垃圾填埋場臭氣理論研究進展

史 煒，王軍民,曹江林

(1.西安市固體廢棄物管理處，陜西 西安 710038; 2.同濟大學，上海 200092)

填埋、焚燒和堆肥是目前我國城市生活垃圾的主要處理處置方式[1]，其中填埋工藝以方法簡單、投資少、處理規(guī)模大、運營費用低等優(yōu)勢而成為我國現(xiàn)階段生活垃圾處理的最主要方式。然而垃圾填埋場在操作和運行過程中會產(chǎn)生大量的刺激性氣味氣體，會釋放到周邊環(huán)境中，進而對環(huán)境和周邊人們的健康產(chǎn)生嚴重威脅。目前，填埋場惡臭污染這一環(huán)境問題已被社會認為是一種社會公害，同時也被公眾廣泛關注和呼吁解決的環(huán)境問題。此外，填埋場惡臭污染也成為制約填埋場發(fā)展的瓶頸。為有效控制垃圾填埋場惡臭污染，需了解填埋場臭氣的相關環(huán)境行為和可能產(chǎn)生的環(huán)境風險。因此，本文總結了填埋場惡臭污染的組成、來源及特征、惡臭氣體的監(jiān)測方法和惡臭氣體的危害，以為控制填埋場惡臭污染提供理論支撐。

1 惡臭氣體的組成與來源

表1 填埋場臭氣具體成分

目前，我國垃圾分類還處于初步階段，這直接造成了我國生活垃圾組成成分復雜。我國生活垃圾有機成分含量高，因此在收集、轉運和填埋等處置的各個環(huán)節(jié)均會因有機成分厭氧降解而產(chǎn)生惡臭氣體[2]。一般來說，垃圾填埋場所產(chǎn)生的臭氣主要來自：填埋氣的無需排放而散發(fā)臭氣和垃圾滲濾液散發(fā)臭氣。填埋氣是由于垃圾中有機成分好氧和厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生，其中甲烷和二氧化碳占比最大，而臭氣氣體主要為氨、硫化氫、甲硫醇3 種[3]。 滲瀝液是由于有機物質發(fā)酵分解，同時在降水和地下水的滲流作用下產(chǎn)生的一種高濃度有機污水，其含有大量的病原微生物和其他復雜的有毒有害物質(重金屬等)，一旦暴露于空氣中會產(chǎn)生臭氣。生活垃圾填埋場臭氣組分復雜，主要包括含硫化合物、含氮化合物、鹵素及衍生物、烴類和含氧有機物，其中具體成分見表1。在表1臭氣氣體中，氨氣、硫化氫、甲硫醇和甲基硫的濃度較高且對環(huán)境影響較大[4]。此外，由于填埋場的運行特點，臭氣主要來自填埋場作業(yè)區(qū)、填埋氣的排放、滲濾液收集區(qū)、磅房和場區(qū)道路[2]。

2 惡臭污染特征

生活垃圾填埋場惡臭污染物環(huán)境行為復雜。填埋場惡臭污染一方面是由垃圾直接降解所產(chǎn)生的惡臭物質所引起；另一方面，惡臭物質和非惡臭物質會通過一些化學過程產(chǎn)生新的惡臭物質，從而引起惡臭污染。因此，填埋場臭氣濃度并非單個惡臭濃度值的簡單線性累加，而是填埋氣體在一系列化學過程綜合作用的結果[5]。

生活垃圾填埋場的惡臭還具有季節(jié)性變化特征。夏季惡臭物質濃度一般高于其它季節(jié)，這主要是由于夏季的高溫和高濕加快了有機物的降解[6]。另外，氣象條件會影響惡臭物質的擴散。Capelli等[6]發(fā)現(xiàn)惡臭濃度在氣壓較高的條件下呈現(xiàn)較低水平，惡臭物質在在風向不穩(wěn)定及弱風條件下不易擴散，這會加劇垃圾填埋場的惡臭污染。 Ding Ying等[7]發(fā)現(xiàn)硫化氫和氨的濃度主要受氣溫和氣壓的影響，在氣溫越高和氣壓越低的條件下，填埋庫區(qū)的硫化氫和氨的濃度越高。

