生活垃圾填埋场汞的甲基化过程与机理研究

我国是城市生活垃圾生产大国，近90%的垃圾依靠填埋法处理。每年通过废弃的电池、荧光灯管等进入填埋场的汞就有数百吨。过去的一些研究显示，垃圾填埋场能通过地表和排气筒向大气释放汞，并且还能将无机汞转化为高毒性的甲基汞（包括单甲基汞和二甲基汞），最终排放到大气。然而当前对填埋场内甲基汞的形成过程和机理的认识还很模糊。本项目将在以往工作的基础上，通过室内模拟实验以及野外的现场采样，研究不同填埋阶段的生活垃圾产生甲基汞的潜力，以及这些过程与相关因子（温度、Eh、pH、O2、CO2、CH4等）的相互关系。利用微生物活性抑制技术以及添加甲基供体的方法，明确微生物参与的生物学过程和纯化学的非生物学过程分别对甲基汞产生的贡献。应用汞稳定同位素示踪技术，测定汞的甲基化和脱甲基化速率。这些研究将为理解生活垃圾填埋场内汞的甲基化过程提供基础的科学数据，为降低垃圾填埋场甲基汞的污染提供重要的理论依据。

通过对两座运行中的生活垃圾填埋场—贵阳市高雁填埋场和上海市老港填埋场—进行的现场实地研究，明确了汞在垃圾、覆盖土、渗滤液和填埋气中的分布特征；汞的地-气交换通量及影响因素；填埋气中无机汞及甲基汞的产生速率及影响因素；渗滤液中无机汞及甲基汞的产生动态过程及影响因素；以及对甲基汞产生起主要作用的微生物种类。结果显示，生活垃圾中的汞含量平均高于覆盖土壤10-12倍，而覆盖土汞含量基本处于当地背景值水平；通过地表向大气的排汞量，主要受基质汞含量、光照、大气汞含量、基质水分等影响；渗滤液中的汞含量最高可达20 μg/L，并随填埋场运行时间而下降；填埋气中的汞含量可高达1400 ng/m3，主要受垃圾中的汞含量和温度影响，并随填埋场运行时间的增加而急剧下降，填埋气中的汞产生途径与CO2、CH4过程不同；填埋气中的单甲基汞和二甲基汞可高达2 ng/m3和9 ng/m3；渗滤液中的单甲基汞和二甲基汞含量分别高达10 ng/L和11 pg/L。填埋场内的产甲烷菌和硫酸盐还原菌对填埋场中汞的甲基化作用起重要作用。