【導讀】to,firesandexplosions,vegetationdamage,unpleasantodors,landfillsettlement,impacts.1987;Cossu,1989;Nozhevnikovaetal.,1992;Gendebienetal.,1992).Alternatives. conditions,location,2.Land?lls

　　

【正文】 ein, D. C. (1990). Greenhouse e?ect contributions of US land?ll methane. In Land?ll Gas: Energyand Environment, (Richards, G. E. and Alston, Y. R., eds), pp. 615–645. Baehr, A. L. (1987). Selective transport of hydrocarbons in the unsaturated zone due to aqueous and vapor phase partitioning. Water Resources Research, 23, 1926–1938. 固體廢物填埋對環(huán)境的影響 摘要 ： 由于氣象條件的差異、填埋垃圾的特性、填埋場類型的不同，固體廢物填埋處置中由微生物分解而產生的氣體和滲濾液對環(huán)境產生了很大的影響。目前，填 埋氣體的遷移和滲濾液向填埋場邊界外滲以及它們對周圍環(huán)境的排放產生了嚴重的環(huán)境問題。除了包括一些潛在的健康危害外，這些問題還可能引發(fā)包括：火災，爆炸，破壞植被，臭氣，垃圾填埋場 不均勻 沉降，地下水污染，空氣污染和全球變暖等問題。本文對填埋氣體，堆填區(qū)滲濾液的形成機理和對環(huán)境造成不良影響做了概述，并介紹了消除或減少這些影響的方法。 關鍵詞 ： 垃圾填埋場； 固體廢物處理； 生物降解； 氣體和滲濾液的產生； 對環(huán)境的影響； 控制方法 1．引言 在絕大多數情況下，垃圾填埋仍是最經濟的固體廢物處置方式。因此，堆填將繼續(xù) 成為最具吸引力的固體廢物處置的路線。事實上，根據相關資料，當今世界上有 95％的固體廢物產生是通過填埋 ， 這種方法處置的垃圾填埋被稱為是減量化工藝，因為它們產生的廢物組分（比如燃燒過程產生的飛灰能產生二次污染），其最終必須 進行 填埋。填埋不僅 僅 局限對城市生活固體廢物的處置，同時也包括大多數其他工業(yè)垃圾 固體廢棄物 。例如，近 80在美國產生的危險廢物都是填埋處置的。固體廢物的 成分與 社會經濟條件，地域等 條件有關， 差異極大。 多數有機材料可生物降解，能在好氧和厭氧微生物的作用下降解為簡單化合物，這就產生氣體和滲濾液的形成 。以下各節(jié)概述了氣體和滲濾液在填埋場的形成機制，對環(huán)境的影響，以及適當的控制方法，以消除或減少這些影響。 2． 填埋氣體的形成機理 在填埋廢物分解的過程中，產生氧氣，導致可降解有機物迅速與氧氣發(fā)生反應，形成形成二氧化碳，水和其他的產物。二氧化碳 的 產生近似等同于消耗氧氣。在氧氣耗盡就標志著填埋場厭氧分解來的階段的開始。雖然經歷了一個垃圾填埋場生態(tài)系統(tǒng)短期好氧分解的初步階段，隨后的厭氧階段在持續(xù) 的 時間 和 氣體形成的角度 看 是主要的反應階段 。 大部分已知的或假定的有關堆填區(qū)的厭氧過程中主要 的 是厭氧消化。在兩種環(huán)境中微生 物種群似乎是類似，主要區(qū)別在于，他們可能會有不同 組分 的脂肪，蛋白質的相對含量，碳水化合物，并反過來作用 于 填埋垃圾，在厭氧消化環(huán)境 中可以 很好控制，而且往往 是 最佳條件。 研究人員在有機材料轉換為甲烷和二氧化碳 的過程中 已經發(fā)現(xiàn)了很多重大步驟來描述厭氧的階段，這些步驟是高度相互依存的，包括水解，酸化，酸形成期和甲烷形成期。 一般而言，有機質在厭氧生態(tài)系統(tǒng)的分解按順序從復雜到稍微復雜的顆粒物質水解開始到更復雜的高分子蛋白質，碳水化合物和脂肪 ， 進一步水解產生如氨基酸，糖，高分子脂肪酸。