3 惡臭監(jiān)測方法

生活垃圾填埋場是典型的惡臭面源污染源，具有惡臭氣體產(chǎn)生量大且多樣、影響范圍廣和持續(xù)時間長等特點。填埋場是一個極其復雜且易變的環(huán)境，這直接決定了填埋場中產(chǎn)生的惡臭物質的環(huán)境行為的復雜性。目前研究填埋場惡臭污染物的監(jiān)測方法主要包括儀器分析法、感官檢測法和傳感器分析法。

儀器分析法主要應用于多種氣體的組分和濃度的檢測。該方法因具有客觀、可連續(xù)測定、可自動監(jiān)測、高精度、可重復等優(yōu)點而被廣泛應用于垃圾填埋場惡臭污染物的研究[8]。但該方法也存在缺點，主要是：分析時間較長；分析費用昂貴；受限于檢測限；難以反映不同臭氣的相互作用；無法與目前環(huán)境管理標準直接掛鉤[9]。另外，該方法在實際應用在，需對樣品 進行前處理。如常溫吸附法: 在常溫條件下，把樣品中應測成 分吸附捕集到適當?shù)奈絼┥稀?/p>

感官檢測法主要是依靠人的嗅覺器官對惡臭氣體的反應來測定和評價惡臭，從而得到惡臭污染對人類環(huán)境影響的程度，該方法包括臭氣強度法和臭氣濃度法[10]。臭氣強度法和臭氣濃度法均可直觀反映惡臭污染程度，可彌補儀器分析的不足。這兩種方法具有簡便、實效性強、實用價值較高等優(yōu)點，是惡臭污染管理和控制領域中重要的監(jiān)測手段。目前，該方法已被我國及歐美等許多國家和地區(qū)作為測定惡臭強度的標準方法。然而，該方法也存在缺點：主要是受嗅辨員主觀因素影響較大，不同惡臭物質的辨別敏感性隨嗅辨員不同而存在一定差異等。

傳感器分析法主要利用一系列具有選擇性的電化學傳感器，并結合適當?shù)淖R別裝置，從而辨別不同種類的惡臭氣體。電子鼻是目前常用的惡臭監(jiān)測儀器，該儀器利用傳感器模擬生物鼻，通過感應惡臭物質化學成分而產(chǎn)生可測的物理量變化[6,11]。此外，由于傳感器種類的限制，電子鼻法僅能識別有限的惡臭物質。

4 惡臭氣體的危害

生活垃圾填埋場中散發(fā)的惡臭氣體主要為含硫化物、含氮化物、烴類、鹵素及衍生物、含氧有機物[12]。這些臭氣污染物具有嗅覺閾值濃度偏低的特征，會對人體呼吸、心血管、內分泌、消化及神經(jīng)系統(tǒng)造成有害影響。

在上述惡臭氣體中，硫化氫和氨氣是生活垃圾填埋場散發(fā)的主要惡臭氣體。硫化氫是一種有惡臭性氣味和易揮發(fā)的無色氣體。還是強烈的神經(jīng)毒素，會強烈刺激人體粘膜。高濃度時，會傷害中樞神經(jīng)、呼吸系統(tǒng)以及眼部，甚至導致慢性病而縮短壽命，也會導致急性病，甚至死亡；低濃度時，會使人慢性中毒，產(chǎn)生惡心、頭痛、胸悶、咳嗽等癥狀，長時間處在這種環(huán)境條件下可能會導致人窒息死亡[7]。氨氣是一種有強烈刺激性氣味的無色氣體，易溶解于水。高濃度環(huán)境條件下，可能導致人急性中毒，引起中毒者肺水腫、肝損傷甚至窒息死亡；低濃度環(huán)境條件下，會刺激人體的黏膜而產(chǎn)生咳嗽、頭痛、流淚等癥狀[13]。

5 結束語

垃圾填埋場是惡臭氣體釋放的一個重要來源，其嚴重威脅環(huán)境和周邊人們的健康。填埋場臭氣組分復雜、環(huán)境行為多樣，且對人體健康危害較大。只有在對填埋場臭氣理論全面把握的基礎上，才能有效控制填埋場臭氣污染。