垃圾填埋場揮發(fā)性有機物研究
生活垃圾處理已成為各大城市面臨的棘手問題，目前生活垃圾的處理方式主要為焚燒發(fā)電和填埋。在我國，填埋是最主要的城市生活垃圾處理方式，通過微生物降解可實現(xiàn)垃圾減量化，但垃圾在生物降解過程中會產(chǎn)生填埋氣，主要成分為甲烷、一氧化碳、二氧化碳等，但也存在許多微量的揮發(fā)性有機物，雖含量低，但毒性強，對環(huán)境的影響不容低估。隨著監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越關(guān)注垃圾填埋場揮發(fā)性有機物的組成及對周圍環(huán)境和人體健康的影響。
1實驗方法
揮發(fā)性有機物(VOCs)是指在室溫下蒸汽壓>70.91Pa，且在空氣中沸點在260℃以下的有機物。一般包括烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、酮、醇、醚、酯等以及部分含有N、O、S、鹵素等替代原子的有機物。本文主要討論USEPATO-15方法可檢出的揮發(fā)性有機物。VOCs的監(jiān)測方法采用USEPATO-15方法。采樣器使用美國Entech公司的一種帶限流孔的不銹鋼采樣罐，根據(jù)不同的限流孔可進行最長16h的連續(xù)采樣。采樣后將采樣罐密封，送實驗室低溫保存，并于7d內(nèi)完成分析。由于多數(shù)情況下VOCs的濃度很低，需要對樣品進行濃縮，采用美國Entech公司7100型VOCs預濃縮儀，對樣品進行濃縮。然后經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分離檢測。樣品定性通過VOCs混合物標準中各有機物的保留時間和譜庫中標準質(zhì)譜圖檢索來進行；定量則使用峰高校正曲線進行[2]。該方法可檢出102種化合物，但由于標樣和檢出限的原因，目前上海市環(huán)境監(jiān)測中心能夠定量檢測的有59種(見表1)。
2監(jiān)測方案
2.1監(jiān)測點位布置
填埋作業(yè)區(qū)設1個監(jiān)測點(5#測點)；填埋場四面邊界各設一個測點，邊界共設4個測點(1#～4#測點)；填埋場主導風向的下風向設2個測點(6#和7#測點)，共設7個測點。
3監(jiān)測結(jié)果
3.1揮發(fā)性有機物的測定結(jié)果
從揮發(fā)性有機物的檢出結(jié)果可知:采用USEPATO-15方法在垃圾填埋作業(yè)區(qū)、垃圾填埋場邊界及下風向3km敏感點共檢出酮類、酯類、苯系物、氯苯類等14種化合物(見表2)。其中一些為美國環(huán)境保護局公布的優(yōu)先控制污染物。
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表1揮發(fā)性有機物檢出限
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3.2揮發(fā)性有機物成分譜特征
為突出揮發(fā)性有機物的排放特征，將填埋區(qū)5#測點檢測出的每一種VOCs含量除以所定量的VOCs總量，進行歸一化處理得出成分譜圖(見圖1)。由揮發(fā)性有機物的成分譜特征可知:在垃圾填埋場空氣中烯烴類、醇類、酯類、苯系物、氯代烴類均有檢出，與國外垃圾填埋場中普遍檢出苯、甲苯、氯苯類的報道相一致。
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3.3揮發(fā)性有機物空間分布
揮發(fā)性有機物的濃度分布情況與采樣點位置和氣象條件有關(guān)。采樣期間天氣晴朗，平均溫度20℃，平均風速<1.5m/s，基本為小風和靜風，風向東北。對各采樣點樣品中都能檢測到的各種揮發(fā)性有機物的含量進行求和，得到各測點揮發(fā)性有機物的總量，該總量可大致反映出各測點的污染狀況(見表3)。由此可知1#、2#測點位于填埋區(qū)的上風向，揮發(fā)性有機物濃度相對較低；5#測點位于填埋作業(yè)區(qū)，揮發(fā)性有機物最高；3#測點位于垃圾填埋場邊界下風向，揮發(fā)性有機物相對較高；6#敏感點距填埋場較近，明顯受到填埋場的影響；7#測點位于垃圾填埋場下風向，距填埋場較遠，其濃度已與上風向?qū)φ拯c接近。
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3.4揮發(fā)性有機物與甲烷的相關(guān)性分析
在監(jiān)測揮發(fā)性有機物的同時，對甲烷濃度進行了監(jiān)測見圖2、圖3。由揮發(fā)性有機物與甲烷的相關(guān)性分析可知:揮發(fā)性有機物濃度與甲烷的濃度的趨勢一致，可見垃圾填埋場檢出的揮發(fā)性有機物主要來源于垃圾降解過程。
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4結(jié)論
研究表明，采用USEPATO-15方法在垃圾填埋作業(yè)區(qū)、垃圾填埋場邊界及下風向3km敏感點進行監(jiān)測，垃圾填埋場及其周邊共檢測到17種揮發(fā)性有機物，其中一些為美國環(huán)境保護局公布的優(yōu)先控制污染物。填埋區(qū)空氣中VOCs濃度明顯高于周邊環(huán)境，近地面低洼處明顯高于開闊處高地。本次監(jiān)測是在春季，由于夏季平均氣溫高、濕度大，是大多數(shù)細菌最適宜生長的季節(jié)，此時細菌具有最強的降解能力，垃圾中的有機質(zhì)更容易被各種細菌所降解，并產(chǎn)生較多的VOCs，因此夏季垃圾填埋場空氣中的揮發(fā)性有機物種類和濃度都將高于春季。
由于受到標樣的限制，目前上海市環(huán)境監(jiān)測中心只能檢出59種揮發(fā)性有機物，檢出的化合物并不多，因此隨著檢測技術(shù)的提高，對垃圾填埋場的微量揮發(fā)性有機物監(jiān)測工作有待進一步加強。同時必須加強對垃圾填埋場的科學管理，實行衛(wèi)生填埋，與環(huán)境敏感區(qū)保持適當?shù)陌踩雷o距離，減少對大氣環(huán)境的污染，降低對周圍人體健康威脅的風險。
（徐捷等，上海市環(huán)境監(jiān)測中心，上海200030)
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