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两淮采煤沉陷积水区水体水化学特征及影响因素

2014-06-07孙鹏飞易齐涛许光泉

煤炭学报 2014年7期
关键词:水化学淮北淮南

孙鹏飞,易齐涛,许光泉

(安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001)

两淮采煤沉陷积水区水体水化学特征及影响因素

孙鹏飞,易齐涛,许光泉

(安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001)

为分析沉陷积水区主要补给水源及相应的溶质来源,在淮南“潘谢”矿区和淮北“朱-杨庄”矿区各选取3个研究站点,基于水化学基本理论和原理,分析了各研究水域主要离子质量浓度、组成及类型,采用Gibbs图及因子分析方法,对水化学特征的影响因素进行了讨论。结果表明:水体总溶解性固体(TDS)质量浓度在丰、平、枯水期总体上逐渐升高,淮北沉陷积水区水体的矿化度、碱度和总硬度均高于淮南沉陷积水区。水化学组成在区域范围具有一定的空间变异性,HCO和Na+在阴阳离子中占有最大比例;淮南3个站点水化学类型主要为Na+-HCO-Cl-和Na+-Ca2+-HCO型,淮北3个站点则为Na+-Mg2+-HCO型。Gibbs图和因子分析共同揭示了淮南沉陷积水区水化学特征主要受浅层地下水和地表径流的双重影响,而淮北沉陷积水区离子组成主要体现了区域浅层地下水化学的特征。

采煤沉陷区;水化学;因子分析;淮南矿区;淮北矿区

Key words:coalmines subsidence area;water chemistry;factor analysis;Huainan mining area;Huaibeimining area

两淮地区煤矿开采导致了广泛的地表破坏和积水,现已导致300 km2左右的土地沉陷,未来10 a内将扩展至500 km2以上,水资源储存潜力可达109m3[1],对矿区可持续发展及生态环境等均产生重大影响。大面积的地表沉陷与积水改变了矿区原有的地形地貌,并使区域水交换条件和循环过程等发生变化。一方面,沉陷区形成巨大的储水空间,拦蓄地表径流;另一方面,水位的季节变化在有些地段导致地表水和浅层地下水发生水力联系,进而影响水化学物质浓度及平衡、污染物质输运和累积。对一般的河流、湖库等水体而言,水化学组成及特征能够揭示流域蒸发、岩石风化、大气沉降及人为输入的相互联系[2-4],是研究水体环境特征和流域水文地球化学过程的重要方法。国内已对长江、黄河[5-6]等主要河流,以及丹江口水库、太湖[2,7]等不同湖泊水库类水体主要离子质量浓度、组成、来源及影响因素等方面进行了较为细致的研究。

此前两淮采煤沉陷积水区的研究主要集中于水体污染评价[8]、富营养化特征[1,9-10]以及水域沉积物[11-12]等方面,而关于水化学组分及特征缺乏相关研究报道。笔者将借助于河流、湖库水化学的研究理论和方法,对两淮采煤沉陷积水区的水化学特征进行科学表征,结合矿区特有的区域水文地质条件,解析沉陷区水体主要的补给水源及相应的溶质来源,并讨论相关影响因素,以期为矿区水资源规划、水域管理与利用及生态重建与恢复等提供基础资料和科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

两淮矿区是全国14个大型煤炭基地之一,其中淮南矿区面积约3 600 km2,位于我国南北地理分界线附近,平均气温15.6℃,年均降雨量926 mm,矿区地表水系丰富,属于淮河水系,浅层地下水位在1.5~3.0 m,与地表水之间水力联系十分紧密。淮北矿区面积约9 600 km2,平均气温14.8℃,年均降雨量869.6 mm,区内沱河、浍河、岱河、涡河等水系自西北向东南流过,最终汇入洪泽湖,浅层地下水埋深为1.0~3.0 m,水化学类型以HCO型为主。

首先在两淮选取两个代表性矿区,即淮南“潘谢”矿区和淮北“朱-杨庄”矿区(图1)进行研究。

图1 两淮矿区地理位置与水系分布Fig.1 Location and water system distribution of the Huainan&Huaibeimining areas