氨基酸和糖轉換成副產品如丙酸，丁酸 等揮發(fā)性酸（丙酸，丁酸等揮發(fā)性酸）或直接發(fā)酵形成醋酸。高分子脂肪酸氧化為中間副產品和氫氣。醋酸分解形成甲烷和二氧化碳。甲烷也是經碳和氫反應形成的。在垃圾填埋環(huán)境下，從后者往往是受到限制的。因為缺少酸產生時期的還原劑氫。 同樣，填埋氣體 于 堆填區(qū)分解階段有很大的關系 。從有利于復蘇的角度來看，在一個穩(wěn)定的產甲烷條件是最理想的階段，甲烷和二氧化碳是目前的兩個垃圾填埋氣體的主要成分，占總填埋氣體的 90%，氮氣和氧氣，產生量很少，目前主要是因為在空氣中沉積廢物誘捕，通過填埋場大氣擴散，特別是在近表面層，或 在 空氣負填埋垃圾 填埋氣體的壓力入侵時被提取。 3．滲濾液形成機制 滲濾液形成 是 可溶性物質在垃圾中以水的形式不均勻和間歇滲透的結果。水溶性化合物在安置過程中或者在化學和生物過程中遇到的垃圾。滲濾水的來源主要是降水，灌溉，地表徑流，地下水入侵，還有很少一部分垃圾分解而形成的水分。由于微生物的活動也可能有助于滲濾液形成，但 是 量很少。滲濾液產生量的決定因素 有 地形特點 、 地下水 、 氣象條件 、 垃圾的特點 、 垃圾填埋場表面 和 底層土壤。 垃圾填埋場滲濾液的質量是與垃圾填埋發(fā)酵階段 、 垃圾組份 、 填埋類型 、 工業(yè)固體廢物的處置方式 等 密切相關的。已被發(fā) 現(xiàn)在垃圾滲濾液中有許多來源 于 住宅 、 商業(yè) 、 工業(yè)和共同處置場所 的 化學 物質 （如金屬，脂肪族化合物，烯烴和芳烴）。 4．環(huán)境影響 從歷史上看 ，垃圾填埋 的實施 ， 主要是為了保護環(huán)境和社會，減輕其他垃圾處理方法的不利影響，例如露天焚燒，露天傾倒和海洋傾倒。雖然堆填法消除了一些舊的影響，但新的問題隨之出現(xiàn)了， 主要是 填埋 氣體和滲濾液的形成。除了潛在的健康危害，這些問題包括火災 、 爆炸 、 植被破壞 、 臭氣 、 垃圾填埋場沉降 、地下水污染 、 空氣污染和全球變暖 等 。 4． 1 火災和爆炸危險 雖然垃圾填埋氣甲烷回收是能源恢復的一個機會，它往往被 認為是不利的，由于其易燃性，它能與空氣形成爆炸性混合物，其有水平和垂直遷移的傾向而擴散 到 堆填區(qū)邊界以外。擴散是物理過程，是氣體從高濃度向低濃度擴散 ，使 填埋氣在整個整個填埋區(qū)內 的 濃度 相同 。從壓力對流講，從高壓力區(qū)向低壓區(qū)遷移。擴散和對流率主要取決于物理性質和填埋氣體形成量 、 垃圾滲透率 、 內部堆填區(qū)溫度 、 周圍土壤含水量 和 大氣壓力的變化。 4． 2 在封場以后，許多垃圾填埋場被作為公園 、 高爾夫球場 、 農業(yè)等用地，以及在某些情況下，變成商業(yè)中心。植被或附近的這些遺跡受到破壞是有據可查 的 。損害發(fā)生主要是由于填埋氣 體對植物根部氧氣的直接替換而導致的缺氧。在填埋氣治理措施不完善的情況下，填埋氣體可向上遷移，穿過填埋場覆蓋層，由于濃度梯度和壓力梯度，逃逸到大氣中。在這個過程中，氧散失，植物根系接觸到垃圾填埋氣體主要成分 是 高濃度甲烷和二氧化碳，由于缺氧會導致植物窒息死亡。 臭氣味 氣味，主要是將（在垃圾填埋氣體的酯，硫化氫，有機物，烷基苯，檸檬烯 和其他碳氫化合物，）排放到空氣。對垃圾填埋氣體的性質 應該是 不同氣味或苦或甜或酸取決于內部的氣味成分的濃度。這些廢物的濃度將隨組成和年齡 、 分解階段 、 氣體產生率 、 以及微生物種群內的廢物的性質，或者其他因素而不同。雖然許多有氣味的化合物可能是有毒的微量元素，它們在歷史上一直被更多的認為間接的 ，而不是一個直接的健康危害。在何種程度上遷移到堆填區(qū)邊界以外，主要取決于天氣條件（風，溫度，壓力，濕度）。 滲濾液是迄今為止對地下水威脅最嚴重 因素 。一旦達到在堆填區(qū)底部或不透水層，滲濾液 就要 導排到指定的地方 ， 否則會 透過 填埋地基，進入地下。