基于Landsim的填埋场长期渗漏的污染风险评价

介绍了Landsim模型的基本理论及其填埋场防渗系统、导排系统长期性能变化的表征方式,在此基础上提出了填埋场长期渗漏风险的表征方式..通过Landsim和HELP模型的耦合,弥补了Landsim模型中堆体入渗计算过于简单的缺陷.运用耦合的Landsim-HELP模型评价了西南地区某危险废物填埋场的长期渗漏的地下水污染风险.结果表明,该耦合模型可以准确的评价填埋场性能变化条件下的渗漏量及其对应概率;该填埋场在短期内(1~3a)地下水被污染的概率风险较小(￡0.33),而在长期内(34a)被污染的风险较大(30.68).建议在制定填埋场的设计和运行标准时需考虑防渗膜、导排管等重要单元长期性能的变化,从而减小其长期渗漏造成的地下水污染风险.     

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

基于概率风险分析的填埋场安全防护距离研究

针对危险废物填埋场(HWL)的建设运行现状和环境事故发生特点,确定以防渗层事故性破损为最大可信事故,以破损后渗滤液渗漏导致的人体健康危害为目标,提出了基于概率风险的HWL安全防护距离(SPD)确定的基本原则、方法和流程.对中部地区某HWL的安全防护距离进行了计算和不确定性分析,结果表明:考虑不同防护对象(污染物)情形下,计算得到的SPD值有所差异:以Cr的致癌危害,Cr、无机氟化物和Zn的非致癌危害为防护对象时,SPD值分别等于620、448、355和0m;不确定性分析表明受降雨量、水文地质参数不确定性的影响,SPD值存在较大的不确定性,经过P95校正的SPD为990m,大于GB 18598-2001中规定的800m的防护距离;最后文章指出安全防护距离的确定受场区降雨和蒸发条件、水文地质条件、填埋场接纳和填埋废物类型及其防渗系统配置等诸多因素影响,因此应该针对不同填埋场及其特征划定其SPD值,不宜采用一刀切的方法,统一规定HWL的安全防护距离.     

非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染特征与评价

为了解非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染状况,以江西乱石湾垃圾填埋场周边土壤和地下水为研究对象,对研究区进行采样分析,应用内梅罗综合污染指数法和美国环保局地下水健康风险评价模型对该垃圾填埋场土壤和地下水中重金属污染物进行含量特征分析与评价。结果表明,Cr(Ⅵ)、Cd、Cu、Pb重金属是填埋场土壤中的主要污染物,区域所有采样点的内梅罗综合污染指数平均值为2. 20,说明土壤受中度重金属污染; Cr(Ⅵ)是填埋场地下水的主要污染物,所有采样点的综合污染指数平均值为0. 89,说明地下水总体处于警戒线等级;致癌健康风险值在2. 32×10~(-4)～1. 69×10~(-3)/a之间,是国际委员会推荐值的4. 64～33. 8倍,致癌风险水平为Cr(Ⅵ)NiAsCd;非致癌健康风险值在2. 54×10~(-10)～9. 72×10~(-9)/a之间,致癌类重金属的个人年健康风险值是非致癌类重金属的10~5～10~6倍,说明该区域的致癌风险极大,应引起重视。     

非正规填埋场渗漏的层次化环境风险评价模型及案例研究

通过系统分析非正规填埋场建设、运行和封场的工艺工程及其环境特征,将其渗漏风险的发生过程划分为3个阶段,针对不同阶段采用不同风险评价模型:采用水均衡模型和Monte Carlo方法研究渗滤液的渗漏风险;采用基于Darcy定律和Fick定律的溶质运移方程和Monte Carlo方法研究地下水的污染风险;采用剂量-效应模型评价受渗滤液污染地下水的人体健康风险,最终构建了非正规填埋场渗漏风险评价的层次化风险评价模型.应用该模型评价了西北地区某非正规填埋场的环境风险.结果表明:1第1层次的风险评估结果能较好的表征第2层次和第3层次风险的大小,其结果可作为是否进行后续风险评价的判断依据;2仅就本填埋场而言,若采用层次化风险评价模型,可大幅节约风险评价所需的时间成本(95%)和工程成本(96.5%);3案例表明该填埋场渗漏量超过可接受渗漏量的概率为0,渗漏风险极小;渗滤液的渗漏对地下水影响很小,污染风险为0;该填埋场渗滤液中存在的六价铬和总铬的非致癌危害商均低于10-2,健康风险水平很小;综合考虑,该填埋场的环境风险较小,无需采取工程措施对其进行治理或搬迁.     

