土壤-蔬菜氮镉互作效应研究及调控模式

（一）陈家冲垃圾填埋场基本概况

武汉市投资规模最大的陈家冲垃圾填埋场在2007年4月28 日投入试运营。陈家冲垃圾场，每天承担全市三分之一的生活垃圾处理量。该垃圾场的生活垃圾来源主要为汉口地区和新洲阳逻地区。运行后前五年，每日处理生活垃圾2000 吨，五年后，每日处理生活垃圾1200 吨，同时处理垃圾焚烧发电后的炉渣400 吨。该项目建设从2005年4月开始施工，2007 年4月启用，从投入使用到封场，垃圾填埋场规划设计的使用年限约21年。

随着填埋年限的增加，更多的环境问题出现了。在垃圾场周边有一些渔民，听他们说，垃圾填埋场内排出的污水（主要是垃圾渗滤液）根本不达标，有时候排出来的水都是黑色的，他们的鱼池也经常发生死鱼的事情。几位居民捋起裤管，露出满腿搔痒后留下的疤痕，“我们只要一沾水，就长痱子。”这里的居民谈垃圾色变，以前这里还是山清水秀，在夏天的时候，大家都在屋外乘凉。现在大家晚上都不敢出门，因为门前的长河里的水已经变得恶臭不堪，蚊虫也特别的毒，再没有人敢出来乘凉了。由此可见，当我们周边的环境受到了污染，我们的生活也将受到不小的影响。

随着年限的增长，垃圾堆放区土体净化能力日趋饱和，污染物不断累积，土壤质量明显下降。以重金属的污染最为显著，重金属主要来源于大量的电池、电路板、废旧电脑等电子垃圾、金属及镀金属制品，由于大部分的城市没有对垃圾进行分类收集，这些重金属进入垃圾填埋场，导致垃圾填埋场周边受到重金属严重污染，另一方面，在垃圾渗滤液的渗入造成下游及周围环境的土壤受到重金属污染。渗滤液是重金属污染土壤的载体，1t垃圾可产生800mL碳酸，能使垃圾中的Hg、Cd、Zn等重金属以盐的形式融入水中，对水体造成较大污染。根据中国环境科学研究院的报告［1］，垃圾渗滤液中已发现有93种有机污染物，除此之外还含有多种高浓度的重金属、盐类和多种病源微生物，没经过严格处理或者处理不达标的渗滤液，会对周围水环境带来严重的污染和危害。

（二）调查对象

调查水：供调查水为武汉市阳逻经济开发区陈家冲垃圾填埋场周边200 m 到800 m 处的用于浇灌以及养鱼的地表水。

调查土壤：供调查土壤为陈家冲垃圾填埋场周边居民自家菜地以及稻田中的土壤。

调查蔬菜：供调查蔬菜为陈家冲垃圾填埋场周边居民自家种植的用以食用的蔬菜包括空心菜、小白菜等大众蔬菜。

（三）采样点的布置

在陈家冲垃圾填埋场的南、西、北三个方向设点采样（东边为陵园，不方便采样）。每个点采土样、水样以及菜样2到4 个样品进行试验测定分析。

本次共对8个地方进行采样，各采样点的描述如下：

（1）1号六家田稻田，位于陈家冲垃圾填埋场北面约500 m，靠近路边，其浇灌用水主要来自于长河以及周边池塘水。针对这一采样点采集了水样和土样。

（2）2号六家田菜地，位于垃圾填埋场北面约600 m，靠近路边，但来往车辆不多，其浇灌用水来源于周边鱼塘和长河水。针对这一采样点采集了水样、土样和小白菜。

（3）3号鱼塘1，位于垃圾填埋场南面约500 m，在垃圾运入主路线一侧，其水主要用于养鱼。针对这一采样点采集了水样和土样。

（4）4号鱼塘2，位于垃圾填埋场南面约500 m，在垃圾运入主路线一侧，与鱼塘1相对，其水主要用于养鱼，居民还利用鱼塘里的水灌溉自家食用的蔬菜。针对这一采样点采集了水样、土样和生菜。

