煤矸石環(huán)境污染監(jiān)測技術(shù)研究
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煤矸石長期露天堆放，因氧化、風(fēng)化和自燃，產(chǎn)生大量揚塵、SO2、CO、CO2、H2S、煙塵等有害氣體，嚴(yán)重污染礦區(qū)及周邊地區(qū)的大氣環(huán)境，危害周圍居民的身心健康。在礦區(qū)，除煤矸石產(chǎn)生的空氣污染外，還有煤礦井下開采產(chǎn)生的污染，工業(yè)鍋爐、窯爐及居民燃燒產(chǎn)生的污染，交通運輸和公路揚塵等。因此，礦區(qū)大氣污染是由多種因素綜合造成的。所以，單獨對矸石山上方及周圍進行空氣質(zhì)量的監(jiān)測意義不大，比較好的方法是對礦區(qū)大范圍進行空氣污染監(jiān)測。關(guān)于空氣質(zhì)量監(jiān)測，現(xiàn)在有三種技術(shù)路線。一是瞬時采樣法，監(jiān)測項目主要為SO2、NOX和TSP;二是24h連續(xù)采樣—實驗室分析法，監(jiān)測項目有TSP、PM10、Pb、SO2、CO、NOX、NO2等;三是空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測項目有PM10、SO2、NO2、NO、O3、CO、濕度、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速等。礦區(qū)環(huán)境污染一般屬于重度污染，可以采用24h連續(xù)采樣—實驗室分析法，有條件的建議采用空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)，甚至可以采用遙感遙測技術(shù)。
2煤矸石環(huán)境污染土壤監(jiān)測
土壤污染是指進入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，而且對土壤、植物和動物造成損害時的狀況。土壤污染物大體可分為有機污染物和無機污染物，無機污染物包括重金屬Hg(汞)、Cd(鎘)、Cu(銅)、Zn(鋅)、Cr(鉻)、Pb(鉛)等非金屬As(砷)、Se(硒)、放射性元素等;有機污染物包括有機農(nóng)藥、酚類有機物、氰化物、石油等。土壤污染具有隱蔽性、潛伏性、難恢復(fù)性、持久性、判定的復(fù)雜性等特點。煤矸石屬煤礦固體廢棄物，其中含有微量有害元素，包括As、Cr、Cu、Zn、Hg、Cd、Pb等。大量露天堆放的煤矸石，會迅速風(fēng)化，并通過降雨、風(fēng)揚等作用向周邊地區(qū)擴散從而導(dǎo)致了一系列的重金屬環(huán)境污染問題。重金屬可遷移性差，不易降解，并可通過食物連的富集作用危害人體健康。煤矸石土壤污染監(jiān)測，主要是采用火焰原子吸收分光光度計測定其中的重金屬(Cd、Cr、Zn、Pb、82Cu)含量。我國現(xiàn)行的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)是1995年7月份頒布執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn及Ni總量和BHC、DDT的三級環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如兗州礦區(qū)某煤礦，根據(jù)污染源的分布，在矸石山周圍各個方向上布設(shè)采樣點。其中，土壤采樣點21個，矸石山表面2個，剖面采樣點1個。監(jiān)測結(jié)果表明，矸石山周圍200m范圍內(nèi)的土壤受到了重金屬的污染，Cd的平均含量是其背景值的23．8倍，Zn為1．4倍，Pb為1．5倍，Cu為1．4倍。
3煤矸石環(huán)境污染水體監(jiān)測
人類活動和自然過程對地表和地下水水質(zhì)的污染，依排放方式可分為點源和非點源。點源主要是由工礦企業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水形成;非點源也稱面源，指在較大面積內(nèi)，溶解性或固體污染物在降雨徑流等作用下，通過地表或地下涇流進入受納水體造成的污染。矸石山污染屬于非點源。煤矸石露天堆放，經(jīng)日曬、雨淋、風(fēng)化、分解，產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶重金屬的離子水，下滲損害地下水質(zhì)，外流導(dǎo)致地表水的污染。在煤矸石中，除含有SiO2和Al2O3以及鐵、錳等常量元素之外，還有其他微量的有毒重金屬元素，經(jīng)過風(fēng)化及大氣降水的長期淋溶作用，這些元素會形成硫酸或酸性水及離解出各種有毒有害元素滲入地下，導(dǎo)致地表水體及淺層地下水的污染，形成淋溶酸性水，從而影響水環(huán)境。根據(jù)煤矸石的性質(zhì)及其對水體污染的特點，在矸石山周圍進行水體污染監(jiān)測時，監(jiān)測項目主要包括pH值、F和重金屬含量。監(jiān)測分析方法主要采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法，這是較經(jīng)典、準(zhǔn)確度較高的方法。其中，對水體中有害重金屬元素的測定，主要是采用分光光度法、原子吸收分光光度法等。如兗州礦區(qū)為了研究煤矸石中有害微量元素對塌陷區(qū)水環(huán)境的影響，對礦區(qū)充填煤矸石的塌陷區(qū)內(nèi)水樣進行了采集。測試結(jié)果表明，除Pb元素在個別區(qū)域超標(biāo)外，其余均不超標(biāo);F元素明顯超標(biāo)。但與地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類相比，重金屬元素和F均不超標(biāo)。全部水樣pH值均大于7，顯堿性。
4結(jié)語
(1)對煤矸石空氣污染的監(jiān)測，宜與礦區(qū)空氣污染監(jiān)測一起進行，從宏觀上監(jiān)測礦區(qū)的空氣質(zhì)量。監(jiān)測方法以常規(guī)方法布點監(jiān)測為主，有條件的可采用自動監(jiān)測系統(tǒng)，甚至采用遙感遙測技術(shù)。
(2)以矸石山為中心，在矸石山的周圍土壤的污染最為嚴(yán)重，遠(yuǎn)離矸石山的地方土壤污染逐漸減輕。對土壤污染的監(jiān)測，主要采用火焰原子吸收分光光度計測定其中的重金屬含量。
(3)煤矸石經(jīng)日曬、風(fēng)化、分解、雨淋，產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶重金屬的離子水，導(dǎo)致地下水質(zhì)或地表水的污染。水污染監(jiān)測方法主要采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法，對水體中有害重金屬元素的測定，主要是采用分光光度法、原子吸收分光光度法等。
作者：姜明滕永海單位：龍口市高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心煤科集團唐山研究院有限公司
