生活垃圾填埋場惡臭高發(fā)期應(yīng)急監(jiān)測和精準溯源的探索

＊張士兵

（上海銳浦環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司 上海 200331）

隨著經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，惡臭污染事件在社會上引起的糾紛和上訪案件日益增多，根據(jù)生態(tài)環(huán)境部于2019年8月、2020年12月通報的“12369”熱線環(huán)保投訴、舉報處理情況[1-2]，以惡臭氣體為代表的異味投訴連續(xù)兩年占全部環(huán)保投訴、舉報案件比例的30%以上，多聚焦于垃圾處理、畜禽養(yǎng)殖、化工、食品加工和飲料釀造、餐飲等行業(yè)。

惡臭污染具有多組分、低濃度、瞬時性、陣發(fā)性的特點，污染事件一旦發(fā)生，環(huán)境管理部門和監(jiān)測人員趕到現(xiàn)場，往往不易捕捉到真實的惡臭污染樣品。此外，大多數(shù)惡臭物質(zhì)在非常低的濃度時即可發(fā)出很強的氣味，造成惡臭污染物質(zhì)的定量分析、迅速溯源存在很大困難。因此，對生活垃圾填埋場惡臭高發(fā)期的快速而高效的應(yīng)急監(jiān)測和精準溯源的探索迫在眉睫。

1.應(yīng)急監(jiān)測

(1)監(jiān)測對象

本次研究選取典型的山谷型生活垃圾填埋場惡臭高發(fā)期開展應(yīng)急監(jiān)測和溯源調(diào)查，該生活垃圾填埋場占地1500余畝，垃圾處理能力約2500t/d；場區(qū)布局按功能分為填埋區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、滲濾液處理區(qū)，其中填埋區(qū)東、西、北三面環(huán)山，南面開口，呈簸箕狀，輔以環(huán)庫區(qū)道路，綜合考慮作業(yè)流程、交通運輸、工程地質(zhì)、風(fēng)向、衛(wèi)生等因素，填埋容量充足。目前，填埋區(qū)設(shè)置了約200座導(dǎo)氣井，其中有50%接入沼氣發(fā)電廠，沼氣收集量約為2800m3/h，日常運行中已發(fā)現(xiàn)導(dǎo)氣收集井部分破損，部分主管未連接的情況。

填埋場所在區(qū)域全年以東北（EN）風(fēng)為主導(dǎo)，而生活區(qū)及辦公區(qū)均位于廠址東面，位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，場區(qū)南面開口是主要的惡臭氣體遷移方向。結(jié)合山谷風(fēng)的特點[3]，導(dǎo)致場內(nèi)氣體主要在填埋區(qū)內(nèi)場上方和山坡之間流動，白天以谷風(fēng)為主，山坡對惡臭有一定的阻擋和削減作用，場內(nèi)濕度較低；夜間以山風(fēng)為主，場內(nèi)氣體上升，形成有利的遠距離遷移趨勢，且場內(nèi)濕度升高明顯。

(2)監(jiān)測策略

①監(jiān)測因子的篩選

生活垃圾填埋場逸散的惡臭氣體主要是填埋氣體、調(diào)節(jié)池惡臭以及填埋作業(yè)時揚塵，主要污染因子[4-5]為H2S、NH3、TSP，根據(jù)《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-1993）的控制要求，篩選出H2S、NH3作為主要監(jiān)測因子，并增加臭氣濃度作為表征惡臭污染程度的重要參數(shù)。

②應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)路線

生活垃圾填埋場在惡臭高發(fā)期異味具有瞬時、陣發(fā)、集中度高等特點，本次研究中采取對垃圾填埋作業(yè)區(qū)周圍大氣環(huán)境中H2S和NH3的濃度進行場界定點監(jiān)測和場內(nèi)巡測溯源相結(jié)合的路線設(shè)計?，F(xiàn)場監(jiān)測的技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 生活垃圾填埋場惡臭氣體應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)路線

③應(yīng)急監(jiān)測的布點、頻次、周期

結(jié)合填埋場的布局、地形和作業(yè)流程等要素，應(yīng)急監(jiān)測的布點、頻次、周期如表1所示。

表1 不同監(jiān)測方式的檢測工作量匯總

④溯源巡測路線的設(shè)計

溯源巡測主要是利用電化學(xué)探頭的快速監(jiān)測、靈活機動的優(yōu)勢，逐一對疑似泄漏點、逸散風(fēng)險源、異常高濃度點等進行跟蹤監(jiān)測和溯源排查，路線設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

