蒙陕接壤区矿井水中氟的污染特征及形成机制
王甜甜
薛建坤
尚宏波
周振方
杨建
刘基
曹煜
中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西西安 710054;陕西省"四主体一联合"黄河流域中段矿区(煤矿)生态环境保护与修复校企联合研究中心,陕西西安 710054
摘要：自然成因高氟地下水诱发的环境及饮用水安全问题受到国内外广泛关注,前人对其分布特征及形成机制开展了大量研究,但高氟矿井水形成与地下水不同,受自然成因与人类活动双重控制.针对目前矿井水中氟的污染特征及成因机制尚不清晰的问题,以蒙陕接壤区某矿井为研究对象,采集地表水、地下水、矿井水水样71组,地下含水层岩样34组,通过水岩样检测分析,研究矿井水中氟的主要污染特征,并借助piper三线图、Gibbs图、岩石SEM-EDS,离子关系图等探究高氟矿井水的形成机制.研究结果表明:研究区2-2煤矿井水与3-1煤矿井水氟离子质量浓度相差较大,2-2煤及3-1煤矿井水氟的平均质量浓度分别为0.29,6.36 mg/L,2-2煤顶板及3-1煤顶板地下水中氟的质量浓度分别0.30,4.32 mg/L,3-l煤高氟矿井水的形成与其顶板地下水中氟富集密切相关.3-1煤顶板地下水氟富集的主要原因是岩石中氟质量分数较高,平均值为609 mg/kg,氟磷灰石、角闪石及云母等含氟矿物的溶解是地下水中氟离子的主要来源.此外,3-1煤顶板地下水中氟富集还受绿泥石、伊利石及蒙脱石互层等黏土矿物表面的氟解吸作用及地下水Na+与岩石Ca2+、Mg2+阳离子交换吸附作用的影响.较高质量浓度的OH-及HCO3-竞争吸附黏土表面的电位,促进F-的解吸;且高Na、低Ca的环境抑制了 CaF2沉淀的生成,促进了氟的富集.最终3-1煤顶板地下水在采煤扰动作用下经导水裂隙涌入采煤巷道或工作面形成高氟矿井水,随后与采空区岩石发生二次充分水-岩作用,进一步导致矿井水氟质量浓度升高.
关键词：矿井水氟污染特征水化学特征蒙陕接壤区
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省重点研发计划资助项目(2022SF-046)陕西省自然科学基金资助项目(2022JQ-471)国家自然科学基金(41907264)
论文发表日期：2022-11-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 4127-4138 )
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