潘北矿区采煤塌陷地氮磷空间分布特征的研究
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作者: 姜珊珊 王佳琪
【摘要】近年来，随着煤炭开采规模扩大，采煤塌陷地也不断扩展，因此，正确认识和掌握矿区水体和土壤中氮磷的空间分布特征，对于本区采煤塌陷地的治理和利用具有重要的意义。
【关键词】煤炭；研究内容；样品采集
本文通过对潘北矿区2009年4月至2010年4月期间四次采样所采集的地表水样品进行分析，研究了本区氮磷的空间分布特征，得出以下结论：本区地表水处于严重污染状况，含量平均值分别为总氮3.67mg/L，氨氮0.28mg/L，硝态氮0.37mg/L，总磷0.11mg/L属于劣五类水。地表水污染严重的一个重要因素是水体中氮磷元素含量过高，如果不加以治理，极有可能产生水体富营养化。
0.引言
煤炭在我国一次能源的生产和消费中一直占有极其重要的地位，由于多年的煤炭开采已引起一系列的矿区环境问题，塌陷水域是由于采空塌陷后造成地表下沉低凹，积水而形成的封闭水体，有毒物不易排除，受粉尘和周围环境影响较大。
因此，为了更好的对采煤塌陷水域进行综合治理和开发，本研究通过监测发展阶段的塌陷水域，对其水中所含各种形态的氮磷元素含量进行分析评价，以便为塌陷水域的综合利用提供一定的依据。
1.研究内容和方法
潘北矿2008年1月1日投产，设计年产原煤240万吨，坑口选煤厂设计年原煤入洗能力为240万吨。采用两个水平开采，一水平标高为-650m，二水平标高为-780m，矿井设计服务年限为43.8年。
本次研究是以潘北矿区采煤塌陷地塌陷水域及其周边地区为主要对象，通过采集塌陷水域的地表水，分析氮磷元素各种存在形态的空间分布特征，通过多次采样的数据进行分析，得出该区域的氮磷元素的空间分布效应，并对其进行评价。
2.样品的采集和处理
2.1样品的采集
地表水共采集四次样品，2009年4月、7月、12月分别采样，作为春（3、4、5月）、夏（6、7、8月）和冬（12、1、2月）三季的代表，2010年4月为第四次采样。本次所采水样主要是潘北矿区的采煤塌陷区域地表水样，对于地表塌陷水可采取直接用水桶取水的方法。
采样注意事项参照《水和废水监测分析方法（第四版）》中的标准执行。
2.2 样品的处理
2.2.1 样品检测方法
在本次研究中，水体的水质分析指标有：氨氮、总氮、总磷、硝态氮。测定方法参照《水和废水监测分析方法》(第4版)。
2.2.2 样品处理与测试
塌陷积水区所取的水样主要测试指标和测试方法都采用国家标准方法。水样用0.45μm孔径的醋酸纤维素滤膜过滤，其中测定可溶性总磷含量的水样经过硫酸钾高温消解，另一部分未经消解的，直接用钼酸铵分光光度法测定可溶性正磷酸盐。使用酸性固定的水样测定总氮和氨氮，其中氨氮测定前用0.45μm孔径的醋酸纤维素滤膜过滤，使用经CAD-40型大孔径中性树脂过滤的水样测定硝酸盐氮。
2.2.3数据处理方法
本次研究的所有测试数据均采用或借助Excel软件进行统计处理分析，相关图表的绘制采用Word、Excel软件和AutoCAD2005生成。
3.结果与分析
由于潘北矿区塌陷水域被一座人工铺成的路分成了东西两部分，两部分水体相互联系，水质相差不大，所以2010年4月份时只取了西边水体的的样本，来代表整个塌陷水域。
采样点总氮含量最高的达到了5.59mg/L，最低含量为2.57mg/L，平均值为3.67mg/L，各采样点含量均超出了地表水环境质量标准五类水标准。氨氮含量最大为0.51mg/L，最小为0.19mg/L，平均值为0.28mg/L。总磷含量最大值为0.22mg/L，最小值为0.01mg/L，平均值为0.11mg/L，整体上属于二类水。
潘北矿区塌陷水域西湖的东部氮元素含量空间差异性较大，南部含量较北部高，湖中心区域的含量最小，可能是由于受到的外源性污染程度较小的原因。湖的西部总氮的分布比较均匀。
总磷含量最高的点位于湖的西北部，以其为中心向两边逐渐减少，原因可能是该采样点距离大沟西村特别近，生活污水等的排放影响了本区域的水质，西南部分的采样点相对中心和东部离大沟西村的距离更近，其总磷含量也比较高。而距离大沟西村最远的采样点总磷含量仅为0.01mg/L，证实了这种推断。说明本区中磷元素的来源主要是外源性的，周围村排放庄的生活污水对本区氮磷元素的含量水平有着密切的联系。
4.结论
本文主要研究了潘谢矿区的氮磷元素的空间分布特征，从2009年4月至2010年4月，地表水共采样4次，经过对监测数据的分析整理后，得出如下结论。
张辉等人对淮南矿区的研究表明塌陷区水资源易受环境影响,有河流通过和矸石山处的南谢桥水域水质比封闭式的北谢桥和张集水域水质差。河流水质和煤矸石淋溶水对南谢桥塌陷区水体水质有较大的影响。
本研究中，总磷的含量分布与生活污水的排放具有直接的联系，说明生活污水是磷元素的主要污染源。本区域的水质污染主要是由于氮元素含量过高，在这种情况下，磷元素成为水生生物生长的限制性因素，应该严格限制生活污水的排放和处理，避免水体中磷含量的增加。■
【参考文献】
［１］徐良骥．煤矿塌陷水域水质影响因素及其污染综合评价方法研究．[D].安徽理工大学，2009.
［２］国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会水和废水监测分析方法[M]．4版．北京：中国环境科学出版社，2002：244―257.
［３］张辉,严家平,徐良骥,袁家柱,刘劲松.淮南矿区塌陷水域水质理化特征分析[J].煤炭工程， 2008，3.
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