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1、中国环境科学学会学术年会优秀论文集( 2 0 0 6 )城市垃圾对环境的影响蔡佑振( 福州市环境保护监测站福州市晋安区金鸡山路3 2 号3 5 0 0 1 1 )摘要本文介绍了世界上一些城市特别是我国的一些主要城市垃圾的现状，垃圾的主要组成，我国城市垃圾的主要处置方式，以及其可能对环境中的水、气、土壤产生的危害。并提出了对现有垃圾填埋场地下水可能存在的污染状况进行调查的方案。垃圾是指人类在生产、生活和消费等活动中产生的固态、半固态和高浓度液态废物。从生态学角度来看，它是指生态系统向环境的排出物和抛弃物。垃圾种类复杂，按成分可分有机物和无机物，按形态可分固态的和泥状的，按其危害状况可分有毒、有害
2、的和一般的，按其来源可分工业的、农业的、生活的和混合的等。城市垃圾则主要是指城市居民的生活垃圾、商业垃圾、建筑、市政维护和管理等产生的废物，如厨房废弃物、玻璃、塑料、纸品、纤维、橡胶、木、砖瓦、陶瓷、电器、煤灰( 渣) 、砂石、脏土和粪便等。一、城市垃圾现状随着人口的高度集中和城市化和迅速发展，世界各国和垃圾均以快于其经济增长速度三倍的速度增长。据有关预测，到2 0 1 0 年，全球垃圾年产生量可达7 9 6 6 亿吨，如果将1 9 9 0 2 0 1 0 年这2 0 年的垃圾预测总量累加，则超过l1 0 0 亿吨，垃圾平均密度将达到8 11 9 0 0 k g k m 2 。按此速度增长，不
3、到一个世纪，地球表面陆地将全部被垃圾充斥，人类生存空间将全部被垃圾包围。显然，不久的将来垃圾将成为世界上最大的灾害污染源。中国绝大部分城市垃圾采用露天堆放、自然填沟和填坑的原始方式消纳垃圾，对地下水、土壤、空气、地表水造成或潜在危害，成为最严重的公害之一。地质环境条件对地下水资源防护能力直接关系到城市规划、建设与管理、国土资源的合理利用与保护。城市垃圾作为地下水主要污染源之一，若处置场选址不当，不但污染土壤、破坏土地，还将污染宝贵的地下水资源，影响城市的可持续发展。城市垃圾的组成十分复杂，各城市间的垃圾构成也相差较大，但大致可分有机物、无机物和可回收废物几类。有机物垃圾主要为动植物性废弃物，无
4、机物垃圾主要为炉灰、渣、庭院灰土、砂石、碎砖瓦等，可回收的废物主要为金属、橡胶、塑料、废纸、玻璃等。近年来，世界上工业发达国家的城市垃圾已有了很大的变化，现代化城市的家庭已从过去使用煤、木柴改用煤气、电力，垃圾中曾占很大比重的炉灰煤渣大为减少。许多国家城市居民的日常食品改为冷冻、干缩、预制的成品和半成品，家庭垃圾中的有机物如废瓜果蔬菜等也大为减少；而各类纸张或塑料包装物、金属、塑料、玻璃器皿以及废家电、家具等则大大增加。世界上一些国家和我国一些城市主要垃圾构成如下表l 、表2 。表1 世界上一些国家的垃圾构成( )种类英国法国荷兰瑞士意大利美国有机物2 72 222 02 51 2纸3 83
5、42 54 52 05 0第二章城市环境问题及其对策种类英国法国荷兰瑞士意大利美国灰、渣1 12 02 02 02 57金属983539玻璃981 0579塑料2 544355其它3 541 721 58衰2 我嗣一些城市的垃圾构成( 种类北京天津无锡湘潭厦门杭州武汉常德广州上海成都无机物6 06 77 88 07 57 26 6 45 3 86 2 85 53 7 3 2有机物3 52 61 71 72 22 33 0 83 2 43 2 44 0 25 5 6 8可回收废品5753352 81 3 84 84 86 O我国的垃圾组成与工业发达国家相比，差异非常明显。其中，无机物多，有机物少
