0 引 言

随着城市化的快速发展，城市生活垃圾处理已成为我国经济发展面临的又一突出问题[1]。相关研究数据表明：2016年我国城市生活垃圾年产生量已超过2亿t，约占世界总产量的1/4，是世界上垃圾负荷最重的国家之一[2]。目前，我国的城市生活垃圾处理方式主要以焚烧、卫生填埋和堆肥为主，而垃圾卫生填埋场因其成本低、对进场垃圾要求低、操作方便等原因在国内被广泛应用[3]，据中国城市统计年鉴调查结果显示：截至2016年底，我国城市生活垃圾的61.7%主要以卫生填埋的方式进行处理[4]。由于我国基本上未对生活垃圾进行前端分类收集，使大量的电子垃圾进入填埋场，导致填埋场附近的土壤环境遭受严重的重金属污染[5-6]。此外，垃圾渗滤液作为填埋场周边环境最大的污染源，受雨水冲刷以及渗滤液泄漏、渗透等原因，也将对填埋场周边土壤环境造成一定的重金属污染[7]，进而造成土地退化、生物多样性减少等环境破坏，影响周边的景观和生态安全[8]。

西藏作为我国重要的生态安全屏障, 生态环境建设和保护一直备受关注[9]。由于高原生态环境脆弱性的特点，西藏生态系统易受到外界作用的影响，一个微小的外界作用力即可导致系统内部的较大改变，从而对西藏地区的生态系统造成影响[10]。然而，由于经济发展相对落后，西藏地区生活垃圾几乎都采用填埋、露天堆放和露天焚烧的方式进行处理处置，城镇生活垃圾主要以卫生填埋为主[11]。本文选取西藏规模最大、运行年限最长的城镇生活垃圾卫生填埋场——拉萨市生活垃圾卫生填埋场为研究对象，对其土壤环境重金属进行检测和分析评价，掌握该填埋场周边土壤环境目前的重金属含量和污染水平，以期为垃圾填埋场的管理和护养提供数据参考，为防治土壤重金属污染以及土壤生态建设提供数据支撑。

1 研究区概况

拉萨市生活垃圾卫生填埋场(一期)位于拉萨市聂当乡尼浦沟，地理坐标为90°57′31″E—90°58′37″E，29°33′28″N—29°34′49″N，海拔约3670 m。根据尼浦沟的地形特点，在沟道南端出口处修筑一道垃圾坝与天然凹地共同形成垃圾填埋库，因填埋场北、北东、东侧分别发育3条冲沟，为确保垃圾填埋场的安全，在以上3个方向修筑了3座拦砂坝，兼作库外防止地表径流的挡墙。填埋场场底分布着1层厚2.0～5.8 m的砂质粉土，天然状态下防渗系数为10-3 cm/s，将其压实后作为天然基地，再在其上铺设1层C20砼作为防渗底板，在防渗混凝土底板上埋设盲沟，库区中轴设主盲沟，横向设支盲沟，用于收集库区的垃圾渗滤液，将其汇集于污水收集回灌系统中。在干旱季节，用污水泵将其回灌喷洒到填埋作业场，循环利用处理；在雨季，采用微生物的降解作用和自然蒸发相结合的方法对其进行处理。

该垃圾填埋场采用分区、分格堆置法，其库区容量约190.28万m3(含覆盖土量)，2001年开工建场，2003年投入使用，设计使用年限为20年。2014年，在一期工程下游(正南)进行了扩建工程(二期)，设计填埋库区容量约907.81万m3(含覆盖土量)，2015年投入使用，设计使用年限为50年，初期规划处理对象为拉萨市及周边县城居民生活垃圾。自2018年3月拉萨市生活垃圾焚烧发电厂投入运营后，处理对象主要以拉萨市生活垃圾焚烧残渣、飞灰为主，拉萨市生活垃圾转为以焚烧发电为主。

2 材料与方法

2.1 样品采集

本文综合考虑拉萨市生活垃圾填埋场地形地貌、运输路线、主导风向(南风和偏西南风)和渗滤液收集系统对场地周边土壤环境质量的影响，经现场勘察后，于2018年4月17日对拉萨市生活垃圾填埋场场界正东、正南、西南、正北和东北5个方向50 m处、表层土以下20 cm处进行现场样品采集，如图1所示。采集的样品用PVC密封袋，首先在实验室内进行自然风干，待风干后去除土样中的植物根系和砂砾等异物，在60 ℃下干燥至恒重。之后用玛瑙研钵研细，过200目土样筛，筛下物封存于PVC密封袋中以备分析使用。