“潘谢”矿区是现阶段淮南井田分布最为密集、积水区面积最大的矿区,在水生态环境重建与恢复中具有重要地位;“朱-杨庄”矿区是淮北生态城市建设的重要组成部分,是地质生态环境治理投入最大、最具系统性的工程,该研究区域水体分别执行着水源保护地、生态湿地、城市景观等重要功能。笔者选取的两个研究区域具有较强的对比性,能够体现区域水化学的特征与差异。

(1)淮南“潘谢”采煤沉陷积水区。

“潘谢”矿区位于淮河中游北岸,淮北平原南缘,东西长70 km,南北宽25 km,面积约1 571 km2。区域地表水系发达,有西淝河、黑河、泥河和架河等河流,最终均汇入淮河,现沉陷积水区总面积约70 km2,平均水深3.0~5.0 m。在矿区的东、中、西部共设置3个研究站点,分别为潘集(PXS-1)、顾桥(PXS-3)和谢桥(PXS-5),具体如图2(a)所示。

(2)淮北“朱-杨庄”采煤沉陷积水区。

淮北市现有采煤沉陷区30多处,总水域面积为32 km2左右,平均每年以3%~5%的速度增加[9]。“朱-杨庄”沉陷积水区位于淮北市东南方向,东西宽6 km,南北长10 km,根据“淮北市资源枯竭城市矿山地质环境治理重点项目”,拟将东湖、中湖、南湖联通,形成串珠状湖泊系列,综合整治水域面积超过10 km2,调蓄库容2 476万m3。区域内的岱河(Dai River)自北向南与龙河(Long River)交汇至雷河(Lei River)。在该区设置3个研究站点,分别为东湖(HBDH)、中湖(HBZH)和南湖(HBNH),具体如图2(b)所示。

1.2 水质采样及分析方法

结合水文条件及季节变化,分别于2011年8月(丰水期)、11月(平水期),2012年3月(枯水期),在PXS-1,PXS-3和PXS-5站点各布置5~9个采样点采集表层水样,具体位置同文献[12]中的潘集(PJ)、顾桥(GQ)和谢桥(XQ)采样点;于2012年8月(丰水期)、11月(平水期),2013年3月(枯水期)在HBDH,HBZH和HBNH站点设5~8个采样点, HBNH采样点同文献[1],同时在Dai River,Long River,Lei River设3个断面进行水质采样,方法参照相关规范进行[13]。为对比分析,于淮南市环境保护监测站调取淮河淮南段国控断面水质监测数据,及淮南市2012年雨水监测数据。

现场使用野外便携式YSI仪测定水温、pH等参数。采集的水样分成两份:一份采用HCl滴定法分析水体中HCO-3含量;另一份用孔径0.45μm的醋酸纤维素滤膜进行过滤,滤样装入50 mL聚乙烯瓶中,用离子色谱仪(ICS1000,美国戴安公司)测定阳离子(K+,Na+,Ca2+,Mg2+)和阴离子(F-,Cl-,SO, NO)的质量浓度。TDS质量浓度(水体总溶解固体)采用各离子质量浓度之和减去1/2 HCO质量浓度的方法计算得到。总硬度含量采用Ca2+,Mg2+含量换算成CaO含量的方法计算。实验所用药品均为优级纯,实验用水为超纯水,所有器皿均用0.3%HCl溶液浸泡24 h后,再用去离子水清洗。阴阳离子测试过程中,空白、标准同时测定,标准溶液为国家标准物质研究中心标准溶液。为保证样品测定准确度,对主要阴、阳离子平衡进行计算,其当量浓度比值在1.00±0.25[14]时,认为离子平衡,否则重新测定。

1.3 数据处理及统计分析

对各个研究站点,首先统计各离子指标(质量浓度和毫克当量浓度)的均值和标准差,用SigmaPolt 10.0绘制水化学三角图和Gibbs图,水化学类型用AquaChem 3.7进行判断。利用SPSS 19.0中的“因子分析”模块,经主成分分析及Varimax旋转,对各站点的离子来源进行解析。

