陕北神木受煤矿污染水体的水质调查与评价

2013-09-04梁丽华范代娣朱晓丽

地下水 2013年4期

梁丽华，范代娣，马沛，朱晓丽

(1.西北大学城市与环境学院，陕西西安 710127;2.西北大学化工学院，陕西西安 710069)

陕北神府煤田是世界七大煤田之一，未来将建设成为国家“西电东送”电源基地和大型现代煤化工基地［1］。但在生态环境脆弱，水土易流失、土地沙漠化的环境中开采煤炭资源和大量开办煤化工项目，必然导致严重的水环境问题。据调查，榆林每采1 t煤，就会破坏地表水2.84 t，自煤炭能源大规模开发以来，榆林地区11条主要河流有9条受到不同程度的污染，神木县境内一些煤矿的井下废水，直接排入窟野河，导致窟野河水体中总悬浮物比开发前增加93倍，神木、府谷等6县饮用水源的水质已严重超标［2］。但目前少有文献对陕北水体进行系统的监测和评价，从而很难正确的认识陕北煤炭开采对当地水体造成的污染。为此作者多次赴陕北神木县锦界工业园区调查，取得了陕北煤炭矿区水体污染的第一手资料。

在调查中作者发现当地煤矿附近不少水体都受到煤粉污染。一些煤矿不停向外偷排污水(图1)，导致附近水体呈黑色，水中水生植物均已枯死。不少水体边上和表面堆积着厚厚的煤泥，在煤矿开采塌陷区形成的池塘周围覆盖的煤粉尤为严重(图2)。

图1 煤矿废水的偷排口

图2 池塘边的煤泥

笔者对工业园区内几处正在开采或废弃的煤矿附近的水体进行采样，并对所采水样的18项指标进行测定，再与沟掌水源地保护区(五龙庙附近)的天然未受采矿污染的水体进行对比。根据国家《地表水环境质量标准(GB3838－2002)》、水利部发布的《地表水资源质量标准》(SL63－94)、《地下水质量标准》(GB/T 14848－9)，对其中的水质超标项目做了统计，用单因子水质标识指数评价方法［3］、综合水质标识指数评价方法［4］对4处水样的污染程度做了评价。

1 材料与方法

1.1 样品采集

采样深度为水面下20～30 cm，每个采样点采集500 ml样品3瓶，取平均值。

1.2 测试方法

为防止水样放置时间过长导致某些参数发生变化，采用美国哈希公司的便携式水质测定仪(DR890)和多参数数字化分析仪(HQ30d)进行现场测量，此方法经美国环保署认定;水样预酸化处理后带回实验室，使用原子吸收分光光度计(AA－7000 Series)测定现场不便检测的 Cd和 Pb的含量;pH值使用pH试纸测定。

2 测定结果与讨论

在陕北神木煤炭矿区选取了4个采样点:1#水源地水样采自毛乌素沙漠造林基地五龙庙附近的湿地湖泊，为未污染的参照水样;2#、3#水样采自六道沟一处废弃煤矿附近的池塘，池塘上游堆积着大量煤矸石(图3)，下游形成大量黑色淤泥，池塘中树木秃死(图4)，2#水样取自煤矸石边，3#水样取自淤泥上方(两者对比可看出煤矸石对水体的直接污染和间接污染程度)，4#水样取自西沟一正在开采的煤矿附近的小溪。4处水样测定结果如表1所示。

图3 池塘边堆积着煤矸石

图4 池塘中淤积的黑色污泥

从水样监测结果可看出，由于煤矿的开采及煤矸石的堆积，导致水体中色度、SS、COD、NH4+－N、NO3－、SO42－、Cr6+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Pb、Cd 元素比参照水样都有不同程度的升高，尤其是重金属和TP，都达到严重污染环境的水平。对比2#和3#水样可以看出煤矸石下游淤泥上的水体中浊度、SS、色度、NH4+－N、NO2－、NO3－、Cr6+、Cu2+、Fe3+、Mn2+等指标均比煤矸石直接浸泡区域的高，说明煤矸石经过迁移转化形成的间接污染比起直接浸泡造成的污染更加严重。

3 陕北神木煤炭矿区水质评价

3.1 水质评价方法

仅简单分析单项水质参数是否超标不能满足对整个水体进行综合评价，为了更确切的了解煤炭矿区水体的污染水平，需对所测水质指标进行定量评价。上海同济大学的徐祖信提出的水质标识指数法评估结果与实际情况基本一致，评估结果具有较高的准确性和可靠性［5］。因此采用这种方法对煤炭矿区污染水体进行评价，包括单因子水质标识指数法以及在此基础上开发的河流总体水质评价的综合水质标识指数法。

3.2 煤炭矿区污染水体的评价结果

3.2.1 单因子水质标识指数评价结果

根据单因子水质指数的计算方法［3］，对煤炭矿区的4处水样进行评价，结果如表2所示。

根据评价结果，1#水样的 TP、COD浓度较高，主要原因是采样的湿地湖泊中长有大面积浮萍，在死亡后将 COD、TP释放到水中，同时可能受到当地农业施肥的影响，因此 TP、COD浓度较高。2#水样 TP、COD、Cd均污染较为严重，3#水样 SS、TP、Cr6+、COD和 Cd均达到Ⅳ －Ⅴ类水的标准，污染程度较高，4#水样的悬浮物、Cr6+、Pb元素浓度较高，污染较大。

3.2.2 综合水质标识指数评价结果

仅用单因子水质标识指数不能得出水样的综合污染状况，不利于水样之间进行比较，因此采用综合水质标识指数［4］对煤炭矿区4个水样进行评价，结果如表3所示。

根据表 6，可见 1#、2#水样为Ⅱ类水，3#、4#水样符合Ⅲ类水的标准。其中3#水样污染最为严重，综合水质标识指数为3.561，这也和采样时观察到的现象一致。总得来说，单因子水质标识指数能较好地反映4个水样中各个水质参数的污染状况，综合水质标识指数能给每个水样一个综合评分，并将水样划分为一定的级别，有利于水样之间进行比较，但是综合水质标识指数评价法对于水质的反映也有偏差，如1#水源地的水样和2#煤矸石边上的水样差别较大，但是却同为 Ⅱ类水，标识指数也相差不大。