張思亮

摘 ?要：選取花家湖上游（塌陷水域）和下游（自然湖泊）為2個研究站點，進行全年的水質調查分析，研究礦區(qū)塌陷對花家湖水質的影響。結果表明，花家湖上游塌陷區(qū)水域污染比自然湖泊嚴重，污染物質以氮為主要，水質主要為Ⅴ類水質標準，水體富營養(yǎng)化問題較為嚴重，以3月份污染最為嚴重。改善花家湖水質應減少上游礦區(qū)工業(yè)廢水的排放，加強對下游漁業(yè)養(yǎng)殖的管理，合理利用和開發(fā)花家湖水資源。

關鍵詞：礦區(qū);塌陷湖泊;水環(huán)境

中圖分類號 X524文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）05-0142-05

Abstract：The upstream of Huajia Lake （collapsed waters） and the downstream （natural lakes） were selected as two research sites，annual water quality has been surveyed and analysis to study the impact of mining subsidence on the water quality of Huajia Lake.The results show that the pollution in the upstream of Huajia Lake is more serious than the upstream，nitrogen is the main pollutant，the water quality is mainly the V water quality standard，and the water eutrophication problem is more serious.The improvement of the water quality of Huajia Lake should reduce the discharge of industrial wastewater in the upstream mining area，strengthen the management of downstream fishery culture，and rationally utilize and develop the water resources of Huajia Lake.

Key words：Mining area;Collapsed lake;Water environment

兩淮煤炭礦區(qū)是我國重要的煤炭資源基地，由于煤炭資源所在區(qū)域地下水位埋藏較淺，隨著地下煤炭資源的挖掘，使得地表塌陷形成大面積積水區(qū)域。依據相關研究資料測算，2020年兩淮塌陷區(qū)面積將超過500km2[1]，而塌陷區(qū)水域面積占整個沉陷區(qū)面積30%以上，將對礦區(qū)社會、經濟和生態(tài)環(huán)境產生重要影響[2]。氮和磷是湖泊富營養(yǎng)化的重要元素，過量輸入會導致藻類的大量生長，影響水體生態(tài)環(huán)境[3]?；液腔茨纤輩^(qū)域的1個特殊湖泊，其上游位于張集塌陷區(qū)內，下游與淮河連通。本研究對該湖泊進行了全年的水質調查，分析其全年的氮、磷變化特征，研究塌陷對湖泊水質的影響，為塌陷區(qū)水資源利用、污染控制以及生態(tài)修復提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況 張集礦區(qū)位于我國秦嶺-淮河南北分界線附件，地表水系豐富，長期的采煤活動導致大面積的農田、村莊沉降，形成塌陷水體。張集礦目前塌陷面積為95.86km2[4]，嚴重影響了當地生態(tài)狀況。花家湖是由西淝河流經張集礦區(qū)在下游形成的一個河灣帶，東西長7km，南北寬1.5～3km，水域面積1533.33hm2。當地主要進行網箱漁業(yè)養(yǎng)殖。

1.2 樣品采集與分析 以花家湖為研究對象，分別在花家湖上游塌陷區(qū)和下游正常湖泊設置不等平行采樣點（圖1），進行全年采樣分析。依據GB3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》現場測定：水溫、溶解氧、pH值和電導率;實驗室分析：TSS、COD、氮（TN、三氮）、磷（TP、PO4-P）和葉綠素a濃度等水質常規(guī)指標，分析方法如表1。

1.3 數據分析方法 對花家湖全年水質數據采用單因子指數法和綜合污染指數法綜合評價，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數評價水體營養(yǎng)狀態(tài)。單因子指數法是計算監(jiān)測水質數據和標準比值，大于1說明超標，以最大的數值所在的水質類別作為水質綜合評價的結果。計算公式如下[5]：

2 結果與分析

2.1 花家湖氮特征 花家湖上游和下游2017年9月至2018年8月全年的氮變化特征如圖1所示。由圖1可知，花家湖上游總氮濃度范圍為1.3～4.2mg/L，全年有7個月份超過國家Ⅴ類水總氮濃度標準（2.0mg/L）;下游濃度范圍為1.2～3.9mg/L，全年有3、4和10月3個月份超過Ⅴ類水總氮濃度標準。硝酸鹽氮變化特征和總氮一致，上游全年變化范圍為0.1～2.5mg/L，下游全年變化范圍為0.1～2.6mg/L，下游全年有9個月低于上游硝酸鹽濃度?；液钡廴境潭容^低，上、下游全年高于Ⅱ類水氨氮濃度標準。亞硝酸鹽濃度全年低于0.15mg/L，且從9月開始直到來年2月濃度呈下降趨勢?？傮w來看，花家湖水體污染主要集中于2、3和4月份，3月總氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮都為全年最高，在3月應該控制湖泊氮源的輸入，以減少湖泊富營養(yǎng)化;夏季花家湖的氮污染相對較低。

2.2 花家湖磷特征 由圖2可知，花家湖磷污染比較輕，上游全年總磷濃度范圍為0.02～0.23mg/L，下游污染相對嚴重，總磷濃度范圍為0.09～0.29mg/L，低于Ⅳ類水總磷濃度標準。水體溶解性磷酸鹽濃度較低，上游全年波動范圍為0.01～0.08mg/L，下游波動范圍為0.01～0.15mg/L。