2 研究结果与分析

2.1 水化学特征分析

2.1.1 主要离子组成及含量

淮南“潘谢”沉陷积水区主要离子组成见表1,3个研究站点的离子质量浓度随季节变化明显,丰水期(FS)、平水期(PS)、枯水期(KS)的离子质量浓度依次增大。TDS在上述3个时期的质量浓度分别为192.5~453.0,303.9~527.2,308.4~684.6 mg/L,总体上在300~1 000 mg/L,属于中等或较高矿化度水;3个时期总硬度在55~150 mg/L,属于软水;pH呈现弱碱性,均值为8.3。

3个站点阳离子质量浓度由大到小依次为:Na+, Ca2+,Mg2+,K+,丰水期均值分别为58.1,28.3,14.2和3.8 mg/L,平水期为72.8,38.9,17.5和3.9 mg/ L,枯水期则为110.5,42.1,21.7和4.8 mg/L。阴离子质量浓度由大到小依次为:HCOCl-,SO,丰水期均值分别为168.7,63.4和53.5 mg/L,平水期为217.3,92.6和72.2 mg/L,枯水期则为235.3,127.4和116.7 mg/L。潘谢矿区3个研究站点阳离子以Na+,Ca2+为主,占阳离子总量的57.3%和26.6%,阴离子以HCO,Cl-为主,占阴离子总量的54.7%和24.2%。

由于PXS-1站点和泥河连通,接受矿井水的排污,PXS-5站点和周围的农业主干渠道济河连通,接纳周围农业排水,两个站点汛期受雨水冲淡作用明显,平、枯水期浓度高于丰水期;较为封闭的PXS-3站点3个时期TDS含量和总硬度变化不大。同时沉陷积水区TDS含量和总硬度显著高于临近的淮河(仅给出枯水期离子浓度作为参考)。

淮北“朱-杨庄”沉陷积水区主要离子组成见表2,3个湖泊阳离子质量浓度总体顺序大到小依次为: Na+,Mg2+,Ca2+,K+,均值分别为139.7,32.7,27.4和8.7 mg/L;阴离子由大到小为:HCO,SO,Cl-,总体均值分别为306.2,168.4和135.2 mg/L。其中,阳离子以Na+,Ca2+为主,占阳离子总量的59.9%和20.1%,阴离子则以HCO,SO为主,占阴离子总量的53.8%和27.5%。

表1 淮南潘谢矿区沉陷积水区水体主要离子组成Table 1 The com position of major ions in the subsided waters of the Panxiem ining area mg/L

表2 淮北朱-杨庄矿区沉陷积水区水体主要离子组成Table 2 The composition ofmajor ions in the subsided waters of the Zhu-Yangzhuangm ining area mg/L

3个时期TDS质量浓度均值空间变化为: HBDH(791.6 mg/L)>HBZH(643.9 mg/L)>HBNH(564.5 mg/L),Lei River(853.8 mg/L)>Long River(841.1 mg/L)>Dai River(615.8 mg/L),而总硬度的空间变化亦是HBNH最小。

就两淮矿区而言,淮北沉陷区水体TDS质量浓度和总硬度明显高于淮南沉陷积水区。而同一矿区小范围内各积水区之间的离子组成也存在一定的空间变异性。

2.1.2 水化学类型特征

水化学三角图可以表明水体的主离子组成变化和特征,并辨别其控制端元[15]。在以Ca2+-Mg2+-(K++ Na+)组成的阳离子三角图中(图3(a)),受碳酸盐岩影响的水体,其组分点会落在Ca2+-Mg2+线上,靠近Ca2+端元;受蒸发盐岩影响,其组分点偏向(K++Na+)端元。在阴离子三角图中也有类似反映(图3(b)),流经碳酸盐岩地区的水体以HCO为主导,组分点落在HCO一端;流经蒸发盐岩地区的水体其组分点会落在SO-Cl-线上,远离HCO一端。

