陳家沖垃圾填埋場地下水環(huán)境健康風(fēng)險評價

余璇　康亭　鄭曉笛　宋柳霆　滕彥國

摘要：垃圾填埋是目前國內(nèi)處理城市生活垃圾的主要方式，由垃圾滲濾液引發(fā)地下水環(huán)境污染已成為當(dāng)前主要的水環(huán)境問題之一。選擇武漢市陳家沖垃圾填埋場為研究對象，通過對該區(qū)周邊地下水布孔取樣和監(jiān)測，分析了垃圾填埋場對其周圍地下水環(huán)境的影響。結(jié)果表明：研究區(qū)地下水的主要污染因子為Pb、Cd和Fe，且各污染物的濃度與采樣深度、井距呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。垃圾填埋場產(chǎn)生污染的影響范圍主要在距離800 m以內(nèi)、深度小于5.5 m的地下水。為進(jìn)一步了解該區(qū)地下水對人體健康危害的風(fēng)險程度，對研究區(qū)地下水進(jìn)行了水環(huán)境健康風(fēng)險評價，結(jié)果顯示：研究區(qū)各采樣井地下水的總風(fēng)險值在2.71×10^-4/a～7.12×10^-3/a，均超過國際輻射防護(hù)委員會（ICRP）推薦的最大可接受值5.0×10^-5/a，主要風(fēng)險因子為基因毒物質(zhì)Cd和Cr（VI）以及軀體毒物質(zhì)硝態(tài)氮；其中，Cd和硝態(tài)氮所致的健康風(fēng)險值超標(biāo)率100%，而cr（vI）的健康風(fēng)險值超標(biāo)率為50%，對暴露人群存在健康危害風(fēng)險。此外，對男性和女性健康風(fēng)險值的研究顯示，研究區(qū)地下水環(huán)境中污染物的男性健康危害風(fēng)險值普遍高于女性。

關(guān)鍵詞：垃圾填埋場；滲濾液；地下水水質(zhì)；污染評價；健康風(fēng)險評價

中圖分類號：X824 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1683（2017）05-0082-07

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加速，城市垃圾的增長量大幅度提高。據(jù)統(tǒng)計，目前我國垃圾年產(chǎn)量約為2億t，而且正以每年10%的速度增長。衛(wèi)生填埋是目前處理城市生活垃圾的主要方式，可以避免因露天堆放而引起的環(huán)境問題，但是因為雨水沖刷、淋浴等，垃圾填埋場可能會瀝出滲濾液。滲濾液中包含著填埋場內(nèi)幾乎所有的可溶物，對環(huán)境的影響有很長的時效性，如若管理不善，將會嚴(yán)重危及地表水體、地下水含水系統(tǒng)甚至人類生存。國內(nèi)外有關(guān)垃圾填埋場滲濾液污染地下水的事件屢有發(fā)生，如武夷山垃圾填埋場曾因雨水沖刷，滲濾液下滲，對地下水水質(zhì)造成嚴(yán)重污染；吉林市某垃圾填埋場曾因壩體滲漏，導(dǎo)致滲濾液漫延滲入地下，使得周邊地下水中的有機(jī)污染物和重金屬嚴(yán)重超；北京、寧夏、成都等地也發(fā)生過類似的環(huán)境污染事件。陳家沖垃圾填埋場是武漢市大型垃圾填埋場，肩負(fù)著處理武漢市大量生活垃圾的重任。近年來，隨著垃圾產(chǎn)量的不斷攀升，該垃圾場正面臨著超量填埋的壓力，且武漢市地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤季候區(qū)，雨量充沛，使得陳家沖垃圾填埋場存在著很大的安全隱患。因此，開展陳家沖垃圾填埋場滲濾液對周邊地下水水環(huán)境的影響研究，十分必要。

本文通過鉆孔取樣和監(jiān)測，對陳家沖垃圾填埋場周邊地下水環(huán)境中硝態(tài)氮和重金屬含量進(jìn)行了調(diào)查研究。通過水質(zhì)分析評價了該研究區(qū)水質(zhì)污染程度，結(jié)合健康風(fēng)險評價模型進(jìn)一步分析了當(dāng)?shù)匚廴緺顩r可能會對周邊居民造成的危害，以期為該研究區(qū)地下水環(huán)境保護(hù)和管理提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況及樣品采集

1.1填埋場概況

陳家沖垃圾填埋場位于武漢市新洲區(qū)陽邏半邊山，距武漢市區(qū)約40 km，距繞城公路約2 km，地面高程為22～68 m，半邊山高程達(dá)62.8 m，地形波狀起伏。填埋場周邊地表水系十分發(fā)育，湖泊和堰塘均有分布，西部與北部溝渠縱橫，北部為五一湖與長河貫通，最后匯入長江。

陳家沖垃圾填埋場一期于2007年建成并投入試運行，一期計劃可填埋量為280萬t，二期建成后總?cè)萘靠墒褂?0年以上。然而，陳家沖垃圾填埋場一期投入使用僅僅5年，填埋量已超過320萬t，處于超填狀態(tài)，垃圾堆積已高出地面約15 m，超出設(shè)計高度約5 m，給周邊環(huán)境帶來巨大隱患。

