封闭垃圾填埋场通过地表向大气释放汞测定.docVIP

封闭垃圾填埋场通过地表向大气释放汞的测定 李仲根1, 2，冯新斌1，王少锋1, 2，汤顺林1, 2，李平1, 2 1. 中国科学院地球化学研究所//环境地球化学国家重点实验室，贵州 贵阳550002； 2. 中国科学院研究生院，北京 100039 摘要：利用动力学通量箱及自动测汞仪联用技术，于2004年3月中旬对贵阳市的一座封闭生活垃圾填埋场汞通过地表向大气释放的过程进行了研究。3个采样点的汞释放通量日均值分别为559.1、88.2、53.6 ng·m-2·h-1，汞释放通量强度与表层基质中的汞含量密切相关，该测定值高于世界背景地区通量的1~2个数量级，说明封闭垃圾填埋场也是大气汞的潜在来源。汞释放通量呈现明显的昼夜变化规律，白天较高并在午间前后达到最大，而夜间降至最低。气相因子中光照强度与汞的释放过程相关性最高，其次分别是气温、相对湿度、地温和风速。氧化态汞的光致还原作用是可能垃圾填埋场Hg0生成的主要途径，降雨初期能促进地表汞的释放。 关键词：汞；垃圾填埋场；释放；影响因素 中图分类号：X502 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）03-0313-03表1 汞释放通量采样点的基本情况 Table 1 Summary characteristics of Hg flux sampling sites 采样点 采样点描述 运行时段 垃圾填埋量/109 kg 地表面积/hm2 上层基质中的汞含量/(mg·kg-1) 采样日期 I 主填埋区，覆土40 cm，未绿化 1989(2001 1.48 5.35 6.527 2004-03-16－03-17 II 主填埋区，覆土20 cm，植树 1989-1995 0.49 1.78 0.639 2004-03-17－03-19 III 扩建区，覆土40 cm，未绿化 2001-2003 0.45 2.38 0.487 2004-03-19－03-20 城市生活垃圾中常常混有一些含汞物质，如电池、荧光灯管、温度计等，这些物质在垃圾填埋场经过生物和非生物过程转变为挥发性汞化合物进入大气，从而影响区域的生态环境。最近几年国外进行的有限研究结果表明，垃圾填埋场可以释放高质量浓度的零价汞和毒性更强的甲基汞 [1~3]。为了解国内垃圾填埋场汞释放对大气汞负荷的贡献以及其环境影响，笔者等人于2003年对贵阳市的一座运行中的垃圾填埋场向大气释放汞的过程进行了测定，包括汞通过地表和排气筒的释放，以及排气筒中不同形态汞化合物的测定[4~6]，在此基础上， 又于2004年3月中旬利用动力学通量箱技术对贵阳市的一座封闭垃圾填埋场汞通过地表向大气的释放进行了测定，本文是这次测定的结果。 1 研究地点 垃圾填埋场位于贵阳市东郊5 km的山谷中，已于2003年12月份彻底关闭。填埋场包括两部分，即主填埋区和扩建区。主填埋区运行时段较早，封闭以后进行了局部植树绿化（树种为白杨）；扩建区运行较晚，封闭以后只进行了覆土处理。根据填埋场的以上特点，选择了三个通量观测点，各点情况见表1。 2 样品采集和分析方法 填埋场通过地表的汞释放通量利用动力学通量箱（石英玻璃制成）法测定，通量箱进/出气孔的汞质量浓度用高时间分辨率的自动测汞仪Tekran? 2537A进行现场测定（5 min分辨率），数据由电脑记录，在对进气口和出气口汞质量浓度进行平均计算以后每20 min便可得到一个通量值。通量箱的气流由质量流量控制器控制。汞释放通量由下式进行计算： F=（Co－Ci）×Q/A 式中F为地表汞的交换通量/（ng·m-2·h-1）；Co和Ci分别是通量箱出气口和进气口的汞质量浓度/（ng·m-3）；Q为通过通量箱的气体流速/（m3·h-1）；A是通量箱覆盖的地表面积/m2。 测定汞通量的同时，利用便携式多功能气象仪（Global Logger IIIB）同步（5 min分辨率）测定了气温、地温、相对湿度、光照强度、风速、风向等气象参数，以便分析其对垃圾填埋场地表汞释放过程的影响。 3 结果与分析 3.1 垃圾填埋场地表汞的释放通量 观测期间填埋场地表汞的释放通量日均值范围为53.6~559.1 ng·m-2·h-1（见表2），最高值出现在采样点I，这与地表汞含量的关系相对应（采样点I在关闭后存在偷倒汞含量高的医疗垃圾现象，这些物质中包含能强烈挥发汞的水银温度计等），而上层基质中的汞含量水平是决定土壤汞释放强度的最重要因素[7~9]。采样点I的汞释放强度与2003年笔者测定的运行中的垃圾填埋场裸露垃圾的释放强度（502.4 ng·m-2·h-1）相当，采样点II和III的释放通量也与运行中的垃圾填埋场覆土区域的释放通量（55.2 ng·m-2·h-1）相当[4]。总