取样和测试方法2001年11月取池塘水样,并分别在不同的土层剖面上取土样,样品根据水和废水的分析监测方法进行处理,Cd、Pn、Zn、Cu和Ni均采用原子吸收光谱法测定.
测试结果.由于池塘紧邻垃圾填埋场的西北边缘,垃圾渗滤液很容易进入池塘,池塘水体和池塘底泥的测试结果表明,池塘底泥中的Zn、Pb、Cu、Ni和Cd的含量均远远高于其在水体中的含量.其中,池塘底泥中的Zn、Pb、Cu和Ni是池塘水体中的11 270,5 710,5 460,4 120倍.这是因为池塘水体中的重金属受到吸附、沉淀、生物固定等一系列作用而富集于池塘底泥中,使得池塘底泥中的重金属含量比池塘水体中的高.研究表明,池塘底泥中的重金属含量均高于世界自然土层、我国自然土层以及南京自然土层中的重金属含量平均值.
重金属在土层中的释放率来自垃圾渗滤液中的重金属有很多,值得注意的是Hg、Cd、Pb、Zn、Cu、As等.研究表明,城市生活垃圾在自然条件下向土层环境中的释放率顺序为Hg>V>Co>Mn>Ni>Cr>Cu>Sb>Pb>Cd>As.该研究区重金属元素的质量分数及垃圾中重金属释放率分析结果.
垃圾填埋场下伏土层中的重金属元素的含量均高于当地土层的背景含量(即垃圾填埋场外围与垃圾填埋场类似地段样品中重金属的含量),但小于垃圾中的含量.说明这5种重金属元素在土层中的含量均与垃圾中的重金属释放有关,Cd在土层中的含量比其背景含量高95%以上,Pb、Zn、Cu和Ni的含量也分别比其背景含量高23.0%,37.4%,38.3%,23.3%.
随着时间的推移,重金属在土层中不断地积累,从垃圾中释放出来的重金属不断上升,2001年Cd的释放率是1991年的3.39倍,2001年Pb的释放率是1991年的2.71倍,所以在垃圾场封场后的10a间,垃圾中的重金属释放率向土层中有增大的趋势.
由于金属性质的差异性,下列5种金属的释放率也不同,其释放率的大小顺序为Ni>Cd>Zn>Cu>Pb,区别于其它文献报道的重金属释放情况.
重金属在垃圾填埋场下伏土层中的迁移规律重金属在土层中的迁移与植被、水分、pH值、土层的质地、氧化还原环境和分子的大小等因素有关.在不同深度的土层,受地下水及地下水流动的影响,形成的物理、化学及生物化学环境不同,因而重金属在剖面上的分布规律也不同.
在土层的浅层,由于受降雨和地下水的侧向渗透,以及含高浓度Cl-污水的补给和氧气的作用,使得重金属在浅部的分布规律为:包气带中的浓度低,随深度的增大其变化的幅度较小;在潜水位以下,重金属的含量有所增加,某些重金属含量的增幅很大,如Zn和Cd.在此,重金属的迁移主要靠土层对重金属离子的吸附作用和自身的扩散作用,表现为以垂直下渗和侧向迁移为主.通过对1009孔和1004孔的比较,1009孔直接受到垃圾渗滤液的影响,1004孔没有或受池塘水的间接影响,且1004孔所在部位的非饱和带厚度大,潜水位波动大.因此,在非饱和带部位,1009孔和1004孔两者的情况基本相似.但在潜水位以下,1004孔中重金属的含量在剖面上变化不大,而1009中重金属的含量随深度的加深而增大,主要因为垃圾渗滤液发生侧向迁移,受重金属污染所致,使1009孔在2 m左右深度上,超过该地土层背景值的10倍.因此,在土层的浅部5 m左右,有重金属污染峰值.
随着深度的增加,重金属含量有增大的趋势,重金属污染峰值分布在20~25 m的范围内.主要是因为垃圾渗滤液发生垂向运移,越流过垃圾填埋场底部的粘土层,然后沿着薄砂层发生侧向渗透所致.以1000孔为例,20~21 m深度为砂层,相对于粘土对重金属的吸附能力,砂的吸附能力小于粘土,但该层的Cd、Zn、Ni和Cu的含量均高于10 m深度的粘土中的含量,在紧临砂层的粘土中,其重金属含量均为最大值.因此,在1982~2001年的20 a间,重金属渗透穿过垃圾场下伏的粘土层.
1991年的监测数据表明,重金属影响的深度仅仅在地面以下5~10 m的范围内,随深度的增加而减少十分明显;2001年的监测结果表明,重金属影响的深度达到地面以下20~25 m.虽然重金属常常以其惰性著称,但在垃圾渗滤液这个复杂的混合液体中,在地下介质构成的复杂的氧化还原体系里,也表现出一定的活动性.10 a间,重金属在土层剖面上的粘土中发生迁移,Pb和Cd的迁移速率为1.5m/a(即4.8×10-6cm/s).
结论垃圾填埋场西南边的池塘水体中的重金属含量明显低于池塘底泥中的重金属含量.下伏土层中重金属影响的深度达到地面以下20~25 m.10 a间,重金属在土层剖面上的粘土中发生迁移,Pb和Cd的迁移速率为1.5m/a(即4.8×10-6cm/s).2001年垃圾场中的重金属向土层的释放率较1991年有所增加.
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