废弃物填埋场环境风险评估范文

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《环境卫生工程杂志》2014年第三期

1环境风险因素识别

1.1事故风险评价环境风险评价分为事故性风险评价（突发性风险评价）和非突发性风险评价，非突发性风险评价包括生态风险评价和健康风险评价。废弃物填埋场必须依据其工程力学特性进行合理的预处理或者分区填埋来控制堆体稳定性。国内外曾出现数次垃圾填埋场失稳破坏事件：1996年美国俄亥俄州辛辛那提发生历史上最大的垃圾填埋场滑坡；2001年深圳下坪填埋场的滑坡体积达2450万m3；另外，土耳其、菲律宾等国家也曾出现垃圾大堆体引起的沼气大爆炸［6］。因此，垃圾堆体沉降或滑动引起的环境风险属于废弃物填埋场事故风险评价的内容之一。根据国内外学者对废弃物填埋场稳定性的研究，填埋废物自身性质、填埋边坡稳定性及填埋堆体衬垫系统稳定性是主要的环境风险因素［7］。填埋气体（LFG）是垃圾降解的主要产物，在填埋初期，LFG的主要成分是CO2，随后CO2含量逐渐变低，CH4含量逐渐增大。在产气稳定期，厌氧条件下LFG中CH4含量为50%~60%，CO2含量为30%~50%，以及少量的NH4及H2S等气体［8］。孙亚敏将垃圾堆体爆炸分为物理性爆炸和化学性爆炸。物理性爆炸由于填埋气体大量堆积不能及时正常排出引起，化学性爆炸由于CH4和空气的混合体积达到爆炸限制范围（5.3%~14%），遇到明火引起。此外，NH4、H2S属于恶臭气体，是影响人体健康的危险物质。填埋气引起的环境风险属于另一种废弃物填埋场事故风险评价内容。

1.2非突发性风险评价废弃物填埋场的水污染是环境影响评价的主要内容之一，主要来源于垃圾渗沥液，渗沥液属于高浓度有机废水，主要的污染物包括BOD5、COD、NH3-N和锰、砷、镉、铬、镍和铜等重金属［9］，如果处理不当会对填埋场周围的地表水和地下水造成污染。南方多雨地带的废弃物填埋场在设计污水调蓄池容积的时候都要考虑洪水的影响，特大洪水引起的未处理污水外溢污染地表水属于事故性环境风险。韩东升将由于竖向集水石笼兼导气管失效引起的填埋场集水系统失效和选址不当或施工不合要求引起的不均匀沉降导致的防渗层断裂作为填埋场水环境风险事故的诱因。此外，填埋场水污染特别是地下水污染属于非突发性风险，通常采用健康风险评价方法和指标体系。填埋场地的土壤污染属于第二大类非突发性风险，采用生态风险评价和健康风险评价。废弃物中的有害成分会随雨水渗出液或渗沥液进入土壤，影响土壤酸度和结构以及微生物活动，富集在植物体内，影响食物链。王春铭［10］对广州增城市垃圾填埋场封场土壤及植物当中的重金属进行调查后发现填埋场区土壤呈碱性，明显高于场外的土壤酸度，而且Cd元素污染指数最高；周围的4种本土植物对Zn的富集作用最强。赵秀阁等［11］研究发现不同风向区域土壤和植被样品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn等重金属含量存在显著性差异，下风向明显高于上风向。周效志等［12］的研究表明减少地表水入渗量，合理控制渗沥液回灌温度，并在回灌前进行脱氮处理，可以显著提高垃圾填埋处理的无害化与资源化水平。

