某生活垃圾填埋場周邊土壤中部分重金屬遷移規律的研究

趙冉 陳緒波

四川省核工業輻射測試防護院（四川省核應急技術支持中心），中國·四川 成都 610051

1 引言

隨著中國城市的發展，生活垃圾年產量正以5%~10%的速度遞增，垃圾處理已成為一個突出的問題[1]。在過去的二十年間，中國的生活垃圾處置方法主要以衛生填埋為主，在城市周邊興建了大量的城市生活垃圾填埋場。然而，由于中國垃圾分類工作不夠完善，大量電子垃圾進入垃圾填埋場，造成垃圾中重金屬含量增加[2]，對堆放地及周邊土壤造成污染。通常垃圾填埋場多位于市郊，隨著城市的發展，城市周邊的耕地不斷減少，因而很多填埋場周圍耕地仍在使用，所以密切關注填埋場及其周圍土壤重金屬污染物遷移狀況，對垃圾填埋場周圍土壤的安全利用和填埋場封場后的污染治理具有重要意義[3]。

為了解某垃圾填埋場周邊土壤重金屬污染物分布現狀并對其進行針對性的污環境污染治理措施提供有效信息，現對某垃圾填埋場庫區垃圾及土壤中重金屬的分布特征進行研究。

2 研究方法

2.1 樣品采集

該垃圾填埋場工程占地面積約24.12萬m2，填埋區面積為13.24萬m2，填埋場總容積420萬m3，平均填埋深度30 m，最大填埋深度為40 m，設計使用年限為12年，目前該填埋場已封場完畢。按照垃圾填埋場周圍地形走勢具體情況，此次采樣設在庫區周邊及農田內的采樣點共計26個，以該填埋場庫區為中心呈線狀向外發散，取樣采集表層（0~20cm）土壤樣品。

2.2 分析項目

土壤樣品中Cu，Pb，Cr，Zn，Cd五種重金屬的含量。

2.3 樣品預處理

將采集的土壤樣品混勻后用四分法縮分至約100g，經風干后除去土樣和垃圾中的石子、動植物殘體，用研缽壓勻，通過200目尼龍篩混勻。

樣品中Cu，Pb，Cr，Zn，Cd測定的前處理：采用四酸消解法（HN03-HCl-HF -HClO4）準確稱取0.2g土壤樣品置于聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加入10mL鹽酸，于通風櫥內的電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，待蒸發至約剩3mL左右時，取下稍冷，然后加入5mL硝酸、5mL氫氟酸、3mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱。1h后，開蓋，繼續加熱除硅，為了達到良好的飛硅效果，應經常搖動坩堝。當加熱至濃厚白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物分解。待坩堝壁上的黑色有機物消失后，開蓋驅趕高氯酸白煙并蒸至內容物粘稠狀。視消解情況可再加3mL硝酸、3mL氫氟酸和1mL高氯酸，重復上述消解過程。當白煙再次基本冒盡且內容物呈粘稠狀時，取下稍冷，用水沖洗坩堝蓋和內壁，加1mL稀鹽酸使鹽類溶解，然后轉移到25mL容量瓶定容。

2.4 樣品分析

通過火焰原子吸收分光光度計和電感耦合等離子體質譜儀測定幾種重金屬的含量。

3 采樣點位置設置

以該垃圾填埋場為中心向外輻射，根據該區域地形特征，選取6個方向上的土壤采樣線路，并在垃圾填埋場中間取4個對照點。

本實驗在垃圾填埋場場界內選取4個點來表征垃圾填埋場覆蓋土壤的重金屬污染程度，并以此為背景濃度與垃圾填埋場周邊位置的土壤進行比較。在垃圾填埋場周邊選取A、B、C、D、E、F六條線路，每條線路以填埋場場界邊緣為起點向外發散，每條線路上有3~4個點，每點間相距50~100m。

