍?zhí)堵放c百望山森林公園之間的區(qū)域。對(duì)所有關(guān)心點(diǎn)、網(wǎng)格點(diǎn)的超標(biāo)次數(shù)及超標(biāo)率的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在全部11個(gè)關(guān)心點(diǎn)和2 601個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中，出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象的點(diǎn)有43個(gè)，達(dá)標(biāo)率為98.4%。其中10個(gè)點(diǎn)超標(biāo)次數(shù)最多，超標(biāo)次數(shù)為3，14個(gè)點(diǎn)超標(biāo)次數(shù)為2，19個(gè)點(diǎn)的超標(biāo)次數(shù)為1。根據(jù)全時(shí)段統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，達(dá)標(biāo)率約100%。填埋場排放的NH3污染物濃度基本上達(dá)標(biāo)。超標(biāo)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)刻主要在2013/7/29 22∶00、2013/3/3 0∶00、2013/5/7 0∶00、2013/3/21 0∶00、2013/7/30 1∶00，多發(fā)生在夜間，低風(fēng)速、總云量和低云量較多等天氣情況下。

圖4　研究區(qū)域NH3超標(biāo)率等值線分布

3　結(jié)論

根據(jù)對(duì)NH3在研究區(qū)域中的最大值分布情況，主要污染易發(fā)區(qū)域集中在填埋場的南部和西南部；主要污染易發(fā)時(shí)刻主要是夏季夜間及污染擴(kuò)散條件較差的春季。最大值時(shí)刻的污染易發(fā)區(qū)域主要是填埋場的南部偏東區(qū)域，包括黑龍?zhí)堵放c百望山森林公園之間的區(qū)域，亮甲店村、六里屯村、頤和山莊小區(qū)等區(qū)域范圍內(nèi)。根據(jù)超標(biāo)率分析結(jié)果，填埋場排放的NH3污染物濃度基本上達(dá)標(biāo)。

［1］徐捷，吳詩劍，夏凡，等.垃圾填埋場揮發(fā)性有機(jī)物研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（4）：48-49.

［2］胡斌.垃圾填埋場惡臭污染解析與控制技術(shù)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2010.

［3］閔一玨，朱韶峰.城市垃圾衛(wèi)生填埋場廢氣產(chǎn)生量及主要污染因子的確定［J］.環(huán)境污染與防治，2000，22（3）：33-34.

［4］劉鴻霆，李啟彬，劉丹.垃圾填埋場甲烷釋放速率的研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（23）：11151-11153.

Influence Analysis of NH3Pollution around Liulitun Landfill

Wen Zhixuan1，Wang Yanqiu2
（1.Beijing Haidian District Circular Economy Industrial Park Management Center，Beijing100094；2.Haidian Environmental Sanitation Scientific Research Institute of Beijing，Beijing100086）

In the process of degradation of organic waste in domestic garbage，the fetor will be continuously released，which is one of the main pollutants in the landfill site.Taking Ammonia as an example，the odor pollutants diffusion from Beijing Liulitun landfill was simulated and predicted by atmospheric prediction software system of AERMOD model.It can further explore the rules of diffusion and migration of odor pollutants，predict odor pollutants in different conditions，time and distance ofthe concentration distribution.

landfill；NH3；meteorological factors；AERMOD model

X705；X701

A

1005-8206（2016）05-0057-03

2016-02-03

溫智玄（1983—），工程師，碩士，主要研究方向?yàn)槔盥駡龅倪\(yùn)行管理。