2源项分析和后果计算

事故源项分析是对通过风险识别找出的主要危险源进一步分析、筛选，以确定最大可信灾害事故。表2列出了废弃物填埋场可能的潜在风险源，分析时须依据具体项目，统计出发生频率、发生时间和事故级别，对于受天气和风向影响的事故性风险，要考虑不利天气出现的概率及下风向的人口分布。层次分析法常用来筛选有一定发生概率，危害程度最大且风险值最大的事故。确定最大可信事故，对该风险源进行源强分析，估算各功能单元的最大可信事故泄漏量和泄漏率。垃圾填埋场稳定性可以通过物理力学模型和数值模拟相结合的方法，结合力学数值计算结果综合分析废弃物堆体的稳定性。孙娇［6］采集典型的危险废弃物通过室内土工试验测定理化特性和工程力学特性，发现安全填埋高度取决于填埋坡度和废弃物自身强度，进入填埋场的废弃物含水率不得高于50%，若高于50%须进行脱水处理，渗透力强的废物不适合埋在顶层，堆体填埋中不得堆放软层作为夹层，填埋物的填埋顺序应按照其抗剪强度与渗透系数综合确定。对填埋场整体的稳定性数值模拟后发现靠近坡面处的HDPE膜剪切变形大，存在较大的破坏风险，高抗压强度的地基材料可以提高堆体整体的稳定性，应用Geo-Studio软件可以有效指导填埋处置操作。填埋气产量可以通过经验估算法、数学模型法和现场测试法来确定，关于产气速率的计算目前应用较多的是SchoolCanyon数学模型法［13］。王伟等［14］依据IPCC统计模型和Marticorena模型分别计算某填埋场的CH4产量，结果基本吻合；闵一珏等［15］采用等标污染负荷和等标污染负荷比计算填埋气中的恶臭物质排放量，发现恶臭气体NH4、H2S对周围环境的影响与气象条件、地形因素有关，一般与废气源强、温度成正比，与垃圾填埋时间成反比。渗沥液产生的计算方法很多，基本可以分为日本填埋场设计指南所推荐的主因素相关法、以水量平衡为基础的多因素法及美国环保局的HELP模型［16］。钱磊等［17］考虑了填埋过程中的孔隙比和渗透系数等随深度的变化，将饱和-非饱和渗流分析方法应用于二维分析，对渗沥液水位的分析比HELP和FILL软件与实测结果更吻合。填埋场渗沥液中污染物在衬层和包气带土层中的迁移是由于地下水的迁移和污染物与介质间的吸附/解吸、化学溶解/沉淀等多种物理化学反应的共同作用所致，其迁移速度与地下水的运动速度有一定的关系［18］。此外，在环境现状调查时通过环境背景值测定或数据收集确定填埋场附近土壤的污染物的污染程度和污染分布。

3风险计算和评价

环境风险评价具体的研究方法有安全检查表法、预先危险性分析法、概率风险评价法、打分的检查表法、事件数分析法、故障树分析法、道化学指数法、ICI蒙德法等。马娟［19］采用事故树法对阜新市垃圾填埋场的最大量可信事故进行定量分析，根据事故源项建立数学模型进行事故后果预测。发现在公关营子村处污染物的浓度最后达到稳定值，其中，氨氮、汞、铁、锰在预测期内最大浓度均超过地下水Ⅲ类水质标准，氨氮超标最为严重。由于填埋场渗沥液的释放是一个长期而缓慢的过程，故其危害主要表现为慢性效应，采用健康风险评价模型进行风险评价。美国环保局（EPA）1989年提出的健康风险评价模型包括4个步骤：数据收集和数据评估，毒性评估，暴露评估、风险表征。张玉晨［20］使用健康风险评价方法，对北京14处典型垃圾场展开评价，得到北天堂垃圾场、看丹垃圾场、西红门垃圾场同一预测期内对成年人和儿童的多污染物非致癌危害指数均大于风险警戒值1，其它垃圾场多污染物非致癌危害指数均小于1的结果。严小三［21］运用不同的健康风险模型对垃圾填埋场附近的浅层地下水进行评价，得出基因毒物质中化学致癌物造成的健康风险远大于躯体毒物质的结果。生态风险评价是定量预测各种风险源对生态系统产生风险的或然性及评估该风险可接受程度的方法体系，是生态环境风险管理与决策的重要依据［22］。张思锋等［23］认为对于化学类污染源有商值法、暴露-反应法2种生态风险评价方法，对生态事件类风险源有物种入侵、遗传修饰生物体2种生态风险评价方法，而对于复合风险源有R=P•D（R为生态风险，P为风险概率，D为风险可能造成的损失）模型、生态梯度、相对风险模型等生态风险评价方法。邓焕广等［24］通过化学评价法和潜在生态危害指数法对老港潮滩沉积物中的重金属污染进行评价，得出老港潮滩沉积物受到一定程度的重金属污染，污染状况为Zn＞Cu＞Pb＞Cr，沉积物中由这4种元素造成的潜在危害是中等程度，其中，Cu和Pb的毒性贡献较大。张维等［25］采用单向污染指数法、综合污染指数法和潜在生态危害指数法随4种填埋结构陈腐垃圾重金属污染进行评价，发现Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb重金属平均含量均低于GB15618—1995土壤环境质量标准三级标准，但厌氧填埋体陈腐垃圾中Cr略超标。准好氧填埋体陈腐垃圾重金属潜在生态风险指数（R）I均低于轻微生态风险水平，且在数值上低于厌氧填埋体，开采和利用准好氧填埋体中的陈腐垃圾存在重金属污染的相对风险较小。

4风险管理措施

风险管理是当风险评价结果的风险值达不到同行业可接受水平时，为减轻危害后果所采取的减少风险对策及其费用-效益分析。鉴于废弃物填埋场存在各种风险隐患，采取相应的风险管理隐患非常必要。王伟［26］对垃圾填埋场进行火灾爆炸事故风险分析后发现烟头、机械火花、汽车排气管火星等都是引发火灾爆炸的各种点火源，闪火发生时人员在30s内来不及躲避会被热辐射致死。具体风险管理措施有：减少事故发生概率，减少污染物产生量，定期监测污染物排放浓度，编制相应的突发事故应急预案等。

作者：邓慧姜文选单位：辽宁石油化工大学化学化工环境学部