（5）5号长河距垃圾填埋场500 m，位于垃圾填埋场西侧。填埋场区渗滤液经过处理排入长河，河水颜色偏黑，有恶臭。周边居民沿河居住在门前种植蔬菜，其灌溉用水为长河水。针对这一采样点采集了水样、土样和空心菜。

（6）6号长河距垃圾填埋场600 m，此采样点采集了水样、土样和空心菜。

（7）7号长河距垃圾填埋场800 m，此处为一小桥，不少居民在此处钓鱼，据居民反映，所钓之鱼有异味，不可食用。针对这一采样点只采集了水样。

（8）8号居民家后院，位于垃圾填埋场北面约600 m 所用的灌溉水为阳逻自来水厂自来水。针对此采样点采集了土样和莴苣。

（四）调查结果

1.不同采样点水体的污染现状分析

参照农田灌溉水质标准分析表的数据，由表1.27 和表1.28可知，依据水体单项污染指数和水体平均污染指数进行分析和评价，采样点1、2均位于垃圾填埋场北面。由数据可知，1 号总磷超标高达70.00%，锌超标12.75%，利用水体平均污染指数评价结果为中度污染；2号总磷超标2.50%且铅超标达200%，利用水体平均污染指数评价结果为轻污染。在填埋场北面的两个采样点均受不同程度的污染，且有磷、锌和铅超标，分析其污染的原因，一方面可能是因为居民在养殖鱼的过程中投放了含有磷的营养以及周边农田的施肥迁移所致；另一方面可能是因为长河水的流入（因为在采样期间长河水污染严重，富营养化明显），2号水样铅超标严重主要是因为附近有一家制砖厂，来往车辆较多，由尾气排放所致。

表1.27　不同采样点水样中各种污染物质的浓度　（mg/L）

注：“—”表示测量出错，未测出结果。“0”表示含量为微量。

采样点3、4位于垃圾填埋场南面，4号水样锌超标22.45%，3号水样较清洁，其评价等级都为轻污染。

采样点5、6、7位于垃圾填埋场西面，水样取自长河（有渗滤液排入），这三点的各项指标均有超标，各污染物的浓度随距离的增加而逐级递减，其中7 号采样点达到了重污染，5、6两个点的污染还达到了严重污染。其主要原因可能是陈家冲垃圾填埋场的渗滤液的渗入或处理不达标流入所致，直接排入长河后，导致水体污染，水体颜色为黑色，并伴有恶臭。这种水最易滋生蚊虫，已经严重影响到居民的日常生活。

表1.28　土壤中各种污染物质的浓度　（mg/kg）

注：“——”表示未采集到样品。

从填埋场的3个方向水体污染分析可知，西面污染严重，均达严重超标水平；北面也有轻污染至中度污染；南面污染最小，都处在轻污染的水平。

2.不同采样点土壤的污染现状分析

参照土壤环境质量标准根据表可知，填埋场周边的土壤有着不同程度的污染。

采样点1、2、8 是填埋场北面的土样，1 号土样镉超标18.6%，汞超标18.2%，铅超标23.75%。内梅洛指数为0.938，属于尚清洁，但已经达到了警戒线。2号土样镉超标67.0%，铅超标23.75%，土壤受到了轻度污染。8号土样镉超标35%，属于尚清洁。分析其原因可能是用于灌溉的水中重金属超标，也可能是大量施用化肥所致，当然也可能是填埋场渗滤液所致。

样品3、4，采自垃圾填埋场南面，3号铅超标26.4%，主要原因是其位于公路边，镉超标30%，汞超标10.8%，土壤评价等级为轻度污染。4 号镉和汞也有轻微超标，其内梅洛指数为0.987，还属于尚清洁，但已经到了警戒线。分析其原因是因为由水体进入土壤的镉和汞在土壤中难于降解，最终在土壤中富集。

采样点5、6、7位于垃圾填埋场西面其中7号为一座桥，未采集土壤。5、6号样品镉和汞超标严重，含量随距离的增加而逐级递减。内梅洛指数显示，土壤已经受到了轻度污染。由于重金属在土壤中降解速度很慢，随着年限的增长，重金属将会在土壤中蓄积，土壤的污染将会越来越严重。

