煤炭基地水污染研究

2010年11 月地下水Nov. ,2010第32卷第6期Ground waterVol.32 NO.6煤炭基地水污染研究冯建国',李云峰”,屈卉^ ,张茂省’(1.山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266510;2.长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;3.西安地质矿产研究所,陕西西安710054)[摘要]为提高煤炭的持续、稳定供给能力,我国煤炭基地建设已经启动。由以往国内外煤炭开发的经验可知,煤炭基地的开发建设过程中极有可能发生水污染问题。在充分分析煤炭基地水污染相关问题的基础上,本文重点论述了煤炭基地水污染的概念、煤炭基地水污染研究的特点、煤炭基地水污染研究的阶段划分和煤炭基地水污染研究理论体系雏形,为相关问题的进一步研究奠定基础。[关键词] 煤炭基地;水污染;阶段划分;理论体系[中图分类号] X131.2[文献标识码] A [文章编号] 1004 - 1184(2010)06 - 0076 -03Research on W ater Pollution in the Coal BaseFENG Jian - guo' ,LI Yun - feng ,QU Hui2 ,ZHANG Mao - sheng'(1. College of Geosciences and Technology, SUST, Qingdao266510, Shandong,2. College of environmental scienceand engineering, Chang an University， Xian710054， Shaanxi3. Xian Institute of Geology and Minerals Resources,Xian710054, Shaanxi)Absrtact: To improve sustainably and steadily supplying capacity, the coal base construction has been operated in Chi-na. According to some experience before at home and abroad, during the exploitation and utilization of the coal base construc-tion, it is very possible that the water pollution is existed. The article is based on the relative isue of fully analysis on waterpollution in the coal base and mainly discusses concept and studied characters, section division and the studied theory systemof water pollution in the coal base, laid the studied foundation futhermore.Keywords:The coal base, water pollution, section division and, theoretical system体规划，建设大型煤炭基地,对维护国家能源安全、满足经济1问题的提出社会发展需要、调整和优化煤炭生产结构、促进资源地区经煤炭基地是我国对增强煤炭资源保障能力,在煤炭资源济社会发展,具有十分重要的意义。相对富集的地区，以大型煤埃企业为主体.综合开发煤炭及历史经验表明,在煤炭的开发和利用过程中会不可避免共生或伴生资源,实现上下游产业联营和集聚，最终建成煤的出现水污染问题12-6]。对于大型煤炭基地而言,煤炭生产炭调出、电力供应、煤化工和资源综合利用基地。2006集中、煤炭利用集中,水污染问题更应该加以重视。在这样年,国家发展改革委员会将位于内蒙古和陕西的神东、陕西的背景和前提下.研究煤炭基地水污染问题就显得尤为迫切陕北陕西和甘肃黄陇(华亭)、山西晋北晋中.晋东、山东鲁和重要,具有很强的理论价值和现实意义。西、安徽两淮、河北冀中、河南、云贵、蒙东(东北)、宁夏宁东2煤炭基地水污染的概念规划建设为大型煤炭基地。这13个煤炭基地由98个矿区组成,分布在14个省,总面积287143km',煤炭保有储量6908水污染问题是一个包含范围非常广的问题。由于地下水亿t,占全国煤炎储量的70%。和地表水之间往往存在比较密切的水力联系.而煤炭蔫地开2007年11月国家发展和改革委员会发布《煤炭产业政发有可能造成地下水和地表水的同时污染。分析煤炭基地策》,明确陕北、神东、晋北等5个大型煤炭基地主要负责向水污染的概念,可以先从地下水污染的概念人手。华东、华北、东北供给煤炭,并作为“西电东送"北通道电煤基2.1地下水污染地,可适度提高生产和供应能力。这是国家对煤矿建设的总关于“地下水污染”的涵义,在现有的国内外文献中有多中国煤化工[收稿日期] 2010-08 -02[基金项目]山东科技大学科学研究'春蕾计划'项月,编号“200.MHC N M H G调查局国土资源大调查项目"陕北能源基地地下水勘察”("中国地调局项目编号1212010535207" )贷助。