【摘 要】
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目前,我国部分地区垃圾渗滤液处置短板突出。物化法和生物法均存在一定缺点和局限性,垃圾填埋场渗滤液处置设施时常停运,渗滤液或转运至城市生活污水处理厂处理。一些建而不用“晒太阳”工程时有发生,渗滤液积存严重、隐患突出,直排、偷排现象频现。因此,寻求一种安全、经济、适用的渗滤液处理方法至关重要。西北干旱区水资源短缺,同时考虑到渗滤液中存在丰富的营养物质,将渗滤液以合理、经济的方式预处理后用于浇灌填埋场周
【基金项目】
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国家重点研发课题“西北黄土区域基于污染源头控制的生活垃圾填埋技术集成与示范”中的子课题“稳定渗滤液中污染物在黄土区土壤-植物系统中的迁移转化规律研究”(课题编号:2018YFC1903703);
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目前,我国部分地区垃圾渗滤液处置短板突出。物化法和生物法均存在一定缺点和局限性,垃圾填埋场渗滤液处置设施时常停运,渗滤液或转运至城市生活污水处理厂处理。一些建而不用“晒太阳”工程时有发生,渗滤液积存严重、隐患突出,直排、偷排现象频现。因此,寻求一种安全、经济、适用的渗滤液处理方法至关重要。西北干旱区水资源短缺,同时考虑到渗滤液中存在丰富的营养物质,将渗滤液以合理、经济的方式预处理后用于浇灌填埋场周边裸露地块及填埋场封场覆盖层植被恢复是一种有潜力的方法,可在渗滤液生态化处理的同时实现资源化利用,有效缓解干旱区土壤肥源和水源短缺。重金属和邻苯二甲酸酯(PAEs)是渗滤液中两类典型污染物,在探索渗滤液生态化处理中,研究这两类污染物在土壤-植物系统中的迁移转化规律是很有必要的。本文以五种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)和两种PAEs(DBP、DEHP)为目标污染物,以干旱区代表性植物-冰草为研究对象,通过盆栽实验,探究了渗滤液浇灌下典型重金属和PAEs在土壤-冰草系统中的吸收、累积、迁移及转化规律。同时,考察了渗滤液浇灌对冰草生长状况及干旱区土壤理化性质的影响,以期为干旱区垃圾填埋场渗滤液的就地原位利用和填埋场封场及周边裸露场地植被恢复提供重要的理论依据和数据支撑。本研究主要内容和结论如下:(1)渗滤液浇灌对冰草生长表现出低浓度促进高浓度抑制的双重作用。在研究设计的浓度梯度中,50%渗滤液浇灌下冰草生长状况最佳,其次为20%渗滤液,100%渗滤液(原液)浇灌冰草生物量明显下降。土壤p H和有机质随渗滤液浇灌浓度的增大而增大,且种植冰草土壤p H和有机质的增加幅度小于未种植冰草土壤;渗滤液灌溉对土壤碳酸盐含量影响不大;种植冰草土壤总氮含量随渗滤液浇灌浓度的增大变化不显著,而未种植冰草土壤总氮含量随渗滤液浇灌浓度的增大而上升;土壤总磷含量随渗滤液浇灌浓度的增加变化不显著;土壤总钾含量随渗滤液浇灌浓度的增加总体呈上升趋势。(2)土壤Cd、Pb、Zn含量随渗滤液浇灌浓度增大而升高,Cu、Ni含量随渗滤液浓度增大无显著差异。较低浓度渗滤液短期浇灌后土壤重金属不超标。土壤重金属单项污染指数(CF)、地质累积指数(Igeo)、污染负荷指数(PLI)、生态风险指数(RI)均随渗滤液浓度增大而逐渐增大,表明长期浇灌渗滤液可能会导致土壤重金属累积甚至污染。不同浓度渗滤液浇灌下冰草根部对五种重金属吸收累积较对照组(CK)均呈现增加趋势。不同重金属在冰草体内的富集和迁移能力不同,生物富集系数(BCF)和根系富集系数(RCF)大小顺序均为:Cd>Zn>Cu>Ni>Pb;迁移系数(TF)大小顺序为:Zn>Cu>Cd>Pb>Ni,且五种重金属TF均随渗滤液浓度增大逐渐减小。可交换态和碳酸盐结合态是渗滤液浇灌下冰草吸收重金属的主要贡献形态。渗滤液滴灌后重金属在土壤表层累积现象明显,但其向下层土壤迁移趋势不明显。(3)未经PAEs强化的不同浓度渗滤液浇灌下,土壤PAEs浓度均高于对照组,但不同渗滤液浓度(T1、T2、T3)处理差异不太显著。随渗滤液中PAEs强化浓度增加,土壤PAEs残留浓度均呈显著上升趋势。经同一浓度PAEs强化的不同浓度渗滤液浇灌下,土壤PAEs残留浓度较对照组变化不显著。未种植冰草土壤PAEs残留浓度较种植冰草土壤更高。土壤中DEHP残留浓度显著高于DBP。短期渗滤液浇灌后土壤PAEs含量没有风险。随渗滤液中PAEs强化浓度增加,冰草茎叶部和根部PAEs浓度均显著增加。未经PAEs强化的不同浓度渗滤液处理下,冰草对PAEs的吸收大于对照组,但不同浓度渗滤液处理下无显著性差异。经相同浓度PAEs强化的不同浓度渗滤液处理下冰草对PAEs的吸收无显著性差异。冰草体内DBP的浓度高于DEHP。冰草对DBP和DEHP的吸收能力均表现为根部>茎叶部。DBP和DEHP在土壤中的代谢途径较为相似。DBP和DEHP降低了土壤中细菌群落的丰富度和多样性,改变了细菌群落结构,且DBP对土壤细菌群落的影响大于DEHP。变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、Deinococcota门、Desulfobacterota门可能包含耐受PAEs或降解PAEs的微生物。假单胞菌属、芽孢杆菌属和固氮弓菌属可能是具有PAEs降解代谢能力的功能性微生物。(4)短期内一定浓度渗滤液浇灌后土壤中重金属和PAEs含量均远小于相关标准限值,且冰草生物量和土壤肥力均得到提升。综合考虑渗滤液浇灌后土壤、冰草中污染物累积引起的生态环境风险、冰草生长、土壤改良以及西北干旱区水资源短缺等因素,短期一定浓度渗滤液生态化浇灌处理是可行的,可作为渗滤液主处理工艺的协同处理方案或辅助方案。
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