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.      

西安大气PM2.5中金属元素特征及健康风险评价

为探究西安市大气PM_2.5载带金属元素污染特征及潜在健康风险,作者于2022年3月-2023年2月采集PM_2.5有效样品167份,采用电感耦合等离子体质谱仪对12种金属元素进行测定。结果表明,西安市PM_2.5年均质量浓度是《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中二级浓度限值的2.01倍。As和Cr(Ⅵ)年均质量浓度分别是一级浓度限值的1.04和14.80倍。富集因子分析结果显示Se和Cd富集程度最高。主成分分析结果显示西安市重金属元素主要来源于燃煤源和交通源、自然源、工业源,贡献率分别为41.24%、21.49%、11.50%。Mn、Pb、As、Cr(Ⅵ)、Sb、Se、Cd、Ni和Hg 9种重金属总非致癌暴露风险值<1。As、Cr(Ⅵ)、Cd和Ni 4种重金属总致癌暴露风险值介于10^-6～10^-4之间,总体具有潜在致癌风险。成人和儿童As的致癌暴露风险值及成人Cr(Ⅵ)的致癌暴露风险值均介于10^-6～10^-4之间,具有...     

海滨危废填埋场与水源缓冲距离要求及调控

针对海滨地区特殊水文地质条件下危废填埋场(HWL)缓冲距离需求不明的问题,建立了污染物释放、渗漏及其在地下介质中迁移转化的多过程模拟模型以预测渗漏条件下污染物的稀释衰减,同时结合基于风险的安全用水限值的确定,构建了缓冲距离计算框架模型,并选择某海滨场地开展案例研究. 结果表明:①不同类型污染物所需要的稀释衰减倍数(RDAF)不同,由于渗滤液中2,4-二氯苯酚(2,4-D)初始浓度大、毒性强,需稀释衰减2 250倍,而重金属镍(Ni)和锌(Zn),只需分别稀释衰减34和135倍. ②不同污染物的稀释衰减对距离的依赖程度不同,导致实现相同的RDAF需要的缓冲距离也不同,有机物的稀释衰减倍数对距离更为敏感,因此,尽管2,4-D的RDAF最大,但缓冲距离仅为92 m;反之,Ni的缓冲距离达755 m,而由于Zn的RDAF更大,其缓冲距离高达2 070 m. ③综合考虑所有污染物,案例危废填埋场的缓冲距离需要达到2 070 m,若进一步考虑参数不确定性并保障95%置信水平下的安全用水要求,缓冲距离需在3 000 m以上. 最后,针对敏感水源与危废填埋场实际距离不能满足所需缓冲距离的情景,提出了通过固化稳定化等预处理手段优化调控缓冲距离的方法,以Zn为例,通过预处理将废物中Zn的浸出浓度从120 mg/L分别降至108、72、49、31、19 mg/L时,可将缓冲距离从2 070 m分别调控至2 000、1 600、1 200、800、400 m. 研究显示,海滨地区危废填埋场对缓冲距离的需求远高于内陆平原型场地,但可通过调控废物入场的浸出浓度实现对缓冲距离的调控.      

