黏性土对垃圾渗滤液中多环芳烃吸附机理与规律

41霄地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1．64No．4July，2018黏性土对垃圾渗滤液中多环芳烃吸附机理与规律刘长礼¨，庞雅婕，王翠玲¨，赵悦文¨，侯宏冰¨，吕敦玉’1)中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄，050061；2)中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定，071051内容提要：论文以华北平原某垃圾场为例，选取低环萘(2环)和高环苯并[ghi]茈(6环)即迁移能力最强与最弱的两类多环芳烃的代表性物质为研究对象，采用0．01moL／LCaC1：溶液与垃圾渗滤液两种背景溶液，通过试验分析黏性土对多环芳烃吸附动力学、等温吸附性，揭示出垃圾渗滤液中多环芳烃在包气带黏性土中吸附规律和机理，这一研究对探讨黏性土吸附垃圾中多环芳烃的阻隔规律和地下水污染防治具有重要意义。关键词：多环芳烃、垃圾渗滤液、萘和苯并[ghi]茈、包气带黏性土、吸附机理近年来，我国每年产生城市垃圾1．8x10t，并且每年以8％～10％的速度增长(徐楠，2009)，新鲜垃圾渗滤液年产量约为2．9×10t(耿广谱等，2009)。对全国306个城市831个垃圾场调查表明(刘长礼等，2012)，79．57％的垃圾场对地表水、土壤与地下水等造成了污染。多环芳烃(PAHs)这类致癌、致畸、致突变的持久性有机物，其中有16种在2O世纪80年代初被美国环保局(USEPA)列为环境优先控制污染物。7种被列为我国环境优先控制物质，然而几乎所有新鲜垃圾场渗滤液中都检出到多环芳烃，其中萘的含量在0．1～260g／L，苯并[ghi]茈含量多在0．02—1．10g／L(Omaneta1．，2008；周志洪等，2006；褚红榜，2011；Cecilia，1998；庞雅婕等，2013)。国外在20世纪80年代开始研究多环芳烃在包气带土壤中的吸附、迁移转化规律，我国对其的研究则始于本世纪初，且主要集中于研究耕作不同类型土壤及沉积物等对菲、萘、苯并(a)芘、荧蒽等多环芳烃吸附、解吸机理以及pH值、有机质含量等因素对吸附行为的影响作用(罗雪梅等，2004；ZhouZhihongeta1．，2004；梁重山等，2004；陈静等，2005；许端平等，2005；夏星辉等，2006；杨琛等，2006；罗晓丽等，2008；孙大志等，2008；姜建梅等，2010；王晶晶，2010；刘菲等，2010；裴丽欣，2011)。针对垃圾渗滤液中多环芳烃在垃圾场防渗黏性土中吸附一迁移规律的研究还不多见。包气带黏性土是我国华北平原等广大地区地下水主要污染防护层，研究黏性土对垃圾中多环芳烃的吸附迁移规律对地下水污染防治意义极大。城市垃圾渗滤液中普遍存在的有毒有害污染物多环芳烃在包气带黏性土吸附、解吸机理如何?作为垃圾场防渗层的黏性土对其吸附容量有多大?这些问题是垃圾填埋场选址、设计与地下水源地保护等需要解决的关键科学问题，但现今仍未得到很好解决。本文试图对这些问题进行探讨。1研究区的水文地质条件、渗滤液与黏性土概况1．1垃圾场水文地质条件所研究的垃圾场南北长约250m，东西宽约100m。堆放生活垃圾，从1997年9月开始填埋，现在已经封场。垃圾场位于北京市东北郊的平原区，区域水文地质条件主要受潮白河冲洪积扇的控制。区域性地下水大致沿西北向东南方向，地层由粗粒向细粒变化，含水层从单一潜水含水层发展到多层。该垃圾场处于潜水一潜水承压含水区，含水层岩性主要为中粗砂，含水层上有0～81TI厚的粉质黏土、砂质黏土或黏土覆盖层，是潜水的天然防护屏障。地下水补给来源主要是大气降水，地表水(河流、渠道等)及其灌溉回归水的渗人补给，以大气降水和灌溉回归水入渗补给为主。注：本文为国家重点研发计划项目“喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范”下设课题“断陷盆地地表、地下水资源高效利用与优化调控(编号：2O16YFCO5025o2)”和地质调查项目“中原城市群北部城镇规划区1：5万环境地质调查”联合资助的成果。收稿日期：2017—12—28；改回日期：2018—05—23；责任编辑：刘志强。Doi：10．16509／j．georeview．2018．04．008作者简介：刘长礼，男，1963年生。研究员，博士生导师，主要研究方向为城市垃圾地质处置与城市地质。Email：liuchangli88@yeah．net。地质论评地下水位／＼／垃圾堆＼／＼：：：：：：：：：：：；i；iiill；i；iii±iii中细砂：：：：：：：：：：：i—n=06一i：：．．．．．．．：：：；：：：：：：：：：相对隔水层49．O5m48．35nll5．25m黏性土图1垃圾填埋场的水文地质剖面图Fig．1HydrogeologicalCROSS—sectiondrawnofthelandfill垃圾堆放在包气带黏性土仅70cm厚的地