曹滿河

[摘要]垃圾填埋是目前城市垃圾處置的主要手段,但是其帶來的環(huán)境影響極其嚴(yán)重,同時它的生態(tài)恢復(fù)也成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域一個相當(dāng)緊迫和突出的問題。從垃圾填埋場的存在問題著手,考慮修復(fù)過程中總體原則,分別闡述幾種垃圾填埋場生態(tài)修復(fù)和污染控制技術(shù):覆土技術(shù)、微生物技術(shù)、植被技術(shù)及其封場技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]固體廢棄物 垃圾填埋場 生態(tài)恢復(fù) 植被 土壤

中圖分類號:X7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910092-02

城市固體廢物(municipal solid waste,MSW)俗稱垃圾,是城市的必然產(chǎn)物。在美國及世界上大部分其它國家,填埋法被認(rèn)為可能是最簡便、最經(jīng)濟(jì)的固體廢物處理方式[12]。目前,西方發(fā)達(dá)國家約有一半以上的城市垃圾采用填埋的方法處理。與衛(wèi)生填埋法相比,其他的固體廢物處理方式都有各自嚴(yán)重的不足。焚燒導(dǎo)致空氣污染(而且排出的廢氣中含有很難處理的二惡嚶)。堆肥及厭氧消化要求有專業(yè)的人員操作且成本較高。最重要的是,所有的其他方法都不可避免地要產(chǎn)生部分次生(二級)廢物,這些廢物最終還是要用填埋的方式理。但是,固體廢物的填埋要占用大面積的土地,同時也產(chǎn)生了諸如填埋氣、滲濾液等環(huán)境問題,并對附近地區(qū)的公眾健康構(gòu)成威脅。同時,為了減少運輸費用,填埋場通常選址在離收集廢物的城市不遠(yuǎn)的地方,當(dāng)市區(qū)向四周擴(kuò)張時,填埋場常常被城市發(fā)展所包圍。

一般而言,填埋場被建議用以發(fā)展成公園、高爾夫球場或者其它露天的娛樂場所,但在開發(fā)和利用它們之前必須進(jìn)行填埋場的生態(tài)恢復(fù)或者植被的重建和維持。然而,許多國家在復(fù)墾固體廢物填埋場的過程中相繼遇到了各種各樣的困難。填埋場的環(huán)境影響和生態(tài)恢復(fù)已成為國際上環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域面臨的一個相當(dāng)緊迫和突出的重大問題。

一、垃圾填埋場存在的主要問題

簡易垃圾填埋場存在的問題突出表現(xiàn)在以下幾個方面:

(一)選址不當(dāng)

垃圾填埋場許多是在過去的垃圾堆放場稍加改進(jìn)發(fā)展而來的,在選址、場地規(guī)劃設(shè)計上存在嚴(yán)重不足,沒有嚴(yán)格的防滲措施,為填埋場的污染控制及運行管理留下種種隱患。

(二)污染環(huán)境

由于缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計,簡易填埋場在污染控制方面十分薄弱,雖然采取一些補(bǔ)救措施,由于缺乏系統(tǒng)性,效果并不明顯。在國內(nèi)一些地方,滲瀝液污染地下及地表水問題突出,一些填埋場防洪系統(tǒng)過水能力不足,暴雨時洪水沖刷垃圾體產(chǎn)生大量的污水,造成了地表水的大面積污染;填埋氣體無序排放引發(fā)的垃圾自燃、爆炸事故時有發(fā)生;填埋氣主要成分CH4、CO2均是溫室氣體,對環(huán)境的污染不容忽視,填埋氣中的多種非甲烷類有機(jī)物(NMOCs),盡管濃度很低,但其毒性強(qiáng),含有多種“三致”物質(zhì),對環(huán)境和人體健康的威脅嚴(yán)重。

(三)擾民嚴(yán)重

填埋場產(chǎn)生的惡臭及蚊蠅鼠害對附近居民生活和身體健康帶來影響,在一些地方,填埋場附近惡臭襲人,蚊蠅鼠害嚴(yán)重,已引起周圍居民強(qiáng)烈不滿和社會公眾的關(guān)注。

(四)運行管理不規(guī)范,事故隱患多

由于沒有分單元進(jìn)行填埋作業(yè),填埋作業(yè)面大,不能及時有效覆蓋;壓實程度不夠,垃圾體穩(wěn)定性差,極易發(fā)生人身安全事故;填埋氣的無序排放,存在燃燒、爆炸的安全隱患。