4 重金屬檢測結果

關于重金屬檢測結果如表1所示。

表1 各采樣點和值

5 土壤中重金屬遷移規律分析

5.1 土壤中鉛含量變化規律

如圖1所示，可以看出A線鉛濃度由20.167mg/kg降至7.381mg/kg，B線四個點鉛濃度均在7.5mg/kg以下，C線起始鉛濃度較高達到26.121mg/kg，隨后更升高至38.682mg/kg，但隨著距離增長，鉛濃度不斷下降，最終濃度只有8.692mg/kg。另外，三條線首段和尾段上鉛濃度卻沒有出現巨大的差異，H線和E線上均只有一個點鉛濃度在20mg/kg以下[4]。

圖1 各方向鉛濃度變化圖

5.2 土壤中鉻含量變化規律

如圖2所示，A、B、C三條線上的鉻濃度均在不斷下降,其中A線由74.574mg/kg下降至8.378mg/kg,，B線從11.435mg/kg下降至4.469mg/kg。D和E兩條線上鉻濃度分布比較穩定，在35mg/kg~55mg/kg之間浮動。而F線上鉻濃度變化值得注意，在起始端鉻濃度為70.117mg/kg，隨后上升并保持在200mg/kg以上，最后下降至96.893mg/kg，這可能與F線中間有河流穿過有關系。同時，還可以發現，F、D、E這三條在地理位置上更靠近垃圾填埋場的鉻濃度比起A、B兩條線高出較多，因而，距離垃圾填埋場內的鉻已有部分遷移至附近的土壤。

圖2 各方向鉻濃度變化圖

5.3 土壤中鎘含量變化規律

如圖3所示，在鎘濃度變化上，F線上鎘濃度遠遠超過其他任何一條線上的鎘濃度。而從某一條線出發，只有A線上鎘濃度隨著距離加大而不斷在降低，其余各線均未表現出明顯的上升或下降趨勢。由此可見，F線方向有重金屬鎘流出，而其他方向上沒有明顯的鎘流出跡象。

圖3 各方向鎘濃度變化圖

5.4 土壤中銅含量變化規律

如圖4所示，B線上的銅濃度在3mg/kg左右，而C、D、E、F線上銅濃度基本都在10mg/kg以上，同時4個背景點銅平均濃度達到了32.032mg/kg。A、C線上同濃度下降趨勢十分顯著，A先起始點銅濃度達到了18.409mg/kg，其結束點則僅有3.185mg/kg；C線上起始點濃度為26.316mg/kg，雖然隨后先上升至39.528mg/kg，但緊著著迅速降至2.684mg/kg。 可見，從較大范圍來看越接近垃圾填埋場，土壤銅濃度越大，而靠近垃圾填埋場位置銅濃度出現的波動可能是與附近土壤的本底值或者其他性質有關。

圖4 各方向鋅濃度變化圖

5.5 土壤中銅含量變化規律

如圖5所示，各線上鋅濃度變化情況沒有明顯的上升或下降趨勢，除A、B線外，金屬鋅的濃度都比較高，并十分接近甚至超過4個背景點的濃度，這可能是由于該地區鋅濃度本底值較高。

圖5 各方向銅濃度變化圖

6 結論

第一，該垃圾填埋場重金屬污染物流出情況較為明顯。且重金屬污染物在土壤中的含量隨與該垃圾填埋場距離的增大，有減少的趨勢。此項研究可作為該垃圾填埋場衛生防護距離劃定，和土壤、地下水污染防治措施確定的依據。

第二，該垃圾填埋場周圍環境土壤中的重金屬在不同方向上的遷移程度不相同，對土壤、地下水中重金屬污染的污染防治措施可重點關注該線路。

第三，該垃圾填埋場6個方向土壤采樣點連線中，F線方向的重金屬污染物流出最為嚴重，該方向有河流及農田，此類污染對河流及農田農作物都有潛在危害，應作為重點實施土壤污染防治措施的區域。