水質指標全年均值見表3。由表3可知，花家湖pH值范圍為7.6～8.7，水體總體表現為弱堿性。上游DO濃度范圍為4.8～22.1mg/L，下游DO濃度范圍為5.3～15.5mg/L;下游大部分月份DO濃度達到Ⅰ類水標準，水體DO含量較為飽和，上游除8月外，和下游一致。上游COD濃度范圍為4.7～11.9mg/L，下游為5.8～12.1mg/L。湖泊水質污染較為嚴重，基本為劣Ⅴ水質標準，下游污染相對比上游輕。夏季Chla濃度較高，冬季溫度低，Chla濃度較低，水質較為清澈。

2.3 水質評價 根據水體富營養(yǎng)化評價結果，花家湖水體營養(yǎng)狀況堪憂（表4）。上游從3月開始一直到8月湖泊基本處于重度富營養(yǎng)化，下游的富營養(yǎng)化狀況比上游要輕，但1年仍有4個月處于重度富營養(yǎng)化的的狀態(tài)，N、P是花家湖主要特征污染物，過量的輸入導致湖泊藻類大量繁殖，影響當地居民的日常生活。

3 討論

花家湖上游張集礦由于長期的采煤活動，導致地表大面積下沉，形成了大面積的塌陷積水區(qū)，儲存著大量水資源，如何合理利用這些自然塌陷區(qū)水資源面臨著重大挑戰(zhàn)?？刂坪此w中氮、磷含量，對減小湖泊富營養(yǎng)化具有重要意義[7]。

花家湖上游水體流動緩慢，同時受礦區(qū)的污水排放影響，使得水體染較為嚴重，主要污染是氮和磷，并且氮污染比磷更為嚴重?；液掠斡捎谂c淮河連通，水體流動較急，因此水體污染比上游輕。從全年監(jiān)測數據來看，污染最為嚴重的是3—5月。此時為春季，隨著溫度回升，湖泊中的藻類開始大量生長，使得湖泊中的葉綠素含量逐漸上升。硝酸鹽氮是湖泊中氮污染的主要形態(tài);夏季氮含量迅速降低，是由于湖泊底泥微生物的硝化作用，使得沉積物中的氮以硝酸鹽的形式釋放出來[8]?；液椎娜曜兓卣魇菑?月份開始逐漸上升，到7、8月緩慢下降，和藻類的生長周期一致。

總體來看，花家湖的水質狀況不容樂觀，但富營養(yǎng)化并不是十分嚴重。花家湖下游1年僅有4個月處于重度富營養(yǎng)化狀況，其他月份都處于中度或輕度富營養(yǎng)化。根據實地調查，目前當地居民在用花家湖網箱養(yǎng)魚，投入餌料較多，湖泊底泥的微生物活動較為活躍，使得硝化反硝化作用加強，湖泊中的氮以硝酸鹽的形式釋放出來。另一方面，由于大量養(yǎng)殖濾食性魚類，控制了湖泊中的藻類含量，降低了湖泊富營養(yǎng)化。未來花家湖水質的改善，主要是對氮、磷營養(yǎng)物質的控制，減少上游礦區(qū)廢水的排放，合理發(fā)展?jié)O業(yè)等生態(tài)活動，保護花家湖水資源。

4 結論

花家湖水域全年大部分時間段水質為Ⅴ類水體，整體表現為弱堿性水體。水體中氮污染比磷污染更為嚴重，以3月份污染最為嚴重。目前，湖泊仍然處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，需合理發(fā)展?jié)O業(yè)生產，開發(fā)利用塌陷水域。

參考文獻

[1]謝凱，張雁秋，易齊濤，等.淮南潘一礦塌陷水域沉積物中磷的賦存和遷移轉化特征[J].中國環(huán)境科學，2012，32（10）：1867-1874.

[2]章磊，易齊濤，李慧，等.兩淮礦區(qū)小型塌陷湖泊水質特征與水環(huán)境容量[J].生態(tài)學雜志，2015，34（4）：1121-1128.

[3]陽小蘭，張茹春，毛欣，等.白洋淀水體氮磷時空分布與富營養(yǎng)化分析[J].江蘇農業(yè)科學，2018，24（5）：1002-1302.

[4]陳靜怡，王承武，霍習良，等.張集礦區(qū)土地復墾適宜性評價研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42（03）：195-196.

[5]郭晶，王丑明，黃代中，等.洞庭湖水污染特征及水質評價[J].環(huán)境化學，2019（01）：1-8

[6]王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標準[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2002，18（5）：47-49.

[7]Xie K，Zhang Y Q，Yi Q T，et al.Optimal resource utilization and ecological restoration of aquatic zones in the coal mining subsidence areas of the Huaibei Plain in Anhui Province，China[J].Desalination and Water Treatment，2013，51（19/20）：4019-4027.

[8]何巖，沈叔云，黃民生，等.城市黑臭河道底泥內源氮硝化-反硝化作用研究[J].生態(tài)環(huán)境學報，2012，21（06）：1166-1170.

（責編：張宏民）