2.2 样品分析

As、Hg 的样品消解方法严格参照HJ/T 166—2004《土壤环境监测技术规范》附录D的普通酸分解法[12]，采用浓盐酸、浓硝酸、高氯酸、氢氟酸消解体系，破坏土壤的矿物晶格，使所有元素以离子形态进入溶液。其含量采用ICP-MS(电感耦合等离子质谱仪)检测。

Pb、Cr、Cd、Zn、Ni的样品消解采用HF-HClO4-HNO3消化法[13]。用AAS法(火焰原子吸收分光光度仪)测定重金属(Pb、Cr、Cd、Zn、Cu、Mn、Ni)含量。

3 评价方法与评价标准

3.1 评价方法

3.1.1 标准指数法(单因子污染指数法)

单因子污染评价法是《全国土壤污染状况评价技术规定》中推荐的一种评价方法，应用简单，便于对比，是其他环境质量分级、环境质量指数和综合评价的基础[14]，其评价公式见式(1)：

(1)

式中：Pi为土壤某项污染物的污染指数，无量纲；Si为土壤某项污染物的实测质量浓度，mg/L；Ssi为土壤某项污染物的背景值或标准值，mg/L。

土壤单组分污染等级评价标准见表1。

3.1.2 污染指数法

内梅罗污染指数法和综合污染指数法是在单因子污染指数法的基础上进行的综合评价，评价土壤重金属对环境质量的影响。其中，内梅罗污染指数法主要突出污染最大值对所测土壤的污染程度，以反映土壤的综合污染状况[15]。计算公式如下：

(2)

式中：PN为内梅罗污染指数，无量纲；Pimax为土壤中污染指数平均值，无量纲；Piavg为土壤中污染指数最大值，无量纲。

土壤内梅罗污染指数评价标准见表2。

与内梅罗污染指数法相比，综合污染指数法不突出最大污染因子值对所测土壤的污染程度，其计算公式见式(3)：

(3)

式中：PI为土壤综合污染指数，无量纲；Pi为污染物i的污染指数，无量纲；n为污染物种类数。其土壤评价分级标准同表1。

3.1.3 地积累指数法

地积累指数法主要考虑自然因素对土壤背景值的影响，加入岩石的修正系数，也考虑人为活动对重金属污染的影响，对重金属污染级别的判定给出了直观的判断标准[16]。其评价公式如下：

Igeoi=log2[Ci/kBi]

(4)

式中：Ci为土壤污染物i的实测浓度，mg/kg；Bi为土壤环境质量标准(级数)或土壤环境对照值，mg/kg；k为岩石运动引起的背景值变化而取的系数，一般取1.5。其评价标准见表3。

3.1.4 Hakanson潜在生态危害系数法

潜在生态风险评价应用沉积学原理，引入毒性系数，将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系，全面关注研究区的背景值，定量划分重金属的潜在危害大小，反映重金属对土壤环境的潜在生态风险。本文采用潜在生态危害系数法对垃圾填埋场土壤环境进行重金属生态风险评价[17]，以引用背景值为参比值，评价方法[18]如下：

(5)

式中：RI为潜在生态危害指数；为金属i的潜在生态危害系数；为金属i的毒性响应系数，Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni的分别为为金属i的污染系数；为金属i含量的实测值;为金属i的参比值(引用背景值)。

潜在生态危害指数的分级标准见表4。

3.2 评价标准

本文采用GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准、GB 36600—2018《土壤环境质量标准 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》第1类用地风险筛选值和风险管控值，以及文献[19]中拉萨城市土壤元素背景值数据进行分析评价。以拉萨土壤元素背景值进行地积累指数和Hakanson潜在生态危害分析评价；以土壤环境质量二级标准和GB 36600—2018第1类用地风险筛选值、风险管控值分别进行标准指数法和污染指数法分析，确定各监测点重金属污染水平和土壤环境污染现状。

4 结果与分析

4.1 标准指数法评价结果

采用拉萨土壤元素背景值、GB 15618—1995二级标准和GB 36600—2018第1类用地风险筛选值、管控值对填埋场周边土壤各重金属元素进行分析评价，其评价结果见表5。

