城市生活垃圾填埋场重金属污染物分析

1  部分重金属污染物污染效应
  
  重金属在环境中的污染特性表现为不会被降解，只发生形态和价态的变化，迁移能力很差，易在土壤中形成生物积累，甚至转化为毒性更强的化合物。重金属可通过植物吸收，动植物体内的富集、转化以及食物链的转移放大作用，给人类带来潜在的危害。
  
  通常比较受到关注的重金属污染物质包括汞、镉、砷、铅等。发生在日本的水俣病事件就是由于人们食用被汞污染的鱼类和贝类等水生生物，造成大量居民中枢神经中毒。六价铬可以导致皮肤过敏，并有致癌作用。发生在日本富山县的富山骨痛病事件，就是由于人们食用含镉废水灌溉的稻米而中毒的。砷可以通过呼吸、皮肤接触、饮食等进入体内，引起细胞代谢的严重紊乱。铅阻碍血液的合成，导致人体贫血，出现头晕困倦和肢体酸痛的症状。
   
  2  垃圾重金属污染成分分析
  
  2.1  材料与方法
  
  2.1.1大连市城市垃圾填埋场垃圾采样方法
  
  本分析样品取自于大连市城市生活垃圾卫生填埋场，在垃圾填埋场已填埋的约80ha范围内，依据垃圾填埋期长短不同，确定7个不同的采样区，遵照中华人民共和国城市建设部《城市生活垃圾采样和物理分析方法（CJ/T3039-95）》，对每一个区按梅花型采样方式收集垃圾样品，进行必要的垃圾分拣后，将采集样品均匀混合，自然风干过筛，以圆锥四分法制样，研磨后，贮存并分析。
  
  2.1.2垃圾重金属成分分析测试方法
  
  本次测试选取重金属指标为与人类健康息息相关的汞、镉、铬、砷、铅、锌、铜，采用环境行业标准中推荐的固体废物分析方法进行分析测试，其中铬、铅、锌、镉、铜均以火焰原子吸收分光光度法测得，总汞用冷原子吸收分光光度法分析，用Ag-DDTC法测样品中的砷。
  
  所用主要仪器包括：日立2000原子吸收分光光度计（日本日立公司），SG921-1冷原子双光束测汞仪（江苏电分析仪器厂），1600紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）。
  
  2.2结果与讨论
  
  2.2.1分析测试结果
  
  7个垃圾样品（编号1～7）重金属污染浓度见表1。
  
  表1 垃圾中部分重金属污染物的浓度 单位:mg/kg
  
  样品编号    Hg       Cd      Cr        Pb      As      Zn      Cu   
  1       -       199.3    1906.9    736.0    -     1014.7   13.5
  2       -       198.6    2000.0    439.0    -     843.6    14.1
  3       -       198.7    1647.5    844.4    -     1104.3   14.7
  4       -       199.2    1278.9    772.7    -     919.7    14.3
  5       -       198.3    968.3     787.5    -     1051.9   15.0
  6       -       199.4    768.1     828.9    -     926.0    14.8
  7       -       198.3    662.6     769.3    -     815.5    14.7
   
  
  注：Hg和As未检出，Hg的检出限为：0.02mg/kg;As的检出限为：0.5mg/kg
  
  2.2.2重金属污染水平评价
  
  选取《土壤环境质量标准GB15618--1995》规定的三级标准中的旱田中各重金属污染物浓度限值为评价标准，进行垃圾中重金属污染水平评价。该标准是以保障农林业生产利于植物正常生长的基本需要为目标，对土壤中重金属含量进行的技术规定。各重金属指标的污染物浓度控制标准见表2。
  
  表2 土壤环境质量重金属污染物控制标准 单位:mg/kg
  
  指标           Hg     Cd     Cr      Pb      As      Zn     Cu
  土壤环境标准   1.5   1.0     400    500      40      500    400
   
  
  评价方法为单项污染指数法，计算公式为:
  
    Lⅰ=Cⅰ/Sⅰ
  
  式中，Cⅰ—第i种评价指标的监测值；Si—第i中评价指标的标准值。
  
  当Ii﹥1时，表示污染物超出标准限值；Ii=1时，表明该污染物浓度为控制标准临界状态；Ii﹤1时，表明该项指标满足标准要求。依此模式评价大连市垃圾填埋场垃圾重金属污染程度，评价结果见表3。
  