主要离子组成中,PXS-1,PXS-3,PXS-5站点之间存在一定差异(图3),其中PXS-1受其与泥河相连通的影响,丰、平、枯水期离子变化范围较大,而PXS-3和PXS-5相对封闭,其水化学类型在各个时期均较为稳定。3个站点阳离子主要分布在(K++ Na+)-Ca2+线上,并靠近(K++Na+)端元,Mg2+含量较稳定,占阳离子总量的18%~25%。阴离子分布差别显著,PXS-1和PXS-3站点主要分布在HCO-Cl-线上,偏向HCO一端,SO所占比例较小,均值为14.6%;PXS-5站点主要分布在三角图中央区域, 3种离子质量浓度差别较小。对比淮河淮南段中下游枯水期数据,其阳离子组成与3个研究站点较为接近,阴离子组成则和PXS-5站点类似,而淮南雨水中阴、阳离子以SO和Ca2+为主。淮南沉陷积水区3个研究站点的水化学类型主要归为Na+-HCO-Cl-型、Na+-Ca2+-HCO型。

淮北3个湖泊站点的阳离子主要分布在(K++ Na+)-Mg2+线上(图4),靠近(K++Na+)一端,Ca2+所占比例较小,均值为15.7%。其中HBDH与HBNH站点分布较为相似,(K++Na+)含量占阳离子总量的77.7%,而HBZH站点的(K++Na+)含量相对较小。总体上,3个湖泊站点的水化学类型为Na+-Mg2+-HCO型,3条河流的水化学类型主要为Na+-Ca2+-HCO-Cl-型,Na+-HCO-SO型和Na+-Mg2+-HCO-SO型。

图3 淮南潘谢矿区沉陷积水区水体的主要离子组成三角图Fig.3 Fraction ofmajor ions in the subsided waters from the Panxiemining area

图4 淮北朱-杨庄矿区沉陷积水区水体的主要离子组成三角图Fig.4 Fraction ofmajor ions in the subsided waters from the Zhu-Yangzhuangmining area

2.2 水化学特征影响因素

2.2.1 Gibbs图

利用Gibbs的半对数坐标图可以对影响水体离子特征的因素进行分析,其纵坐标以对数表示TDS质量浓度,横坐标以算术值表示ρ(Na+)/ρ(Na++ Ca2+)或ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)的比值[16]。可以将地表水离子起源的自然影响因素划分为3种机制:大气降水、风化和蒸发-结晶作用[7]。一般认为,TDS质量浓度很低(10 mg/L)且具有较大的ρ(Na+)/ρ(Na++ Ca2+)或ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)比值(接近于1)的水体,主要分布在图的右下角,反映了海洋起源的大气降水影响;TDS质量浓度较高(70~300 mg/L)的水体且ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)或ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)比值在0.5左右或小于0.5,主要分布在图的左侧中央,反映了岩石风化的影响;TDS质量浓度最高的水体且具有较高的ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)或ρ(Cl-)/ρ(Cl-+ HCO)比值(接近于1),与海水相似,主要分布在图的右上角,体现了干旱地区蒸发作用的影响[17]。

图5表明潘谢沉陷积水区3个研究站点的TDS质量浓度中等,ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)的比值在0.55~0.81,ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)的比值在0.20~0.44,同时对比淮河河水和淮南雨水的分布特征,说明潘谢沉陷区水体离子特征主要受“岩石风化”及“蒸发-沉淀”作用的影响,而ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)值较ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)小,在Gibbs图上略偏向于左上方,可能受人为活动输入的影响。

图5 淮南潘谢矿区沉陷积水区水化学的吉布斯分布模式Fig.5 Plots of themajor ionswithin the Gibbs boomerang envelope forwaters in the Panxiemining area

图6 淮北朱-杨庄矿区沉陷积水区水化学的吉布斯分布模式Fig.6 Plots of themajor ions within the Gibbs boomerang envelope for waters in the Zhu-Yangzhuangmining area

