摘要
为了解垃圾填埋场周边地下水环境污染状况，以长沙市固体废弃物处理场周边土壤、地下水及下游水库水质为研究对象，对研究区进行采样分析，采用单因子污染指数法和内梅罗污染综合指数法对该垃圾填埋场周边环境重金属含量特征进行分析与风险评价。结果表明：As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu重金属是填埋场周边环境中的主要污染物，区域采样点及下游水库中重金属含量均值低于地下水质量标准Ⅲ类，填埋场区污染状况良好；Cr（Ⅵ）含量在ZK1与R1样品中均高于地下水质量标准Ⅲ类，是填埋场周边地下水的主要风险污染物；ZK1~ZK4中土壤重金属元素以Pb、Cr（Ⅵ）富集为主，其达中度污染程度，应引起重视。
随着城市规模的扩张和人民生活水平的不断提高，人类所产生的生活垃圾数量逐年增加。随着填埋场库容逐渐饱和，生活垃圾从之前的填埋处理逐渐转向焚烧处理。据国家统计局统计数据，2019年我国生活垃圾清运量已达2.42亿t，而生活垃圾焚烧处理量约占清运量的50%，其高达1.21亿t（中华人民共和国国家统计局，2020）。垃圾填埋及焚烧飞灰的不合理处置加剧了环境的污染，如焚烧飞灰和垃圾填埋场中产生的渗沥液有可能扩散到地下水系统中造成区域地下水污染。重金属污染评价是对研究区环境中发生污染的可能性进行定性或定量评价。随着环境保护理念由先污染后治理转向污染前的预测和有效管理，垃圾填埋场周边地下水风险评价具有重要的研究价
生活垃圾焚烧飞灰含大量重金属元素，经雨水或酸性渗沥液淋滤后重金属离子大量释放，对周围环境造成污染进而威胁周边人民身体健
本文以长沙市某固体废弃物处理场为研究对象，通过对垃圾填埋场周边土壤、地下水及下游水库水质进行分析，探讨了6种重金属（As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu）元素的总量及分布规律，并采用单因子污染指数法和内梅罗（Nemrow）污染综合指数法来评价填埋场土壤污染状
研究区位于湖南省长沙市北部，地貌单元属构造剥蚀丘陵地貌，地势总体是南西高，北东低。填埋作业区属于山谷型填埋场，占地约2600亩（1亩=666.7
图1 地表水系及分水岭示意
Fig.1 Surface water system and watershed
为了分析研究区土壤和地下水的重金属污染状况，在场区内共布设 4个地下水钻孔采样点，沿垃圾填埋场西南方向分布，分别距填埋场551、744、775和1312 m处，钻孔位置采样点如
图2 研究区及钻孔采样点位置
Fig.2 Location of study area and sampling point of borehole
垃圾渗沥液是高浓度高污染水样，在测定前需对样品进行预处理。所有水样都经0.45 μm滤膜过滤后加优级纯硝酸酸化至pH值<2，置于聚乙烯塑料瓶中密封保存。记录每个采样点的信息，为保证结果的准确性，所有采样点样品均进行平行采样、测试。测试工作在中南大学化学成分分析中心实验室完成，使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES型，Optima 5300DV型）测定水样中As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu的浓度，检测结果差异均小于10%。
填埋场中重金属元素常富集在周边土壤中，对土壤中重金属元素进行评价具有重要意义。目前，常用的重金属污染评价方法主要有单因子污染指数法、内梅罗指数法、富集因子法、地累积指数法和潜在生态危害指数法，其中单因子污染指数法可以清晰地判断出评价样本与评价标准的比值关系，易判断研究区主要污染因子及污染状况，常用于重金属污染区域评价中。本文采用单因子污染指数法和内梅罗（Nemrow）污染综合指数法来评价填埋场土壤污染状况。单因子污染指数的计算公式如
| （1） |
式中：Pi——i污染物指数；Ci——i污染物实测值；Si——i污染物评价标准。
内梅罗（Nemrow）污染综合指数法是一种兼顾极值的综合方法，既考虑了单元的作用而又突出了某些污染最严重的元素的贡献值，其计算公式如
| （2） |
式中：P——土壤污染综合指数；n——评价因子个数；——元素污染指数的平均值；max（）——元素污染指数的最大值。
根据内梅罗（Nemrow）污染综合指数法可以得到各重金属污染物的污染指数。因此，本文中用综合污染指数代表As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu等6种重金属对填埋场场区的综合污染程度进行评价。结合地区实际情况和国家标准，可将土壤污染等级如
通过测定，该垃圾填埋场周边土壤pH值为6.9~8.0，其平均值为7.32，因此土壤中的重金属污染状况采用《土壤环境质量标准—农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）中的风险筛选值（6.5<pH值≤7.5），《生活饮用水采用地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中的Ⅲ类标准来判断（
图3 ZK1~ZK4中致癌重金属元素平均含量
Fig.3 Average content of carcinogenic heavy metal elements in ZK1~ZK4
图4 ZK1~ZK4中非致癌重金属元素平均含量
Fig.4 Average content of non‑carcinogenic heavy metal elements in ZK1~ZK4
样品编号R1~R3、S1~S3和C1~C3分别代表水库入口处、水库水面下0.5 m处及水库出水口处样品，分别对它们进行重金属含量测定，结果见
