基于表观同位素富集因子(εa)的跨区域垃圾填埋场渗漏点示踪与同位素分馏干扰抑制研究

本研究针对垃圾填埋场渗漏点定位难题，创新性提出表观同位素富集因子(εa)概念，通过整合εa2H与εa13CDIC-DOC双指标，开发了跨区域适用的渗漏点两阶段识别方法。研究证实该方法能有效区分高度厌氧渗滤液(LHAL)、背景水混合渗滤液(LBGP)等四类水体，为环境监管提供新型技术工具。

　　

垃圾填埋场如同城市的"代谢伤口"，全球每年产生超过20亿吨城市固体废弃物(MSW)中，约半数通过填埋处理。这些填埋场往往毗邻居民区，一旦发生渗漏，含高浓度污染物的渗滤液可迁移至2公里外，威胁饮用水安全。尽管现代填埋场采用防渗衬层，但地质构造老化、地下水流冲刷等因素仍会导致渗漏，美国环保署报告显示数百个衬层填埋场存在渗漏点。传统电学法检测受填埋厚度限制，而同位素示踪技术虽具潜力，却因区域背景值差异难以跨场地应用——这正是浙江大学团队在《Environmental Pollution》发表研究的突破点。

研究团队创新性提出"表观同位素富集因子"(apparent isotope enrichment factor, ε_a)，通过校正区域背景值干扰，使同位素数据具备跨场地可比性。关键技术包括：1) 在中国南北两处典型填埋场(SP和XX站点)采集LHAL、LBGP等四类水体样本；2) 运用冗余分析(RDA)和核密度估计(CKD)构建双阶段识别模型；3) 检测δ¹³C_DIC、δ²H等同位素指标及氧化还原电位(ORP)等理化参数。

同位素分馏的"区域通用语言"
通过理论推导证明ε_a能消除降水同位素组成的区域差异，使δ²H与δ¹³C_DIC-DOC的线性关系具备普适性。SP站点数据验证：LHAL转化为LBGP时ε_a²H降幅达ε_a¹³C_DIC-DOC的4倍，揭示氢同位素对含水层混合更敏感。

渗漏点的"同位素指纹"
构建ε_a²H-ε_a¹³C_DIC-DOC二维图谱，LBGP样本呈现独特聚类。RDA分析显示ORP、NH₄⁺-N等参数与同位素指标显著相关，为渗漏诊断提供多维度证据。

跨场地验证的突破
整合全球21个填埋场数据，CKD模型准确识别LBGP样本(准确率89%)，证实方法不受气候、地质背景限制。特别发现ε_a¹³C_DOC在厌氧-好氧过渡带异常富集，成为渗漏新指标。

该研究实现了三大跨越：首次建立跨区域同位素渗漏诊断标准，开发出适用于不同规模填埋场的低成本检测方案，为《"十四五"土壤污染防治行动计划》提供技术支撑。正如通讯作者Zhan Liangtong指出："ε_a模型如同环境同位素的'通用翻译器'，使北京与佛罗里达的数据能直接对话"。未来可结合人工智能预测渗漏风险，推动垃圾填埋场从"被动治理"转向"主动防控"。