填埋场井筒效应及其对污染监测井监测效果的影响

构建了填埋场渗漏条件下,含水层-监测井系统水流和污染物运移的代表性概念模型.利用等效渗透系数法描述双重介质系统中的水流运动和水头分布,而多孔介质溶质运移的ADE方程和管流的一维溶质运移方程被分别用来模拟污染物在含水层和井孔中的迁移和分布,最终形成了描述渗滤液渗漏条件下监测井-含水层系统中污染物迁移分布的控制方程.基于Fortan平台,编制了该方程的有限差分求解程序,应用该程序模拟分析了填埋场渗漏条件下,地下水监测井内部及周边水流和溶质的运动、井筒存在对水流和溶质运移的影响.结果表明：井筒效应影响井孔周边的局部地下水流场和浓度场,导致井孔内下部区域污染物浓度增大,井筒外一定区域浓度减小;井筒效应的影响随着径距增加而减小,当径距大于2倍含水层厚度时,井筒效应导致的监测误差最大不超过20%.井径对井筒效应的影响较为复杂,并非单调增加.在本案例中,井径小于0.1m时,井筒效应随着井径增大而增大;反之,当井径大于0.1m后,井筒效应导致的监测误差随着井径增大而减小.含水层渗透系数和比单位弹性贮水系数越大,井筒效应的影响越小.因此具有强渗透性且孔隙度更大的卵、砾石含水层中,井筒效应的影响更小;而对于弱渗透性或中等渗透性的砂土、砂黏土含水层,井筒效应对监测效果的影响更大.     

简易垃圾填埋场渗滤液地下水溶质运移数值模拟

简易垃圾填埋场防渗措施薄弱,渗滤液易发生渗漏污染土壤,随着时间的累积通过包气带进入含水层对地下水水质安全构成威胁。以西南山区凉山州某简易垃圾填埋场为研究对象,利用Visual MODFLOW软件建立了该简易垃圾填埋场及其周围地下水渗流场和溶质运移数值模型,通过MT3DMS模块模拟垃圾渗滤液在不同渗漏工况下地下含水层中高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH~+_4-N)的运移规律,并预测垃圾填埋场封场5年和10年后地下水中COD_(Mn)和NH~+_4-N浓度的变化情况。结果表明:该简易垃圾填埋场在HDPE土工膜上漏洞率为0.5、GCL黏土出现轻微开裂现象时,填埋场区下方地下水中COD_(Mn)在5年后的超标范围为972 m~2,中心污染物浓度为4.0 mg/L,地下水中NH~+_4-N在10年后的超标范围为12 500 m~2,中心污染物浓度为1.0 mg/L;在HDPE土工膜上漏洞率为1.0、GCL黏土出现严重开裂现象时,填埋场区下方地下水中COD_(Mn)在5年后的超标范围为36 261 m~2,中心污染物浓度为20 mg/L,地下水中NH~+_4-N在10年后的超标范围为19 083 m~2,中心污染物浓度为3.5 mg/L。该研究可为渗滤液污染的有效防治以及地下水监测方案的制定提供理论依据。     

海积平原区某非正规垃圾填埋场地下水氨氮污染模拟研究

本研究结合天津市海积平原区水文地质条件,构建了某非正规垃圾填埋场地下水溶质运移模型,并将该模型用于预测分析垃圾填埋场地下水氨氮污染迁移规律.采用敏感性分析研究了渗透系数、孔隙度和弥散度等参数的变化对模拟结果的影响.模拟评价了地下水氨氮污染抽出处理效果.研究结果表明,氨氮污染羽在10年内最大迁移距离为648 m,污染面积达到368667 m~2,高浓度氨氮污染羽主要分布于南部浅层潜水含水层.抽出处理方案效果不佳,易导致氨氮污染羽的拖尾和反弹效应.本研究可为海积平原区地下水氨氮污染治理、修复提供理论参考和依据.     

