范廷玉,嚴(yán)家平,王 順,阮淑嫻,谷得明,程方奎,陸春輝,劉 錦,陳 威

(1．安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽淮南 232001;2．淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,安徽淮南 232001;3．煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

采煤沉陷水域底泥及周邊土壤性質(zhì)差異分析及其環(huán)境意義

范廷玉1,嚴(yán)家平1,王 順1,阮淑嫻1,谷得明1,程方奎1,陸春輝2,3,劉 錦2,3,陳 威1

(1．安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽淮南 232001;2．淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,安徽淮南 232001;3．煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,安徽淮南 232001)

為查明沉陷水域底泥及周邊土壤對(duì)沉陷水域特征污染指標(biāo)的潛在影響,確定采煤沉陷水域的主導(dǎo)污染源,以淮北臨渙采煤沉陷水域?yàn)檠芯繉?duì)象,對(duì)沉陷水域底泥及周邊土壤進(jìn)行了樣點(diǎn)布設(shè)與樣品采集,測(cè)試了不同層位底泥及土壤的氮、磷、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。由測(cè)試結(jié)果可以得出：采煤沉陷水域底泥中的pH,Eh、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)均低于土壤,其中有機(jī)質(zhì)減少了80%～95%,氮、總磷、有效磷、總碳含量高于周邊土壤,分別平均增加了約20%,5．35%,8．37%,93．24%,說(shuō)明采煤沉陷水域在積水的25 a間,原有肥沃的表層土壤中的有機(jī)質(zhì)逐漸分解,采煤沉陷不僅導(dǎo)致了耕地面積的減少,而且導(dǎo)致了土壤中有機(jī)質(zhì)的損失;水體與底泥間總碳、氮、磷等物質(zhì)的交換趨勢(shì)為水體向底泥中富集,同時(shí)間接地說(shuō)明了在沒(méi)有集中污染源排放的情況下,采煤沉陷水域暫時(shí)沒(méi)有內(nèi)源釋放污染物的風(fēng)險(xiǎn),控制外源輸入是保護(hù)沉陷區(qū)水環(huán)境的主要措施。

采煤;沉陷水域;底泥;土壤性質(zhì);差異分析

目前,煤炭在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位,淮南淮北地區(qū)是我國(guó)的煤炭主產(chǎn)區(qū),巨大的煤炭產(chǎn)量及井工開(kāi)采方式導(dǎo)致了該區(qū)域大面積采煤沉陷積水區(qū)——特殊的“淺水湖泊”的形成。與天然湖泊和河流相比,采煤沉陷積水區(qū)是特殊的“湖泊”[1],采煤沉陷積水區(qū)的底泥直接由沉陷前地表性質(zhì)決定,大部分為農(nóng)田和村莊,這與河流和湖泊的底泥來(lái)自于上游搬運(yùn)來(lái)的泥沙沉積不同,積水區(qū)的底泥大部分為農(nóng)田土壤,沉陷積水區(qū)水體化學(xué)成分和沉積物底質(zhì)特征將很大程度受控于周?chē)寥赖奶卣骱娃r(nóng)業(yè)環(huán)境,同時(shí)也是沉陷水體的一個(gè)重要的潛在污染源。

因此,對(duì)沉陷區(qū)底泥性質(zhì)及周邊土壤進(jìn)行研究,探討這類(lèi)由土壤積水后形成的特點(diǎn),在25 a的積水時(shí)間中,原有土壤性質(zhì)的變化特征,分析底泥與周邊土壤性質(zhì)的差異,對(duì)于查明沉陷水域底泥及周邊土壤對(duì)沉陷水域特征污染指標(biāo)的潛在影響,確定沉陷平原水庫(kù)的主導(dǎo)污染源,制定合理、高效塌陷區(qū)水質(zhì)保護(hù)方案具有參考意義。

1 研究區(qū)概況

煤炭開(kāi)采過(guò)程中會(huì)造成強(qiáng)烈的地面生態(tài)擾動(dòng),造成地表植被剝離、地面沉降、地面出現(xiàn)裂隙、滑坡、地表沉陷等一系列問(wèn)題,積水、坡地、裂縫是采煤沉陷地常見(jiàn)的三大特征。在我國(guó),西部地區(qū)地形以山區(qū)為主,地下水位埋深較深,一般不會(huì)形成沉陷積水區(qū)。東部平原地區(qū),地下水位較淺,煤炭井工開(kāi)采極易造成地表沉陷。當(dāng)煤層厚度較大時(shí)沉陷深度也較大,在地面降雨及地表徑流、淺層地下水的綜合作用下,形成以采煤工作面為中心的沉陷積水區(qū)[2]。

