煤炭学报

作者：董兴玲, 董书宁, 王皓, 王宝, 王强民, 周振方, 张溪彧,

关键词：古土壤层, 煤矸石淋滤液, 重金属, 地下水, 防污性能,

黄土区是我国重要的煤炭生产区，古土壤层在黄土区包气带中广泛发育。煤炭开采和洗选过程中会产生大量煤矸石，其中露天堆放的煤矸石在长期降水淋滤作用下会释放出含有大量污染物的淋滤液，对矿区周围的地下水造成污染。黄土区煤矸石淋滤液在进入到地下含水层之前，必将流经过古土壤层。要准确评价煤矸石淋滤液对地下含水层的影响，必须确定古土壤层对煤矸石淋滤液中污染物的防污性能。通过开展室内渗透试验和批式吸附试验，研究了古土壤对煤矸石淋滤液中典型污染物Mn2+，Zn2+，Cu2+和SO2-4的阻隔情况。渗透试验结果显示，煤矸石淋滤液作用下古土壤试样的渗透系数在0.852×10-9~1.01×10-9 m/s，比使用蒸馏水渗透时得到的渗透系数降低了1.5倍以上。古土壤试样渗透系数之所以会降低，是因为煤矸石淋滤液与古土壤之间发生了化学反应，生成新的沉淀物淤堵了古土壤试样中的孔隙。批式吸附试验结果显示，古土壤能够吸附Mn2+，Zn2+，Cu2+，吸附过程符合非线性的Freundlich模型;古土壤层中黏土矿物与重金属之间的离子交换反应，是古土壤吸附重金属的主要途径。古土壤颗粒呈电负性，与SO2-4之间存在相互排斥作用，几乎不吸附SO2-4。使用POLLUTE V7软件模拟预测了煤矸石淋滤液中典型污染物击穿古土壤层的时间，结果显示，厚度为1.0 m的古土壤层对污染物的有效阻隔时间可以达到10 a以上。总体而言，古土壤层具有较强的防污性能，能够限制污染物向含水层迁移，因此在进行黄土区煤矸石堆场地下水环境影响评价及污染防控时，有必要考虑古土壤层产生的影响。

来源：2021年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2021年第6期