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阜新礦區(qū)曾是我國重要的產(chǎn)煤基地,建國50多年來,阜新礦區(qū)生產(chǎn)煤炭約5.2×108t,為國家經(jīng)濟建設(shè)和人民生活做出了很大貢獻。但由于受資金、生產(chǎn)規(guī)模、現(xiàn)有技術(shù)水平限制,以及對短期利益的盲目追求,造成被開采出的煤矸石排放沒有規(guī)劃,堆滿了整個礦區(qū),日積月累形成了矸石山,不僅侵占了大量耕地,而且矸石山長期接受大氣降水,形成的淋濾液帶有各種有害元素滲入地下含水層,造成地下水污染,各種衛(wèi)生指標(biāo)嚴重超限,對人體造成危害。所以研究阜新礦區(qū)煤矸石對地下水的污染及治理措施,關(guān)系到礦區(qū)人民的生活和身體健康,凈化環(huán)境,變害為寶,即迫切又重要。
1阜新礦區(qū)矸石山堆放現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)查,阜新礦區(qū)從新邱-海洲-東梁-艾友、清河門都有矸石的堆放,占地總面積約40km2,總堆積量約13億m3,據(jù)統(tǒng)計,阜新礦區(qū)堆積量達1×108m3以上的大型矸石山3座,堆積量0.1×108m3以上的中型矸石山5座,堆積量0.01×108m3的小型矸石山5座,不具規(guī)模的矸石山340余座。(見圖1)其中海洲露天礦矸石山遠近聞名,占地總面積達18.40m2,堆積量8.4億m3,堆積厚度在45～60m。雖然礦區(qū)煤炭開采量逐年減少,但必竟還有孫家灣立井、五龍立井、艾友立井等國有煤礦及一些地方小礦在生產(chǎn),矸石的排量仍在180萬噸/年左右,矸石山還在增長。雖然近年來阜新礦區(qū)對煤矸石進行了處理及利用,但處理率及利用率不足50%。
2阜新礦區(qū)矸石山對地下水污染
2.1矸石山對地下水污染過程及危害
矸石山接受大氣降水,形成了淋濾液,由于本區(qū)地下徑流條件較好,地下水交替積極,所以淋濾液很容易滲入地下含水層。由于風(fēng)化和雨水淋溶,促進了有害重金屬的活性,矸石山被溶解析出的有害元素有Cd(鎘)、Pb(鉛)、Jg(汞)、Cr(鉻)、Cu(銅)、Zn(鋅)、Al(鋁)、Ca(鈣)等,還有一些酸性物質(zhì),它們的重性很大,能在環(huán)境中蓄積于動植物體內(nèi),對人體健康產(chǎn)生長遠的不良影響。
2.2阜新礦區(qū)矸石山對地下水污染現(xiàn)狀及程度評價
通過調(diào)查,礦區(qū)內(nèi)受矸石山淋濾液污染的主要河流有北沙河、長營子河、細河、轉(zhuǎn)角廟河、五道橋河、伊嗎圖河、清河、湯頭河等,還有部分民井、魚塘及水庫,有害物質(zhì)通過地表滲入地下,使地下水遭受嚴重污染,距矸石山越近,水位越高,污染程度越嚴重,民井、魚塘均有異味,居民對此反映強烈。近年來通過對部分觀測點地下水樣的各項化學(xué)指標(biāo)檢測得知:總硬度1016.81mg/l(超標(biāo)2.26倍);礦化度1831.25mg/l(超標(biāo)1.83倍);硝酸鹽320.00mg/l(超標(biāo)16倍);亞硝酸鹽1.6mg/l(超標(biāo)80倍);硫酸根410mg/l(超標(biāo)1.64倍);氯離子378.86mg/l(超標(biāo)1.5倍)。
2.3阜新礦區(qū)地下水污染的特點
礦區(qū)內(nèi)矸石山淋濾液對地下水體的污染與其它類污染源污染地下水體有幾個不同特點:
