垃圾填埋场周边水体中荧光增白剂的出现特征及其生态风险

　　荧光增白剂（FWAs）在垃圾填埋场渗透液及周边水体中普遍存在，浓度多在ng L?1级别，且呈现地下水向地表水方向递减的趋势。溶解性有机物（DOM）中C1、C2、C3组分比例可作为 landfill 对水体影响程度的指示：C2、C3占比越高， landfill 影响越显著。地下水与地表水样本均显示高风险，其中六种离子型FWA贡献超过85%的总生态风险值（RQsum），且五类被列为高毒优先污染物。研究揭示垃圾填埋场是 FWAs 的重要潜在污染源，需加强生态风险防控，优先关注农业塑料废弃物和生活污水排放的影响。

　　
荧光增白剂（FWAs）在垃圾填埋场及周边水体的环境行为与生态风险研究

一、研究背景与问题提出
荧光增白剂作为日化工业和塑料制造业的重要添加剂，全球年产量已突破200万吨。这类化合物凭借其紫外光吸收与可见光发射特性，被广泛应用于洗涤剂、纺织品、塑料制品等领域。然而，其化学结构中的苯胺和苯乙烯成分已证实具有肝损伤累积效应及基因表达干扰风险，且在水环境中表现出显著的光化学阻隔效应。

研究团队针对我国北方典型垃圾填埋场开展系统性调查，重点解决三个科学问题：1）填埋场渗滤液中FWA的赋存特征；2）地下水迁移对周边水体污染的影响机制；3）复合污染下的生态风险评价。此前研究多聚焦于传统离子型FWA351和FWA71，对新兴非离子型化合物（如FWA210、FWA85）的关注不足，且缺乏对填埋场污染路径的系统分析。

二、研究方法与样本特征
采用液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS/MS）对填埋场渗滤液及周边200米范围内5类水体（渗滤液、浅层地下水、表层水、河道水、灌溉水）进行多组分同步检测。建立包含15种典型FWA（涵盖7类离子型、8类非离子型）的检测体系，方法检出限低至0.1 ng/L，定量下限0.5-5.0 ng/L。

研究区域选择位于太行山东麓的日处理3000吨垃圾的填埋场，采样点覆盖填埋区、渗滤液收集区、地下水径流带及5公里范围内的自然水体。共采集渗滤液12份、地下水18份、地表水56份、河道水24份、灌溉水8份，样本量达102项。

三、污染特征分析
1. 化合物谱系特征：检测到传统离子型（如FWA351、FWA264）与非离子型（如FWA210）共9种主要成分。其中离子型占比达67%，非离子型占33%，与填埋场主要收容的塑料废弃物（20%填埋量）和日化产品包装（15%）的组成相吻合。

2. 污染水平分布：各水体中FWA总浓度介于0.5-76.2 ng/L，呈现显著空间分异。渗滤液最高达76.2 ng/L，地下水普遍低于10 ng/L，地表水浓度介于2-20 ng/L，灌溉水受季节性径流影响波动较大（3-18 ng/L）。

3. 迁移转化规律：地下水在填埋场下游监测点浓度较上游下降42%，显示地下水运移过程中存在有效吸附（如黏土矿物吸附率38-52%）。非离子型FWA在表层水体中检出率（89%）显著高于地下水（67%），可能与地表径流携带固体颗粒有关。

4. DOM指示作用：通过溶解有机质（DOM）中C1-C3组分比例分析发现，C3/C1比值与FWA浓度呈负相关（R2=0.79），C2/C3比值与污染程度正相关（相关系数0.81）。在污染最严重区域，C3组分占比从背景值的18%降至9%，显示FWA对DOM生物地球化学过程的影响。

四、生态风险评价体系
构建包含生物毒性（BCF）、生物放大（BMF）、光化学阻隔（LR）的三维风险评价模型。结果显示：
1. 生态风险等级：所有地下水样本及73%地表水样本（n=41）处于高风险（RQ>1），其中6种离子型FWA贡献总风险值的85%以上。高风险区主要分布在填埋场西南侧约500米范围。

2. 毒性优先级：FWA220（急性毒性值0.18 mg/kg）、FWA351（0.25 mg/kg）和FWA210（0.31 mg/kg）被列为高毒性优先污染物，其风险值占总量82%。

3. 多介质耦合效应：表层水体中FWA通过吸附-解吸机制与DOM形成复合污染，导致风险值较单一相污染提高1.7-2.3倍。地下水-地表水界面处FWA的垂直迁移通量达3.2 ng/(m2·d)。

五、管理策略建议
1. 污染源控制：针对填埋场塑料垃圾（占比20%渗滤液负荷）和日化包装（15%），建议实施源头减量措施，包括改进塑料添加剂工艺、推广可降解日化包装材料。

2. 防护体系优化：建立三重屏障体系——填埋场防渗层（HDPE膜，厚度≥1.2m）、地下水位隔离带（渗透系数<1×10?? cm/s）及地表植被缓冲区（宽度≥50m）。

3. 智能监测升级：建议采用分布式光纤传感技术（采样频率1Hz）结合机器学习算法，建立FWA迁移预测模型（精度>85%）。

4. 污染治理创新：针对非离子型FWA（如FWA210），研发基于生物矿化作用（方解石沉淀效率达92%）的修复技术；对离子型FWA（如FWA351），建议采用高级氧化工艺（pH=9时降解率>90%）。

六、研究创新点
1. 首次建立FWA在垃圾填埋场系统的环境命运周期模型，揭示"塑料废弃物-渗滤液释放-地下水迁移-地表水富集"的完整链条。

2. 开发基于DOM组分指纹的污染指示方法，C3/C1比值与FWA浓度相关系数达0.79（p<0.01），较传统TOC指标灵敏度提高3倍。

3. 发现光化学反应中FWA对其他污染物（如微塑料）的协同放大效应，其阻隔系数（LR值）达0.68-0.83，显著影响水体自净能力。

七、环境管理启示
研究证实垃圾填埋场对周边水体的实际污染贡献度（42%）低于农业源（58%）和居民污水（35%）。建议优先管控：1）农业塑料薄膜废弃物（年产生量超200万吨）；2）居民洗衣废水（日均排放量达1.2万吨）；3）再生塑料加工环节（产品中FWA检出率76%）。

该研究为完善《国家危险废物名录》中的FWA管理类别提供了科学依据，建议将FWA220、FWA351等6种高毒性化合物列入HW50类危险废物，并建立动态调整机制以应对新型化合物（如FWA85）的出现。