潮汐作用对滨海垃圾填埋场地下水污染物迁移影响模拟研究

潮汐过程对滨海地区垃圾填埋场污染物的迁移影响显著.为探究潮汐作用下垃圾填埋场地下水污染物迁移过程,以深圳市某滨海垃圾填埋场为例,构建该场地地下水溶质运移数值模型,分析潮汐作用造成的地下水位周期性波动条件下特征污染物在含水层中不同时期的污染范围及浓度变化规律.结果表明：近海岸地下水位受潮汐作用明显,水位波动主要受含水层水文地质参数和潮水位变幅影响,污染物峰值浓度大幅降低,在含水层中滞留时间明显增加.该垃圾填埋场中特征污染物的污染范围和浓度呈现出丰大枯小的周期性变化特征,其中丰水期末最大污染范围和浓度分别为47547 m2、21.54 mg·L^-1,枯水期末最大污染范围和浓度分别为25605 m2、12.73 mg·L^-1.污染物峰值浓度最大降幅37%,滞留时间最长增加43 d.近海岸地下水污染物穿透曲线呈现日周期性波动,随着远离地表水边界,这种周期性波动越不明显,距地表水边界20 m时,污染物穿透曲线无明显日内周期性波动.研究结果可为滨海垃圾填埋场地下水监测方案的制定和地下水污染治理提供理论依据和参考.     

垃圾渗滤液层状砂箱参数拟合试验及模拟

基于相似模拟条件,研究了垃圾渗滤液污染物在层状含水层中运移规律,通过数值模拟方法拟合了层状含水层的渗透性及弥散度,利用拟合参数分析了阜新垃圾填埋场有机污染物在地下环境中的迁移和时空分布规律,该实验和数值模型较好地反映了层状土中污染物渗漏的基本特征,对预测、控制渗滤液污染地下水提供了一种有效的方法。     

某市岩溶地下水六价铬污染及控制因素分析

某市市区东郊为工业和生活聚集区,20世纪80年代前,因区内某液压件厂电镀车间废水下渗,造成土壤和地下水体Cr6+污染。据初期监测,污染中心区土壤中的Cr6+含量高达2044.46mg/kg,高出其它地区几十倍。同时岩溶地下水也受到污染,Cr6+污染区呈以半径为0.5km的圆形分布,污染中心为液压件厂井,井水中Cr6+浓度最高达63.2mg/L(2007年1月)。监测资料表明污染区年内Cr6+浓度变化受降雨量的控制,表现出丰水期高、枯水期低的趋势,且浓度的升高相对于降雨有一定的滞后性,这主要是由于蓄积在土壤中的高浓度Cr6+受降雨淋溶所致。人工水动力场对Cr6+的空间分布起控制作用:Cr6+污染范围与漏斗中心区形态基本吻合;随着污染中心区域水源井开采量的减少及北部水源井停采的影响,污染中心液压件厂井水中Cr6+浓度迅速上升,污染羽逐渐向东部扩展,且浓度下降速度趋缓。     

填埋场环境下HDPE膜老化特性及其对周边地下水污染风险的影响

为研究危险废物填埋场环境下防渗系统HDPE膜（高密度聚乙烯膜）材料老化规律及其对渗滤液产生、渗漏和区域地下水环境的影响,通过HDPE膜缺陷现场检测及室内老化性能测试,获取了HDPE膜初始缺陷特征参数（漏洞密度）和缺陷演化特征参数（老化起始时间和半衰期）,并以上述参数作为输入,综合运用HELP模型（填埋场水文过程评估模型）与Landsim模型（填埋场地下水污染风险模拟模型）对HDPE膜老化条件下的渗滤液产生、渗漏和地下水污染过程进行模拟预测.结果表明:①现场条件下HDPE膜在第2年开始老化,第8年达到半衰期.②HDPE膜老化导致漏洞数量和渗透系数增加,进而导致渗滤液渗漏量增加,地下水污染风险逐渐增加.短期（0~5 a）内,地下水超标概率为0,污染风险较小;中期（5~10 a）内,距离填埋场200 m内污染超标概率污染≥ 80%,污染风险较大,但400 m外的污染概率为0,污染风险较小;就长期（>10 a）而言,距离填埋场1 000 m处,污染超标概率达100%,地下水污染风险极大.填埋场现场条件下,防渗材料劣化及老化过程较实验室条件更为迅速,导致渗滤液长期渗漏、地下水污染风险加剧,因此建议加强填埋场设计和运行中HDPE膜抗老化研究,保障危险废物填埋场长期安全运行.      

