非卫生填埋垃圾场在我国广泛分布，是严重的污染源，不仅污染周围的空气、土壤和地表水，而且许多有害成份会渗入地下，污染地下水。一旦其周围土壤和地下水被污染，就很难进行逆转修复，其污染延续时间可长达数十年，甚至上百年，严重威胁着人们的生产和生活。　　 垃圾渗滤液的污染物浓度高、成份非常复杂，尤其是重金属和有机物含量高。重金属在自然环境中容易残留富集，很难在环境中降解;有机污染物、特别是多环芳烃类对人类具有致癌性、致突变性和致畸性。因此，研究垃圾淋滤液中重金属和多环芳烃的组成特征、迁移转化规律及归宿，是预测污染趋势、制定防治措施的基础，对于改善人居环境、建设环境友好型社会具有重要实际意义。　　 本文以周口市为例，通过调查、钻探、水土样品采集分析及监测，查明周口市北郊非卫生垃圾填埋场周边土壤和地下水中重金属和多环芳烃的分布特征和污染范围;通过重金属和多环芳烃模拟液土柱渗透实验，探讨土壤对重金属和多环芳烃的吸附解吸规律;建立包气带-饱和带地下水流溶质运移模型，模拟预测研究区典型污染物的扩散过程和范围;利用Visual-help软件计算了垃圾填埋期间和停止填埋后的渗滤液渗漏量，模拟了卫生填埋、表层铺设粘土和土工膜后的垃圾渗滤液渗漏量。论证了采取在垃圾表层铺设土工膜和粘土防渗层，同时在垃圾场中心设置抽水井防治地下水污染的措施。　　 研究区以周口市北郊垃圾场为中心，北到鲁东千渠，南到沙颍河，西到贾鲁河，东到洼冲沟，面积约18km2。以沙颖河北侧为界，北为黄河近期冲积平原，南为淮河支流沙颖河冲积平原。垃圾场所在地55m以浅分布有两个含水层，第一含水层深度为11～25m，第二含水层深度为45～52m，岩性均为细砂和粉砂。区域地下水由西北流向东南;但存在以垃圾场为中心的水丘，局部地下水由垃圾场向四周流动。　　 本文的主要成果如下:　　 (1)浅层地下水质量及污染现状　　 研究区浅层地下水质量主要为Ⅳ和Ⅴ类两种级别。其中地下水质量较差区主要分布在研究区西部，地下水质量受垃圾场和贾鲁河影响较大;地下水质量极差区主要分布在研究区东部，即垃圾场以东的人口密集区，人类生产生活活动对地下水影响较大，对地下水质量影响较大的因子主要为总硬度、氟化物、锰、氨氮、溶解性总固体、耗氧量等。有机指标中Ⅰ类水样品占绝大多数，大部分有机指标低于检测限。　　 单项指标污染指数法和内梅罗污染指数法评价结果表明，研究区超过一半水样为严重污染和中等污染。污染比较严重的指标为硝酸盐、氨氮、亚硝酸盐、砷。浅层地下水样中检出有机组分29项;其中，总六六六、蒽、荧蒽、苯并(b)荧蒽为轻污染，其他未达到污染限值。　　 (2)土壤及沉积物中重金属分布特征　　 平面上垃圾场东西两侧表层土壤中重金属含量高出外围约60％左右，南北两侧高出外围约40％，反映了垃圾场是重金属的污染源。垂向上，各种金属组分均表现为表层20cm处含量较高。垃圾场南侧钻孔剖面所有金属组分均是在0.9～1.2m处含量较其他深度稍高，说明重金属组分从表层淋溶运移到0.9～1.2m处有所富集;但到地下水位以下(深度3.9～4.2m)，所有金属组分均降低了1～2个数量级。垃圾场中心钻孔与南侧钻孔相比，垃圾底部9.3m处所有金属组分均大幅增加，可见重金属是垃圾场的重要污染组份之一。　　 (3)浅层地下水中重金属分布特征　　 2009年5月份在垃圾场周围几个水井中全部检出重金属组分，其中垃圾场周围最高，垃圾场外围水井则未检出或含量较低，证明垃圾场为重金属的主要污染源;2009年12月份重金属组分含量较5月份翻了一倍多;说明重金属的溶出能力较强，在大气降雨淋溶下浓度成倍增加。　　 (4)重金属的吸附和解吸特征　　 土柱淋滤实验表明，垃圾渗滤液经过土柱吸附后超过Ⅲ类水标准的金属元素分别为:Fe、Mg、Cd、Mn、Ni、Sr，说明垃圾中废弃金属制品等是垃圾渗滤液重金属的主要来源。