撫順礦區礦井水的特征和作為礦山修復灌溉用水的可行性研究

（遼寧大學環境學院 遼寧·沈陽 110036）

0 緒論

源短缺是世界性的問題，目前，我國社會經濟的持續發展受到了水資源缺乏的嚴重制約，特別是北方城市水資源短缺，地下水開采嚴重，農業用水緊張。而礦井水作為煤炭行業產生水，關于礦井水的處理和資源化利用的研究至關重要。通過設計工藝流程處理礦井水中的污染物質往往難度較大，費用昂貴且處理不徹底。在煤礦資源豐富的地區，礦井水可以用于礦山修復過程中植被的修復灌溉用水。因此礦井水的主要成分以及特征和對植被生長生理特性、光合效應、土壤環境效應影響的研究具有重要意義。

我國是聯合國劃定的13個典型貧水國之一。我國淡水儲量為28000m3，人均擁有的淡水資源僅有2220 m3，這些平均水資源量不到世界平均水平的1/4，位居世界第121位（2012年）。

礦井水既是煤炭廢水更是一種特殊的可利用水資源，在我國北部某些礦區水源嚴重短缺的情況下，非常規水源在礦井景觀恢復的應用，開辟礦山恢復灌溉用水新途徑是解決礦區用水匱乏的關鍵。然而，礦井水灌溉后草坪草的生長環境，以及對礦區土壤的影響是普遍關注的問題，也是礦區生態環境恢復至關重要的問題。

1 礦井水利用研究現狀

我國北方地區80%以上城市的發展面臨著水資源總量短缺、結構不合理、污染嚴重等問題。礦井水成為農田灌溉的潛在替代水資源。但是，目前國際上關于能否安全的將礦井水灌溉安全高效的進行農業利用的許多專家意見尚不統一，礦井水的水質理化指標，以及灌溉地區氣候條件、耕地土壤理化指標、地下水水位高度、農作物本身的生物特性和礦井水中重金屬對農作物的影響在很大程度上制約著礦井水進行農業灌溉。我國南方地區排放的酸礦水灌溉農田引起土壤污染問題研究較多，林初夏等研究發現礦井水的排放會增加附近農田所用灌溉水酸度，造成土壤嚴重酸化。

據統計顯示，2015年全國礦井水的排放總量約為43億m3，而全國礦井水可以利用的總量僅為約12億m3，全國礦井水的利用率約為26.1%，其余都作為廢水直接排放入河道，礦井水的大量流失不僅對水資源造成極大的浪費，而且對礦區生態環境的污染愈加嚴重，甚至大大影響了礦區周圍居民的生活和工農業生產。近年來一些礦區的礦井水利用率達到了72%以上；與此同時礦井水的處理工藝和利用技術水平也大大提高，處理成本逐漸降低，對煤礦企業利用礦井水的積極性起到了很大的促進作用。表1為2018年我國不同地區礦井水的產生和利用情況。

表1：2018年我國不同地區礦井水的產生和利用情況

2 撫順礦區礦井水的成分特征

撫順礦區礦井水所含主要成分及含量為表2所示，檢測設備為ZY-268；ICP-OES等，測定結果表明礦井水主要金屬元素含量中 K、Ca、Mg、Na的含量較高，分別為 173.2、170.5、85.3、82.5mg/L，這幾種元素作為植物生長發育所需的營養元素，顯示出撫順礦區礦井水作為礦山景觀恢復灌溉用水的必要性和可行性；對植物生長發育抑制較強的重金屬元素中鉻的含量為1.26mg/L，鐵和鉛兩種元素含量很少，說明撫順礦區礦井水作為礦山恢復灌溉用水的安全性較高，有利于進一步的研究。對灌溉用礦井水中主要離子含量進行測定，并且測定礦井水的pH為6.76，顯示為弱酸性礦井水。

表2：撫順礦區礦井水主要成分含量

3 礦井水作為灌溉用水的可行性研究

我國缺水量預計至2025年將達120億m3，而我國人均擁有的水資源量到21世紀中葉將降低至1600 m3。我國的國民經濟水平正在經歷飛速發展，人民生活水平日益提高，水資源需量逐漸提高，而人們的平均擁水量卻急劇下降。很多水源地受到工業生產的影響導致水源污染、居民飲用水短缺、景觀和農業灌溉用水不足、工業生產用水急劇缺乏等一系列問題，解決這些問題只能通過超采地下水、節水灌溉、和非常規水源再利用的措施供給用水，在現階段和將來，非常規水源將會成為我國重要的替代性水源被應用到景觀用水灌溉中，而礦井水作為非常規水源中重要的一種，礦井水作為景觀灌溉用水對于緩解我國水資源的危機和重建礦區生態具有重大意義。

地下開采作為我國煤炭產業的主要開采方式，在生產過程中為了確保井下安全問題，必須排出大量的礦井水。礦井水作為煤礦涌水含有很多煤炭性質，直接排放不僅浪費了寶貴的水資源，而且也污染了環境。因此對礦井水加以利用并作為礦區生態恢復中景觀植被的灌溉用水，既解決了礦區水資源的浪費和流失以及對水環境造成污染問題，又可以緩解礦區用水短缺的現象。

撫順老虎臺礦中礦井水主要來自于煤層砂巖隙水以及少量的礦井生產廢水，其礦井水特征與撫順地區地下水特征大致相符，主要區別在于礦井水的煤炭特征。我國目前是世界第一產煤大國，全國煤炭產量由2005年的9.98億t增至2015年的30億t，年均產量增加近2億t。原煤每生產過程中每產1t原煤將會從地下抽出大約3m3的礦井水，而我國全年地下水開采量大概為1120億m3，礦井水的產生使每年平均有近75億m3地下水抽排到地面，產生量約占全國地下水開采總量的6.8%，資料統計顯示，遼寧省煤礦年平均疏干排水量約5.9億m3，撫順地區礦井水年總排水量為2.19億m3，每年礦業開采的采量也呈持續增長的趨勢變化。礦井水灌溉的安全高效利用是能夠保障水資源可持續利用、緩解灌溉用水緊缺的有效措施。因此，開辟新型景觀灌溉水資源，對資源節約型和環境友好型社會的建立能夠起到積極的推動作用。非常規水源灌溉的科學有效利用，同時能夠促進社會經濟的持續發展和生態文明的建設，對環境生態安全也具有重要意義。

4 結論

（1）礦山地質破壞的生態環境效應包括地表景觀的破壞、破壞誘發地質災害、水文干擾與水質污染和土地資源破壞與占用。因此把礦井水作為煤礦地區的灌溉用水對礦山地區景觀恢復和環境生態系統的改善有重要意義。

（2）礦井水是一種具有很強煤炭行業特征的水資源，測定其pH為6.76，為弱酸型礦井水；撫順礦區礦井水主要金屬元素含量中K、Ca、Mg、Na的含量較高，這幾種元素作為植物生長發育所需的營養元素，體現了撫順礦區礦井水作為礦山景觀恢復灌溉用水的必要性和可行性，進一步說明撫順礦區礦井水作為礦山恢復灌溉用水的安全性較高。