淮北研究水体(图6)中TDS质量浓度较高, ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)的比值亦较大(0.52~0.89), ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO)的比值较小(0.16~0.42),且湖泊的比值普遍高于河流,体现了朱-杨庄沉陷区水体的封闭性,离子特征主要受“蒸发-沉淀”的作用,另一方面与区域水文地质条件有关。另外可以看出,各个站点的离子组成大部分都落在了Gibbs图中,只有朱-杨庄矿区的部分河流超出边界,这是与Gibbs图主要基于大型湖泊和河流绘制,小型水体以及干旱/半干旱地区小型湖泊人为干扰活动较大的因素有关[15,17]。

2.2.2 离子来源判别

对离子毫克当量浓度数据按研究站点进行KMO和Bartlett球形度检验,6个站点的KMO统计量均值为0.627,大于0.5,Bartlett球形度检验概率均为0,说明在99%的置信区间内显著相关。因此,本研究数据适合作因子分析。因子分析中抽取方法选择主成分法,采用Varimax(最大正交旋转法)对因子载荷进行旋转,目的在于使因子载荷矩阵结构简化,即每个变量在同一因子载荷的方差向最大和最小两方面转化。得到的旋转载荷矩阵、特征值和贡献率见表3。

表3 两淮采煤沉陷积水区水化学因子分析的旋转载荷矩阵和贡献率Table 3 Rotated com ponentmatrix and factor contribution to water solutes in term s of factor analysis in studied m ining areas

PXS-1站点只提取出1个因子,贡献率为91.09%,由于该积水区和泥河连通,常年受纳周围地区包括矿井水排放在内的地表径流,同时在不同季节和浅层地下水存在一定的水力联系,各离子含量相关性强,因子分析很难区分各来源的具体贡献;PXS-3站点提取出2个因子,由于其水体较为封闭,主要补给水源为浅层地下水,可将其视为第1因子,贡献率为61.68%,第2因子与Cl-,K+,HCO相关性较大,贡献率为24.62%,代表沉陷区周围农业活动影响; PXS-5站点同样提取出2个因子,但各因子的贡献与PXS-3站点存在一定差异,由于该站点周围存在阶段性调水的济河,受纳周围及上游地区来水,将2个因子初步判断为浅层地下水和人为活动输入,其贡献率相当。

从淮北因子分析可以看出,HBDH只分离出1个因子,基于该站点已建设成为湿地公园,有良好的生态缓冲带,周围地表径流输入较小,其主要水源为地下水,各离子浓度在不同季节相关度较高(R均值为0.944)。HBZH和HBNH两个站点较为相似,浅层地下水为主要的水源补给,但从因子分析中可以提取2个因子,分别与Ca2+,Cl-,F-和K+,Na+相关性较高,淮北地区地下水中F-含量相对较高,主要源于含氟矿石(CaF2)的溶解[18-19]。第1因子可能体现了这部分离子的来源,第2因子则体现了淮北地下水K+, Na+含量较高的特点。

3 讨 论

水化学研究理论主要用于揭示世界各大河流溶质含量与组成、来源,以及与流域地理气候、水文地质、生态环境和人为活动等方面的联系。然而,水化学理论主要起源于大江、大河及其所对应的大型流域范围甚至全球尺度,和笔者研究的采煤沉陷区内数十至数百平方公里的空间范围相去甚远[17],因此基于水化学一般原理辨别出小区域的特殊规律至关重要。由于本研究区域范围较小(类似于小流域),沉陷区水体离子来源及组成主要反映了小区域水文地质条件和生态环境的相关特征。从TDS含量来看,沉陷区水体远高于我国地理气候位置相似的主要大型河流和湖泊,如长江中下游[20]、淮河淮南段、鄱阳湖[21]等,属于中等或较高矿化度水;从水化学三角图中体现的离子组成来看,同一矿区小范围内亦存在一定的差异。