二、垃圾填埋場修復(fù)的總體原則

在修復(fù)工程開始前,首先需要的是一套總體性對策。這套對策應(yīng)當(dāng)能做到:在工程開始前,正確地估量問題地性質(zhì)和范圍;在工程進(jìn)行中,力求使破壞量為最小;在破壞產(chǎn)生后,力求得到迅速、穩(wěn)妥和經(jīng)濟(jì)上允許的治理。具體來說,應(yīng)當(dāng)遵守以下幾條原則。

(一)最小量化原則

盡可能使垃圾填埋占有的土地最少,使填埋過程中造成的景觀破壞、環(huán)境質(zhì)量破壞和生物群落破壞最小,使垃圾填埋產(chǎn)生的滲濾液和有害氣體最少。

(二)資源化原則

它有兩層意義:其一是使受到破壞以及被垃圾占用的土地等,經(jīng)過治理和生態(tài)恢復(fù),具有一定的景觀效用,或能作為合格的自然資源再度具有生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值;其二,是使填埋場的固體廢棄物能夠在其他的社會活動中得到使用,例如作為植物生長的養(yǎng)分。

(三)無害化原則

填埋場中的垃圾成分復(fù)雜,可能含有重金屬等有害物質(zhì),同時會產(chǎn)生一些有毒有害氣體。這就是說,在消除這些有害因素的同時,在恢復(fù)的過程中也不產(chǎn)成有害成分。

(四)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建原則。

這一原則是填埋場修復(fù)對策中最重要和最基本的原則,包括環(huán)境質(zhì)量的恢復(fù)以及生物群落的恢復(fù)和重建。在任何情況下,垃圾填埋都會造成土地、環(huán)境質(zhì)量以及生物的破壞,而且這些破壞往往是數(shù)量極大的。最小量化原則、資源化原則和無害化原則只能在一定程序上減緩這些破壞,但遠(yuǎn)不能取代生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建的原則。

三、垃圾填埋場的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與重建是根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,人為的改變和消除限制生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的不利因子,盡快的恢復(fù)已退化的生態(tài)系統(tǒng),使其健康的發(fā)展。生態(tài)恢復(fù)是一個整體過程,不能通過單個要素的孤立操作來完成,目標(biāo)應(yīng)是建立一個模擬自然的自我調(diào)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與環(huán)境背景值保持一致性,這是可持續(xù)性的具體表現(xiàn)[8]。垃圾填埋場的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)有多種,目前我們認(rèn)為生物恢復(fù)技術(shù)最有生命力。

(一)表面覆蓋處理技術(shù)

城市垃圾填埋場生態(tài)恢復(fù)工程的表面覆蓋處理技術(shù)是指在填埋場實施生態(tài)恢復(fù)工程中選擇合適的覆蓋材料,結(jié)合有效、合理的覆蓋厚度和外形設(shè)計等措施,達(dá)到防止廢物中有害氣體外逸,減少廢物分解產(chǎn)生的滲濾液極其危害,支持營建以植被為主的人工生態(tài)系統(tǒng),實現(xiàn)土地資源化。[4]

1997年沈英娃等,以青島市湖島垃圾填埋場作為試驗點,對城市垃圾填埋場生態(tài)恢復(fù)工程的表面覆蓋處理技術(shù)中的材料選擇進(jìn)行了研究。對城市垃圾場生態(tài)恢復(fù)工程表面處理中覆蓋材料的選擇指標(biāo)主要取決于其投入費用和生態(tài)恢復(fù)的產(chǎn)出效益,同時因恢復(fù)工程的設(shè)計方案和填埋地點而異。他們通過定期測定非填埋場試驗中的植物生長指標(biāo):株高、生物量、覆蓋度;以及秋季填埋場現(xiàn)場試驗測定地上部和地下部的生物量,同時測定株高和根系水平幅寬和垂直深度,確定覆土材料對植物的生長和質(zhì)量的影響。并以材料的相對投入費用和產(chǎn)出效益作為選擇指標(biāo),選擇表面覆蓋材料。

垃圾填埋場表面覆蓋材料對植物生長和品質(zhì)影響因覆蓋材料的不同而異。對生長影響的優(yōu)劣順序依次為:活性污泥、砂土、垃圾土、壤土、底土、粉煤灰、爐渣、粘土;對植物品質(zhì)指標(biāo)影響的優(yōu)劣順序依次為:底土、壤土、垃圾土、砂土、活性污泥、粘土、粉煤灰、爐渣。

