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滹沱河石家庄段地下水是石家庄市的主要供水水源，市区200多万人和工农业用水的90％来源于此水源，对该市经济、社会的持续发展起着举足轻重的作用。因此，该地下水污染评价及其保护和防治研究，一直受到广泛关注。关于该地下水的水质及其被污水、化肥和农药等的污染情况，过去有不少研究人员做了研究，发表的成果也很多。但是，对于城市垃圾污染及其防治方面的工作，过去做得不多。笔者通过卫星遥感图像数据解译、现场取土样水样测试分析，对该水源地的环境地质、水文地质条件和垃圾堆放、填埋、分布状况及其对地下水的污染进行了评价，并针对性地提出了应对措施和对策。
1地下水源地的环境地质概况及其污染防护能力
该地下水源地处在滹沱河出山口的冲洪积扇上，含水岩层为第四系。含水岩系底界埋深由山前的10m左右到东部的200m以下。含水层厚度由西部的几米到东部的100m左右。主要由中更新统微风化砂砾石层、上更新统卵砾石及砂砾石层、全新统中粗砂层组成，含水层岩性颗粒粗、富水性和透水性非常好，易于接受出山口的地表水和大气降水的补给。区内地下水径流大致自西北向东南方向。
研究结果表明，该地区地下水污染防护能力主要决定于包气带岩性及其厚度。土对污染物的阻隔或净化能力从大到小依次为：粘土（包括胶泥）＞亚粘土＞亚砂土＞粉土＞砂土，石家庄地区粘性土的截污容量在0.32435～0.35819mg/g之间。粘土或粘性土对垃圾污染的防护能力最好，厚度越大，防护能力越强。对中小型垃圾场污染物的阻隔，一般10m厚的粘性土便足够了。据此，结合具体的地质条件，把研究区污染防护能力划分为下列4个地带（图1）。
图1石家庄市垃圾堆放现状与地下水污染防护分区图（略）
I.山前地带：包气带粘性土覆盖层很薄，多在0～3m之间，防护能力很差。
II.现代河床及河漫滩地带：该地带地表几乎无粘性土覆盖，砂层裸露，地下水极易污染。
III.河漫滩及古河漫滩以北地区：普遍覆盖一层5～10m厚的粘性土，有较强的防护能力。
IV.河漫滩及古河漫滩以南地区：多覆盖一层大于15m厚的粘性土层，有很强的防护能力。
包气带岩性决定了山前与滹沱河河床、河漫滩地带地下水污染防护能力很弱（图2）。
2垃圾堆埋现状及其污染物地质环境特征
2.1垃圾堆埋现状
石家庄市日产垃圾逾2000t，其中一部分运往卫生填埋场处置，另一部分被随意堆放在地下水源区地带，尤其是堆放在了滹沱河流域的一级水源保护区。卫星遥感解译出来的面积大于10000m2的垃圾场有10个（图1），面积比此小的垃圾场的数量是能够解译出来的5～6倍。
2.2垃圾堆放的地质环境比较脆弱
调查表明，肖家营、汊河、北高营、抬头、峡石沟、大马村、三里屯、丁家庄等地是堆放垃圾比较集中的地带（图1）。其中，肖家营、汉河、北高营、丁家庄等处，垃圾直接堆放在了滹沱河河床、现代河漫滩、古河漫滩及外围一定范围内的砂坑、沟壑等表部地带，其底部直接与透水性较强的砂层或砂层夹粘土薄层的地层接触；抬头、大马村、三里屯等处，垃圾堆放在滹沱河河床及现代河漫滩、古河漫滩等的外围地带，该带地表以亚粘土、亚砂土或亚粘土夹亚砂土类地层出露为主，堆放垃圾侧围多与较厚干砂层接触，而底部又多与粘性土层接触；峡石沟垃圾场，垃圾堆放在滹沱河南石家庄市西部山前地带的峡石沟内，为一山沟，场地南、西、北三面环山，东面与石家庄平原接临，场地底部为发育有裂隙、节理的岩石，并有断裂破碎带穿过垃圾场底，场底透水性较强。总之，垃圾堆放的地质环境比较脆弱，除区内西南角的抬头、大马村一带的污染防护能力较强外，其余地方都不适合堆填处置垃圾（图1）。
2.3垃圾污染物组分特征