淮南和淮北水文地质条件、地表水系及土壤植被存在较大的差异。淮南矿区土壤黏土层较厚,具有隔水作用,积水区与浅层地下水可能主要通过采矿活动产生的裂隙进行沟通;淮北沉陷区干旱,土壤中砂质成分多,导致其和浅层地下水的水力联系更加直接。淮南矿区部分水体和周围河流水系贯通(PXS-1)或发生水量交换(PXS-5),使得离子组成较为复杂,体现了其离子来源主要为浅层地下水和人为活动影响的地表水体;淮北矿区3个研究站点较为封闭,与周围河流没有直接的水力联系,其补给水源主要为地下水,受外界影响相对较小。

另一方面,沉陷积水区面积普遍较小且多为封闭,地下水及矿区地表径流输入的溶质在“蒸发-沉淀”作用下,水体的矿化度将会逐渐升高,水化学组成发生改变,最终会导致水体咸化或碱化。特别是淮北沉陷积水区,更加干旱缺水的气候水文条件,导致其河流水系及沉陷区水体碱度显著高于淮南地区,并已经开始影响水体功能。对此可以考虑在沉陷区设置节制闸,将其和周围河流水系连通,在丰水期利用雨洪资源的冲淡作用。

由于研究过程中缺乏周围浅层地下水化学长期详实的数据,未来可以对沉陷区地表水体与周围浅层地下水进行长期观测,研究二者之间具体的水力联系过程;由于影响水化学性质的因素很多,各因素导致离子间的相互关系较为复杂,加之研究区域较小,下一步应采取更为科学的定量化方法,如质量平衡法和溶解物质同位素示踪法进行水体水源及离子来源判别。相关研究不仅可以为沉陷区水资源量预测及水化学变化提供基础资料,而且可以为区域生态环境修复与重建等提供更加科学的依据。

4 结 论

(1)两淮采煤沉陷区水体具有较高的矿化度,淮南潘谢矿区3个研究站点丰水期、平水期、枯水期TDS平均质量浓度分别为306.6,408.4和544.9 mg/ L,淮北朱-杨庄矿区3个站点均值则为665.0,629.3和861.1 mg/L,枯水期质量浓度高于丰水期,淮北沉陷积水区水体矿化度、碱度和总硬度均高于淮南沉陷水体。

(2)沉陷区水体化学组成在矿区小范围内具有一定的空间变异性,HCO和Na+分别在阴阳离子中占有最大比例。ρ(Na+)/ρ(Na++Ca2+)比值远高于ρ(Cl-)/ρ(Cl-+HCO),矿区水体中较高的HCO含量是导致以上两组比值出现不平衡的主要原因。淮南沉陷积水区的水化学类型主要为Na+-HCO-Cl-, Na+-Ca2+-HCO型,淮北3个湖泊站点的水化学类型则为Na+-Mg2+-HCO型。

(3)Gibbs图和因子分析结果均揭示了两淮矿区水文地质条件上的差异,淮南沉陷积水区由于水体补给来源的多样,离子组成较为复杂,浅层地下水和地表径流为水化学离子组成的主要影响因素;淮北沉陷积水区的研究站点较封闭,补给水源为地下水,离子组成主要体现了区域浅层地下水化学的相关特征。

[1] 王婷婷,易齐涛,胡友彪,等.两淮采煤沉陷区水域水体富营养化及氮、磷限制模拟实验[J].湖泊科学,2013,25(6):916-926.

Wang Tingting,Yi Qitao,Hu Youbiao,et al.Eutrophication and nutrientenrichmentbioassays in thewatersof the Huainan and Huaibei coal mining subsidence areas,Anhui Province[J].Journal of Lake Sciences,2013,25(6):916-926.

[2] 李思悦,谭 香,徐志方,等.湖北丹江口水库主要离子化学季节变化及离子来源分析[J].环境科学,2008,29(12):3353-3359.

Li Siyue,Tan Xiang,Xu Zhifang,et al.Seasonal variation in themajor ion chemistry and their sources in the HubeiDanjiangkou Reservoir,China[J].Environmental Science,2008,29(12):3353-3359.

[3] Timofeeff M N,Lowenstein T K,Silva M A M,et al.Secular variation in the major-ion chemistry of seawater:Evidence from fluid inclusions in Cretaceous Halites[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006,70:1977-1994.

