垃圾填埋场运营阶段对地下水水质的动态影响

引言

垃圾填埋场作为一种常见的生活垃圾处理方式，因其处理量大、成本低等优点被广泛应用。然而，垃圾填埋场运营过程中对周边环境的潜在威胁，尤其是对地下水水质的影响，一直是环境科学研究的热点问题。垃圾填埋场在运营阶段会产生大量的渗滤液，其成分复杂，含有高浓度的有机物、氨氮、重金属等污染物。这些污染物通过填埋场底部的防渗层或周边土壤进入地下水系统，对地下水水质造成严重威胁。随着填埋时间的延长，渗滤液的成分和浓度会发生变化，其对地下水水质的影响也呈现出动态特征。因此，深入研究垃圾填埋场运营阶段对地下水水质的动态影响，对于科学评估和有效防控垃圾填埋场的环境风险具有重要意义。

1 垃圾渗滤液的产生与迁移规律

1.1 渗滤液的成分与特性

垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水冲刷以及地下水浸泡而产生的高浓度废水。其成分复杂，含有多种有机物、重金属和无机盐类。研究表明，渗滤液中有机污染物种类繁多，常见的有机物包括烃类衍生物、羧酸类、醇类、酚类等。其中，部分有机物具有致癌、致突变等毒性，被列入我国环境优先污染物“黑名单”。此外，渗滤液的化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）极高，最高分别可达 90000mg/L 和 38000mg/L_⨀ 氨氮含量也是渗滤液的重要特征之一，其浓度随填埋时间延长而升高，最高可达 3000mg/L_o 。渗滤液的高盐度特性也增加了其处理难度，其总含盐量通常高达 10000mg/L 以上。

1.2 迁移路径与驱动因素

垃圾渗滤液的迁移路径主要受地下水流动、土壤孔隙结构和填埋场防渗措施的影响。地下水的水力梯度和流速是渗滤液迁移的主要动力。在填埋场运营过程中，渗滤液首先通过填埋场底部的防渗层进入土壤孔隙，随后在地下水流动的作用下向下游迁移。填埋场的防渗措施对渗滤液的迁移路径具有重要控制作用。良好的防渗层可以有效阻隔渗滤液进入地下水系统，但若防渗层存在破损或老化，渗滤液则可能通过裂缝或孔隙进入地下水。此外，填埋场周边的地质条件，如土壤的渗透性、孔隙率等，也会影响渗滤液的迁移速度和范围。

1.3 迁移速率与扩散范围

渗滤液的迁移速率和扩散范围取决于多种因素，包括渗滤液的物理化学性质、地下水的水力特性以及填埋场的防渗性能。研究表明，渗滤液的迁移速率通常较慢，但在地下水水力梯度较大或土壤渗透性较好的区域，其迁移速度会显著加快。随着时间的推移，渗滤液中的污染物会逐渐扩散到更广泛的区域，尤其是在填埋场下游方向，污染范围更广。通过建立数学模型，可以预测渗滤液的扩散范围和迁移速率，从而为地下水污染的早期预警和防控提供依据。

2 垃圾填埋场对地下水水质的污染特征

2.1 污染指标与超标情况

垃圾填埋场渗滤液对地下水水质的影响主要体现在有机污染物、氨氮和重金属的增加。常见的污染指标包括化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总有机碳（TOC）、重金属离子（如铅、镉、汞等）。监测数据表明，填埋场周边地下水中这些指标的浓度普遍高于背景值，部分区域甚至出现超标现象。例如，渗滤液中的氨氮浓度在填埋场下游方向的地下水样品中显著升高，最高可达1700mg/L_c 。此外，重金属离子如铅、镉等在地下水中的浓度也因渗滤液的迁移而增加。

2.2 污染时空分布规律

垃圾填埋场对地下水水质的污染具有明显的时空分布特征。在空间上，地下水水质的污染程度随距离填埋场的距离增加而逐渐降低。填埋场下游方向的地下水受到的污染最为严重，污染物浓度高且扩散范围广。在时间上，渗滤液对地下水水质的影响随填埋时间的延长而加剧。填埋初期，渗滤液中的挥发性脂肪酸含量较高，随着填埋时间的延长，腐殖质类物质逐渐增加。因此，地下水水质的污染特征也会随时间发生变化，早期主要以有机物污染为主，后期则以氨氮和重金属污染为主。