臨渙煤礦位于淮北平原,地勢(shì)平坦,海拔標(biāo)高+20．78～+28．58 m,一般為+27．00 m,西北高東南低;澮河從礦區(qū)中部通過(guò),為一中小型季節(jié)性河流,沉陷區(qū)水深為2～8 m。根據(jù)全國(guó)土壤二次普查,該區(qū)域年均氣溫14．3℃,年降水量904．6 mm,無(wú)霜期206 d,≥10℃積溫4 668．8℃。土壤為發(fā)育于黃泛區(qū)沖積母質(zhì)上的砂心淤土,屬潮土類(lèi)淤土土屬,土壤表層(0～20 cm)呈棕色,質(zhì)地為壤質(zhì)黏土,碎塊狀結(jié)構(gòu)[3]。

臨渙煤礦于1985年12月建成投產(chǎn),開(kāi)采已有25 a,由于該區(qū)潛水位高,在塌陷區(qū)形成了常年的積水區(qū)。目前臨渙沉陷水域東西長(zhǎng)約1 350 m,南北寬約1 300 m,以地表河流澮河水作為主要水源,通過(guò)香順溝將澮河水引至臨渙沉陷水域,長(zhǎng)約4 000 m,深度為2～8 m,水深隨著季節(jié)、水務(wù)公司取水泵站、澮河翻水站調(diào)節(jié)而波動(dòng)。目前臨渙沉陷水域的功能主要作為臨渙水務(wù)公司水源地,處理后作為臨渙工業(yè)園工業(yè)除鹽水使用,另外有當(dāng)?shù)鼐用裨趲?kù)區(qū)攔網(wǎng)養(yǎng)魚(yú),但不投餌,沉陷水域周邊的農(nóng)田均為旱田,主要農(nóng)作物為冬小麥、玉米、大豆等(圖1)。

圖1 研究區(qū)概況Fig．1 General situation of work area

2 底泥、土壤性狀的調(diào)查與分析

2.1 點(diǎn)位布設(shè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,依據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004),在研究區(qū)域內(nèi)布設(shè)土壤采樣點(diǎn)位及底泥采樣點(diǎn),土壤點(diǎn)位主要布設(shè)在沉陷水域北側(cè)、西北側(cè)、南側(cè)農(nóng)田,每300～500 m設(shè)一個(gè)點(diǎn)。采樣時(shí)分層采集0～20,20～40,40～60,60～80,80～100 cm土壤,共設(shè)5個(gè)土壤采樣點(diǎn),共采集25個(gè)土壤樣品。

沉陷水域底泥大致分為3層：第1層呈黑色淤泥狀,是臨渙沉陷水域積水25 a間的沉積物;第2層為過(guò)渡層,顏色由黑色逐漸轉(zhuǎn)為暗棕色,含大量沉水植物根系及莖葉殘骸,結(jié)構(gòu)疏松;第3層為硬質(zhì)層,顏色為棕黃色,基本與周?chē)寥老嗨?多為黏質(zhì)夾粉質(zhì)黏土,質(zhì)地密實(shí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,依據(jù)《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》(HJ 499—2009),布設(shè)4個(gè)底泥采樣點(diǎn),底泥樣品采集深度18～20 cm,采集的底泥現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分樣,每3 cm分作一個(gè)樣品,共采集24個(gè)底泥樣品(圖2)。底泥、土壤點(diǎn)位坐標(biāo)見(jiàn)表1。

圖2 底泥、土壤采樣布點(diǎn)Fig．2 Samples distribution of sediment and soil

表1 底泥、土壤點(diǎn)位坐標(biāo)Table 1 Coordinates of sediment and soil samples

2.2 樣品預(yù)處理

土壤樣品預(yù)處理按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)進(jìn)行,底泥樣品的預(yù)處理參照土壤樣品的預(yù)處理方法。

2.3 測(cè)試指標(biāo)及方法

土壤、底泥的測(cè)試指標(biāo)及方法見(jiàn)表2。

表2 土壤、底泥測(cè)試指標(biāo)及方法Table 2 Monitoring methods of sediment and soil

2.4 底泥、土壤分析結(jié)果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)樣品采集和實(shí)驗(yàn)室分析,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3,4。