结果表明：1)相对于拉萨城市土壤元素背景值，Cr在各监测点均呈轻微污染(1<Pi≤2)；西南、正南监测点重金属污染相对较重，其中西南监测点Pb、Cr、Ni、Cd、Hg、Zn元素评价结果：1<Pi≤2，为轻微污染；正南监测点Cr、Ni、Cd、As、Zn元素评价结果：1<Pi≤2，为轻微污染；正东、东北和正北监测点土壤相对较好，除Cr外，其他因子均为无污染(Pi<1)。

2)依照表1，相对于GB 15618—1995二级标准，拉萨市生活垃圾填埋场5个采样点各重金属元素评价结果(Pi值)均<1，各监测点重金属元素为无污染。

3)相对于GB 36600—2018第1类用地风险筛选值，5个监测点重金属Cr评价结果(Pi值)均>5，为重度污染；As元素在正南、正北监测点呈轻微污染(1<Pi≤2)；而其他重金属元素在各监测点评价结果(Pi值)均<1，为无污染。

4)相对于GB 36600—2018第1类用地风险管控值，东北和正北监测点重金属Cr评价结果2<PCr≤3，为轻度污染；正东、正南和西南监测点重金属Cr评价结果1<PCr≤2，为轻微污染；其他重金属元素在各监测点评价结果(Pi值)均<1，为无污染。

4.2 污染指数法评价结果

采用GB 15618—1995二级标准和GB 36600—2018第1类用地风险筛选值、管控值对填埋场各监测点重金属污染现状进行分析评价，结果见表6。

1)内梅罗污染指数法评价结果表明：相对GB 15618—1995二级标准，各监测点评价结果0<PN≤1，土壤质量呈尚清洁，污染水平在警戒限内；相对于GB 36600—2018第1类用地风险筛选值和管控值，各监测点评价结果分别为PN>3重污染，1<PN≤2轻度污染。

2)综合污染指数法评价结果表明：相对于GB 15618—1995二级标准，各监测点评价结果PI≤1，土壤污染现状为无污染；相对于GB 36600—2018第1类用地风险筛选值和管控值，各监测点评价结果分别为中度污染(3

4.3 地积累指数法评价结果

采用GB 15618—1995一级标准为土壤环境自然背景值，依照式(4)进行地积累指数评价，其评价结果见表7。

由表7评价结果可知：Pb、Zn、Ni、Cd和As在各监测点地积累指数差异不大，地积累指数评价结果Igeoi≤0，依照表3，土壤质量为清洁；Cr元素在东北和正北监测点；Hg元素在西南监测点评价结果均为0<Igeoi≤1，为轻度污染，其他监测点土壤质量相对较好，为清洁。

4.4 潜在生态危害系数法评价结果

采用文献[19]中拉萨城市土壤元素背景值数据为参比值，依照式(5)进行潜在生态危害评价，其评价结果见表8。

结果表明：依照表4分级标准，除西南监测点Hg元素潜在生态危害系数为中等生态危害外，其他监测点重金属元素单一潜在生态危害系数值)均<40，为低生态危害；各监测点综合潜在生态危害系数(RI值)<150，为轻微生态危害。根据各方向监测点RI值可知，其危害程度顺序为西南>正南>正北>正东>东北。

4.5 不确定性分析

由评价结果得出：

1)各监测点Cr元素均高于土壤元素背景值，可能是由于本文中背景值数据采用文献[19]中拉萨城市土壤元素背景值数据且为监测平均值，并非填埋场周边土壤环境背景值数据，存在引用背景值偏低于填埋场本底值的可能性。

2)西南、正南和正北土壤质量相对较差，经现场调研、勘察可知，其主要原因可能为：填埋场主导风向对正北监测点的影响；近几年填埋场主要填埋作业区在西南角，如图1所示，对西南监测点存在不可忽视的影响；2014年填埋场进行二期扩建工程，西南和正南方向进行了大规模施工，土壤扰动严重且存在机械废弃物污染状况；此外，填埋场东侧的危废处理厂、垃圾焚烧厂和南面的建筑垃圾堆放场、居民区以及过往的垃圾车辆对土壤环境也存在一定的污染影响。