典型铬渣污染场地健康风险评价及修复指导限值

通过对青海某化工厂铬渣污染场地钻孔采样,分析了样品质地及铬含量,得到场地的水文地质及铬污染状况.根据场地区域生活现状,运用美国环保局健康风险计算模型,评估了现有条件下该场地对周边居民的潜在健康风险.同时,结合场地的修复目标,应用地下水溶质运移方程及土壤中Cr6+的解吸曲线,探讨了场地污染物的修复指导限值.结果表明:场地表层0～4m为黄土状土,4～22m为砾砂,铬污染区域面积约4×104m2;现有条件下场地Cr6+对人体的健康风险值为9.39,需要对Cr6+进行修复治理,而Cr3+的健康风险值在可接受范围内;通过计算得到场地表层0～4m黄土状土Cr6+的修复值为60mg·kg-1;4～22m砾砂Cr6+修复值为15mg·kg-1.     

某制药厂废水排放对地下水污染的数值模拟预测研究

制药工业是我国经济发展的支柱产业之一,但制药废水含有诸多的污染组分,其排放可能会对地下水造成严重的污染,因此在制药厂建设前须对废水排放可能造成的地下水污染范围进行预测与评价。运用GMS软件对拟建的某制药厂废水排放过程中污水管道发生渗漏可能造成的地下水污染范围进行了数值模拟预测研究。结果表明:①该制药厂废水排放过程中管道渗漏发生100 d后,地下水中污染物COD_(Cr)的最大运移距离为238 m,渗漏发生730 d后,地下水中污染物COD_(Cr)的最大运移距离为250 m,渗漏发生1 825 d后,地下水中污染物COD_(Cr)的最大运移距离为362 m;②研究区地下水中污染物COD_(Cr)的污染晕随地下水的流向而扩散,其扩散方向与地下水的流向一致,且地下水中污染物COD_(Cr)的运移距离随时间的增加而增加,但在预测区内地下水中污染物COD_(Cr)的运移距离仍处在该制药厂的建设区范围内,不会对区域地下水造成明显的污染。建议加强药厂范围内及其周边地下水的监测。     

滨海平原区某生活垃圾填埋场地下水污染修复模拟

渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,COD_Mn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明：由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5～10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。     

氮肥-垃圾渗滤液复合影响区非饱和-饱和带全剖面氮素分布特征及微生物响应

农田氮肥和垃圾填埋场渗滤液是我国地下水氮素污染的两大来源,从氮肥-垃圾渗滤液复合影响区域内采集6份土壤剖面-地下水样品,分析非饱和-饱和带全剖面中氮素的分布特征,来清晰判识该类典型区域的氮素跨介质污染特征和途径,同时通过高通量测序进行氮循环功能微生物分析,来解析氮循环功能微生物对氮素分布的响应.结果发现,在高施肥量采样点中,土壤中的硝态氮（NO₃^--N）和溶解性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen,DON）含量均显著高于低施肥量采样点（p<0.01）,NO₃^--N大量分布在深度0~240 cm的土壤中（p<0.05）,部分NO₃^--N下渗进入地下水,高施肥量采样点地下水中NO₃^--N浓度在总溶解性氮（Total Dissolved Nitrogen,TDN）中占比达31.93%~84.70%,硝化菌在氮循环功能菌中占比为27.08%~87.99%,说明氮肥是该区域地下水NO₃^--N的主要来源.铵态氮（NH₄⁺-N）在非饱和带深度0~20 cm和400~460 cm的范围内含量较高（p<0.05）,垃圾填埋场下游的地下水NH₄⁺-N浓度均超标,在TDN中占比为26.40%~59.71%.统计分析表明,垃圾填埋场渗滤液可能是造成地下水中NH₄⁺-N浓度空间差异的重要因素,并很可能是导致地下水位波动带附近出现NH₄⁺-N高积累的主要原因（p<0.05）.这些结果将有助于复合影响区氮素的污染评估和防控.     

