煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

• Published in: 地球科学与环境学报 Vol. 45; no. 2; pp. 414 - 426
• Main Authors: 张东, 曹莹, 赵志琦, 郭巧玲, 王世东, 许峰, 薛天, 张俊文, 张琮, 黄兴宇, 麻冰涓
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安 710077%中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077 01.03.2023; 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安 710077; 河南理工大学资源环境学院,河南焦作 454000%长安大学地球科学与资源学院,陕西西安 710054%东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌 330013%中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安 710077; 煤炭科学研究总院,北京 100013
• Subjects: 矿井水; 氢氧同位素; 硫酸盐; 硫同位素; 同位素混合模型; 氧同位素; 黄河; 环境地球化学
• ISSN: 1672-6561
• DOI: 10.19814/j.jese.2022.10029

X522; 煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO42-)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚.煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响.因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(634 SSO4)与氧同位素(δ18 OSO4)以及氢同位素(δDH2O)与氧同位素(δ18OH2O)组成.基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响.选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ34SSO4、δ18OSO4、δDH2O、δ18OH2O以及水体水化学组成,辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源,并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例.结果表明:窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSo4和δ18OSO4值分别为 0.07～1 206.45 mg·L-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰,平均值分别为231.91 mg·L-1、11.4‰和4.3‰;窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSO4和δ18OSO4值分别为 73.23～171.83 mg·L-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰,平均值分别为 113.94 mg·L-1、10.4‰和3.0‰,溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异,δ34SSO4和δ18OSo4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p＞0.05);贝叶斯同位素混合模型结果显示,煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3％±18.9％,对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5％±10.2％,同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响,贡献比例为34.6％士16.5％,窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8％±16.5％.结合硫和氧同位素组成,验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响,阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度,为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据.