3 分析與討論

將沉陷水域底泥數(shù)據(jù)與周邊土壤的對(duì)應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行比較,0～18 cm為沉陷水域底泥不同深度數(shù)據(jù)均值,20～100 cm為土壤不同深度數(shù)據(jù)均值,通過(guò)比較,沉陷水域底泥與周邊土壤的分布特征如下。

3.1 不同深度土壤及底泥pH,Eh特征

從圖3(a),表3,4可以看出,沉陷水域周?chē)寥赖膒H值變化在7．12～8．97,呈現(xiàn)弱堿性,研究區(qū)所在的皖北礦區(qū),表層土壤巖性主要由黏土或亞黏土組成[4],在0～80 cm土壤層中,pH值隨著深度逐漸減小,基本上在7．12～8．97波動(dòng),其中0～20 cm土壤的pH值相對(duì)最高。底泥的pH值為7．51～8．69,基本上呈現(xiàn)上低下高的趨勢(shì),這與太湖底泥的pH變化趨勢(shì)一致[5],其中0～6 cm底泥的pH值顯著低于其他深度的底泥,同時(shí)也低于不同深度土壤的pH值,這說(shuō)明土壤淹水后呈現(xiàn)厭氧還原狀態(tài),體系的pH值下降,這與張金洋等[6]的研究結(jié)果一致,同時(shí)也說(shuō)明上層土壤和上層底泥分別處于不同的氧化還原環(huán)境,上層土壤處于開(kāi)放的空氣中,屬于氧化環(huán)境,而上層底泥處于上覆水覆蓋的弱還原環(huán)境中,二者所呈現(xiàn)出的pH值顯著不同,上層底泥的pH值明顯低于上層土壤pH值。

從Eh圖(圖3(b),表3,4)可以看出,土壤的Eh值在182～239 mV,均值為206 mV,呈現(xiàn)中度還原至弱氧化環(huán)境,由于沉陷水域周?chē)耐寥捞幱诔料菪逼碌貛?是受地下水、側(cè)滲水影響的潮棕壤,其中鐵錳結(jié)核優(yōu)勢(shì)地富集與錳氧化物有關(guān)的及親硫重金屬元素,啟示著土壤形成于Eh條件較低,中性至弱堿性化學(xué)環(huán)境[7]。

而底泥的Eh在176～232 mV,均值為198 mV,底泥的Eh值略低于土壤的Eh值,呈現(xiàn)弱還原狀態(tài)。同時(shí),由于沉陷水域水深較淺,為2～8 m,0～3 cm沉積物隨著上覆水?dāng)_動(dòng)增加了水土之間的氧交換,其氧化條件優(yōu)于下層沉積物,Eh的垂向分布呈現(xiàn)了近似“S”形態(tài),這與其他淺水大型湖泊底泥的Eh分布基本一致,反映了其具有較好的氧化條件特性,有利于有機(jī)物的分解,減少了還原性物質(zhì)的生成及積累,同時(shí)也說(shuō)明了具有較強(qiáng)的有機(jī)物污染的自?xún)裟芰5]。

3.2 不同深度土壤及底泥有機(jī)質(zhì)特征

由圖4,表3,4可以看出,底泥的有機(jī)質(zhì)含量在0．30%～1．83%,遠(yuǎn)低于我國(guó)太湖中底泥有機(jī)質(zhì)含量(1．42%～9．96%)[8],同時(shí)也遠(yuǎn)低于沉陷水域周邊土壤中有機(jī)質(zhì)含量7．12%～8．97%,淹水后的土壤經(jīng)過(guò)25 a的浸泡,原有土壤中的有機(jī)質(zhì)減少了80%～95%。由于沉陷水域的底泥為原有的土壤長(zhǎng)期浸泡演化而成,臨渙沉陷水域周邊無(wú)集中的生活、工業(yè)污染源存在,水深在2～8 m,屬于淺水湖泊,沉陷水域水體呈現(xiàn)輕度富營(yíng)養(yǎng)化,沒(méi)有過(guò)多的有機(jī)質(zhì)輸入和富集,且有泵站定時(shí)從沉陷水域中取水,水動(dòng)力條件較強(qiáng),不利于有機(jī)質(zhì)的富集,原有土壤中的有機(jī)質(zhì)在在浸泡過(guò)程中逐漸分解,導(dǎo)致底泥中的有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)低于沉陷水域周邊土壤中的有機(jī)質(zhì)含量,這與張雷、郭勁松等[9-10]的研究結(jié)果一致。