2.3 污染机制与转化过程

渗滤液中的污染物进入地下水系统后，会发生一系列物理、化学和生物转化过程。有机污染物通过吸附、解吸、沉淀和溶解等作用与地下水中的矿物质和有机质相互作用。部分有机物在微生物的作用下可能发生降解，但其降解产物仍可能对地下水水质造成潜在危害。重金属离子则主要通过离子交换和络合作用在土壤和地下水中迁移。此外，渗滤液中的氨氮在地下水系统中可能通过硝化和反硝化作用转化为硝酸盐。这些复杂的转化过程使得渗滤液对地下水水质的影响更加复杂和动态化。

3 地下水水质动态变化的监测与防控措施

3.1 监测网络的构建与优化

建立完善的地下水水质监测网络是及时掌握垃圾填埋场对地下水水质动态影响的关键。监测网络的布设应综合考虑填埋场的地理位置、地下水的流向和水力梯度等因素。在填埋场周边和下游方向设置多个监测点，定期采集地下水样品进行分析。通过长期监测，可以获取地下水水质的动态变化数据，为污染评估和防控提供科学依据。此外，监测网络的优化也非常重要，应根据监测结果及时调整监测点的位置和数量，以提高监测效率。

3.2 污染预警与风险评估

基于监测数据，建立地下水水质污染预警模型，及时发现污染物浓度的异常变化。通过设定污染物浓度的阈值，当监测数据超过阈值时，预警系统可以及时发出警报，提醒相关部门采取措施。同时，结合污染扩散模型，对垃圾填埋场对地下水水质的潜在风险进行评估。风险评估可以确定污染的范围、程度和潜在危害，为制定科学合理的防控措施提供依据。

3.3 防控措施与治理技术

针对垃圾填埋场对地下水水质的污染，可以采取多种防控措施和治理技术。首先，加强填埋场的防渗处理是减少渗滤液进入地下水系统的关键。采用高质量的防渗材料，并定期检查防渗层的完整性和老化情况。其次，优化渗滤液收集与处理系统，确保渗滤液得到有效的处理和处置。此外，对于已经受到污染的地下水，可以采用物理、化学和生物修复技术进行治理。例如，通过注入空气或营养物质促进微生物降解污染物，或者采用化学药剂沉淀重金属离子。综合运用多种防控措施和治理技术，可以有效降低垃圾填埋场对地下水水质的动态影响。

4 结语

垃圾填埋场运营阶段对地下水水质的动态影响是一个复杂且长期的环境问题。通过深入研究垃圾渗滤液的产生与迁移规律、污染特征以及地下水水质的动态变化，可以为垃圾填埋场的环境管理提供科学依据。本文通过分析渗滤液的成分与特性、迁移路径与驱动因素、污染指标与超标情况、污染时空分布规律以及污染机制与转化过程，揭示了垃圾填埋场对地下水水质的动态影响机制。同时，提出了构建与优化监测网络、建立污染预警与风险评估体系以及采取针对性防控措施与治理技术的建议。这些研究成果不仅有助于科学评估垃圾填埋场对地下水水质的影响，还能为制定合理的环境保护策略提供理论支持。未来，应进一步加强监测技术的研发和应用，提高对垃圾填埋场环境风险的预警能力，同时探索更加高效、经济的污染治理技术，以保障地下水资源的安全与可持续利用。

参考文献：

[1] 陈华 , 何耀忠 , 刘帅 , 等 . 大型生活垃圾填埋场阶段性封场综合整治工程——以广东省某市生活垃圾填埋场为例 [J]. 环境卫生工程 ,2024,32(05):93-98.

[2] 苏艳霞 , 韩丽 , 刘伟 , 等 . 某生活垃圾填埋场地下水重金属污染现状评价及健康风险评估 [J]. 皮革制作与环保科技 ,2024,5(21):179-182.

[3] 刘彦杰 , 刘茜 , 胡晓璇 . 基于多重水质评价方法对垃圾填埋场周边地下水时空特征分析 [J]. 环境生态学 ,2025,7(03):34-42.