在垃圾降解前期，渗滤液pH值较低，由于物理、化学作用而使垃圾中的高价不溶性金属转化为低价的可溶性的金属离子而溶于渗滤液中;一方面，渗滤液中的金属离子易被土壤吸附，另一方面渗滤液中的有机质与土壤中的重金属络合，使土壤中的重金属迁移出来，因此土壤中的重金属能够向下迁移。　　 (5)浅层地下水中多环芳烃分布特征　　 2009年5月多环芳烃的检出率为32％，2009年12月则只有8.89％。多环芳烃的分布范围为东到西李多楼，西到贾鲁河边，北到许庄村北，南到周F井的椭圆形范围。东西向的扩散距离和浓度均大于南北向，其原因是北部为区域地下水流向的上游;南部为黄河粗颗粒相与沙颍河细颗粒相的交汇处，地下水径流不畅，污染物扩散受阻;垃圾场东西两边同为黄河冲洪积相，含水层透水性好，因而扩散远，浓度高。　　 多环芳烃的污染特征是:浅部各种组分含量最高，说明第一含水层(27m)已被污染，50m左右第二含水层则还未受到污染;随时间推移浅层组分含量有升高趋势。　　 (6)多环芳烃吸附和解吸特征　　 土柱淋滤实验结果表明，垃圾场地下水中的多环芳烃主要来源于垃圾，经雨水淋滤进入地下水，而土壤又吸附地下水中的多环芳烃，由于多环芳烃的溶解度小，一旦吸附就很难解吸出来，多环芳烃主要富集在包气带的表层。　　 用Langmuir吸附等温式描述土壤对芴的吸附特征效果较好，拟合曲线相关系数r为0.999，并可以求得饱和吸附量为0.8025μg/g。可以用Langmuir吸附等温式描述土壤对菲、荧蒽和芘的吸附特征，相关系数r在0.838-0.878之间。说明土壤对PAHs的动态吸附作用满足Langmuir吸附等温式条件，属于单分子层吸附。土壤对芴的解吸过程用Langmuir吸附等温式拟合，具有良好的相关性;芴、菲、荧蒽和芘的吸附速度都可以用Lagergen一级吸附速度方程和班厄姆方程来描述;芴的解吸速度可以用Lagergen二级吸附速度方程描述。　　 (7)垃圾场引起的地下水污染趋势预测　　 地下水流和污染物运移数值模拟的结果表明:垃圾场污染物在地下水流场作用下主要向东南方向运动，垃圾场上游西北方向基本不受垃圾场的影响。第二层地下水中无机污染物迁移速度略快于第一含水层。垃圾场西北面的地下水相对比较安全，遭受污染的风险较小;而垃圾场下游东南方向的地下水遭受污染风险较大，涉及的主要区域为北郊乡和李多楼等，根据无机污染物迁移规律可以推断距离垃圾场较远的周口师范学院—带地下水若干年后有可能受到污染。　　 有机污染物芴的第一层和第二层污染晕分布基本一致，且在不同时段内的污染晕形状基本类似，说明芴在地下水的作用下迁移非常缓慢;选取了几个典型区域对芴的浓度变化特征进行了分析，在不考虑吸附作用时与无机物（Cl-等）的模拟结果一致，当考虑吸附作用后，芴的浓度基本不随时间发生变化。　　 (8)垃圾渗滤液渗漏量估算及地下水污染防治措施　　 利用Visual-help软件模拟计算出自1998年开始填埋到2010年停止填埋的12年间，周口垃圾场垃圾渗滤液年平均渗漏量达3791m3/a，累积渗漏量达4.55×104m3;停止填埋后在没有防渗措施情况下，平均每年渗滤液渗漏量在2500m3左右，10年后累积渗漏量可达2.5×104m3。假如当初采用卫生填埋，进入含水层的垃圾渗滤液仅为(0.002m3/a)，基本不对地下水造成危害。　　 设计在垃圾表层铺设土工膜及粘土防渗层，垃圾渗滤液的渗漏量较现状减少99％，每年约有12m3/a的垃圾渗滤液渗漏污染地下水;如果在垃圾场中央打一口抽水井，在不抽水的情况下，模拟10年后周F井Cl浓度将会由84mg/l上升到90mg/l;当抽水流量为1000m3/d时，模拟10年后水位下降约5m，Cl-浓度将由84mg/l上升到85.5mg/l，上升速度明显减缓;当抽水流量为2000m3/d时，模拟10年后水位下降约8m，Cl-浓度出现显著下降，由84mg/l下降到81mg/l。由此可见，采取在垃圾表层铺设土工膜及粘土防渗层，同时在垃圾场中心设置抽水井能有效地防治地下水污染。　　 上述研究成果为研究区地下水污染的防治和安全饮水提供了科学依据，具有一定的科学价值和应用前景。