表3 土壤測(cè)試結(jié)果Table 3 Monitoring data of soil

表4 底泥測(cè)試結(jié)果Table 4 Monitoring data of sediment

續(xù)表

圖3 不同深度底泥、土壤pH值分布特征Fig．3 pH and Eh value of soil and sediment

圖4 不同深度底泥、土壤有機(jī)質(zhì)分布特征Fig．4 Organic matter of soil and sediment

3.3 不同深度土壤及底泥氮特征

沉陷水域中底泥總氮值變化范圍為0．025%～0．149%(表4),均值為0．085%,其周?chē)寥乐械目偟蹬c底泥的總氮值相當(dāng),變化范圍為0．023%～0．141%(表3),均值為0．068%,均屬于耕地土壤類(lèi)型[11],同時(shí)在空間的分布趨勢(shì)也大致相同,呈現(xiàn)隨著深度逐漸減小的趨勢(shì),但從圖5可以看出,總體上底泥中的全氮值高于土壤中的全氮值,相對(duì)于原有土壤平均增加了20%,其中0～3 cm表層底泥的總氮值最高。

圖5 不同深度底泥、土壤總氮分布特征Fig．5 TN of soil and sediment

由于沉陷水域的底泥層為表層土壤在淹水條件下演化而來(lái),沉陷水域上覆水中的水生生物殘?bào)w、含氮顆粒等均在積水的25 a間發(fā)生了復(fù)雜的物理沉積、生物化學(xué)的吸附釋放過(guò)程,導(dǎo)致0～18 cm底泥層的總氮含量高于原有0～20 cm土壤層中的總氮含量,這也間接地說(shuō)明了沉陷水域在積水的25 a間,底泥與上覆水之間的氮運(yùn)移方向?yàn)閺纳细菜降啄喔患碾A段,并未出現(xiàn)巢湖、滇池等底泥中氮元素向水體釋放的現(xiàn)象[12]。

3.4 不同深度土壤及底泥磷特征

沉陷水域中底泥總磷值(圖6,表3)變化范圍為223．07～420．18 mg/kg,均值為312．67 mg/kg,底泥中的總磷值隨著深度增加逐漸減小,其周?chē)寥乐械目偭字底兓秶鸀?23．44～463．05 mg/kg,均值為296．78 kg/kg,土壤中的總磷值在土壤各層分布差異性不大,底泥中總磷相對(duì)于原有土壤平均增加了約5．35%。

沉陷水域中底泥有效磷值(圖7,表4)變化范圍為3．082～19．721 mg/kg,均值為7．482 mg/kg,底泥中的有效磷隨著深度增加逐漸減小,其周?chē)寥乐械挠行Я字底兓秶鸀?．950～11．736 mg/kg(表3),均值為6．904 mg/kg,底泥中有效磷相對(duì)于原有土壤平均增加了約8．37%。0～3 cm底泥中的有效磷大于0～20 cm土壤中的有效磷值,其他層位的底泥和土壤中有效磷值差異不大,在空間的分布趨勢(shì)也大致相同,呈現(xiàn)隨著深度逐漸減小的趨勢(shì)。

圖6 不同深度底泥、土壤總磷分布特征Fig．6 TP of soil and sediment

圖7 不同深度底泥、土壤有效磷分布特征Fig．7 Available phosphorus of soil and sediment

土壤中的磷一般包括無(wú)機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài),而無(wú)機(jī)態(tài)的磷占總磷的50%～80%,而99%以上的無(wú)機(jī)態(tài)磷均以固相的磷酸鹽化合物存在。土壤處于淹水還原的狀態(tài),其pH,Eh和無(wú)定形Fe含量的變化對(duì)土壤磷的固定與釋放的顯著影響已為前人大量的研究結(jié)果所證實(shí)[13-23]。有研究認(rèn)為錳對(duì)磷的吸附也有明顯的作用,沉陷水域周?chē)耐寥罏槌弊厝?其中鐵錳結(jié)核達(dá)10%～15%,具有明顯的吸附磷的能力[7]。