這取決于材料的性質，滲濾液收集系統(tǒng)的有無，過去 40 年的廣泛調查的結果發(fā)現(xiàn) ， 滲濾液與堆填區(qū)底部的含水層接觸 ，會 導致含水層的污染。事實上，據推測，在美國，每年 ， 對受污染的地下水，每家每戶 對 堆填區(qū)的市政貢獻 都要 超過 1 加侖。 ．空氣污染 雖然甲烷和二氧化碳，是兩種來自堆填區(qū)排放的主要氣體，有證據表明，這種氣體含有微量 的 其它組分 ， 達到 一定程度 足以造成環(huán)境和健康問題。垃圾填埋場排放的揮發(fā)性有機化合物（ VOCs）排放量的潛在范圍可以從 4 104至 1 103 kg/m2/天。 全球變暖。 通過對封場了的垃圾填埋場的氣體排放率 的若干調查。在一個半干旱填埋場 干燥的土壤條件，使用通量箱測量， Bogner 指出，甲烷和二氧化碳通量可高達630 和 950 公斤高 / m2/yr。據 估計，通過垃圾填埋場的甲烷擴散通量涵蓋介于 390和 1200 kg/m2/年。這些測量可能偏低，由于靠近表面的甲烷氧化菌氧化甲烷產生氧。雖然從控制實驗的排放率不是從垃圾填埋場實際排放量的代表，但是它們清楚地表明了氣體釋放到大氣中的傾向。 5．垃圾填埋氣體和滲濾液控制 為了消除或盡量減少其對環(huán)境的不利影響，垃圾填埋氣體的控制措施是必不可少的。在大多數情況下，氣體的回收 利用，收集和處理系統(tǒng)將有助于防止填埋氣運移遠離邊界和填埋氣體通過表面排放。事實上，早期的填埋氣回收項目有不少是發(fā)展成為一個舉足輕重的，或作為現(xiàn)有油氣運移控制計劃的輔助手段。填埋氣體回收適當的甲烷含量，是對潛力巨大的能源。據估計，每年僅在美國天然氣發(fā)電潛力超過六十億立方米。在美國，該氣體為代表的能源能夠滿足能源需求總數的 1％的或 5%的天然氣利用。全球每年的天然氣發(fā)電潛力估計 是 很大的， 30至 4300 千萬 立方米 ， 但 在與有回收系統(tǒng)的實際填埋場的甲烷產量數據進行了對比后上限是有質疑的。 有很多調查員在不同氣候條件下對 填埋氣體回收，處理經濟上的可行性，利用確實證劇并報告結果。即使沒有使用的填埋氣生產計劃的條件下也可以設計新的堆填區(qū)，以防止垃圾填埋氣體的積累。填埋氣體控制系統(tǒng)已在工程中得到很好實踐。除了填埋氣體回收和活性氣體泵，控制措施包括： （ 1）在填埋之前，對場地進行防滲處理。（水泥墻，粘土壕溝，如塑料，橡膠，瀝青，聚氯乙烯，高密度聚乙烯等防滲襯墊材料） 。 （ 2）被動式排氣 在填埋場邊界設置一個盲溝，在背部用粗料如礫石（回填）創(chuàng)建一個將被氣體優(yōu)先使用的高滲透率區(qū)域。 （ 3）混合動力系統(tǒng)是幾個防滲相結合組成的一個活躍或 被動系統(tǒng)（ Alzaydi，1980）。調查發(fā)現(xiàn)醫(yī)院垃圾和飛灰，控制甲烷形成和穩(wěn)定，抑制產甲烷堆填區(qū)填埋氣體。 通過在有限范圍內密切監(jiān)測和分析填埋垃圾可以控制滲瀝液的組成。然而，分解 的 副產品溶解于滲透水將 可能 與眾多的危險化學品結合，最后導致滲濾液的濃度升高。滲濾液處理通常需要減少濃度水平達到規(guī)定的監(jiān)管標準。用于工業(yè)垃圾滲濾液處理的方法常用的有生物，物理和化學 法 。特定處理工藝選擇將取決于滲濾液質量和數量。 6．結論 氣體和滲濾污水的產生是廢物處理方法不可避免的后果。填埋場微生物的分解，氣候條件，垃圾特性和垃圾填 埋作業(yè)當中的許多因素造成氣體和垃圾填埋場滲濾液的產生。填埋氣體的遷移和滲濾污水向堆填區(qū)邊界的外移和以及對周圍環(huán)境釋放是目前新的嚴重環(huán)境問題，包括潛在的健康危害，火災，爆炸，破壞植被，臭氣，垃圾填埋場沉降設施，地下水污染，空氣污染和全球變暖。 對填埋 氣體 ，堆填區(qū)滲濾 液 的形成機理和對環(huán)境造成不良影響 做了概述 ，并介紹了消除或減少這些影響 的方法 。在大多數情況下，氣體回收、處理裝置系統(tǒng)將有助于防止油氣從填埋場邊界遷移出來，也將防止從填埋場表面溢出。 7．參考文獻