石家庄以生活垃圾和建筑垃圾为多，对地下水污染大的主要是生活垃圾。通过对肖家营、峡石沟、抬头、三里屯等垃圾场淋滤液取样测试分析，对环境影响大的主要是Cl-、NO3-、NO2-、NH4+、COD（化学耗氧量）、Zn、Pb、Cd、Hg、As、Cu、Cr6+、CN+、酚等。这些淋滤液化学污染成分的浓度特征见由上可知，垃圾场多数分布于地质环境比较脆弱、防护能力差的地带，垃圾容易对地下水造成污染。那么，垃圾对地下水的污染情况如何呢？为评价垃圾对地下水的污染，考虑到现有的多种评价方法各有优缺点，而其中内梅罗综合指数法已被较广泛接受，因此，笔者选用了此法进行垃圾对地下水的污染评价。
3.1地下水污染的内梅罗评价方法
3.1.1评价因子和标准的选择
根据表1显示的垃圾污染成分特征，结合数据的集成情况，选择化学需氧量（COD）、酚、NH4+、NO3-、NO2-、TDS（总溶解固体）、Cl-、矿化度、硬度等作为评价因子。
采用背景值作为评价标准。地下水背景值的确定主要采用绝对背景值法和相对背景值法。前者指垃圾尚未堆放时当地地下水中相关污染物的浓度（如肖家营垃圾场的背景值）；后者则是根据污染物在地下水中的运移、扩散规律，在地下水流向上，在垃圾场的上游或地下水流的垂向上垃圾场的两侧足够远的地方采集地下水样品测试得到的浓度值（如三里屯或峡石沟垃圾场等）。
3.1.2计算方法
单因子评价：以污染指数大小表示地下水污染程度。计算式如下： 
式中：Pi——地下水中污染物i的污染指数；Ci——污染物i的实测浓度（mg/L）；Coi——地下水中污染物i的背景值（mg/L）。
当Pi＜1时为未污染，Pi＞1时为污染。
多因子评价：以内梅罗污染指数进行多因子评价。计算公式如下。 
式中：P——地下水综合污染指数；n——污染物种类数；Pi——地下水中污染物i的污染指数；（Ci/Coi）平均——地下水中污染指数平均值；（Ci/Coi）最大——地下水中污染指数最大值。
3.2垃圾堆埋对地下水的污染
根据上述地下水的分析测试数据、评价计算方法，对垃圾对地下水的污染评价结果总的情况为：在工作区内分布的垃圾场多数已对场地附近地下水产生了不同程度的污染，具体情况如下。
河床及河漫滩地带（图1中的II区）的垃圾场，如肖家营、汊河、北高营、丁家庄等处的垃圾堆放场，对地下水的污染非常严重。肖家营垃圾场是比较典型的代表，已检出超标污染物有COD和NH4+，分别为20.35mg/L和8.0mg/L，远远超出了饮用水标准；与1990年未堆垃圾时的背景值相比，地下水中的NH4+、COD、NO3-、Cl-、TDS、硬度等指标含量已分别增高了363.6倍、22.61倍、3.87倍、2.15倍、1.15倍（图3）。
图3肖家营垃圾场对地下水的污染程度（略）
河漫滩及古河漫滩以北地区（图1中的III区）的垃圾场，虽然该地带地表普遍覆盖有一层5-10m厚的粘性土，有一定的防护能力，但有些垃圾直接填在10多米深的土坑里，其底部与地下水含水层之间的距离很近，底部的阻隔粘性土层已很薄，防渗性能已较差，垃圾淋滤液液体容易与地下水沟通产生污染。三里屯垃圾堆放场是其中的典型，目前在该垃圾场附近的地下水中已检出NO2-含量在相距垃圾场20m和60m处分别超标21倍和1.2倍；而与本底样比较，在相距20m、60m、100m等处，NO2-值分别超出了52.5倍、3倍、1.75倍，NO3-、Cl-、COD、TDS、电导率等指标也分别有1.031.56倍不同程度的超出（污染程度见图4）。
图4三里屯垃圾场对地下水的污染指数随距离的变化（略）