目前研究的土壤中磷的釋放與固定主要集中在這部分固相磷酸鹽化合物上[11]。堿性土壤中吸附磷的主要基質(zhì)為游離氧化鐵[24]、物理性黏粒和氧化鈣,但是鈣磷占絕大部分比例,鐵磷和鋁磷占無(wú)機(jī)磷的組分很少,而磷的釋放可導(dǎo)致土壤中有效磷的增加。一方面,由于研究區(qū)的土壤呈堿性,難溶態(tài)磷以磷酸鈣鹽為主,沉陷積水后,隨沉陷水域上覆水外源輸入的溶解態(tài)磷、Ca、Mg離子極易與淹水后的堿性表層土壤發(fā)生沉淀、吸附作用,導(dǎo)致底泥的磷酸鈣鹽增加,也就導(dǎo)致了底泥TP增加,另一方面,伴隨著淹水過(guò)程,原有土壤中的有機(jī)質(zhì)逐漸分解轉(zhuǎn)化為底泥,體系pH, Eh值降低,隨著Fe3+的還原和部分含F(xiàn)e3+礦物隨之溶解,底泥-上覆水界面的部分被氫氧化鐵所吸持和閉蓄態(tài)磷得以釋放,導(dǎo)致有利于底泥上的有效磷含量的增加。但是該部分有效磷依然存在于底泥中,并未向上覆水釋放,相反的淹水后土壤的pH條件(平均值大于7)有利于Fe3+—Fe2+混合氫氧化物的形成,淹水后pH值和無(wú)定形Fe的含量有了明顯的提高,這是造成土壤固磷能力增加和土壤磷釋放量減少的主要原因[25]。

3.5 不同深度土壤及底泥總碳、氫分布特征

底泥中的氫含量(圖8,表4)0．471%～0．940%,均值為0．683%,隨著深度呈現(xiàn)“S”型分布,最上層底泥氫含量較高;土壤中的氫含量為0．440%～1．112%(表3),均值為0．811%,隨著深度的增加氫含量逐漸增大,總體上土壤中氫含量大于底泥的氫含量,底泥中氫含量相對(duì)于原有土壤平均減少了約15．78%。

圖8 不同深度底泥、土壤氫分布特征Fig．8 H of soil and sediment

沉陷水域底泥中總碳含量(圖9,表4)在0．652%～6．133%,均值為2．458%,周邊的土壤的總碳含量在0．707%～2．297%,均值為1．272%,底泥中的總碳含量明顯高于底泥中的總碳含量,底泥中總碳含量相對(duì)于原有土壤平均增加了約93．24%。土壤積水后,表層的含碳物質(zhì)的變化包括輸入和輸出的兩個(gè)方面,一方面底泥接受來(lái)自上覆水中沉積下來(lái)的生物殘?bào)w和其他含碳物質(zhì),可以導(dǎo)致碳含量增加,這是輸入,該過(guò)程也伴隨著其他物質(zhì)的輸入,如氮、磷等;同時(shí)進(jìn)行的是底泥中的含碳物質(zhì)在生物、物理、化學(xué)等的作用下,發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致可生物降解碳含量減少,在這過(guò)程中,同樣伴隨著其他物質(zhì)的釋放,如氮、磷等。在這兩個(gè)過(guò)程的綜合作用下,由分析測(cè)試的結(jié)果可以看出,最終研究區(qū)的土壤積水后表層的碳含量是增加的,這就間接說(shuō)明了在研究的沉陷平原水域中,在幾十年的積水過(guò)程中,底泥是作為含碳、含氮物質(zhì)的“匯”,不是“源”,即是該類(lèi)物質(zhì)呈現(xiàn)富集增加的趨勢(shì),同時(shí)也說(shuō)明了底泥暫時(shí)不會(huì)向水體釋放含碳、含氮物質(zhì),這一點(diǎn)區(qū)別于滇池、太湖等富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊。

圖9 不同深度底泥、土壤總碳分布特征Fig．9 Total carbon of soil and sediment

4 結(jié) 論

(1)沉陷水域底泥呈弱堿性,Eh總體上比土壤的Eh略低,反映了上層土壤和上層底泥處在不同的環(huán)境介質(zhì)中,說(shuō)明積水后的土壤pH,Eh值均會(huì)有一定程度的降低,同時(shí)由于沉陷水域水深較淺,水力循環(huán)條件好,底泥處于氧化弱還原狀態(tài),說(shuō)明在沉陷水域形成的25 a間,并未出現(xiàn)嚴(yán)重的有機(jī)物污染,同時(shí)底泥具有較強(qiáng)的污染自?xún)裟芰Α?/p>

(2)沉陷水域底泥的有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)低于我國(guó)太湖中底泥有機(jī)質(zhì)含量,同時(shí)也遠(yuǎn)低于沉陷水域周邊土壤中有機(jī)質(zhì)含量,說(shuō)明在沉陷水域形成的25 a間,底泥沉陷的弱還原環(huán)境,由于良好的水力循環(huán)條件,導(dǎo)致土壤積水后,其中的有機(jī)質(zhì)逐漸分解,有機(jī)質(zhì)減少了80%～95%。