长沙市土壤重金属含量背景值见
根据钻孔ZK1~ZK4所取的20个土壤样本测定结果，计算6种重金属元素单项污染指数及内梅罗综合污染指数见
ZK1~ZK4钻孔位置距填埋区距离逐渐增大，而污染程度却不成正相关，表现为ZK1、ZK3为重金属污染主要聚集地，ZK2与ZK4污染水平较低，这可能与ZK1与ZK3钻孔水平位置处于同一地层有关，使得ZK1中污染物更多的富集在ZK3中，导致ZK3中重金属污染水平高于ZK2处。黑坝水库中Ni元素含量较高，ZK4与黑坝水库可能存在水力联系，导致了ZK4中Ni元素污染指数较高。总之，填埋场区中只有As、Zn、Cu处于轻度污染或清洁区，Cr（Ⅵ）、Pb、Ni重金属均有中等程度污染风险，其中Cr（Ⅵ）、Pb污染较为严重，应该引起注意。
（1）对该填埋场周边地下水样品分析，针对As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu六种重金属元素，发现其含量均值均低于《土壤环境质量标准-农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）中风险筛选值。下游水库入水库口处R1与R2样品中Cr（Ⅵ）含量略高于地下水质量标准Ⅲ类，其它元素含量均低于Ⅲ类。场区所有采样点的综合污染指数平均值低于地下水质量标准Ⅲ类，说明填埋场地下水总体处于警戒线等级以下。
（2）钻孔采样位置ZK1~ZK4中元素含量逐渐降低趋势，与取样点至填埋场中心距离有关：距离越远，元素含量越低；其中ZK1（G1~G5）样品中Cr（Ⅵ）元素均值高于地下水质量标准Ⅲ类，可能与填埋过多皮革制品、塑料制品及过期药品有关。
（3）ZK1~ZK4重金属元素单项污染指数得出Pb、Cr（Ⅵ）为场区污染主要重金属污染物，在ZK1与ZK3中富集，达中度污染程度。
（4）内梅罗综合污染指数结果表明，ZK1和ZK3污染水平较ZK2和ZK4处高，污染程度与钻孔位置距填埋区距离不成正相关，这可能和ZK1与ZK3存在直接的水力联系有关。
（5）为降低填埋场中重金属元素对周边及下游环境污染的风险，可采取以下工程防治措施：增加垃圾堆体中导排管，加强渗沥液的收集与管控；对于近场环境污染明显、重金属含量较高的填埋场，可在下游布设粘土类竖向工程屏障。
参考文献（References）
张云龙，何佼.垃圾填埋场地下水污染风险评价研究［J］.资源节约与环保，2016，171（2）：162-163. [百度学术]
ZHANG Yunlong， HE Jiao. Research on groundwater pollution risk assessment of landfill sites［J］. Resources Economization & Environmental Protection， 2016，171（2）：162-163. [百度学术]
Fujii T， Kashimura K， Tanaka H. Microwave sintering of fly ash containing unburnt carbon and sodium chloride［J］. Journal Hazardous Material， 2019，369：318-323. [百度学术]
Shiota K， Nakamura T， Takaoka M， et al. Stabilization of cesium in alkali-activated municipal solid waste incineration fly ash and a pyrophyllite‑based system［J］. Chemosphere， 2017，187：188-195. [百度学术]
王凌青，卢新卫，王利军，等.宝鸡燃煤电厂周围土壤环境Hg污染及其评价［J］.土壤通报，2007，38（3）：622-624. [百度学术]
WANG Lingqing， LU Xinwei， WANG Lijun， et al. Evaluation of Hg pollution of soil around the Baoji Coal‑fired Power Plant［J］. Chinese Journal of Soil Science， 2007，38（3）：622-624. [百度学术]
钱丽萍，赵士德.哈尔滨市柳树林垃圾场垃圾渗滤液对周边土壤污染状况的调查［J］.黄山学院学报，2006，8（3）：76-79. [百度学术]
QIAN Liping， ZHAO Shide. Investigation of landfill leachate pollution in surrounding soil at Liushulin Dump in Harbin［J］. Journal of Huangshan University， 2006，8（3）：76-79. [百度学术]
洪梅，张博，李卉，等.生活垃圾填埋场对地下水污染的风险评价——以北京北天堂垃圾填埋场为例［J］.环境污染与防治，2011，33（3）：88-91，95. [百度学术]
HONG Mei， ZHANG Bo， LI Hui， et al. Risk assessment of domestic garbage landfill site for groundwater pollution—A case study of Beijing Beitiantang Landfill Site［J］. Environmental Pollution and Prevention， 2011，33（3）：88-91，95. [百度学术]
吴文伟，苏昭辉，王峰，等.非正规垃圾填埋场危害风险评估与治理［J］.环境卫生工程，2013，21（5）：11-14. [百度学术]