[4] Brennan SK,Lowenstein TK.Themajor ion composition of Silurian seawater[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2002,66:2683-2700.

[5] 夏学齐,杨忠芳,王亚平,等.长江水系河水主要离子化学特征[J].地学前缘,2008,15(5):194-202.

Xia Xueqi,Yang Zhongfang,Wang Yaping,etal.Major ion chemistry in the Yangtze River[J].Earth Science Frontiers,2008,15(5): 194-202.

[6] 陈静生,王飞越,何大伟.黄河水质地球化学[J].地学前缘, 2006,13(1):58-73.

Chen Jingsheng,Wang Feiyue,He Dawei.Geochemistry of water quality of the Yellow River basin[J].Earth Science Frontiers,2006, 13(1):58-73.

[7] 叶宏萌,袁旭音,葛敏霞,等.太湖北部流域水化学特征及其控制因素[J].生态环境学报,2010,19(1):23-27.

Ye Hongmeng,Yuan Xuyin,Ge Minxia,et al.Water chemistry characteristics and controlling factors in the northern rivers in the Taihu basin[J].Ecology and Environmental Sciences,2010,19(1):23-27.

[8] 何春桂,刘 辉,桂和荣.淮南市典型采煤塌陷区水域环境现状评价[J].煤炭学报,2005,30(6):754-758.

He Chungui,Liu Hui,GuiHerong.Environmentevaluation on typical water area resulting from coal-mine subsidence in Huainan[J].Journal of China Coal Society,2005,30(6):754-758.

[9] 曲喜杰,易齐涛,胡友彪,等.两淮采煤沉陷积水区水体营养盐时空分布及富营养化进程[J].应用生态学报,2013,24(11): 3249-3258.

Qu Xijie,Yi Qitao,Hu Youbiao,et al.Nutrient spatiotemporal distribution and eutrophication process in subsided waters of Huainan and Huaibeimining areas,China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2013,24(11):3249-3258.

[10] 桂和荣,王和平,方文慧,等.煤矿塌陷区水域环境指示微生物——蓝藻的研究[J].煤炭学报,2007,32(8):848-853.

Gui Herong,Wang Heping,Fang Wenhui,et al.Study of the cyanophyta which is one of the environment indicator microorganism in mining subsidencewater area[J].Journalof China Coal Society, 2007,32(8):848-853.

[11] 谢 凯,易齐涛,孙鹏飞.采煤沉陷积水区土壤覆水初期氧化还原反应过程与磷迁移转化的耦合研究[J].环境科学学报, 2013,33(11):3101-3110.

Xie Kai,Yi Qitao,Sun Pengfei.The early processes of redox and phosphorusmigration through simulated experiments of inundated soil column in the subsidence waters of coal mine areas[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2013,33(11):3101-3110.

[12] 易齐涛,孙鹏飞,谢 凯,等.区域水化学条件对淮南采煤沉陷区水域沉积物磷吸附特征的影响研究[J].环境科学,2013, 34(10):3894-3903.

Yi Qitao,Sun Pengfei,Xie Kai,et al.Impact of regional water chemistry on the phosphorus isothermal adsorption of the sediments in three subsidencewaters of the Huainan Mine Areas[J].Environmental Science,2013,34(10):3894-3903.

[13] 金相灿,屠清瑛.湖泊富营养化调查规范(第二版)[M].北京:中国环境科学出版社,1990.

[14] 林雨霏,刘素美,纪 雷,等.黄海春夏季降水中常量离子化学特征分析[J].海洋环境科学,2007,26(2):116-120.

Lin Yufei,Liu Sumei,Ji Lei,et al.Chemical characteristic analysis on major ions of rainwater at Qianliyan island in spring and summer [J].Marine Environmental Science,2007,26(2):116-120.

[15] 侯昭华,徐 海,安芷生.青海湖流域水化学主离子特征及控制因素初探[J].地球与环境,2009,37(1):11-19.

Hou Zhaohua,Xu Hai,An Zhisheng.Major ion chemistry of waters in lake Qinghai catchment and the possible controls[J].Earth and Environment,2009,37(1):11-19.

