《Estuarine, Coastal and Shelf Science》:An assessment framework to consider the combined risks of tidal flooding, erosion and pollution release from coastal legacy waste sites.
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•该框架是讨论和优先排序沿海垃圾填埋场以进一步评估风险的有效方法•对污染物路径缺乏了解给风险评估带来了挑战•通过例如基于自然的解决方案来减少侵蚀,可能是最有效的管理工具•一些遗留废物场地可能会发生侵蚀,但对生态影响极小引言固体和液体废物被丢弃在垃圾填埋场已有数百年之久,且垃圾
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该框架是讨论和优先排序沿海垃圾填埋场以进一步评估风险的有效方法
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对污染物路径缺乏了解给风险评估带来了挑战
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通过例如基于自然的解决方案来减少侵蚀,可能是最有效的管理工具
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一些遗留废物场地可能会发生侵蚀,但对生态影响极小
引言
固体和液体废物被丢弃在垃圾填埋场已有数百年之久,且垃圾填埋场仍然是全球最常见的废物处置方式(Kaza等人,2018年)。当前的环境法规强调将废物与周围环境隔离以降低风险;通过加盖封场、铺设防渗层以及收集和处置渗滤液和甲烷排放。然而,在此之前,"遗留"垃圾填埋场(在英国被称为历史垃圾填埋场)在建设时没有法律要求铺设防渗层或加盖封场,而是依赖周围土壤和沉积物中的自然衰减过程来降低污染影响(Brand等人,2018年)。这种不卫生的垃圾填埋场或不受控制的废物处置方式在全球范围内仍然普遍存在,尤其是在低收入国家(Ferronato和Torretta,2019年;Gupta等人,2015年;Sharholy等人,2008年)。遗留垃圾填埋场含有广泛的家庭、商业、工业和危险固体和液体废物,这些废物被酸、碱、溶剂、重金属、塑料和烃类所污染。它们还可能含有如今已被禁止生产和/或处置的污染物(例如多氯联苯,PCBs),或受到严格监管的污染物(石棉),或新兴关注污染物,例如微塑料和纳米塑料、农药、生物杀虫剂和药品,以及全氟和多氟烷基物质(PFAS)(Slack等人,2004年;2005年;Neill和Megson,2024年)。因此,遗留垃圾填埋场可能成为长期的污染风险源,在数十年内向土壤、植被、地下水和地表水以及大气中释放金属、有机污染物、氨、新兴污染物和气体(Beaven等人,2020年;Brand和Spencer,2019年;Gooddy等人,2014年;Green等人,2014年;Nicholls等人,2021年;O'Shea等人,2018年;Pozza等人,2019年;Propp等人,2022年、2021年;Yadav等人,2020年;Yu等人,2020年)。全球范围内,遗留垃圾填埋场的数量非常庞大,例如欧洲有近50万个场地(Nicholls等人,2021年),美国有10万个(Suflita等人,1992年)。
气候变化通过改变水文条件(例如降水和洪水)、极端温度和海平面上升,有可能增加遗留垃圾填埋场的污染风险。这可能是因为气候变化增强或创造了新的环境路径,使污染物能够进入环境,或者改变了储存污染物的生物地球化学行为和迁移性(Brand和Spencer,2024年)。然而,气候变化与这些遗留垃圾填埋场产生的污染之间的相互关联和复合危害却很少受到关注。例如,由于降水增加或地表洪水导致垃圾填埋场废物被淹没,会增加废物含水量、测压水头和渗透性,从而导致废物分解加剧,渗滤液和气体产生增多(Schneider等人,2017年;Syazwani Yahaya等人,2016年)。这有可能在内部使废物失稳,促进废物材料的侵蚀或整体运动(Flynn等人,1984年)。温度升高可增加微生物活动和生物源气体产生,极端温度或干湿循环可在设计不良的支护结构中产生裂缝和裂隙(Uwanabasi Edet Umana等人,2016年),从而允许更多的水渗入,导致不稳定和污染物释放。