6、，可回收的物质少。预计随着经济的发展，垃圾的主要成分会慢慢与国外接近。二、垃圾对生态地质环境安全的影响城市垃圾基本上是集中起来，再搬运到城郊结合部堆放。因此，每个城市周围均有堆积如山的垃圾场。这些垃圾大多未经适当处理，呈裸露堆放，造成生态地质环境的污染，严重损害城市环境卫生，恶化居民居住生活条件，阻碍城市建设发展。垃圾对生态地质环境的影响主要表现在水、气、土壤三个方面。1 对水和污染垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋溶、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡而渗漏出的污水渗滤液，是造成周围地表水和地下水严重污染的主要原因。垃圾填埋后在微生物的作用下，垃圾经过溶解、淋洗等作用使垃圾中原有的以及垃圾
7、降解后产生的大量污染物进入垃圾渗漏液中，以致垃圾渗漏液污染物浓度特别高。再之，由于垃圾降解产生的c O ：溶于垃圾滤液以后使 垃圾渗漏液呈酸陛，这种酸陛环境使得不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等无机物发生溶解，一般垃圾渗漏水质成分如下表：表3 垃圾渗漏水质成分变化范围成分变动范围( m g 1 )一般值成分变动范围( m g 1 )一般值C O D3 0 0 0 4 5 0 0 01 8 0 0 0S S2 0 0 1 0 0 05 0 0p H5 3 8 56总硬度3 0 0 0 1 0 0 0 03 5 0 0氨氮1 0 2 0 02 0 0M 9 2 +5 0 1 5 0 02 5
8、0K +2 0 0 2 0 0 03 0 0C a 2 +2 0 0 3 0 0N a +2 0 0 2 0 0 05 0 0C l 一1 0 0 3 0 0 05 0 0硝酸盐5 4 02 5总磷l 7 03 0B O D 52 0 0 3 0 0 0 01 0 0 0 0T O C1 5 0 0 2 0 0 0总铁5 0 0 一6 0 0中国环境科学学会学术年会优秀论文集( 2 0 0 6 )从表中所列成分可见渗漏液污染物的浓度是生活污水的几十倍，其特点不仅污染物浓度高而且水质变化大，无规律性、持续时间长等。渗漏液中有机物种类很多，主要有机物有萘、葸、芘、荧葸、苊、茚、二甲基苯、十五烷、十
9、六烷、乙醇、对甲酚、氯苯、二氯苯、乙烷、乙胺、环己酰胺、脲、苯乙酸等。可见，渗滤液中的有机物多为芳烃、烷烃、烯烃、酸类、酯类、醇、酚、胺、酰胺等，且有些已被确认为可疑致癌物、促癌物和辅助致癌物。垃圾渗滤液对地下水污染过程首先是废水通过岩土层渗入，变质后的水与地下水混合，污染物沿含水层迁移。其污染取决于填埋场的地质环境，填埋场含水层上部隔水层的厚度及渗透性，填埋场地下水的水位，填埋场地层的自净能力，渗滤液的成分，渗滤水的水量及渗滤时间等。美国大约有1 8 5 0 0 个垃圾填埋，几乎有一半对自来水产生污染。我国兰州东盆地雁滩水源地因垃圾渗滤液污染而废弃。垃圾渗滤液对地下水产生的污染往往延缓的时间
10、很长，少则几年，多则几十年甚至几百年。一旦地下水被污染，人工对地下水的净化处理实际上是不可能的。因此在垃圾场建场之初对地表的处理至关重要。对垃圾填埋场渗漏液处理的措施有：天然防渗：主要材料为黏土。填埋场要在土壤、水文地质条件允许的情况下才能采用，对土壤的要求是透水率小于1 0 c m s ，这样才可以有效控制渗滤水的污染。人工防渗：对填埋场地条件不具备渗透要求的可铺设一些不透水材料，如H D P E 和黏土复合衬层、膨润土防渗衬层、黏土防渗衬层、沥青混凝土衬层等。渗滤液的处理：渗滤液不仅是一种高浓度的有机废水，而且水质水量变化大，水质复杂，处置不当，会严重污染填埋场附近的土壤和水体。比较有效的
11、处理方式有：进城市污水处理厂处理：将垃圾填埋场产生的渗滤液与城市污水合并，通过管道接入城市污水处理厂集中处理，采用该法可较好地对渗滤液处理和控制。缺点是一般垃圾填埋场离污水处理厂距离较远，需要修建较长的污水管道。物化法：采用活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、汽提、湿式氧化等。生化法：采用活性污泥法、氧化沟、氧化塘、生物转盘等，可有效地降低渗漏液中的B O D 、C O D 、氨氮、还可去除铁、锰等金属。从目前报道的资料来看出，我国城市垃圾填埋场普遍存在对地下水的污染，以北京一垃圾场地下水监测为例：表4 北京一垃圾场地下水水质监测结果单因子指数井1井4井2井3井1 0N