(3)沉陷水域中底泥全氮的含量高于土壤中全氮含量,平均增加了20%,呈現(xiàn)上高下低的趨勢(shì),說(shuō)明水體與底泥之間的氮交換呈現(xiàn)水體向底泥中富集的趨勢(shì),并未出現(xiàn)底泥向水體釋放氮的現(xiàn)象。

(4)沉陷水域中底泥的總磷高于土壤中總磷的含量,總磷平均增加了約5．35%,有效磷平均增加了約8．37%,間接地說(shuō)明在沉陷水域形成的這25 a間,水體與底泥中磷交換的趨勢(shì)為由水體向底泥中富集。

(5)沉陷水域底泥中的氫含量低于土壤中氫含量,平均減少了約15．78%;總碳含量高于土壤中總碳含量,平均增加了約93．24%,這與氮、磷的分布特征一致。

綜上所述,在采煤沉陷水域25 a的積水過(guò)程中,底泥相對(duì)原有土壤有機(jī)質(zhì)大幅減少,導(dǎo)致淹水土壤質(zhì)量下降;從環(huán)境學(xué)的角度來(lái)看,沉陷區(qū)積水后,底泥是作為碳、氮、磷物質(zhì)的“匯”,不是“源”,即是該類(lèi)物質(zhì)呈現(xiàn)富集增加的趨勢(shì),還未到達(dá)底泥吸附的飽和容量,同時(shí)也說(shuō)明了底泥暫時(shí)不會(huì)向水體釋放含碳、含氮物質(zhì),底泥的內(nèi)源污染釋放風(fēng)險(xiǎn)不大,對(duì)沉陷水域水體來(lái)說(shuō),外源輸入是影響沉陷水域水質(zhì)的主導(dǎo)因素。

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Difference between sediment samples from coal mine subsidence water and soil samples around it and its environment significance

FAN Ting-yu1,YAN Jia-ping1,WANG Shun1,RUAN Shu-xian1,GU De-ming1, CHENG Fang-kui1,LU Chun-hui2,3,LIU Jin2,3,CHEN Wei1

(1.School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China;2.Huainan Mining Group,Huainan 232001, China;3.National Engineering Laboratory of Ecological Environment Protection for Coal Mine,Huainan 232001,China)

To investigate the potential effect of the sediments in subsidence water area and the soil around it on their characteristic indexes,and then determine the dominant sources of pollution,the sediment samples under Linhuan coal mine subsidence water of Huaibei City and the soil samples around it were collected,and their indexes were monitored including nitrogen,phosphorus,organic matter,etc．It is shown as follows：the pH,Eh,organic matter of sediment are lower than that of soil,especially the organic matter was 80%-95%less．The nitrogen,total phosphorus,available phosphate,total carbon of sediment were higher than that of soil,with the average increase of 20%,5．35%,8．37%, 93．24%respectively．During 25 years’subsidence period,the organic carbon in original soil was biodegradated．The subsidence caused not just large loss of farmland area,but the decline of soil quality．At the same time,the nitrogen, phosphorus,total carbon were concentrated from water to sediment,and then,the releasing risk of internal sedimentpollutants was low and the input of external pollutants could be the main pollution source．Therefore,the input control of external pollutants would be the main method for protecting the water environment at subsidence water area．

coal mine;subsidence water;sediment;soil characteristics;differencet analysis

TD88

A

0253-9993(2014)10-2075-08

2013-10-18 責(zé)任編輯：王婉潔

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41372369);煤礦生態(tài)環(huán)境保護(hù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(HNKY-JT-JS-(2011));安徽理工大學(xué)第3批中青年學(xué)術(shù)骨干基金資助項(xiàng)目

范廷玉(1982—),女,江蘇灌云人,講師,博士研究生。E-mail：48223656@qq．com

范廷玉,嚴(yán)家平,王 順,等．采煤沉陷水域底泥及周邊土壤性質(zhì)差異分析及其環(huán)境意義[J]．煤炭學(xué)報(bào),2014,39(10)：2075-2082．

10．13225/j．cnki．jccs．2013．1495

Fan Tingyu,Yan Jiaping,Wang Shun,et al．Difference between sediment samples from coal mine subsidence water and soil samples around it and its environment significance[J]．Journal of China Coal Society,2014,39(10)：2075-2082．doi：10．13225/j．cnki．jccs．2013．1495