在本研究中,我们重点关注沿海地区的遗留垃圾填埋场,在这些地方,沿海风暴潮的频率和强度增加、海平面上升和海岸侵蚀将把可溶性和固体废物释放到海洋和沿海环境中(Brand等人,2018年)。沿海地区遗留垃圾填埋场的数量非常多,例如欧洲有1万个(Wille,2018年),但对废物释放对沿海和海洋环境的影响以及这些影响在气候变化情景下可能如何变化的认识非常有限(Beaven等人,2020年;Brand和Spencer,2020年;Njue等人,2012年)。修复或废物清除费用可能高得令人望而却步(Winterstetter等人,2018年)。因此,许多沿海垃圾填埋场通过硬质工程来防御海平面上升和海岸侵蚀。这种预防性但不可持续的方法与强调韧性而非防护的国家气候适应战略相冲突(例如,Environment Agency,2020年),给沿海管理机构带来了财政和开发限制,并对沿海沉积物平衡产生长期影响。在气候变化背景下如何管理这些废物遗留问题是一个紧迫的社会问题,鉴于面临风险的沿海垃圾填埋场数量众多,我们需要一种简单且成本效益高的方法来识别和优先排序那些存在最大污染风险的遗留垃圾填埋场。
在这里,我们将最近开发的遗留垃圾填埋场风险筛选方法应用于东安格利亚和英格兰东南部的海岸线,使用免费获取的数据(Brand和Spencer,2018年)。该方法识别了场地,并提供了一个相对的总风险指数(ORI)评分(基于风险是概率与后果之积的一般原则),结合了污染事件发生的可能性(例如垃圾填埋场被侵蚀且废物被释放)和污染事故的潜在严重程度(例如所含废物的性质/数量或其对环境敏感区域的接近程度)。这种相对的和基于指数的方法,而不是定量或统计方法,提供了一个初步步骤,通过按风险对场地进行排序来帮助优先排序需要进一步评估的场地。然后,我们考虑未来气候变化和管理情景可能如何影响这一排序。我们通过将该方法应用于英格兰11个已经在向沿海环境释放固体废物的沿海遗留垃圾填埋场,来测试我们的筛选工具识别优先场地的有效性。
章节摘要
研究区域
沿英格兰从诺福克的亨斯顿到肯特南角的海岸线识别和调查了遗留垃圾填埋场(图1),包括十个河口、开放海岸以及具有国家和国际重要性的环境敏感区域,例如诺福克布鲁兹(一个拉姆萨尔湿地保护区)。研究区域包括受六个不同的海岸线管理计划管辖的海岸线(即提出大规模评估和政策决策建议的非法定战略,
区域分析(362个遗留垃圾填埋场)
所有场地的参数、子指数和指数的详细评分提供在补充信息中(表S3),指数和子指数值总结在图3和图4中。
沿海驱动因子子指数的值在3到11之间(可能的范围为3-15)。最高得分11由三个场地共享(Priory Farm、Potter Heigham和Yarmouth Road),它们都位于Kelling Hard到Lowestoft之间的开放海岸,其中后两者都位于
评估问题的规模——我们如何识别面临潮位淹没或侵蚀风险的遗留垃圾填埋场?
在整个区域,有362个遗留垃圾填埋场面临潮汐淹没或侵蚀风险,这些场地主要集中在该区域的河口,其中141个场地——超过总数的三分之一——位于泰晤士河口,79个位于美韦-斯威尔水系。泰晤士河口和泰晤士走廊有着悠久的工业历史和高人口密度,自19世纪末以来,废物就从伦敦下游运输到埃塞克斯和肯特的海岸线进行处置(Jackson 2015年)。因此,
结论
我们应用了一个新开发的风险评估框架,该框架使用广泛可用的数据,有效地识别了那些呈现最大综合气候变化(沿海洪水和/或侵蚀)和污染风险的沿海遗留垃圾填埋场。从业人员然后可以使用这些数据来确定哪些场地是优先进一步调查的对象,从而减少需要进行昂贵现场调查和修复工作的场地数量。该方法已在区域层面成功应用
CRediT作者贡献声明
Andrew Russell: 写作——审阅与编辑,写作——初稿。James H. Brand: 写作——审阅与编辑,写作——初稿,调查研究,概念构思。Ryan P. Smith: 写作——初稿,方法学,调查研究,形式分析。Kate Spencer: 写作——审阅与编辑,写作——初稿,指导,项目管理,调查研究,资金获取,概念构思
未引用参考文献
Environment Agency, 2015; HM Government, 2023; Neuhold和Nachtnebel, 2011; Pendleton等人, 2010; Edet Umana等人, 2016; Wadey等人, 2019b.
利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/人际关系,可能被视为潜在的利益冲突:James Brand报告了与Environment Agency的关系,包括:雇佣关系。如果有其他作者,他们声明不存在已知的竞争性财务利益或可能影响本论文所述工作的个人关系。
致谢
本研究通过伦敦玛丽女王大学内部资金资助。*KLS*和AR也感谢人类世海岸与社区韧性(RACC)项目(拨款编号ES/Z502698/1)的支持,该项目由环境、食品与农村事务部(DEFRA)、英国研究与创新部(UKRI)、经济与社会研究委员会(ESRC)、艺术与人文研究委员会(AHRC)和自然环境研究委员会(NERC)资助。本论文中表达的观点
Ryan P. Smith|Kate L. Spencer|James H. Brand|Andrew Russell