某危险废物填埋场地下水污染预测及控制模拟

以某危险废物填埋场为研究对象,在收集其水文地质资料基础上,运用Visual Modflow建立填埋场地下水水流和溶质运移耦合模型,对填埋场防渗层发生渗漏后,渗滤液中Cr6+在地下水中的运移过程以及地面硬化、防渗墙和排水沟3种污染控制措施对污染羽阻隔效果进行模拟预测.结果表明,Cr6+随地下水流方向运移形成污染羽,10 a后污染羽到达水塘边界,运移距离约为1 450 m,但随后10～20 a之间污染羽扩散范围没有明显扩大;地表硬化后,20 a内污染羽未扩散至水塘边界;防渗墙设置到上层含水层底部时,监测井Cr6+浓度高于未设置防渗墙时浓度,设置到下层含水层底部时,Cr6+浓度与设置于上层含水层时监测结果相反;排水沟日排水量达到2 642 m3时能有效控制污染羽扩散,20 a后污染羽尚未污染监测井;地表硬化与排水沟组合控制污染物扩散,效果最佳,同时排水沟日排水量可减少为1 878 m3.因此,当填埋场发生渗漏时,建议采用设置排水沟与周边地表硬化组合的地下水污染控制措施.     

基于盲数理论的城市表土与灰尘重金属污染健康风险评价模型

基于环境健康风险评价系统多种不确定性共存的特点,将盲数引入健康风险评价中,构建了城市表土和灰尘重金属污染环境健康风险评价盲数模型,并提出了风险等级判别模式.同时,选取Pb、Zn、Cr、As、Cu、Ni和Cd为评价因子,将上述模型和方法应用于铜陵市表土和灰尘重金属污染健康风险评价,得到了致癌和非致癌风险的各种可能值及其相应的可信度.结果表明,7种重金属非致癌总风险盲数均值高达2.036,远超过安全阈值1.0;特别是As,仅由手-口直接摄取途径导致的非致癌风险均值就达1.438.总体上,7种重金属的非致癌风险均值大小排序为:As＞Cr＞Pb＞Cu＞Cd＞Ni＞Zn.就致癌风险来看,As经由手-口直接摄取途径的致癌风险相对最大,其均值为5.195 ×10-4,已远超过美国环保局(USEPA)推荐值上限1.0×10-4;皮肤接触途径的致癌风险相对也很高,均值为3.964×10-5,接近国际防辐射委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值5.0×10-5.     

退役工业固废填埋场地再利用的全寿命环境风险特征

通过现场采样和过程模型模拟等方法研究了典型退役工业固废填埋场地（DISWL）原位开发条件下的健康风险及长期演化规律.结果表明,经过近20a的浸出和降解,86%的废物浸出浓度依然处于有害水平,70%的废物不宜直接作为建设用地土壤.直接作为建筑用地开发利用条件下,由于DISWL的性能退化会导致有害组分的浸出和渗漏增加,由此导致地下水水质超标概率经历从无（短期）到有（中期,个别物质如总氰化物T-CN和易释放氰化物F-CN）,再到后期的较大概率超标（T-CN和F-CN）的渐变过程;同时,场地利用过程的健康风险也逐步增加,来自于As的致癌风险和自于T-CN的非致癌风险,分别超过风险可接受水平的81~179倍和55.32~224.3倍.上述结果提示DISWL场地开发再利用的风险评估和管控策略应重点考虑长期风险.对于长期风险不可接受的场地,通过降低废物中毒性物质的浸出浓度可实现长期风险可接受,并提出了相应浸出浓度限值的计算框架和方法.     

退役工业固废填埋场地再利用的全寿命环境风险特征

通过现场采样和过程模型模拟等方法研究了典型退役工业固废填埋场地（DISWL）原位开发条件下的健康风险及长期演化规律.结果表明,经过近20a的浸出和降解,86%的废物浸出浓度依然处于有害水平,70%的废物不宜直接作为建设用地土壤.直接作为建筑用地开发利用条件下,由于DISWL的性能退化会导致有害组分的浸出和渗漏增加,由此导致地下水水质超标概率经历从无（短期）到有（中期,个别物质如总氰化物T-CN和易释放氰化物F-CN）,再到后期的较大概率超标（T-CN和F-CN）的渐变过程;同时,场地利用过程的健康风险也逐步增加,来自于As的致癌风险和自于T-CN的非致癌风险,分别超过风险可接受水平的81~179倍和55.32~224.3倍.上述结果提示DISWL场地开发再利用的风险评估和管控策略应重点考虑长期风险.对于长期风险不可接受的场地,通过降低废物中毒性物质的浸出浓度可实现长期风险可接受,并提出了相应浸出浓度限值的计算框架和方法.     