3)相对于综合污染指数法评价结果，内梅罗综合指数整体较大，其主要原因是Cr元素污染超标数值很大，而内梅罗综合评价模型突出单因子最大值对综合指数的影响。

5 结论与建议

本文主要依据标准指数法(单因子评价)、污染指数法评价、地积累指数评价和潜在生态风险评价对拉萨市生活垃圾填埋场土壤重金属进行分析，得出以下结果：

1)从标准指数评价结果来看，7种重金属均超过拉萨城市土壤元素背景值，西南和正南监测点污染相对严重，有超过5种重金属为轻微污染，正北、正东和东北监测点除Cr超标外，其他因子均为无污染；评价因子大多满足GB 15618—1995二级标准和GB 36600—2018第1类用地风险筛选值、管控值，仅Cr元素超标最严重。

2)从污染指数评价来看，各监测点土壤质量满足GB 15618—1995二级标准为清洁，无污染状态；相对于GB 36600—2018第1类用地风险筛选值、管控值，内梅罗污染指数评价结果为重污染和轻度污染，综合污染指数评价结果为无污染和中等污染。

3)根据地积累指数法评价结果可知：Pb、Zn、Ni、Cd和As在各监测点均未产生污染；Cr污染状况严重，在东北、正北监测点呈轻微污染；Hg仅在西南监测点为轻微污染。

4)根据潜在生态危害系数法评价结果可知：除西南监测点Hg元素为中等生态危害外，其他重金属在各监测点生态危害影响较小；各方向监测点综合潜在生态危害较小，其存在生态危害的程度顺序为西南>正南>正北>正东>东北。

综上所述，填埋场周边土壤已出现污染和潜在生态危害风险，其主要污染因子为Cr、As和Hg，其中Cr元素超出GB 36600—2018第1类用地风险筛选值和管控值。由于，本文土壤重金属评价中存在众多不确定因素，建议应建立周期性的土壤重金属监测、评价制度，开展进一步详细调查和风险评估，确定具体的污染范围和风险水平，以保障生态安全和周边居民健康。

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INVESTIGATION AND RESEARCH ABOUT SOIL HEAVY METALS IN THE VICINITY OF THE DOMESTIC WASTE SANITARY LANDFILL SITE-LHASA

DAN Zeng1,2, ZHOU Peng2, WANG Jing2, QIONGDA-zhuoma2, ZHOU Wen-wu2, LI Yang2, CHEN Guan-yi1,2

(1. School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. The College of Science, Tibet University, Lhasa 850000, China)

Abstract: As an important environmental pollution source in local areas, the domestic waste landfill site has considerable pollution risk to the surrounding soil environment. In this paper, the heavy metals content and pollution level in the soil environment around the municipal solid waste landfill site in Lhasa was analyzed and mastered. On April 17, 2018, on-site sampling was carried out in five directions, namely, the east, south, southwest, north and northeast of Lhasa municipal solid waste landfill site, and then soil metals around the landfill site were analysed and assessed, by using standard index method, pollution index, index of Geoaccumulation and potential ecological risk index. The result showed that the municipal solid waste landfill had caused soil environment pollution to surrounding soil environment. Although all heavy metal elements met the second level of the soil environmental quality standard (GB 15618—1995), the heavy metals including Pb, Cr, Ni, Cd, As, Hg and Zn were all higher than the background values of urban soil elements in Lhasa. And Cr was 1～3 times higher than the risk control value of the first type of land in the Soil Pollution Risk Control Standard of Construction Land (China National Standard, GB 36600—2018), which was light pollution. Compared with the risk screening value and control value of the first type of land use, the comprehensive pollution evaluation result was moderate pollution and non-pollution. The results of the index of geoaccumulation evaluation showed that Cr and Hg were slightly polluted at individual monitoring points. The potential ecological risk index of each monitoring point was slight ecological hazard, and the hazard degree was ranked as follows: southwest>south>north>east>northeast.

Keywords: Lhasa; domestic waste sanitary landfill site; soil metals; analysis; assessment

DOI:10.13205/j.hjgc.201911032

西藏自治区重点科技计划项目(Z2016C01G01106)；西藏自治区自然基金项目(2016ZR-15-12)；西藏自治区青年创新支持计划项目(QCZ2016-01)。

收稿日期：2019-01-26

第一作者：旦增(1981-),男，副教授，主要从事固体废物处理技术与管理研究。yongzhong2008@163.com

通信作者：陈冠益(1970-)，男，博士，教授/长江学者，主要研究方向为固体废物管理。chen@tju.edu.cn