服役劣化条件下HDPE土工膜阻隔性能演化与填埋场环境风险研究

随着我国生态环境保护管控体系日趋完善，生活垃圾填埋场全生命周期的环境安全管控备受行业关注。填埋场覆盖系统作为核心防护结构，承担着填埋气控逸、雨水入渗抑制、渗滤液减量化及水土环境防控的核心功能，是填埋场运行、封场及退役阶段环境安全的关键保障。当前国内生活垃圾处理模式已逐步从传统填埋主导转向焚烧主导，但存量在役、封场及退役填埋场基数庞大，且将长期存续，开展填埋场覆盖系统长期服役性能研究，具备重要的工程应用价值与生态环保意义。

高密度聚乙烯（HDPE）土工膜凭借优异的化学惰性、耐腐蚀性及低渗透特性，是垃圾填埋场覆盖系统、污染场地阻隔工程的核心防渗阻气材料。完整无损的HDPE土工膜可有效阻断填埋气扩散与降雨入渗，规避堆体失稳、渗滤液污染、温室气体逸散等环境问题。生活垃圾厌氧降解过程会持续生成以甲烷、二氧化碳为核心的填埋气，其中甲烷占比达40%~60%，是填埋场最主要的温室污染气体。完好的HDPE土工膜对填埋气具备极强的阻隔能力，仅存在微量小分子气体通过分子扩散方式穿透膜体，通量仅为1.5×10⁻⁴～0.13mg/m²/h，环境影响可忽略不计。

但在填埋场长期服役过程中，HDPE土工膜持续处于复杂劣化环境中，性能衰减与结构破损问题突出。紫外线辐射、温变循环、机械应力、微生物侵蚀等外部因素，会诱发膜体老化、局部破损、接缝密封失效等病害；同时，填埋堆体长期降解压缩、不均匀沉降会使土工膜焊缝、转折区、局部鼓胀区域产生附加拉伸应变，进一步加剧膜体结构损伤，大幅弱化其防渗、阻气双重阻隔性能。

HDPE土工膜阻隔性能退化后，填埋场甲烷等有害气体逸散通量显著提升，大气污染与温室效应加剧风险凸显，同时雨水入渗量增加会导致渗滤液产量上升，进一步提升土壤与地下水污染概率，大幅增加存量填埋场的环境安全隐患。综上，开展露天服役环境下HDPE土工膜阻气、防渗性能的动态演化规律评估，是填埋场全生命周期运维、封场养护及防渗工程长效管控的核心关键，可为填埋场环境风险防控、工程耐久性提升提供重要理论与技术支撑。