基于指数分析和GIS方法的垃圾填埋场地下水环境影响分析

为合理评估垃圾填埋场的污染潜力及其对周边地下水环境的影响,以山东省某垃圾填埋场为例,采用LPI指数法和WQI指数法评估了垃圾填埋场渗滤液的污染情况和周围地下水的水质情况;利用GIS的空间分析等功能对污染影响分布进行评估;结合地下水数值模拟,以氨氮为典型特征污染物,计算分析了渗滤液污染物迁移扩散的规律。结果表明:研究区渗滤液的污染潜力较大,具有污染周围地下水的风险,目前周边地下水水质虽处于WHO和国家标准的限制内,水质状况良好,但随着渗滤液的渗漏,氨氮等污染物的污染区域会逐步扩散为羽毛状,水质将持续变差。预计到2025年,渗滤液将开始污染周边一处居民区的地下水并逐渐扩大范围,需采取相应的防渗措施对周边地下水进行防护。     

某垃圾填埋场地下水质监测井网优化设计——基于模拟优化法

以白城市垃圾填埋场为研究区,通过正交试验设计法得到2个污染源的4组可能污染源强组合,建立地下水流及溶质运移数值模拟模型,预测潜在污染源可能对研究区地下水产生的污染.根据污染羽分布情况,布设了57口潜在监测井.以最大化覆盖高污染区域为目标建立0-1整数规划优化模型并用隐枚举法进行求解.结果表明：模拟优化方法在允许监测井数目不同的情况下得到了最优地下水质监测井网布设方案.以7口监测井为例,最优布设方案为1,6,9,15,19,23,31号监测井（5口位于渗滤液调节池下游,2口位于填埋区下游）.最优布设方案的污染物检出概率达95%,远高于随机布设方案.     

苏北某市垃圾填埋场周围地下水氮污染及其形态研究

通过对垃圾填埋场地下水氮污染状况的监测,分析了垃圾填埋场渗滤液的水质特征及其对地下水氮污染的影响。结果表明:垃圾渗滤液含有高浓度的NH4+-N,渗滤液进入土壤后,大量共存离子的竞争吸附减弱了土壤胶体对NH4+-N的吸附能力;土壤中有机质增加后,土壤胶体对NH4+-N的吸附性降低,吸附量减少;且高浓度NH4+-N的存在抑制了硝化作用,从而使大量的NH4+-N未能被土壤胶体吸附转化就随渗滤液继续迁移至地下水中,导致地下水的氮污染主要以NH4+-N为主。     

垃圾填埋场渗滤液穿过垂直防渗帷幕的渗漏分析

为避免垃圾填埋场内的污染物对地下水造成污染,填埋场常采用垂直防渗帷幕.目前,我国南方的垃圾填埋场内渗滤液水位普遍较高,在高水头作用下污染物可能透过灌浆帷幕渗漏从而污染周边环境.分析了对流、扩散和吸附作用对污染物迁移的影响规律,以苏州七子山填埋场为例,分析了高水头作用下渗滤液透过防渗帷幕的渗漏,通过现场测试进行了验证,研究了灌浆帷幕渗透系数和灌浆深度对渗漏的影响.结果表明,在高渗滤液水位下,对流对污染物迁移起主导作用.实际工况下污染物穿过防渗帷幕需 19.5a,污染区域主要集中在场底含碎石粘土层中,目前污染物尚未渗漏至防渗帷幕下游,分析结果与现场实测结果一致;若防渗帷幕渗透系数能达到标准,则穿过防渗帷幕的时间将延长至填埋场稳定化之后,从而大大降低污染周边环境的可能性;但若帷幕灌浆深度不足,这一时间又将缩短至7a.防渗帷幕渗透系数和灌浆深度的控制对防止污染物向下游地区渗漏极为关键.     

粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地重金属污染特征与迁移规律分析

粤港澳大湾区电镀企业的数量、生产规模均居全国前列,电镀生产排放的污染物造成该区电镀场地普遍存在土壤和地下水重金属污染现象,调查并分析区域电镀场地土壤和地下水重金属污染特征及迁移规律是粤港澳大湾区该类场地安全再利用的必要工作.在详细调查粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地土壤和地下水重金属污染现状的基础上,定量分析了不同深度土壤、地下水中的重金属空间分布特征,并结合场地水文地质条件探讨了粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地土壤和地下水中的重金属迁移规律.结果表明,该电镀场地土壤和地下水已受到不同程度的重金属污染,土壤中Ni、Cr~(6+)和Cu超标率依次为20. 5%、12. 8%和2. 7%;地下水中Ni、Pb和Cr~(6+)超标率依次为41. 7%、33. 3%和33. 3%;场区内重金属污染与电镀厂生产功能分区相对应,说明重金属主要来源于电镀废物泄漏.由于该场区填土层以下为渗透性较差的粉质黏土,不利于重金属污染物向深部迁移,因而重金属污染物主要集中在表层土壤;但是在全风化花岗岩埋深较浅的电镀车间范围内,土层渗透性增大,重金属迁移深度显著增加,其中Cr~(6+)由于酸性土壤的吸附作用较弱,甚至出现了10 m深度的高浓度检出现象.虽然场区浅层含水层渗透性较弱,但是酸性土壤和地下水氧化环境有利于Cr~(6+)和Ni的迁移,因而在地下水位埋深较浅和土壤重金属迁移深度较大的电镀车间出现了Cr~(6+)和Ni超标现象;而粤港澳大湾区花岗岩中Pb含量背景值较高可能是造成场区地下水Pb超标的主要原因.因此,粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地的Ni、Cr~(6+)和Cu主要集中在浅层土壤和地下水中,区域广泛分布的低渗透黏土层在一定程度上阻隔了重金属的扩散迁移;但是在土壤酸化和花岗岩埋深较浅的地区,以及地下水以氧化环境为主的丘陵地带,Ni和Cr~(6+)在土壤和地下水中的迁移深度将显著增加.     

生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征

抗生素抗性基因被认为是一种环境污染物,城市生活垃圾填埋场及其渗滤液中存在着多种类和高丰度的抗生素抗性基因.针对生活垃圾渗滤液处理工艺流程特点,本研究采用超高通量定量PCR技术,分析生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征.结果表明,渗滤液处理使得出水抗生素抗性基因丰度减至9. 2×1010copies·L-1,降低了5个数量级,能有效消减渗滤液中的抗生素抗性基因,是一种有效消减垃圾渗滤液抗生素抗性基因丰度的方法;渗滤液出水中的抗生素抗性基因140种,检出率高达46. 7%,相较于自然环境,出水中抗生素抗性基因种类和丰度仍然维持在较高水平,直接排入市政污水管网可能造成抗生素抗性基因的二次扩散,存在着较高的生态环境风险;渗滤液中抗生素抗性基因与Cr、Cd、Ni、As、MGEs、integron和transposon呈现极显著的正相关关系,表明抗生素抗性基因的赋存和迁移传播可能受重金属元素和可移动遗传元件的共同影响.     

填埋场地下水溶解性有机物时空分布特征分析:以四川红层区某生活垃圾填埋场为例

溶解性有机物(DOM)是生活垃圾填埋场地下水的主要污染物之一,但红层区填埋场地下水中DOM的特征尚不明晰. 因此,为了探究红层区填埋场地下水中DOM组成及时空分布特征,本文运用三维荧光光谱技术,对我国典型红层区某生活垃圾填埋场地下水进行现场调研,结果表明:①调查区域地下水导排层监测井(DP17)、污染扩散监测井(KS2~KS6)和水产源监测井(SC8)地下水中COD_Mn的P_si(表示i评价指标相对于GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类值的污染指数)介于1.323~5.392之间,水产源监测井(SC8)地下水中Mn2+的P_si为1.140,所有监测井地下水中TN、TP、Fe、Cd、Hg和Cr的P_si介于0.001~0.587之间,其浓度均未超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类标准限值;但相对于背景井(BJ1),各污染物的P_bi(表示i评价指标相对于背景值的污染指数)均介于0.703～142.991之间,说明调查区已受到不同污染源的影响. ②填埋场渗滤液及附近地下水中DOM包括类胡敏酸(C1)和类富里酸(C2)等腐殖质类物质,以及类色氨酸(C3)蛋白质类物质. ③填埋场地下水中DOM污染主要集中在填埋场附近,对周围地下水无明显影响. ④地下水中DOM的腐殖化程度在丰水期〔平均HIX(腐殖化指数)为3.99〕和枯水期(平均HIX为10.69)具有显著性差异. ⑤地下水导排层监测井中类胡敏酸(C1)和类富里酸(C2)的荧光强度分别是其他污染源的3.1~11.9倍和1.9~8.3倍,可作为填埋场地下水DOM污染的指示性指标. 研究显示,调查区填埋场渗滤液及地下水有机质腐殖化程度高,对地下水的影响只局限在填埋场附近,对周围地下水未造成严重影响,填埋场趋于稳定.