土壤中镉和汞超标所带来的危害相当之大，这种危害具有隐蔽性、潜伏期长、损害性大等特点。一旦通过食物链进入人体，将会在人体内蓄积，给人体健康带来损害。

3. 不同采样点蔬菜的污染现状分析

本次试验所采样品为居民家中自己种植的，以供自家食用的蔬菜。参照我国食品卫生标准由表1.29 可知，在2号采样点小白菜中铜、锌、铅、铬、镉分别超标为14.3%、20%、79%、2.8%、10%；4号采样点生菜中铜、锌、铅分别超标为32%、24%、28%；5号采样点空心菜中锌、铅、铬、镉和汞分别超标为10%、16%、23.4%、52%、50%。6号采样点空心菜中铜、锌、铅、铬、汞分别超标为69%、40%、64.5%、20.8%、20%。8 号采样点莴苣中铜、锌、铅、铬分别超标为47%、76%、1%、2%。

表1.29　蔬菜中各种污染物质的含量　（mg/kg）

注：“——”表示未采集到样品。

通过以上分析，填埋场西面的依然是最严重，几乎所有元素都达到超标的情况，其次是填埋场北面的采样点，污染相对比较严重，分布在填埋场南面的采样点污染比较轻，但是依然有3种重金属元素超标。

蔬菜中重金属的超标无疑是来源于浇灌水和土壤以及大气污染的沉降，这在垃圾填埋场附近很可能是垃圾渗滤液的渗漏和迁移以及挥发性污染物质所致，所以，对垃圾填埋场的管理不能放松，对垃圾渗滤液的处理以及垃圾排放气体的处理和利用要更加严格。

（五）讨论

1.垃圾填埋场对周边水的影响

垃圾填埋场周围地表水和地下水的污染与垃圾渗滤液密切相关，这取决于填埋场底下的岩性和渗滤液收集系统、底层和四周衬层的缺乏。一旦使用受渗滤液污染的水体灌溉农田会引起富营养化和生态毒理效应，对农作物造成不良影响，如使水稻出现贪青徒长现象，空穗率、秕谷率增加，导致产量减少50%～70%。渗滤液往往含有多种金属离子，生活垃圾与工业垃圾混埋，金属离子将更高。而重金属污染又具有易被生物富集、有生物放大效应、毒性大等特点，因此水中的重金属污染不仅污染了水环境，也严重危害了人类及各类生物的生存。目前淡水资源日益枯竭，而人类对淡水的需求量却在日益增加，未加处理的大量废水污染了水环境，严重影响了水生生态结构和水资源的有效利用。现如今，我国很多垃圾填埋场都出现了水体污染现象，如广州李坑生活垃圾填埋场周边的地表水受到污染等。

2.垃圾填埋场对周边土壤影响

垃圾填埋场的防渗措施一旦没有做好，渗滤液便会渗入土壤，并对土壤的结构以及理化性质有所影响。城市垃圾填埋场周边土壤的污染特点结果表明，受垃圾渗滤液的侵蚀影响，垃圾区周围土壤酸性增大，土壤有机质和其他养分含量明显增加。离堆体越近，土壤有机物增加越明显，说明垃圾渗滤液改变了周围土壤的性状；垃圾场周围土壤重金属含量明显高于对照土壤，表明垃圾区周围土壤已受到渗滤液的重金属污染。土壤受到重金属污染后，其性质以及结构都会受到一定程度的污染。在北京西郊某垃圾填埋场周围土壤的重金属污染顺序为：铬＞铜＞锌＞锰＞铅。并且当填埋场周边土壤中渗滤液有机物和金属铁锰共存时，大量的有机物质能活化土壤中的铁锰，增加其有效性，在降雨排水作用下，有效态溶解性Fe、Mn随垃圾渗滤液淋溶下渗进入底层土壤和地下水中，造成底层土壤和地下水严重的铁锰污染。

3.垃圾填埋场对周边作物的影响(www.xing528.com)