A.結(jié)合氣象因素實時動態(tài)調(diào)整路線，聚焦疑似泄漏點、逸散風(fēng)險源、異常高濃度點，兼顧定點監(jiān)測無法覆蓋的區(qū)域和關(guān)注點。

B.以溯源為導(dǎo)向，及時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋調(diào)整巡測排查優(yōu)先級。

⑤質(zhì)量保證

A.儀器設(shè)備均符合相關(guān)檢測標準要求，并經(jīng)計量檢定和校準合格。

B.試劑和標準物質(zhì)均使用有證標準物質(zhì)，確?？伤菰吹絿一鶞?。

C.監(jiān)測啟動前應(yīng)對儀器進行通電檢查和穩(wěn)定性測試，采樣前、后對儀器進行現(xiàn)場校準，確保采樣全程的流量恒定。

D.對監(jiān)測過程中使用的玻璃器皿等容器進行有效清洗，避免交叉污染，并持續(xù)進行空白抽查確認，每批次均監(jiān)測全過程空白。

E.在樣品分析過程中，每批次均分析運輸空白、方法空白及10%的平行樣品和10%的質(zhì)控樣品，每批次測試均使用標準曲線中間濃度和低點濃度對標線的準確性進行判定，偏差控制在10%以內(nèi)。

(3)監(jiān)測點位布置

①定點監(jiān)測點位布置

定點監(jiān)測共設(shè)置10個監(jiān)測點位，其中A01、A02布置在填埋場作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)的惡臭異味濃度異常強烈的區(qū)域，A03、A04、A05布置在填埋場主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，A06、A10位于填埋場主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向東、西兩翼，A07、A08、A09布置在填埋場主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，且A06～A10的惡臭氣體濃度水平直接關(guān)系到填埋場主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向近距離周圍環(huán)境中的惡臭氣體強烈程度，是定點監(jiān)測的重點關(guān)注點位。定點監(jiān)測點位布置圖如圖2所示。

圖2 定點監(jiān)測與溯源巡測路線走向示意圖

②溯源巡測路線

溯源巡測路線沿填埋區(qū)覆膜邊界、焊縫處逐漸深入，重點關(guān)注填埋場區(qū)內(nèi)的填埋氣收集井、收集管閥、巡測和排查過程發(fā)現(xiàn)的泄漏點、覆膜破損等情況點位，以及巡測過程中監(jiān)測到的空氣中的H2S和NH3高濃度點位。定點監(jiān)測與溯源巡測路線走向示意圖如圖2所示。

2.監(jiān)測和溯源結(jié)果討論

(1)定點監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)惡臭高發(fā)期對填埋場作業(yè)區(qū)場界監(jiān)測點位A01～A10的連續(xù)3天監(jiān)測的H2S和NH3濃度。

結(jié)果表明，A01、A02的H2S的濃度均在0.1mg/m3以下，一般在14點至22點之間濃度水平較高，2點至8點之間濃度水平較低；NH3的濃度一般在0.3mg/m3以下，在2點至14點之間濃度水平呈上升趨勢，且A02在第三天的14點監(jiān)測到了異常高濃度水平接近0.5mg/m3，可能受到山谷內(nèi)白天氣流流向山坡的風(fēng)力影響。A03、A04、A05均位于填埋場作業(yè)區(qū)的上風(fēng)向，測得的H2S的濃度均在0.1mg/m3以下，NH3的濃度在0.4mg/m3以下，濃度水平相對穩(wěn)定。A06～A10的較A03～A05的H2S和NH3的濃度水平有顯著升高，說明填埋場作業(yè)區(qū)內(nèi)逸散的惡臭氣體有明顯貢獻；其中A06點位在第三天次日2點測得的H2S和NH3濃度水平明顯高出其它時段；A07點位在第一天次日2點測得的H2S濃度為1.03mg/m3，接近同時段上風(fēng)向測得的最大H2S濃度的25倍，在第三天14點測得的NH3濃度為1.34mg/m3，是同時段上風(fēng)向測得的最大NH3濃度的12倍。

(2)氣象因素與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)性分析

選取下風(fēng)向的監(jiān)測點位A07進一步分析氣象因素，主要是溫度（T）、濕度（H）、氣壓（P）、風(fēng)速（W）與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)性。具體如圖3所示。