[16] 陈静生,何大伟.珠江水系河水主要离子化学特征及成因[J].北京大学学报(自然科学版),1999,35(6):786-793.

Chen Jingsheng,He Dawei.Chemical characteristics and genesis ofmajor ions in the Pearl River basin[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,1999,35(6):786-793.

[17] Kilham P.Mechanisms controlling the chemical composition of lakes and rivers:Data from Africa[J].Limnology and Oceanography,1990,35(1):80-831.

[18] 丁 丹,许光泉,何晓文,等.淮北平原浅层地下水氟的水化学特征及影响因素分析[J].水资源保护,2009,25(2):64-68.

Ding Dan,Xu Guangquan,He Xiaowen,etal.Chemical characteristics and influential factors of fluorine ions in shallow groundwater of Huaibei plain[J].Water Resources Protection,2009,25(2):64-68.

[19] 吴泊人,钱家忠.安徽省淮北平原地下水氟、溶解性总固体空间变异特征[J].地理科学,2011,31(4):453-458.

Wu Boren,Qian Jiazhong.Spatial variation characteristics of fluorine and total dissolved solid in groundwater in Huaibei plain,Anhui Province[J].Scientia Geographica Sinica,2011,31(4):453-458.

[20] 陈静生.河流水质原理及中国河流水质[M].北京:科学出版社,2007.

[21] 胡春华,周文斌,夏思奇.鄱阳湖流域水化学主离子特征及其来源分析[J].环境化学,2011,30(9):1620-1626.

Hu Chunhua,Zhou Wenbin,Xia Siqi.Characteristics ofmajor ions and the influence factors in Poyang Lake catchment[J].Environmental Chemistry,2011,30(9):1620-1626.

Characteristics of water chem istry and their influencing factors in subsidence waters in the Huainan and Huaibeim ining areas,Anhui Province

SUN Peng-fei,YIQi-tao,XU Guang-quan

(School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China)

:In order to know water sources and total dissolved solids(TDS)ofmining subsidencewaters,six siteswere selected in the mining areas of Huainan“Panxie”and Huaibei“Zhu-Yang Zhuang”.The contents,compositions and types ofmajor ions were analyzed based on the general theories and principles of water chemistry.Using the Gibbs graph and themethod of factor analysis,the influencing factors were further discussed.The results indicate that the TDS are elevated in all sites during the period ofwet season,median water period,and dry season.TDS,alkalinity and hardness of the subsidencewaters in Huainbeiare obviously higher than those in Huainan.Meanwhile,Na+and HCOaccounts for a great part of the total cations and anions respectively,although their water chemistry varied depending on the sampling site.The Huainan mining subsidence watersmainly belongs to water chemistry type of“Na+-HCO-Cl-”and“Na+-Ca2+-HCO”,and it is the type of“Na+-Mg2+-HCO”in the subsidence waters of Huaibei.Over all,the Gibbs graph and factor analysis show thatwater chemistry in the Huainan mining subsidencewaters aremainly related to local shallow underground water and surface runoff,whereas it reflects the relationship to underground water for the compositions of ions in the Huaibeimining subsidence waters.

孙鹏飞,易齐涛,许光泉.两淮采煤沉陷积水区水体水化学特征及影响因素[J].煤炭学报,2014,39(7):1345-1353.

10.13225/j.cnki.jccs.2013.0959

Sun Pengfei,Yi Qitao,Xu Guangquan.Characteristics ofwater chemistry and their influencing factors in subsidence waters in the Huainan and Huaibeim ining areas,Anhui Province[J].Journal of China Coal Society,2014,39(7):1345-1353.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2013.0959

2013-07-08 责任编辑:韩晋平

国家自然科学基金资助项目(41202242);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(第45批)

孙鹏飞(1991—),男,安徽安庆人,硕士研究生。E-mail:superfell@126.com。通讯作者:易齐涛(1979—),男,湖北天门人,副教授,博士。E-mail:yiqitao@163.com

P592;X142

A

0253-9993(2014)07-1345-09

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