水和土壤受到污染后，所种植出来的蔬菜也将会受到一定程度的污染。如：广州市李坑生活垃圾填埋场周边植被（包括乔木、灌木、草木、果树和蔬菜）Zn、Cr、Pb、As、Cu、Hg6 种污染物的质量指数评价显示，填埋场场区及灌区内有轻度污染，而场外与灌区外则相对较轻或无污染。在上海老港填埋场，垃圾渗滤液里含有大量有机物和重金属，对土壤造成严重污染，致使填埋区内大片芦苇枯萎、死去。植物对重金属有一定的富集作用，土壤及水中的重金属，由于菜的品种不同，所富集的重金属的种类和数量就有所不同，按照富集量的高低，蔬菜可分为高富集、中富集和低富集3种。镉对蔬菜的污染影响以叶菜类最大，果菜类次之，根菜及豆类最小，而瓜类均无超标现象。所以，在有污染的地方，要慎重选择所种植的蔬菜品种，这样有助于减少人体吸收植物蓄积的重金属。

4.我国垃圾处理存在的问题

随着我国经济的高速发展，城市化水平和人民生活水平不断提高，城市生活垃圾产量与日俱增，城市垃圾问题已成为影响城市建设、人民生活和可持续发展的重要因素。据统计，1994 年我国城市生活垃圾清运量接近1×109t，垃圾处理率不足三分之一，而真正达到无害化处理的比例更低。大量城市生活垃圾露天堆放或简易填埋处置，已对城市环境造成长期巨大的污染。而我国垃圾渗滤液处理技术还不高，垃圾渗滤液中不仅含有耗氧有机污染物，还含有金属和植物营养素（氨氮等）。如果工业部门使用垃圾填埋场，渗滤液中还会有有毒、有害、有机污染物，水质十分复杂。一旦处理不达标将会对环境造成大的污染。

改革开放以来，我国每年所产工业固体废弃物量已达6×108t，其中危险废物约占5%。这些废物除约40%供回收利用外，大多仅作简单的堆置处理或是任意丢弃。目前，估计历年所堆置的固体废物量累计高达60×108t，占用了大量农林业土地。而城市生活垃圾排出量的增长也十分迅速。目前我国城市垃圾年产量已达1.5×108t左右，而且正以每年约8%的速率增长。由于各项处理设施严重不足，这些城市垃圾约有一半未经任何处理，采用裸露堆填的粗放弃置，占用城市周边土地面积达6×104hm2，导致约有2/3 的城市处于垃圾包围之中，既污染水质、土壤、大气，还将传播疾病，严重影响城市环境质量和可持续发展。

（六）结论与建议

1.结论

针对陈家冲垃圾填埋场对周边水—土壤—蔬菜体系的影响结论如下：

（1）针对填埋场周边水体而言，所采样的三面均有不同的污染程度，填埋场西面污染最严重，属严重污染至中污染，其次是北面，属轻污染至中度污染，南面污染状况较好，属轻污染。

（2）针对填埋场周边土壤而言，填埋场周边的土壤已经有不同程度的污染，西面为轻度污染，北面和南面已经达到了警戒线至轻污染。

（3）对于蔬菜的调查分析可知，填埋场西面污染最严重，所采样点5、6号均为空心菜，所测的6种金属元素均超标；其次是北面的2、8号采样点，2号采样点有5种金属元素超标，8号采样点有4种元素超标；第三是南面的4号采样点，有3 种重金属元素超标。

（4）针对陈家冲垃圾填埋场对周边水—土壤—蔬菜生态体系的调查、分析、评价表明，在填埋场的西面污染最严重，其次是北面，第三是南面，且水—土壤—蔬菜中重金属的污染状况存在相关性。

2. 防治对策及建议

（1）对陈家冲垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺及技术进行改进。

（2）对渗滤液出水进行严格监控，设置在线监控系统。

（3）环保部门定期对其进行检查，加强监管力度。

（4）对已经受到污染的土壤可以采取植物吸附的方式，对其进行修复。

（5）用污水浇灌的蔬菜，收获前20～30天可改用自来水浇灌。

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