1.2樣品的采集

陳家沖垃圾填埋場地下水類型為卵礫石混黏性土層中的滯水帶，主要由大氣降水補給，屬淺層地下水。因地形限制，采樣點主要分布于垃圾場西側(cè)和西南側(cè)，共采集地下水樣品8個（J₁至J₈），采樣點位置見圖1。J₁至J₈井的采樣深度分別為3 m、4 m、4 m、5 m、5.5 m、6 m、8 m、8 m。

采用聚乙烯采樣瓶，預(yù)先使用5%～10%稀硝酸浸泡24 h，再用超純水沖洗干凈。裝樣前預(yù)先用被采樣水樣潤洗3遍，采集量為500 mL。樣品采集后盡快運回實驗室，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

2材料與方法

2.1水質(zhì)檢測方法

硝態(tài)氮的測定采用紫外分光光度法；六價鉻的測定采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7467-87）；總汞的測定采用冷原子吸收分光光度法；鎘、鋅、鉛、銅的測定采用原子吸收分光光度法（GB7475-87）；三價鐵的測定采用鄰菲羅啉分光光度法（GB/T 223.70-2008）。

2.2水環(huán)境質(zhì)量評價方法及標(biāo)準(zhǔn)

（1）水體單項污染指數(shù)。

從表3中可以看出，研究區(qū)地下水樣品的硝態(tài)氮、Cr（VI）、Hg、Cd、Pb和Fe等6項污染物均有檢出，檢出率為100%。其中，J₁至J₈八眼井地下水的Pb含量均較高，在0.340～0.435 mg/L之間，遠(yuǎn)超過地下水O類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（0.05 mg兒），超標(biāo)率達(dá)100%；而硝態(tài)氮、Cr（VI）、H g、Cd和Fe等含量分別在0.22～3.90 mg/L、0.000 3～0.015 mg/L、0.000 03～0.000 26 mg/L、0.000 7～0.01 mg/L、0.142～0.289 mg/L之間，均未超標(biāo)。

為了考察垃圾填埋場對周圍地下水環(huán)境的影響，分別利用采樣井與垃圾場的距離、采樣深度與污染物濃度進(jìn)行了作圖f圖2和圖3）。從圖2可以看出，硝態(tài)氮、Cr（VI）、H g、Cd、Pb、Fe均表現(xiàn)出隨著與采樣井距離的增大，污染物濃度明顯降低的趨勢。在距離垃圾場600 m到800 m之間，地下水中各污染物的濃度隨著距離的增大而迅速下降。其中，硝態(tài)氮和Cr（VI）含量在距離垃圾場700 m到850 m范圍內(nèi)，有明顯的降低；而Hg、Cd、Pb、Fe含量值在距離垃圾場700 m范圍內(nèi)，有明顯的降低。圖3顯示了污染物濃度與采樣井深度的變化趨勢。從圖3可以看出，6種污染物均呈現(xiàn)出隨采樣深度的增加而明顯降低的趨勢。在采樣深度大于5.5 m的采樣井中，硝態(tài)氮和Cd濃度下降幅度大，分別在0.22～1.52mg/L、0.0007～0.001 mg/L之間。因此，與垃圾填埋場距離越遠(yuǎn)且采樣深度越深，各污染物的濃度就越低，表明垃圾填埋場產(chǎn)生的污染對周圍地下水環(huán)境造成了一定的影響：在距離上，其影響范圍主要在800 m以內(nèi)；在采樣深度上，其影響范圍主要在埋深小于5.5 m的地下水。

3.2陳家沖垃圾填埋場周邊地下水水質(zhì)污染評價

結(jié)合地下水水質(zhì)O類標(biāo)準(zhǔn)，對陳家沖垃圾填埋場附近各采樣點地下水水質(zhì)進(jìn)行了污染評價，結(jié)果見表4。

根據(jù)表4所示的計算結(jié)果可知，研究區(qū)8眼采樣井地下水中Pb的單項污染指數(shù)在6800～8700之間，均超過5.0，屬于O類水體，達(dá)到了嚴(yán)重污染水平；Fe的濃度雖未超過O類標(biāo)準(zhǔn)，但其單項污染指數(shù)在0.470～0.960之間，屬于輕度污染。Cd的單項污染指數(shù)在0.500～1.000之間，達(dá)到輕度污染水平。在調(diào)查范圍內(nèi)，各采樣井地下水的硝態(tài)氮、Cr（VI）和Hg的單項污染指數(shù)均低于0.4，處于未污染水平。整體而言，采樣深度小于5 m的采樣井（J₁、J₂、J₃和J₄）主要污染因子為Pb、Cd和Fe，而采樣深度大于5 m的采樣井f₅、J₆、J₇和J₈主要污染因子為Pb和Fe。研究區(qū)各采樣井地下水水質(zhì)的綜合污染指數(shù)在1.231～1.903之間，處于重度污染水平（1.0～2.0），屬于O類水體，不能直接用于生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.3陳家沖垃圾填埋場周邊地下水水質(zhì)健康風(fēng)險評價endprint