①隱蔽性。即使地下水遭到了較嚴重的污染,但它還是無色無味,不易簽別,有毒有害的地下水,對人體的影響往往是慢性的長期效應(yīng)。
②難以逆轉(zhuǎn)性。地下水一旦遭到污染,就難以恢復(fù),僅靠含水層本身自然凈化,所需時間太長,某些污染可被土壤和含水層介質(zhì)吸附后發(fā)生解吸,再吸附。
③運移性。淋濾液進入地下含水層后,隨地下水的運移,使污染面積越來越大。
④長期性。矸石山的堆積往往歷經(jīng)數(shù)十年、上百年,淋濾液的下滲也是一個長期過程,要從矸石山頂逐漸淋濾經(jīng)土壤層滲至含水層,這一過程,也需數(shù)十年至上百年。
⑤污染離子多樣性。矸石山污染的地下水,與工廠排出的廢液、廢渣等較單一的有害元素不同,矸石山的淋濾液對地下水的污染會導(dǎo)致數(shù)種甚至達十余種元素超標(biāo)。
3防止矸石山對地下水污染的措施
3.1行政措施
建立一套嚴格的行政措施和管理體制來規(guī)范矸石山的堆放行為,要定期組織檢查矸石山對地下水污染程度,并開展治理工作,盡量將因矸石山淋濾液造成地下水污染的災(zāi)害程度減至最小。
3.2技術(shù)措施
在選擇排放地點時,必須搞清其地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件,要選擇透水性差,裂隙不發(fā)育的基巖、粘土巖、亞粘土層及潛水位埋深較大的地方進行排放,這樣淋濾液的污水不容易滲入地下水中,即使有少量滲入,也具有凈化空間、凈化時間和凈化能力,不可設(shè)在可供飲水的含水層地區(qū),矸石山的底部最好鋪制人工隔水層。
3.3污染含水層的治理
選擇針對清除污染物的試劑投入含水層內(nèi),分解有害物質(zhì),目前阜新礦區(qū)內(nèi)已考慮用高錳酸鉀除砷,利用臭氧分解油質(zhì)有機物,利用氧化還原環(huán)境除去鐵、錳,減少溶解有機碳的含量,同時又可促使氰的分解等。還有利用微生物分解地下水中的某些有機成份,降低或清除污染濃度。
4煤矸石的綜合利用
消滅矸石山,最好的辦法是減少煤矸石排放量,對煤矸石進行綜合利用,使其變害為寶,煤矸石的利用途徑很多,適合阜新礦區(qū)的可分為三類。
4.1煤矸石的熱能利用
①經(jīng)過簡單水洗或機械篩選回收煤炭。
②用煤矸石摻煤炭作為沸騰爐燃料,使其不經(jīng)篩選就可以使用。
③清河門二井、艾友立井、海洲露天的煤矸石含碳量較高,適合加工粉末,制做蜂窩煤。
4.2煤矸石的化學(xué)利用
煤矸石中含有硅、鋁、鐵、鈦、錳、鎳、釩、鉬、汞等多種元素,對于阜新礦區(qū)來說,有大量的矸石山資源,進行全面的煤矸石成份分析,選出合理的工藝流程進行化工生產(chǎn),定能達到回能能源,化廢為寶,創(chuàng)造經(jīng)濟效益的目的。
4.3煤矸石的建材利用
煤矸石作為建筑材料,是當(dāng)前煤矸石綜合利用的主要途徑,根據(jù)煤矸石中C、SiO2、Al2O3含量不同,可燒制不同型號的磚,目前阜新市就有建筑商利用煤矸石制做空心磚,阜新礦業(yè)集團用煤矸石制做普通磚,已投入建材市場。
5建議
阜新礦區(qū)矸石山形成的淋濾液不僅污染了地表水,更主要是嚴重的污染了地下水,給人民的生活及身體健康帶來嚴重危害,對阜新地區(qū)的環(huán)境造成污染,建議這一問題應(yīng)受到政府部門及阜礦集團的高度重視,為減弱地下水的污染、對矸石山的防治及綜合利用加強研究及探討,并制定出有效措施,使矸石山淋濾液對地下水造成污染的現(xiàn)象得以解決。