海岸历史垃圾填埋场侵蚀过程中无机污染物的形态特征与浸出行为研究

推荐：研究人员针对海岸历史垃圾填埋场侵蚀导致的颗粒污染物扩散问题，通过分析As、Cu、Pb、Zn等有毒元素（PTEs）的形态、固相结合及浸出行为，发现污染物主要以吸附或沉淀形式存在，浸出率极低（?1 wt%），表明颗粒扩散是主要风险。该研究为评估海岸生态系统风险提供了关键数据支撑。

　　

海岸线后退与气候变化正加速历史垃圾填埋场的侵蚀，导致大量含有潜在有毒元素（PTEs）的颗粒物进入海洋生态系统。这些被遗忘的“时间胶囊”中埋藏着20世纪混合生活垃圾（MSW），其污染物释放机制及生态风险长期缺乏系统研究。英国利兹大学等机构的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表论文，首次揭示了英国三处海岸垃圾填埋场（Crosby Beach、Llanelli和Withernsea）细颗粒组分中As、Cu、Pb、Zn的微观形态与浸出特性，为海岸带污染治理提供了科学依据。

研究采用X射线吸收近边结构谱（XANES）和微聚焦X射线荧光（μXRF）解析元素形态，结合QEMSCAN矿物自动扫描电镜分析颗粒组成，并通过标准浸出实验（BS EN 12457-2）模拟淡水和海水环境下的污染物释放。样本来自三处填埋场表层30 mm的<10 mm细颗粒组分，涵盖不同运营年代（1860s-1980s）的废弃物。

3.1 样品组成
填埋场细颗粒以石英（28-77 vol%）和硅酸盐为主，Withernsea样品因含燃煤灰烬表现出更高的铁氧化物（16 vol%）和PTEs浓度（如Pb达1190 mg kg^-1）。所有样品均超过荷兰土壤干预值及加拿大沉积物生态风险阈值。

3.2 微量元素分布与形态
μXRF显示As、Cu、Zn主要存在于<10 μm的硅质基质或铁氧化物涂层中。XANES线性组合拟合表明：As以As(V)-O（89-95%）为主；Cu以Cu(II)吸附态（41-66%）与Cu(I)-S（13-26%）共存；Pb以Pb(II)-SO₄（38-72%）为主导；Zn则几乎全部为Zn(II)吸附态（63-100%）。

3.3 浸出行为
24小时浸出实验中，淡水和海水条件下的PTEs浸出率均?1 wt%，且浓度远低于英国废物接纳标准。海水因离子强度效应使Zn、Mn浸出量提升3-5倍，但Fe仅在淡水中检出，可能与海水中的沉淀有关。

4.1 MSW细颗粒固相特征
土壤覆盖层（占压实填埋体50 wt%）是细颗粒主要来源。PTEs在垃圾降解成熟期通过吸附/沉淀作用富集，Withernsea样品的高浓度反映早期燃煤灰烬的输入特征。硫化氢还原产生的金属硫化物（如Cu(I)-S）后期氧化形成稳定吸附相。

4.2 海岸生态系统风险
尽管颗粒扩散是主要污染途径，但低侵蚀速率（<1 m yr^-1）与自然沉积物稀释可能限制整体风险。需警惕滤食性生物通过胃酸（pH 2-6）溶解吸附态金属导致的生物放大效应。研究强调需结合持久性有机物等其他污染物开展区域风险评估。

该研究首次系统阐释了海岸垃圾填埋场PTEs的“低溶解-高颗粒”迁移模式，突破性地证实了吸附态金属在海洋环境中的稳定性。成果为海岸带综合管理提供了关键科学依据，尤其对气候变化背景下日益严重的遗产污染问题具有预警意义。未来研究需聚焦多污染物协同效应及长期生物累积过程，以完善风险评价体系。