堆填在山前地带的垃圾（图1中的I区），由于这一带为降雨汇流出山口地带，地表粘性土覆盖层厚多在0～3m之间，防护能力很差，垃圾淋滤液非常容易渗入地下水。对地下水污染比较典型的为峡石沟垃圾场，该垃圾场地南、西、北三面环山，东面与石家庄平原接临。垃圾场污染物易通过底部发育的裂隙、节理或断裂破碎带与地下水沟通产生污染，或者易借助山洪下泄快速对其下游平原地带地下水产生污染。而与本底样比较，在距离场地50～200m之间，酚、COD、NO2-、Cd等已分别比背景值增加了10～1290倍之多，Cl-、Pb、NH4+等已分别比背景值增加了3～30倍，NO3-、硬度、TDS等分别在100m、1300m、1360m等处的值比背景值增加了1.05～3倍不等。内梅罗污染指数见图5。污染指数总体呈现与垃圾场距离增大而减小的变化趋势。河漫滩及古河漫滩以南地区（图1中的IV区）的垃圾，由于地表覆盖层多为大于15m厚的粘性土层，偏北以亚粘土或亚粘土夹亚砂土类地层出露为主，偏南则以亚粘土出露为主，都有很强的防护能力，尤其是偏南地带。场地底部粘土层较厚，防渗性能较好，加之场地具有一定的卫生防护设施，基本不对地下水构成污染威胁。对分布于该区的垃圾场（抬头、大马村等）的调查表明，垃圾没有污染地下水。
4滹沱河地下水污染防治措施与对策
根据石家庄城市规划、地下水源地的保护需要、区内垃圾堆放现状及地质环境的污染防护能力，结合现在的滹沱河生态工程，提出以下地下水污染预防、治理的措施或对策。
（1）对于堆埋在山前I类地带的垃圾，如现正在使用的峡石沟垃圾场，可采取的修复措施：一是将垃圾淋滤液通过管道输送到最近的城市污水处理厂处理后再排放；二是利用物探方法查出渗漏地点，或采用打斜孔帷幕灌浆的方式进行封堵；三是加强利用微生物技术来强化对堆埋垃圾的腐熟、降解，以加快垃圾场的降解、稳定化进程。
（2）对于堆填在滹沱河河床、河漫滩（II类地带）上的垃圾，应严禁在此地带堆放或填埋处置垃圾。现有的垃圾场如肖家营、汉河、北高营、丁家庄等地点堆放的垃圾宜及早搬走。对于肖家营及汉河一带的堆放垃圾场，可选择：①从该地带把垃圾彻底清除搬运至防渗性能较强的东、南部非水源地地带，清理出的区域可植树造林，发展生态景观；②配合滹沱河生态工程中的“人造假山”景观需要，就近搬迁至预设并做好防渗处理的选定部位堆造假山景观。北高营电厂的灰堆场、丁家庄垃圾场应尽早清除。
（3）对于堆填在防护能力比较好的III类地带上的垃圾，虽然污染防护能力较好，但由于许多垃圾场都填在土坑里，实际上有相当部分垃圾场底部的天然防护层已不完全起作用，有些场地已程度不同地对地下水造成了污染（如已查明在三里屯地带堆放的垃圾已对地下水产生了污染）。此地带原则上不宜堆放或填埋垃圾。对已有的垃圾场应进行环境污染监测，根据情况采用相应措施处理。
（4）对于堆填在防护能力很好的IV类地带的垃圾，由于地层天然防护能力强，还未检出对地下水的明显污染。此地带在充分论证及设置有卫生防护措施的前提下，可考虑作为销纳部分城市垃圾或搬迁垃圾的候选场所。
图5峡石沟垃圾场对地下水污染程度随距离的变化（略）
5结论
（1）工作区地下水污染的天然防护能力有强有弱，可以划分为4个防护区带：I——区域山前地带，防护能力很差；II——滹沱河现代河床及河漫滩地带，防护能力特差；III——滹沱河河漫滩及古河漫滩以北地区，防护能力较强；IV——滹沱河河漫滩及古河漫滩以南地区，防护能力很强。
（2）在I、II、III类地带，垃圾场已程度不同地对地下水造成了污染，有的垃圾场对环境的污染十分严重。
（3）在防护能力比较弱的I、II类地带，必须禁止作为垃圾处置场任意堆放或填埋垃圾，已有的垃圾原则上应彻底搬走、清除。搬不走的要采取相应措施进行污染控制。
（4）为保持石家庄国民经济良好的发展势头，走科学发展的道路，促进石家庄经济、社会和环境的协调发展，应根据石家庄市的城市发展和生态建设规划、区内垃圾的堆放及其对地下水的污染状况，有针对性地对现存垃圾进行处理，对已经污染的场地和地下水进行修复研究。同时要吸取教训，总结经验，科学有效地制定今后垃圾的处理规划。
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