12、 I V2 0 01 0 06 0 01 5 01 0 0N 0 3 0 5 60 4 80 1 5O 3 22 3 8N 0 2 7 5 04 7 53 5 02 0 01 0 0T D SO 9 30 8 11 4 71 1 22 0 7C O D5 4 43 6 04 7 61 3 64 6 2C l 1 1 9O 9 52 3 91 7 61 0 5综合污染指数2 9 41 9 31 9 1 83 3 81 6 9第二章城市环境问题及其对策7 0 5 单因子指数井1井4井2井3井1 0污染程度中度污染中度污染严重污染重污染中度污染距离垃圾场( m )一5 01 05 02 5 05 0
13、 0单污染指数为污染物实测浓度与地下水中污染物背景浓度的比值。从检测结果看出，该垃圾场地下水比较严重。对于部分地区以地下水作为饮用水源，垃圾场对地下水的污染尤其值得引起重视，因为地下水污染的治理在实际操作中几乎是不可能的。2 对土壤的污染垃圾对土壤的污染通常由垃圾堆放和垃圾散布施用两种途径。垃圾堆放是通过垃圾渗滤液渗入土所致，渗滤液污染物在土壤中产生一系列物理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀。垃圾污染物一般在土壤中滞留量随深度的增加而降低。上海浦东黄浦江畔一生括垃圾场，其中混有大量c r 渣，取不同深度土样分析结果如下：孔名土壤埋深( m )C r 6 + ( m g L )C r 3 +
14、 ( m g L )G S 孔O 09 4 3 80 00 16 4 71 4O 21 3 4 90 00 31 8 7 50 0O 51 9 7 2O 01 O1 50 22 00 7O 13 01 50 14 00 40 15 0O 3O 07 00 20 09 00 2O O从监测结果可以看出垃圾埋填场对5 m 以上的土壤影响比较大，因此对垃圾场地表层的处理非常重要。3 对大气的污染垃圾在堆放过程中，在环境温度、水分等作用下，部分有机物发生分解，会产生有害的气体，一些腐败的垃圾散发出阵阵臭味，垃圾中的细菌、粉尘随风飘扬，造成空气污染。垃圾在焚烧过程中又会产生P C D D 、P C D
15、F 、P C A 、P C B 等强致癌物质，造成二次污染。有资料报道，美国至少有7 5 的垃圾场散发着臭气，至少约有6 7 的垃圾焚烧炉缺乏空气净化设备。山西省一项检验资料表明，在距离垃圾场2 0 0 米处，甲烷含量超过国家标准1 1 0 4 5 0 倍。据报道，由垃圾所致的严重污染，已使全世界数以千计的城市受害。三、垃圾场的调查方案1 对垃圾场污染的调查垃圾场的污染中危害大，难于控制和了懈的是对地下水的污染。为保护地质生态环境，应多开展7 0 6 中国环境科学学会学术年会优秀论文集( 2 0 0 6 )对垃圾场的调查研究，以便采取较好的应对措施，并对日后的垃圾场选定及前期处理提供依据。对垃
16、圾填埋场地下水污染调查方案：( 1 ) 由于地下水迳流、排泄等与地质、水文地质条件有着密切关系，查明垃圾场周边地质、水文地质条件是了解该区域地下水活动的前提。只有在查明垃圾场周边地质、水文地质条件才能进一步了解该区域地下水活动以及该垃圾场污染源主要补、迳、排条件。必要时要查清岩脉、断裂构造延伸情况，布置一定数量的地质槽深。( 2 ) 布置一定数量的水文孔进行地下水含水层情况分析和水质、水位监测，了解地下水是否已受污染及其概况。( 3 ) 试坑渗水试验，了解垃圾场及其周边岩土层渗透系数以了解垃圾场及其周边岩土渗透状况，分析垃圾场污染源对地下水可能造成污染条件( 或可能对污染源起到隔离作用) 。( 4 ) 丰、枯水期各取地表水样进行对比分析。由于地下水主要也由天然降水补给，它通过地表层岩土孑L 隙及岩石裂隙等迳流，并在沟谷及低洼处排