表面覆蓋材料的選擇,主要取決于投入費用和生態(tài)恢復(fù)產(chǎn)出效益,同時因恢復(fù)設(shè)計方案和填埋地點而異。對以降低投入為優(yōu)先因子的設(shè)計方案,推薦垃圾土、活性污泥、爐渣和粉煤灰,其中以垃圾土為首選材。

(二)微生物恢復(fù)技術(shù)

利用微生物特別是細(xì)菌和真菌對污染土壤進(jìn)行生態(tài)恢復(fù),就是利用微生物將土壤中有機(jī)污染物降解為無機(jī)物(CO2、H2O)的過程,降解過程是通過改變土壤條件(包括土壤pH、溫度、濕度、通氣性及營養(yǎng)元素的添加)來完成。也可接種特殊馴化與構(gòu)建的工程微生物來提高降解速率[10],目前微生物恢復(fù)技術(shù)已成功的用于清除油污染。

垃圾填埋場有特定的生態(tài)環(huán)境,為了縮短馴化期和提高污染物的降解率,在垃圾填埋場生態(tài)恢復(fù)技術(shù)中所用的微生物應(yīng)從垃圾填埋的土壤中分離出來。有人認(rèn)為用經(jīng)過培養(yǎng)和使用填埋地點本身的土壤進(jìn)行生物降解時,污染物的降解速度最快[9]。目前對利用微生物進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)研究的重點放在對特殊類型微生物的鑒定和監(jiān)測,以及在受壓迫環(huán)境中,維持和恢復(fù)有益微生物的自然平衡的方法上。對于垃圾臨時卸地點,研究微生物對污染物的作用機(jī)理、降解菌的選育與生物工程菌的應(yīng)用,是提高微生物恢復(fù)技術(shù)處理效果的關(guān)鍵,關(guān)于垃圾填埋場的微生物恢復(fù)技術(shù)尚需進(jìn)一步研究。

(三)植物恢復(fù)技術(shù)

利用植物對垃圾填埋場進(jìn)行生態(tài)恢復(fù),效果更直觀。即從垃圾臨時卸地點的立地條件(生態(tài)破壞特點)出發(fā),在填埋后的土地上引種、篩選、培育、馴化一批適合垃圾臨時卸地點生存的抗逆種群,在垃圾臨時卸地點上重建植物群落,改善垃圾臨時卸地點的生態(tài)環(huán)境。戴樹桂等人認(rèn)為植物恢復(fù)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、美學(xué)和技術(shù)方面比傳統(tǒng)的工程修復(fù)技術(shù)有更大的優(yōu)點。

首先,植被能充分利用垃圾中的有效成分。周乃杰等97年以上海老港垃圾填埋場為例,對植被的有關(guān)作用進(jìn)行了比較,證明植被對恢復(fù)垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境具有重要的作用。在填埋完畢或暫不作業(yè)的區(qū)域建立植被生態(tài)系統(tǒng),經(jīng)植被后,垃圾土中的有效成分明顯減小。植被對氮的吸收率約在10.47%-62.02%,其中以植皮植物吸收率為最好。對磷的吸收率可達(dá)62.38%-85.81%,各種植物的利用率都較高。對鉀的吸收率在27.5%-88.07%之間,以東青樹吸收的最多。由于這些有效成分被利用,促進(jìn)了植物生長。馬尼拉草、苜蓿、話梅草等,生長茂密、根系龐大,有較強(qiáng)的固土保水作用,并改良了土壤。

其次,植被對垃圾土中重金屬有吸收富集能力。由于垃圾成分比較復(fù)雜,其固態(tài)和垃圾的滲濾液中都含有重金屬的成分,通過植被工程,可加速土壤重有害物質(zhì)的去除,從而達(dá)到凈化目的,為填埋場的綜合應(yīng)用和開發(fā)提供了前景。在實踐中應(yīng)根據(jù)不同目的選擇相應(yīng)的植被品種。垃圾填埋后,宜采用目本植物進(jìn)行密植,以利大量吸收重金屬,避免重金屬進(jìn)入食物鏈。

