顧令宇 劉 芳

一、引言

淮南煤礦地處安徽省中部，為國家確定的13個(gè)大型煤炭基地和6大煤電一體化基地之一，是我國東南地區(qū)最大的煤炭生產(chǎn)基地。礦區(qū)范圍以淮南市為主，東部深入至滁州市，西部延伸到阜陽市，地跨淮河兩岸。區(qū)內(nèi)水系眾多且地下水位埋藏較淺，隨著煤炭資源的開采，區(qū)內(nèi)采煤沉陷積水區(qū)域也在不斷增加，并逐步形成連貫成片的湖泊型水體。目前已形成的沉陷區(qū)水深一般在2~10m之間，隨著煤礦開采的深入以及地層運(yùn)動(dòng)的加劇，遠(yuǎn)期沉陷積水區(qū)水深最大可達(dá)20m。

根據(jù)規(guī)劃資料，淮河以北西淝河及其支流港河、濟(jì)河以及泥河、架河等河流所在區(qū)域?qū)⑿纬纱蠓秶某料莘e水區(qū)，積水區(qū)與上述水系、洼地相連后成為大型湖泊群。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型湖泊富營養(yǎng)化的污染問題時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響到了本已緊張的水資源利用率，因此，采煤沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化的防治研究工作也就勢(shì)在必行。

二、淮南采煤沉陷區(qū)概況

淮南煤田主體位于淮河北岸，地跨淮南、風(fēng)臺(tái)、潁上和阜陽等縣市，礦區(qū)面積約3000km2，具有煤層厚和分布集中的特點(diǎn)，可采煤層11～13層，可采煤層總厚平均約20～30m，開采后沉陷范圍廣、深度大，將形成面廣水深的積水區(qū)域。此外，礦區(qū)內(nèi)水系豐富，從東到西依次有泥河、架河、西淝河、港河、濟(jì)河，這些河流均匯入淮河。隨著采煤沉陷區(qū)的擴(kuò)大，沉陷區(qū)與水系、蓄水洼地相互交織，形成范圍更大的蓄水體。采煤沉陷是個(gè)動(dòng)態(tài)的、長(zhǎng)期的過程，隨著煤炭開采進(jìn)展，沉陷范圍和積水區(qū)范圍從小到大，積水深度由淺到深，積水區(qū)從互相獨(dú)立逐步連為一體。根據(jù)《淮南潘謝礦區(qū)開采沉陷預(yù)計(jì)報(bào)告》，2005年底沉陷區(qū)面積62.0km2，積水面積 16.9km2，積水量為 0.59 億 m3；2030年前，淮河以北地區(qū)礦井采煤沉陷將形成分別與泥河、架河上段、西淝河及港河、濟(jì)河及其洼地相連，各自獨(dú)立的4個(gè)沉陷積水區(qū)。

三、采煤沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化關(guān)鍵因子分析

一般而言，水體富營養(yǎng)化發(fā)生的條件包括三個(gè)方面：營養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)充足、適宜的溫度條件、較為緩慢的水流流態(tài)。沉陷區(qū)水體屬緩流水域，在水力坡度、密度、梯度及風(fēng)力的作用下，水體會(huì)沿著一定的方向產(chǎn)生緩慢流動(dòng)，但水體的滯留時(shí)間一般較長(zhǎng)，整體流態(tài)受外部影響的程度有限。環(huán)境溫度具有周期性和一定的確定性，人為作用目前無法對(duì)其產(chǎn)生短期顯著改變。相對(duì)于以上兩個(gè)因素，水體中的營養(yǎng)物質(zhì)受人類活動(dòng)影響較大，且通過一定的措施可在一定程度上對(duì)其進(jìn)行控制，因此，如何掌控營養(yǎng)物質(zhì)濃度是防治沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵。

四、采煤沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化防治對(duì)策

（一）控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入

1.嚴(yán)格控制區(qū)域面源污染

區(qū)內(nèi)面源治理的首要任務(wù)為控制農(nóng)業(yè)面源污染。首先，應(yīng)改進(jìn)農(nóng)業(yè)的耕作方式，如采用先進(jìn)的灌溉技術(shù)，淘汰漫灌等落后方法；其次，降低化肥的使用量，推廣使用有機(jī)肥和生物肥，以減少農(nóng)田營養(yǎng)鹽的流失。

實(shí)施農(nóng)村固體廢棄物處理工程，通過建立沼氣池將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為可利用的沼氣等資源，推動(dòng)農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)；調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)，從而達(dá)到間接降低營養(yǎng)物質(zhì)入河（湖）的目的。

2.加強(qiáng)周邊地區(qū)水土保持工作

制定切實(shí)可行的水土流失治理規(guī)劃，認(rèn)真執(zhí)行貫徹水土保持法中規(guī)定的“預(yù)防為主、全面規(guī)劃、綜合防治、因地制宜、加強(qiáng)管理、注重效益”的水土保持工作方針。根據(jù)實(shí)際情況，將工程措施、植物措施、農(nóng)業(yè)耕作措施有機(jī)結(jié)合，減少土壤的流失，在載體上控制營養(yǎng)物質(zhì)流入水體。

