山东某城镇生活垃圾堆积场土壤污染特征及风险评估.docVIP

山东某城镇生活垃圾堆积场土壤污染特征及风险评估 　　目前,全国生活垃圾年产生量约为3.7×108t,其中农村生活垃圾产生量约1.9×108t,高于城市垃圾产生量。在今后较长一段时期内,我国生活垃圾的处置仍以填埋为主,但在小城镇和农村地区卫生填埋率较低,生活垃圾常直接填坑或裸卸堆放。垃圾渗滤液是成分复杂的高浓度有机废水,含有氨氮、有机物、重金属离子和某些有毒物质。由于露天堆放缺少垃圾预处理与防渗导排等措施,在降雨和地表径流作用下,渗滤液直接作用于周围土壤,可造成潜在的环境风险。因此,有关小城镇生活垃圾堆积场土壤污染特征的研究及其风险评价备受关注,然至今相关研究报道较少。 　　本文以山东省某小城镇生活垃圾堆积场为研究对象,结合某项目规划占用堆场位置,对堆场内及边界土壤中的无机与重金属污染物及挥发性-半挥发性有机污染物(VOCs-SVOCs)进行了分析测定,明确了场地污染特征,通过与国内外不同土壤基准(筛选)值的比较,评估检出重金属的潜在生态风险和健康风险,以期为该地区的土壤污染防治及风险管理提供参考,并指导此类土地的开发利用。 　　1、材料与方法 　　1.1研究区概况 　　研究区位于山东省西南某县(115°29′~115°40′E,34°57′~35°14′N)境内,地处淮河流域黄河冲积平原,区域微地貌类型以缓平坡地为主,地势西南高东北低。区内主要含水层为第四系潜水,富水性中等,地下水流向为自西向东。该生活垃圾堆积场原为废弃窑坑,垃圾入场前未做任何预处理,场地未设置防渗和渗滤液导流措施。堆场占地面积约45亩,于1995年开始堆放,2011年底停用。经过16年的使用,场内垃圾堆积总量已达15×104m3,平均堆积厚度为5m。 　　根据现场勘察,对堆场范围用手持GPS定位,如图1所示。 　　1.2样品采集与分析 　　结合项目拟建区域,于2012年11月在垃圾堆积场内及边界布设土壤采样点位,见图1。对堆场边界土壤采样时,直接采用Geoprobe钻机进行土孔钻探,前期调查表明,该场地400cm以上是杂填土,401~600cm为砂壤土,601~1100cm以粘土、砂壤土为主,接下来为100cm的淤泥质粘土,1200cm以下为砂壤土。在土壤质地或地层发生变化的层次、有明显污染迹象的层次等采集土壤样品共13个。对钻机无法完成的内部点位,通过挖掘机以开挖剖面坑的方式直接采集土壤样品共4个。样品装入玻璃瓶后密封,置于低温箱中保存并及时送实验室分析测试。堆场污染物检测项目及分析方法见表1,具体样品采集深度见表2。 　　 　　1.3评价模型 　　1.3.1潜在生态风险评价模型 　　潜在生态风险评价是瑞典学者Hakanson建立的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态风险的方法。该法不仅能够反映多种环境污染物的综合影响(用总潜在生态风险指数RI表示),也能反映某一污染物的影响(用单因子潜在生态风险指数Eir表示),并量化其潜在危害程度。计算公式如下: 　　 　　式中,Cif为第i种元素的单项污染系数;Ci为第i种元素的实测浓度;Cin为第i种元素的计算参比值;Tir为第i种重金属元素的毒性响应系数,它主要反映该种重金属元素的毒性水平和环境对重金属元素污染的敏感程度,所选评价因子As、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的Tri分别取10、2、5、5、5、1、40。根据RI和Eir值可将总潜在生态风险和单因子潜在生态风险进行分级,见表3。 　　 　　1.3.2健康风险评价模型 　　参考USEPA土壤健康风险评价方法,重金属健康风险评价步骤通常包括风险识别、暴露分析、毒性评价和风险评价。土壤重金属主要通过以下途径进入体内:(1)不慎经口直接摄入;(2)经口鼻呼吸吸入土壤颗粒物;(3)通过暴露的皮肤接触。相关研究认为Hg对人类危害较大,除以上途径外也可通过蒸气摄入,因此,计算Hg摄入量时增加了Hg蒸气的摄入途径。以上途径的暴露量剂量可分别用公式(4)~(7)进行计算: 　　 　　其中,C表示暴露点土壤重金属含量;IngR表示摄食率,InhR表示吸入率,EF为暴露频率,ED为暴露周期,PEF为颗粒物排放因子,VF为气体挥发因子,SA为皮肤暴露面积,SL为皮肤吸着系数,ABS为皮肤吸收因子(无量纲),BW为平均体重,AT为致癌效应与非致癌效应的平均时间。根据中国实际(《中华人民共和国污染场地风险评估技术导则》报批稿)将有关参数进行修正,具体取值参考文献。 　　参照USEPA的健康风险评价指南,健康风险分为致癌性和非致癌性两种。致癌风险表示人群癌症发生的概率,通常以一定数量人口出现癌症患者的个体数表示,若致癌风险指数(Risk)在10-6~10-4之间(即每1万人到100万人增加1个癌症患者),认为该物质不具备致癌风险。非致癌风险用单一暴露途径下单种污染物的非致癌风险