同時,植被技術(shù)還能產(chǎn)生一定的環(huán)境效益。如,小氣候效應(yīng):通過調(diào)研,有植被地比空曠場地氣溫降低0.5-1°C,日平均相對濕度增加3%-5%,植被對降低地面溫度比較明顯,在夏季,植被地比裸露空曠地降溫4.5-5.5°C,充分說明生態(tài)恢復(fù)對改善小氣候起著重大作用。減塵和凈化效應(yīng):由于植物葉片有過濾和吸附粉塵作用,葉子表面的絨毛、皺紋及分泌物,更有阻擋、滯留、吸附、粘著作用。與裸露空曠地相比,草地可減塵54%,林地可減塵61%。無論是分散、阻滯或吸收作用,都有利于凈化空氣、減輕污染、改善環(huán)境。[6]

除此之外,還有垃圾填埋場的封場技術(shù)。這是將表面覆蓋處理技術(shù)和植被技術(shù)聯(lián)合使用的極其復(fù)雜的處理技術(shù)。它是在垃圾填埋場達(dá)到使用壽命后,生態(tài)和環(huán)境破壞極其嚴(yán)重的情況下采用的技術(shù)。整個封場工程由終場覆蓋和生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)、防滲導(dǎo)排系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、氣體控制與回收利用系統(tǒng)的組成。

四、垃圾填埋場污染控制和生態(tài)恢復(fù)的前景

雖然垃圾填埋處理場生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)引起人們的足夠重視,但是,實際上他的生態(tài)恢復(fù)和重建技術(shù)還沒有得到完全的應(yīng)用。這許多的地區(qū),當(dāng)?shù)卣皇菑慕?jīng)濟(jì)角度考慮,垃圾填埋場中的垃圾還只是松散的堆積,更別談對其進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。

同時,在進(jìn)行修復(fù)的過程中,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、垃圾的污染情況等因素,選擇合適的修復(fù)工藝也是至關(guān)重要的。例如微生物的修復(fù)技術(shù),大多應(yīng)用于含油較多的位置,進(jìn)行原位修復(fù)。在更多的實踐中,植被的修復(fù)等到的肯定和應(yīng)用更多。但是,在某些地區(qū),垃圾滲濾液污染嚴(yán)重,單獨考慮植被的修復(fù)是很難達(dá)到效果的,往往需要考慮多種技術(shù)連用,使用最多的是植被和覆土技術(shù)聯(lián)用。

現(xiàn)階段,應(yīng)用于生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)還很有限,許多都是從其他區(qū)域的生態(tài)修復(fù)技術(shù)上成熟的實踐后,直接借鑒過來的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的技術(shù)新的方法不斷涌現(xiàn),根據(jù)垃圾填埋場的特點,發(fā)展更加合理的更加經(jīng)濟(jì)的修復(fù)技術(shù),并充分利用垃圾中的可回收利用的資源,將是未來生態(tài)和環(huán)境學(xué)者共同努力的方向。

參考文獻(xiàn):

[1]國家環(huán)?？偩治廴究刂扑?城市固體廢物管理與處理處置技術(shù),北京:中國石化出版社,2000,242-245.

[2]趙由才、黃仁華等,大型填埋場垃圾降解規(guī)律研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2000,20(6):733-740.

[3]T.J.Bookter,R.K.Ham.Stabilization of solid waste in landfill[J].J.of Envir.Engrg,1982,108(6):1090-1100.

[4]彭緒亞、黃文雄、余毅,簡易垃圾填埋場的污染控制與生態(tài)恢復(fù),重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2002,4(1):206-210

[5]林泉,生活垃圾發(fā)酵——填埋處理技術(shù)研究,環(huán)境衛(wèi)生工程,1997,4:31-33.

[6]周乃杰等,植被對恢復(fù)衛(wèi)生填埋場環(huán)境的作用,上海環(huán)境科學(xué),1998,17(4):41-45.

[7]徐家英、宋述傳,垃圾臨時卸地點的生態(tài)恢復(fù),環(huán)境衛(wèi)生工程,2000,8(1):17-19.

[8]崔保山,濕地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)特征變化極其可持續(xù)性問題,生態(tài)學(xué)雜志,1999,18(2):43-49.

[9]劉新英譯,環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境科學(xué)動態(tài),1997(1):20-26.

[10]張春桂、許華夏、姜晴楠,污染土壤生物恢復(fù)技術(shù),生態(tài)學(xué)雜志,1997,16(4):52-58.