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随着国民经济的发展和生活水平的提高,每天源源不断大量产生垃圾,已日益成为一个污染环境、困扰人类的社会问题。嘉兴垃圾填埋场是整个嘉兴市生活垃圾的堆放场,是一个没有防范措施的旧垃圾填埋场,运行年限已有10年左右。
本文以嘉兴垃圾填埋场为研究对象,对研究区附近的浅层地下水进行调查分析,结果表明该区域的浅层地下水已受到不同程度的污染。本文在分析污染物运移数值模拟研究的理论及实验方法的研究现状基础上,针对嘉兴垃圾填埋场的污染问题具体情况,分析嘉兴垃圾填埋场区域自然地理及水文地质条件,垃圾渗滤液迁移规律的机理,综合考虑对流、弥散、吸附解吸及存在源汇项的条件下建立垃圾渗滤液在地下水中迁移的动力学数学模型,采用有限差分的方法对模型进行了数值求解,通过土柱实验确定模型的参数,运用地下水模拟软件GMS(地下水模拟软件)软件中的MODFLOW和MT3D两个模块对垃圾渗滤液进行模拟,并对模拟结果进行了分析,同时结合实际地下水监测数据验证了模型的可靠性。
运用识别后的模型预测垃圾渗滤液中污染物在地下水中的迁移速率和浓度的时空分布,进而预测污染物对地下水水质的影响,为区域地下水保护提供科学依据,同时为今后垃圾场治理的工程设计和土壤-地下水的修复提供参考依据。
本文讨论具体有以下几个方面内容:
(1)嘉兴垃圾填埋场区域自然地理、水文地质条件以及存在的环境问题。包括该区域的气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征,以及对垃圾填埋场进行现场调查分析污染情况。
(2)三次对浅层地下水测试结果表明最稳定的C1-忠实的记录着污染程度,垃圾场附近的井点浓度值均严重超标,最高达到1500mg/L,距离越远浓度值越低,且没有超标。
测试组分中,无机物主要超标污染物为溶解性总固体、亚硝酸盐、硝酸盐、锰,其次为总硬度、硫酸盐、氨氮、砷、铅、铝、铁。硝酸盐的超标率最高,为50%,且测试最高值为130mg/L,超标倍数为13倍。溶解性总固体,超标率为42%,测试范围为431-1400 mg/L。重金属铁和锰的超标率高达90%,浓度最高分别达到24.98mg/L和3.524mg/L。
有机污染物检出组分主要有卤代烃(氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷)、单环芳烃(苯、甲苯)、多环芳烃(菲)以及有机氯类化合物,不同组分的检出率和检出值不同。卤代烃的组分检出率为100%,检出值为0.1-806ug/L;苯检出率为72.7%,甲苯为100%,检出值为0.2-0.47ug/L;菲检出率为100%,检出值为0.00118-0.0564ug/L;有机氯类化合物检出率平均为30%,检出值为0.002-0.0131ug/L。浅层地下水的污染井点主要分布在靠近垃圾场、河流、污水沟。
(3)根据地下水污染的特点,分析了污染物在土壤中迁移转化的规律。污染物进入土壤后,在土壤中迁移转化,向下淋滤,污染物进入地下水系统主要经过三个阶段:通过包气带的渗漏;由包气带进一步向饱水带扩散;进入饱水带污染地下水。
(4)垃圾渗滤液的模拟预测结果并总结迁移规律通过地下水模拟软件GMS的MODFLOW和MT3D两个模块的模拟,我们得到了研究区流场情况和垃圾渗滤液中污染物(氯离子和多环芳烃菲)在地下水中的运移结果如下:
①渗滤液中污染物主要随地下水流方向进行迁移,弥散作用在水流较弱的区域也是污染物迁移的途径之一。
②根据模拟分析,渗滤液中污染物的迁移主要方向是研究区域的下游,主要靠地下水流的对流-弥散作用进行迁移,此区域是污染物浓度较高的区域,也是污染范围最大的。在距离垃圾填埋场较远的北边界,依靠水流携带和弥散作用,西边界主要靠弥散作用,这两个边界的污染物浓度都较低。
③模拟预测了渗滤液对填埋场周围的影响范围。在仅考虑对流-弥散作用下,任何污染物在含水层中迁移范围及趋势都是相同的。污染物沿地下水流向,向下游扩散,污染晕面积不断扩大,而且速度大致为匀速。对于区域实际情况,需要考虑地下水的对流、弥散作用以及介质对污染物的吸附降解等作用下,污染物迁移范围大大减小,污染物浓度也降低。
④对距离垃圾填埋场不同位置的预测单元进行研究分析污染情况,在填埋场内部污染物浓度变化曲线表现出明显的上升、峰值、下降段。在靠近垃圾场位置污染物浓度曲线也表现较明显,受污染影响较大。越往下游,距离越远,渗滤液中污染物浓度影响就越小,但是浓度有增长的趋势。在封场情况下,污染物浓度表现出严重滞后。需要对垃圾渗滤液进行合理处理,以免该区域地下水受污染。
⑤对该区域进行了观测孔的拟合,拟合结果表明:模拟计算值与实测值基本一致,说明模型基本正确,采用的水文地质参数及溶质运移参数是合理的。
详细了解地下水的污染情况之后,有关部门对于地下水资源的开采与管理将更加方便和科学,能够更好的保护地下水资源。最后提出措施防治垃圾渗滤液污染地下水问题。本文的工作对于弄清垃圾渗滤液对地下水污染的机理以及进行地下水质预测方面具有重要的理论意义和实用价值。