地下環境中水溶性污染物運動的模擬

于寶政　施瑩超　溫荃

摘要基于美國國家環保署（USEPA）開發的地下環境中微生物及化學物質傳輸模型FATMIC，對地下環境中可溶性污染物運動的數值模擬方法進行了研究。以位于某水庫上游集水區的一個生活垃圾填埋場作為研究對象，選擇橫貫填埋場的一垂直剖面作為模擬區域，對填埋場區包括頂部粘土覆蓋層、垃圾層、底部襯里及下部花崗巖基巖在內的地層進行了概化，并對其地層特征參數進行了量化，對填埋場襯里完好及破損兩種條件下地下水流場和垃圾滲濾液可能對地下環境造成的影響進行了模擬。模擬結果表明，正常情況下，填埋場目前場底防滲層可以有效阻止垃圾滲濾液穿透；在防滲襯里發生破損后，垃圾滲濾液沿著裂縫滲入地下，25年內填埋場滲濾液的污染物前鋒會隨地下水流遷移至下游350 m處，對填埋場周邊地下水將產生嚴重的污染，且隨著時間的增加，污染愈加嚴重。可以認為2DFATMIC可以形象和準確地模擬填埋場襯里正常和破損條件下的地下水流場和滲濾液中可溶性污染物的時空分布。

關鍵詞垃圾填埋場；滲濾液；水溶性污染物；2DFATMIC；模擬

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07601-04

隨著城市化進程的加快和城市人口的不斷增加，城市垃圾的污染問題日益嚴重。根據我國目前的經濟現狀以及發展趨勢，在相當長的一段時間內，衛生填埋仍舊是我國生活垃圾處理的主要方法[1]。衛生填埋的特點是操作簡單，費用低廉，但同時也會產生滲濾液和填埋氣。滲濾液是含有大量的有機污染物和種類繁多的重金屬物質的高濃度有機廢水，一旦滲濾液通過土壤滲透進入到地下系統中，對填埋場周圍地表及地下環境，尤其是地下水將造成嚴重的污染。而作為重要的飲用水源儲備，地下水一旦受到污染就很難治理和恢復，受污染的地下水會給人類的日常生活帶來諸多問題[2-4]。因此，研究垃圾滲濾液在地下水系統中運移分布的規律，掌握其對地下水系統污染的環境動力學行為，預測其發展趨勢，對于制定相應的措施保護地下水系統免受污染非常重要。

目前，國內外學者對垃圾滲濾液的產生機理、運移過程、污染物的生物化學轉化、污染范圍等進行了大量試驗以及理論研究，并取得了顯著的成果。對填埋場污染物的擴散研究則主要集中在土工膜防滲性能的研究上，而在污染物透過土工膜造成地下水污染范圍及程度方面的研究較少。國內對滲濾液污染地下水的研究起步較晚，主要通過試驗對滲濾液污染地下水進行研究，這些研究多集中在垃圾滲濾液的處理及防滲問題，而關于垃圾填埋場滲濾液對地下水環境、土壤污染的影響與評價研究還較少。為此，該研究采用已有的地質鉆孔資料，通過在Intel Visual Fortran平臺上運用美國環保部開發的2DFATMIC模型對填埋場正常運營（防滲措施完好）和非正常運營（襯里發生破損）兩種情況下，滲濾液中可溶性污染物在地下環境中運動時的流場及濃度分布的模擬，對填埋場滲濾液中的可溶性污染物在地下的運移分布情況的模擬方法進行了研究，為垃圾填埋場運營過程中可能造成的地下水污染情況進行預測分析，為可能造成的地下水污染問題的防治提供依據。