[作者简介]冯建国(1976- -),男,河北卢龙人,工学博士,主要从事水文学及水资源方面的教学与研究工作。76第32卷第6期地下水2010年11月种多样的提法,至今还没有公认的定义17-10]。然的影响的确是巨大的,而且是迅速的.逐步加剧的,废水、有些人认为,要对地下水污染下一个切合实际的定义就.废气、废渣无时无刻不在产生和排放(堆放)。另一方面,自必须涉及到水质标准问题。德国教授马瑟斯( C. Mathess,，然界的一 些现象和地球的活动也会造成-些污染,如地震导1960)提出如下的定义:所谓污染地下水是指地下水由于人通优质水 含水层和劣质水含水层,火山爆发将地壳中的一些类活动的影响使其溶解的或悬浮的有害成份的浓度超过了有毒有害物质带人水体等,虽然这些事件不是经常发生,但国家或国际规定的饮用水最大允许浓度。是对于发生地区而言,其带来的危害是非常严重的,甚至是韦德G.指出,因为水有众多的用途,所以对水污染所下灾难性的。房佩贤在讨论地下水水质恶化时，将污染物质来的定义,只与水的某种特定的应用有关，当水不适于做某种源分成天然污染源和人为污染源两大类。所以,单纯从人类特定用途的时候，则定义它被污染了。也就是说,被定义为.活动的角度定义地下水污染显然是不全面的。受污染的饮用水，只是不适于饮用,却有可能完全可以用作(2)应该从概念上区分地下水污染与地下水水质恶化。灌溉用水或发电厂的冷却水。也就是说，不应仅仅以饮用水地下水污染是对地下水水质状况的一-种界定,即对地下水是标准作为判断地下水污染的依据。否遭受污染的判断结果,对于特定用途的地下水而言,只存按照巴肯和基(BuchangandKey,1956)及迈尔德和巴尔在两种可能,已经污染和未污染。而地下水水质恶化是一个威德( Milole and Malwide , 1970)等人对污染地下水所下的定过程,也就是通常所说的水质变差了,重点突出一个“变"字。义来看,所谓地下水的污染是指由于人类活动直接或间接的当然,这种变化过程可能很快,几小时、几天之内某种水化学影响,致使水的可能利用范围与原来的水质相比受到了全部组分依度增加成百上千倍,也可能变化的很缓慢,几个月、几.或部分的限制。法国的费里德( Fried, 1975)也下过类似的定年的时间才增 加几倍。地下水水质恶化到一定程度便是地义:污染是指水的物理、化学和生物性质的改变,因而限制或下水污染。从某种意义上讲,地下水水质恶化是地下水污染妨碍它在各方面的正常应用。.的前提。当然也不排除在地下水水质恶化之前,地下水已经张永波等人认为:地下水的污染是指由于人类活动使地属于“污染水”的可能。下水的物理、化学和生物性质发生改变,因而限制或妨碍它(3)地下水污染应该是区域性的,至少是大面积的。不在各方面的正常应用。.能因为几个平方米范围内的地下水中某种或某些组分超过美国学者D. W. Miller等在论文中提到:“Conlamination了特定的标准值,就说地下水污染了(虽然从定义上:讲,这种和pllution这两个词是同义词,意思是指由于人类活动的结提法是正确的)。这就如同在几个平方米范围内作地下水系果使天然水水质变到其适用性遭釗破坏的程度....地下水统防污染性能分区一样,缺乏实际意义。通过含水层运动的天然结果,也会使- - 种或多种组分的浓度(4)判断地下水是否遭受污染的标准是因诸多影响因素增加，这种现象称为“矿化'。”而变化的,不同目的、不同地区、不同时间,评价标准可能不R.A.Freeze和J.A.Cnerry认为:凡由于人类活动而导致同甚至有较大的差别。判断地下水水质恶化的标准是背景:进入水环境的溶解物,不管其浓度是否达到使水质明显思化值,在某些情况下,地下水污染的判断标准和地下水水质恶的程度都称为污染物(Contamination)，而把污染(pollution)-化的判晰标准(即背景值)可以是一致的。词作为污染浓度已经达到人们不能允许程度的状况的一个2.2 水污染专门术语。在<中华人民共和国水污染防治法>中,对水污染的定义林年丰在《环境水文地质学)中认为:“凡是在人类活动是:“水污染是指水体因某种物质的介人，而导致其物理、化学、的影响下,地下水质变化朝着水质恶化方向发展的现象,统生物或者放射性等方面特征的变化,从而影响水的有效利用,称为地下水污染。不管此种现象是否使水质恶化达到影响危害人体健康或者破坏生态环境.造成水质恶化的现象。”使用的程度,只要这种现象一发生,就应视为污染。至于在刘培桐等人认为,当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下天然环境中所产生的地下水某些组分相对富集及贫化而使水等水体后,其含最超过了水体的自然净化能力,使水体的水质恶化的现象,不应视为污染,而应称为‘天然异常'。”水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变李广贺也认为,只要地下水水质朝着恶化的方向发展,化,从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象.称为水就视为地下水污染，而不管水质是否达到影响使用的程度。国家环境保护总局编写的《中国环境影响评价》(培训教作者给水污染下的定义为:由于某种原因,当一定区域材)中对地下水污染的定义是:地下水的污染物质超过了地水体的水质超过了为某-.应用目的而确定的水质标准的现.下水的自净能力,从而使地下水的组成及其性质发生变化的现象2.