3.建立農(nóng)田～水體緩沖帶

根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究，農(nóng)作物對(duì)氮和磷的截留率分別為8%、41%，而岸邊植被帶的截留率則高達(dá)89%和41%，由此可見植被帶對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的截留和調(diào)節(jié)控制作用顯著。因此，采煤沉陷區(qū)周邊農(nóng)田防護(hù)林帶的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)際綜合考慮，多選擇具有吸收、過濾、截留營養(yǎng)物質(zhì)的樹種，使區(qū)域達(dá)到污染防治功能、生態(tài)調(diào)節(jié)功能、景觀功能與經(jīng)濟(jì)效益和諧統(tǒng)一。此外，在沉陷區(qū)穩(wěn)定以后，可在農(nóng)田與蓄水水體之間設(shè)置過渡帶，種植可吸收氮、磷的植物，當(dāng)農(nóng)田流失的營養(yǎng)物質(zhì)通過地表或地下徑流輸往水體時(shí)，這些植物可作為屏障，將多余的營養(yǎng)物質(zhì)在過渡帶上大量吸收，從而在源頭減少入河量。

4.嚴(yán)格控制沉陷區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖

水產(chǎn)養(yǎng)殖是直接利用水資源，同時(shí)也直接污染水環(huán)境的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，高密度的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)切斷了水體生態(tài)系統(tǒng)食物鏈循環(huán)，養(yǎng)殖殘剩飼料、排泄物及死亡殘?bào)w會(huì)導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)在水體中快速積累。通過調(diào)查，已進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的沉陷區(qū)水體不同程度上均出現(xiàn)了富營養(yǎng)化的趨勢(shì)。

（二）降低內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷

1.沉陷發(fā)生前應(yīng)對(duì)區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)的清庫處理

沉陷區(qū)目前的土地利用方式為農(nóng)業(yè)用地以及少量農(nóng)民居住點(diǎn)，在未作清庫處理的情況下，土壤中的殘留肥料及生活廢棄物在水中會(huì)逐步浸出，加之農(nóng)作物及林木等在沉陷區(qū)水底的腐殖，沉陷初期水體營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)富集，易發(fā)生富營養(yǎng)化。因此，需要在區(qū)域沉陷前對(duì)區(qū)內(nèi)進(jìn)行全面的清庫作業(yè)。

2.物理性處理措施

對(duì)于岸邊等已經(jīng)發(fā)生了富營養(yǎng)化的區(qū)塊，可采取物理性措施進(jìn)行治理。這類措施主要有底泥疏浚、水體深層曝氣、機(jī)械除藻等。底泥釋放磷是重要的內(nèi)源性污染源,目前最直接和有效的方法是底泥疏浚。深層曝氣是采取人工深水曝氣的方式補(bǔ)充氧，使水與底泥之間不出現(xiàn)厭氧層,水體經(jīng)常保持有氧狀態(tài)有利于抑制底泥中磷的釋放。機(jī)械除藻為利用設(shè)備過濾、收集水體中的藻類。以上措施作為應(yīng)急處理方法，短期內(nèi)對(duì)已發(fā)生富營養(yǎng)化的水體具有較好的效果。

3.化學(xué)性處理措施

應(yīng)急處理中常用到的還有化學(xué)性處理措施，這類方法包括凝聚沉降和化學(xué)藥劑殺藻等。凝聚沉降是在局部產(chǎn)生富營養(yǎng)化的水體中投入石灰脫氮、加鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀等，具有一定的效果?；瘜W(xué)殺藻劑的殺藻效果較好，但受大水域、水體流動(dòng)性的局限，且易造成二次污染，因此在沉陷區(qū)富營養(yǎng)化治理中應(yīng)慎用。

4.生態(tài)性處理措施

生態(tài)性處理措施是利用水生生物對(duì)水中氮磷等營養(yǎng)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和代謝，從而使水體凈化的方法。主要通過放養(yǎng)控藻型生物、構(gòu)建人工濕地、恢復(fù)高等水生陸生植物等措施構(gòu)建水生生態(tài)環(huán)境。生態(tài)性處理措施的特點(diǎn)為投資小，效能長(zhǎng)，較適用于采煤沉陷區(qū)這樣的大型水體的富營養(yǎng)化控制工作；不足之處為周期長(zhǎng)，占地面積大，短期內(nèi)效果不明顯。

（三）工程等綜合措施

1.實(shí)施引淮入“湖”工程，增加沉陷區(qū)水環(huán)境容量

水體交換緩慢是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的重要原因之一，淮南采煤沉陷區(qū)主要水體通過水系與淮河連通，在適宜的水文條件下，可將淮河水引入沉陷區(qū)，加大沉陷區(qū)水體的水環(huán)境容量。從國內(nèi)一些湖泊的引水經(jīng)驗(yàn)來看，外部引水對(duì)預(yù)防、降低湖泊的富營養(yǎng)化水平有較好的效果。

2.建立富營養(yǎng)化信息系統(tǒng)，及時(shí)預(yù)測(cè)沉陷區(qū)的水質(zhì)變化

收集沉陷區(qū)氣候、水文、水質(zhì)等資料，定期對(duì)沉陷區(qū)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為防治富營養(yǎng)化提供詳細(xì)可靠的信息庫。在此基礎(chǔ)上，建立科學(xué)實(shí)用的富營養(yǎng)化預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型，及時(shí)有效地預(yù)報(bào)水質(zhì)信息，為采煤沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化的防治決策提供科學(xué)有效的技術(shù)支撐。

五、結(jié)語

采煤沉陷區(qū)水體富營養(yǎng)化防治是一個(gè)新課題，沉陷區(qū)水體與湖庫相似又有別于湖庫。本文所提出的防治方法大部分已在國內(nèi)一些大型湖泊中有所實(shí)踐，并取得了良好的治理效果。目前，采煤沉陷區(qū)蓄水富營養(yǎng)化防治仍處于嘗試階段，還需更深入、更廣泛的研究與實(shí)踐■