  表3 垃圾中重金属指标的评价结果
  
  样品编号                  各评价指标的单项污染指数               
         Hg     Cd       Cr        Pb        As         Zn       Cu   
  1 ≤0.0133   66.4    4.77      1.47     ≤0.0125     2.03    0.0338
  2 ≤0.0133   66.2    5.00      0.88     ≤0.0125     1.69    0.0353
  3 ≤0.0133   66.2    4.12      1.69     ≤0.0125     2.21    0.0368
  4 ≤0.0133   66.4    3.20      1.55     ≤0.0125     1.84    0.0359
  5 ≤0.0133   66.1    2.42      1.58     ≤0.0125     2.10    0.0374
  6 ≤0.0133   66.5    1.92      1.66     ≤0.0125     1.85    0.0369
  7 ≤0.0133   66.1    1.66      1.54     ≤0.0125     1.63    0.0366
   
  
  注：Hg和As未检出，Hg的检出限为：0.02mg/kg;As的检出限为：0.5mg/kg
  
  从表3中可以看出，大连市垃圾填埋场生活垃圾中汞、砷和铜的单项污染指数较小，究其原因是汞和砷在本次检测的7个样品中未检出，说明其含量低于检出限，而铜尽管检出但其浓度非常小。超出标准而且毒性又非常强的重金属为镉、铬和铅，其中镉超标尤为严重，超出标准66倍之多；其次是铬，超标倍数介于1.66— 5倍之间；再次是铅，其浓度大约为控制标准的1.5倍；锌的毒性及小，但其浓度仍超出控制标准大约2倍，说明已经造成污染。
  
  2.2.3生活垃圾中金属来源分析
  
  研究表明，生活垃圾中的重金属污染物来源于很多方面，如尘土、电池、油漆、枣蓟、涂料和其他电子产品等。在各种生活垃圾组分中、尘土中各类重金属含量最高，塑料中的Cr、Pb,报纸等印刷品中的Cd、Cf、Cu，电池中的Hg、Zn元素的含量高于其他垃圾组分相应元素的含量。在有机类垃圾中，纸、布和塑料组分的重金属含量占垃圾中重金属总量的15%—60%，其中又以塑料的重金属含量最高。城市不同功能区中产生的生活垃圾的金属污染物略有不同，通常事业区和清扫区的Pb含量显著高于其他功能区，可能是因为垃圾中以出版物为主的纸类成分含量较高，清扫区和商业区的Cr含量显著高于其他功能区，可能的原因是商业区垃圾以塑料为主要组分。大连市城市生活垃圾中，高浓度的Cd、Cr和Pb理论上应源于其塑料成分和印刷品含量较高。部分企事业单位和居民，环境意识淡薄、环境管理不到位，导致重金属含量较高的垃圾（包括电池、电器元件和部分工业垃圾）进入生活垃圾填埋场，也可能是导致重金属污染严重的原因之一。
   
  3  生活垃圾重金属污染防治措施
  
  生活垃圾中重金属污染控制是一个极为复杂、长期和艰巨的任务，需要全方位、多措施进行污染综合防治才能取得实效。针对大连市城市垃圾填埋场中生活垃圾重金属污染物的来源及其污染程度，提出如下生活垃圾重金属污染防治措施：
  
  3.1  进行重金属污染危害的宣传教育，使广大市民全面了解重金属污染危害，特别是全面了解生活中可能的重金属污染源，从而使市民自觉地对垃圾进行分类放置，以减少重金属污染物进入生活垃圾的排放量。
  
  3.2  加强社区环境管理，一方面加大社区垃圾分类收集设施的建设，使垃圾分类在客观条件上具有可能性；另一方面全面提高环卫工人的职业培训和管理，使其在工作中能把垃圾分类处置变成自身的行动。同时加大对企事业单位环境管理的监督管理力度，以杜绝重金属含量较高的工业垃圾混入生活垃圾中。
  
  3.3  对现有垃圾中的重金属污染物进行多渠道消除。比如对垃圾渗滤液进行处理以消除重金属污染物对周边环境的进一步污染；在垃圾填埋场及其周边范围内栽植具有吸收、富集重金属功能的植物，使重金属污染物定向转移到植物体内，便于集中处理；在垃圾填埋过程中，适度增加抑制剂，使重金属稳定的存在于垃圾中等等。