中国煤化工作者认为地下水污染应从以下几个方面来认定:JTYHCN MH G亏染的定义，可以表述(1)地下水污染是人类活动直接或间接影响的结果,同为:由于煤炭基地内煤炭的开采、运输、转化、利用以及农业时也应包括自然界本身对水质的影响。历史表明,人类对自生产、生活等人为原因,使得- - 定区域水体的水质超过了为77第32卷第6期地下水2010年11月某一应用目的而确定的水质标准的现象.称为煤炭基地水污化肥 、农药、污水潍溉等,会对水体产生污染,应加以重视。染。可以看出,煤炭基地水污染强调的是人为污染。5煤炭基地水污染研究理论体系3煤炭基地水污染研究的特点煤炭基地水污染研究是-项综合性的工作。把煤炭基地煤炭基地的重要标志就是大规模的能源开采、转化、输水污染研究全部工作纳入一个体系当中,并称之为“煤炭基.出,供应一个或几个大区域的能源需求,同时产生环境污染地水污染研究理论体系”,该体系由五大模块组成,分别是:等负效应。煤炭基地水污染就是重要的污染之一。煤炭基模块一水污染背景条件研究;地水污染研究的特点是:模块二水污染现状研究;(1)污染区范围大煤炭基地的范围至少在千平方公里模块三水污染机理研究;数量级,因此研兖煤炭基地水污染问题必须从区域的角度出模块四水污染发展趋势研究;发,研究成果应具有全局意义。模块五水污染防治对策研究。(2)污染时间跨度长煤炭基地开发是一个长期的过程，对于煤炭基地水污染研究来说,这五个模块同等重要。需要几十年甚至上百年的时间,煤炭基地水污染研兖应贯穿在研究的时间次序上，这五个模块一般可以依次开展,但整个开发过程,不是一项短时就能完成的工作。其中也会出现少量的交叉。从研究的目的上讲,这五个模块之(3)污染垂向空间广煤炭基地水污染问题的研究涉及间具有相对独立性,但是其中的有些内容又是密切相连的。到大气、包气带含水层、地表水、地下水，垂向空间分布上非6结语常广。(4)影响因素多煤炭基地水污染问题涉及众多影响因在我国煤炭基地开发这一背景下,本文对煤炭基地水污素,水污染程度与污染源、污染途径、煤炭基地自然地理、水染的概念煤炭基地水污染研究的特点、煤炭基地水污染研文地质、水文地质条件、经济状况等密不可分。究的阶段划分和煤炭基地水污染研究理论体系锥形进行初步研究,并分别展开论述,为煤炭基地水污染问题的进一步4煤炭基地水污染研究的阶段划分研究奠定基础。煤炭基地的建设不是一蹴而就的,要经过储量勘察、规划、开发等-系列的过程。因此,应该分两大阶段研究煤炭参考文献.基地水污染问题。[1]马丽,李字,金凤君.我国主要煤炭基地的生态脆弱性评价与类型分析[J].能源环境保护,2009 ,23(4) :56 -60.首先是煤炭基地的规划阶段,主要任务是开展煤炭基地[2] Wilkes s. STaR rises on old mine ite[J]. Materials Word ,003,水污染背景条件研究,研究对象包括地表水.地下水、含水11(10):25 -26.层、包气带,其目的是掌握煤炭基地水污染方面的基本条件[3] Mandal N K, Verma P K. Impact of coal mine efluent on physico -与环境,其数据资料可作为煤炭基地水化学组分的本底值，chemical characteristics of pond water in coalfield area of Godda Dis-同时为煤炭基地的规划及大规模开发提供水质方面的信息trict, Jharkhand [J] . Nature, Environment and Pollution Technolo-支持。gy,2002,1(3):231 -234.其次是煤炭基地的大规模开发阶段.该阶段的任务以水[4]张福存.能源基地地下水污染及防治措施[J].长春科技大学学污染监测及水污染相关研究为主,监测数据为水污染现状研报,1998 ,28(2):191 - 194.201.兖水污染发展趋势研究及水污染防治研究提供依据,本阶[5]邵鍘.曹首英.煤矿矿区环境污染现状及控制对策[].工业安段的具体研究对象有四个:全与环保,2002 ,28(10) :26 -28.煤炭开采的污染:主要任务是对煤炭开采过程中产生的[6]戴雪玲,刘大锰.煤炭开发中的环境污染及防治措施[J].煤炭固态、液态有毒有害物质的监测,目的在于掌握这些有害物科学技术,2005 ,33(5):67 -69.71.质是否进入到了水体之中,进入了多少,进人的方式、过程是[7] C.韦德著,刘煜宗,王菊先译.能源与环境变化[M].北京:科学出版社,1983:176.怎样的,对水质会产生哪此影响。煤炭转化和利用的污染:在煤炭基地内能源就地利用，[8]张水波.时红,王玉和.地下水环境保护与污染控制[M].北京:中国环境科学出版社,2003:39 ,40-45,51-55 ,90 - 103,相关企业大发展阶段,主要任务是对企业在能源利用过程中113- 123.产生的固态、液态有害物质的监测，目的在于掌握这些有害[9]李广贺,张旭.张思聪,等.水资源利用与保护[M].中国建筑物质对水体污染的影响。中国煤化工煤炭基地建设人员产生的废水、垃圾的污染:煤炭基地[10]与治一 焦作市实证研究建设需要大量的.各个层次的人员以及为之服务的医院、学CNMH Go0.2-7.校、管理等部门,这些部门的排污状况也是研究的重点。[11]刘培桐,醉纪渝,王华东.环境学概论[ M].北京:高等教育出.农业生产的污染:农业生产过程中,由于不合理的使用版社:69 -76.78