华南山谷型填埋场渗滤液泄漏及地下水污染风险研究：为水资源保护 “把脉”

《Scientific Reports》：Determination of leachate leakage around a valley type landfill and its pollution and risk on groundwater

为探究山谷型填埋场渗滤液泄漏及地下水污染风险，研究人员综合多种方法，发现多处泄漏区，评估污染程度及风险，意义重大。

　　在经济快速发展、人口持续增长的当下，生活垃圾填埋场规模不断扩张。填埋场产生的渗滤液犹如一颗 “定时炸弹”，其中高浓度的有机物、无机物和重金属，极易污染地下水，进而对生态环境和公众健康构成严重威胁。众多发展中国家均面临填埋场泄漏污染问题，我国也不例外。然而，现有研究在渗滤液对地下水的污染评估方面存在不足，难以精准定位泄漏点和评估健康风险。对于华南地区典型的山谷型填埋场而言，由于其周边居民常以地下水作为主要饮用水源，因此研究填埋场对地下水的影响迫在眉睫。

湖南省地质调查院、湖南科技大学等机构的研究人员，针对华南某山谷型生活垃圾填埋场展开深入研究。该研究成果发表于《Scientific Reports》，为渗滤液污染的管控、修复和治理提供了坚实依据。

在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是瞬变电磁法（TEM），利用填埋体、防渗系统和下伏基岩之间的电性差异，探测防渗层的泄漏区域；二是采集地下水和渗滤液样本，分析 pH、总溶解固体（TDS）、总硬度（TH）、高锰酸盐指数（COD_Mn）、氨氮（NH₃-N）等 19 项化学指标，评估地下水水质和污染程度；三是借助皮尔逊相关分析（CA）和主成分分析（PCA），剖析地下水污染的环境因素；四是运用基于风险的纠正行动（RBCA）模型和数值模拟方法，划定不可接受的风险区域。

研究结果如下：

1. 渗滤液泄漏的确定与特征：通过瞬变电磁法探测，发现填埋场存在 4 处防渗层泄漏区域。泄漏区域 I 位于填埋区中部靠近坝体处，污染面积约 132m²，泄漏深度 17 - 22m；泄漏区域 II 在填埋区南部，污染面积约 26m²，泄漏深度 15 - 22m；泄漏区域 III 和 IV 均在填埋场中部，污染范围分别为 97.1m²和 81.7m²，深度约 15 - 20m。
2. 地下水水质与污染特征：渗滤液分析结果显示，除砷外，各项参数均远超水污染物排放标准，其 Nemerow 污染指数（NPI）高达 83.6。地下水检测结果表明，部分样品中 As、Cr、Pb、Cd、F^-、Cu 和 NO₂-N 浓度低于检测限。pH 值部分超标，NH₃-N、Fe 和 Mn 也有不同程度超标。ZK01 和 ZK04 采样点的地下水污染严重，ZK02 和 ZK03 为轻度污染，ZK05 未受污染。
3. 地下水参数间的相关性：CA 结果表明，pH 与 Mn（r = -0.897）和 Zn（r = -0.778）呈显著负相关；TDS、TH、NH₃-N 和 SO₄^2-之间存在显著正相关；COD_Mn与 Fe 显著正相关（r = 0.949）。PCA 提取出 5 个主成分，占总方差的 98.89%，表明地下水主要污染源为填埋场泄漏、岩石风化溶解和水岩相互作用。
4. 健康风险评估：基于 RBCA 模型的数值模拟预测，Mn 和 NO₃-N 的危害指数分别为 2.50 和 1.66，对人体健康存在非致癌风险。若不采取污染修复措施，未来 20 年污染物危害指数（HI）平均增长率为 0.04 - 0.08/a，风险区域平均扩展速率为 341 - 432m²/a，沿地下水径流方向的扩展速率为 1.6 - 3.8m/a。

研究结论指出，填埋场防渗层存在多处泄漏区域，对周边地下水造成不同程度污染，主要超标参数为 pH、NH₃-N 和 Mn。地下水污染与填埋场泄漏、岩石风化等因素密切相关，Mn 和 NO₃-N 对人体健康存在非致癌风险，且风险区域呈扩张趋势。该研究成果为填埋场渗滤液污染的有效管理和治理提供了重要的理论支持，对保障区域水资源安全和公众健康具有重要意义。同时，研究也存在一定不确定性，如瞬变电磁法检测易受环境因素影响，数值模拟模型参数存在近似性等。未来可通过提高水文地质调查精度、实施连续监测等方式优化模型，更精准地模拟和预测地下水流动及污染物迁移过程。