L-抗坏血酸还原降解六价铬的影响因素

对L-抗坏血酸(维生素C,VC)还原降解六价铬(Cr(Ⅵ))的影响因素进行了试验研究. 当ρ(VC)∶ρ(Cr(Ⅵ))为5∶1时,ρ(Cr(Ⅵ))降至检测限以下. 低温条件下仍能取得较高的Cr(Ⅵ)去除率,当反应体系温度维持在35 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.5%. 在饱和溶解氧条件下,Cr(Ⅵ)的去除率仍能达到85.5%. 氧化还原体系中VC和零价铁同时作为电子供体,存在竞争关系. VC还原降解Cr(Ⅵ)的产物为三价铬(Cr(Ⅲ))和脱氢抗坏血酸,反应化学计量比(n(VC)∶n(Cr(Ⅵ)))为3∶2.      

铬(Ⅵ)在粘土衬层中迁移转化的研究

对有毒有害物质在粘土衬层中的自然渗透、迁移及转化加以研究,可为有毒有害废物的安全填埋场的设计、施工和污染预测提供实验依据及关键参数:铬(Ⅵ)是填埋场渗滤液中有代表性的重金属,通过铬(Ⅵ)在击实粘土中的渗透实验与浸提实验,发现铬(Ⅵ)的渗透系数约为水的４倍;铬(Ⅵ)可被粘土中还原性物质转化为毒性较小的铬(Ⅲ):粘土击实到最大干密度可大大提高其防渗效果。      

稻草秸秆对水中六价铬去除效果的研究

为实现农业废料资源化,解决水体Cr(Ⅵ)污染的问题,研究了稻草秸秆对水中Cr(Ⅵ)的去除效果。实验考察了pH,温度,溶液初始Cr(Ⅵ)浓度以及稻草秸秆粒径大小对吸附效果的影响,进而确定了稻草秸秆去除Cr(Ⅵ)的最佳条件。结果表明,在pH2.0,温度47℃时,稻草秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,在48h内可将100mg/L的Cr(Ⅵ)完全去除。利用酒石酸对稻草秸秆进行化学改性,研究其对溶液中Cr(Ⅵ)的去除以及溶液pH的变化。Cr(Ⅵ)的去除过程中伴随着Cr(Ⅲ)的出现,说明改性稻草秸秆(TARS)不仅可以将Cr(Ⅵ)从溶液中去除,且还可将其转化成低毒的Cr。溶液pH的上升说明Cr(Ⅵ)的去除需要消耗溶液中的H+。通过RS和TARS对Cr(Ⅵ)的热力学吸附过程的进一步分析,结果表明:RS和TARS对Cr的吸附均较符合Langmuir吸附等温模式,其中TARS的最大吸附容量可以达到5.266mg/g。     

土工膜渗漏检测系统研究

土工膜的渗漏检测及补漏处理是填埋场功效保障的重要措施。通过对国外填埋场渗漏检测的多种方法的比较,成功研制了基于高压直流电法的渗漏检测系统。该系统解决了由于填埋场检测面积大所带来的采集数据量大、传输距离远的问题。通过建立合理的地电模型,解决了非均匀介质条件下电势分布问题,进而提高了系统的检测精度。通过杭州的实验检验,结果表明该系统在检测电极间距为4m时,误差超过0.4m的概率低于10%。     

氰渣豁免处置情景下的地下水污染与健康风险

以典型危险废物-氰渣为例,选择华北地区 9座处置氰渣的一般工业固废填埋场(NISWL)作为研究对象,通过系统采样、浸出特征分析和过程模型模拟等方法预测了氰渣在NISWL豁免处置条件下的地下水污染特征和健康风险及长期演化规律.结果表明,除NISWL A和NISWL B外,其余7座NISWL由于填埋工程材料老化长期渗漏导致...