WU Wenwei， SU Zhaohui， WANG Feng， et al. Hazard risk assessment and management of informal landfills［J］. Environmental Sanitation Engineering， 2013，21（5）：11-14. [百度学术]
张光贵，张屹.洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险评价［J］.环境化学，2017，36（8）：1812-1820. [百度学术]
ZHANG Guanggui， ZHANG Yi. Water environmental health risk assessment of urban drinking water sources in Dongting Lake district［J］. Environmental Chemistry， 2017，36（8）：1812-1820. [百度学术]
边博，周燕，张琴，等.太湖西岸河网沉积物中重金属污染特征及风险评价［J］.环境科学，2017，38（4）：1442-1450. [百度学术]
BIAN Bo， ZHOU Yan， ZHANG Qin， et al. Characteristics and risk assessment of heavy metal pollution in sediments from river network on the west coast of Taihu Lake［J］. Environmental Science， 2017，38（4）：1442-1450. [百度学术]
Environment Agency UK.Guidance on assessment on risks from landfill sites［M］. Bristol， UK： Environment Agency Publisher， 2004. [百度学术]
王宗爽，段小丽，刘平，等.环境健康风险评价中我国居民暴露参数探讨［J］.环境科学研究，2009，22（10）：1164-1170. [百度学术]
WANG Zongshuang， DUAN Xiaoli， LIU Ping， et al. Discussion on exposure parameters of Chinese residents in environmental health risk assessment［J］. Environmental Science Research， 2009，22（10）：1164-1170. [百度学术]
Eduljee G H. Trends in risk assessment and risk management［J］. Science of the Total Environment， 2000，249（1）：13-23. [百度学术]
Wu K， Zhang L. Progress in the development of environmental risk assessment as a tool for the decision‑making process［J］.Journal of Service Science & Management，2014，7（2）：131-43. [百度学术]
National Academy of Science. Risk assessment in the Federal Government： Managing the process［M］. Washington： National Academy Press， 1983：1-8. [百度学术]
Zhou Q X， Rainbow P S， Smith B D. Comparative study of the tolerance and accumulation of the trace metals zinc， copper and cadmium in three populations of the polychaete Nereis diversicolor［J］. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom， 2003，83（1）：65-72. [百度学术]
Zoller W H， Gladney E S， Duce R A. Atmospheric concentrations and sources of trace metals at the South pole［J］. Science，1974，183（4121）：198-200. [百度学术]
Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control： A sedimentological approach［J］. Water Research， 1980，14（8）：975-1001. [百度学术]
Yang Z， Wang Y， Shen Z， et al. Distribution and speciation of heavy metals in sediments from the mainstream， tributaries，and lakes of the Yangtze River catchment of Wuhan， China［J］. Journal of Hazardous Materials， 2009，166（2/3）：1186-1194. [百度学术]