圖3 氣象因素與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)性

統(tǒng)計A07連續(xù)3天的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與各時段的氣象因素的變化同步分析可知，H2S的最大濃度出現(xiàn)在溫度最低、濕度最高的第一天次日2點，與氣壓和風(fēng)速變化無明顯關(guān)聯(lián)，此時填埋場作業(yè)區(qū)下風(fēng)向的惡臭氣體以H2S的貢獻較大；NH3的最高濃度出現(xiàn)在溫度最高、濕度最低的第三天14點，此時填埋場作業(yè)區(qū)下風(fēng)向的惡臭氣體以NH3的貢獻較大，且NH3的濃度與氣壓變化存在一定的正相關(guān)關(guān)聯(lián)，與風(fēng)速變化無明顯關(guān)聯(lián)。

進一步分析填埋場作業(yè)區(qū)下風(fēng)向監(jiān)測點位A06～A10的氣象因素與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)性，氣象因素變化對H2S和NH3濃度變化的相關(guān)度以及H2S和NH3相互之間相關(guān)度統(tǒng)計如表2和圖4所示。

表2 A06～A10的氣象因素與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)度統(tǒng)計

圖4 A06～A10的氣象因素與H2S和NH3濃度變化的相關(guān)性

由表2和圖4可知，填埋場作業(yè)區(qū)下風(fēng)向監(jiān)測點位的H2S濃度變化與溫度變化負相關(guān)，相關(guān)度最大為-0.48，與濕度變化正相關(guān)，相關(guān)度最大為0.41，與氣壓變化關(guān)聯(lián)特征不明顯；NH3濃度變化與溫度變化正相關(guān)，相關(guān)度最大為0.71，與濕度變化負相關(guān)，相關(guān)度最大為-0.42，與氣壓變化正相關(guān)，相關(guān)度最大為0.48；值得關(guān)注的是，A06的H2S和NH3濃度變化與風(fēng)速變化均為正相關(guān)，相關(guān)度分別為0.76和0.85，H2S和NH3濃度相互變化之間也是正相關(guān)，相關(guān)度為0.95，說明在A06點H2S和NH3濃度變化和對惡臭的貢獻較為一致，原因可能是A06附近在監(jiān)測同期出現(xiàn)的高濃度突發(fā)泄漏和逸散導(dǎo)致的，也不排除是因其地形特征和山谷風(fēng)加持的影響導(dǎo)致的。A07～A10各點位的H2S和NH3濃度變化并未表現(xiàn)明確的相關(guān)性。

(3)溯源巡測結(jié)果討論

溯源巡測在遵循1.3巡測路線的原則下，結(jié)合填埋場的布局、填埋氣收集系統(tǒng)的管線布置、已覆膜的周期、邊緣封閉情況進行動態(tài)跟測和精準排查，共發(fā)現(xiàn)泄漏和逸散源頭33個，涉及4種類型的惡臭風(fēng)險源，主要為：①密封不到位的填埋氣收集井；②破損或老化的收集管閥（泄漏）；③覆膜破損孔（泄漏）、場區(qū)邊緣、覆膜邊緣水泥封閉孔隙（逸散）；④空氣中高濃度點（疑似大面積細微覆膜裂縫（焊縫）、微孔等逸散風(fēng)險面源）。泄漏和逸散源頭分布及惡臭源頭分類如圖2所示。

3.結(jié)論

（1）定點監(jiān)測和溯源巡測相結(jié)合的應(yīng)急監(jiān)測是生活垃圾填埋場惡臭高發(fā)期及時應(yīng)對異味投訴、快速掌握惡臭污染狀況、精準鎖定污染源頭的高效監(jiān)測手段。從實踐效果看，溯源巡測應(yīng)與定點監(jiān)測同步開展，互為補充，并根據(jù)監(jiān)測和溯源目的持續(xù)動態(tài)優(yōu)化，能夠快速掌握惡臭氣體逸散規(guī)律，精準排查出泄露和逸散源。

（2）對于山谷型生活垃圾填埋場而言，惡臭高發(fā)期的主要污染因子為H2S和NH3，監(jiān)測和溯源結(jié)果表明，下風(fēng)向場界的H2S濃度變化與溫度變化負相關(guān)，與濕度變化正相關(guān)，與氣壓變化關(guān)聯(lián)特征不明顯；NH3濃度變化與溫度、氣壓變化正相關(guān)，與濕度變化負相關(guān)；惡臭氣體白天以NH3貢獻為主，夜間以H2S貢獻為主，因此，針對起主要貢獻作用的污染因子可使用噴霧（添加適用藥劑）增加填埋作業(yè)區(qū)上方空氣中的濕度和吸收能力進而提高惡臭防控效果；從源頭控制上，應(yīng)重點關(guān)注填埋作業(yè)區(qū)內(nèi)分散的密封不到位的填埋氣收集井、破損或老化的收集管閥和覆膜破損孔，并分別制定行之有效的控制措施。