南岭成矿带典型铅锌矿区矿井涌水水资源与水质评价

本研究旨在通过对典型南岭成矿带铅锌矿区矿井涌水水资源与水质进行全面评价，达成以下重要目的：

1. 精确评判矿井涌水的水质特性，涵盖主要污染物、重金属含量、pH等核心指标，从而深入矿井涌水水化学构成及评估潜在危害层级。

2. 构建该地区铅锌矿区矿井涌水水质的基准数据，为后续的环境监测与治理提供科学依据及参照标准。

3. 剖析水质变化对周边生态环境的潜在作用，预估可能引发的生态风险，为生态环境保护决策给予强力支撑。

4. 借助对不同时段及不同矿井的水质检测进行对比，揭示涌水水资源与水质的时空变化规律，以便为制定具有针对性的防治策略提供科学依据。

首先，通过广泛查阅矿山开采资料和实地考察等方式系统收集南岭成矿带典型铅锌矿区的地质和采矿等相关资料，全面深入地了解矿区的地质环境情况。在此基础上，运用科学抽样法选取具有代表性的铅锌矿井涌水，进而合理构建水质监测点网络，以确保监测的全面性和准确性。严格遵循标准流程和规范操作，定期对各监测点的矿井涌水进行采样，确保样本的质量。

然后，运用如原子吸收光谱法、离子色谱法等先进的分析仪器和技术，对采集的水样进行理化指标检测，涵盖但不限于（类）重金属（如砷、铅、锌、镉等）含量、氟化物、pH和溶解氧等。同时，探究不同矿质元素在矿井涌水中的时空含量变化，以及它们与水质指标之间的关系。此外，利用时间序列分析法对比不同时间段水质检测结果，细致分析其变化趋势和规律。

在数据处理方面，采用均值法计算各项指标的平均值，以反映整体水平；运用方差分析法来评估数据的离散程度，判断数据的稳定性；还会使用相关性分析法确定不同指标之间的关联程度。通过这些数据处理方法，能更科学准确地解读检测数据。

再者，通过数据的分析和对当地的考察，以此预测未来水质的可能变化情况。采用实地调查法和监测法研究矿井涌水水资源与水质对矿区周边土壤、地表水、地下水等环境要素的影响途径和程度。结合检测结果和分析，运用综合分析法提出针对该铅锌矿区矿井涌水水质问题的综合防治策略和建议，包含治理措施、监管措施等。后续还将通过持续的跟踪监测来评估所提策略和建议的可行性和有效性，并与其他类似矿区的水质检测研究进行对比分析，总结经验和教训，为更广泛的铅锌矿区水质管理提供有价值的参考。

（1）国内研究现状

中国由于在改革开放前各方面发展较为缓慢，在矿产资源开发与治理方面也会稍晚于国外，对矿井涌水资源和水质评价的研究起步也会较晚。在20世纪，郑世燕学者^[1]是最早提出采煤涌水监测水质分析的，提到了水质分析的三种对比方法，通过水质分析法来监测采煤时地下水的运动规律，为后续矿井涌水及水质评价研究奠定了基础。随后，杨宏光等学者^[2]通过对矿井水的水质特征进行分析，发现矿井水中含有的主要污染物为SS（悬浮物浓度）和COD（化学需氧量），不断证实了矿井涌水的水质中含有重金属离子等物质物质，从而推动了该领域的发展。

石晓昕^[3]提到近年来，由于矿山开采后的遗留问题一直饱受诟病，国内外学者逐渐开始更多的关注采矿影响下的水质恶化、地下含水层破坏、水资源量的变化、水土污染等问题。同时，我国也高度重视矿产资源开发的生态保护、水资源保护等工作，国家环境保护总局出台了相关政策对矿山生态、水资源保护提出了要求，积极响应国家的绿水青山就是金山银山的口号，徐文炘等学者^[4]提到铅锌矿矿山的矿井涌水就是矿山开采和利用的废水，通过对矿井涌水的水质分析得到大部分呈酸性的结论；刘勇等学者^[5]通过研究矿井涌水的主要类型及水质特征，根据矿井水水质可分为五种类型，同时也提到矿井水的产生机理和对环境的污染效应，开展对这一类问题的研究，引起了学术界的广泛关注。张宇^[6]也提到评价矿井水质的方法有单因子和主成分分析法、地累积指数和内梅罗指数等方法。这些研究对矿井涌水造成的污染改善具有重要意义，为类似研究提供了有益参考。可见，矿井涌水与水质评价和治理方面在国内具有重要意义。

（2）国外研究现状

对于国外的研究方面，因他们起步较早，在矿井涌水方面的研究也较为丰富。R Fernandez-Rubio等^[7]学者对西班牙煤矿生产中产生的水文地质问题进行了归类和分类，Britton L等^[8]学者研究发现采矿区重金属污染种类较多，如铅，锌，锑，铜，汞， 镉，砷，铁和锰，强调了绿色环保的重要性。T.S.Larsen^[9]对铅锌尾矿重金属淋溶释放规律进行了研究，这些学者更深入的探讨了矿井涌水与水质这个问题，为该领域的深入讨论提供了重要参考。

（3）评述

基于现在的环境问题，国内外的学者对矿山开采后的遗留问题展开了研究，上述著作和诸多论文在矿山影响下产生的涌水资源和水质评价的研究思路、研究方法、研究技术路线等都给予本文重要的启发。总体而言，国内学者的文献多以对矿井涌水中所含污染物质、离子运动、水质监测方法等分析为主。南岭成矿带是我过较早发现的矿井带，提供了较多的矿产资源，目前，对南岭成矿带的涌水资源与水质状况的研究较少，也一定程度的反应了当下的研究仍然存在缺口，仍然需要进一步探索。

参考文献

[1]    郑世燕.水质分析在水体下采煤涌水监测中的应用[J].水文地质工程地质, 1985,(04):  48-50.

[2]    杨宏光. 矿井水水质特征及利用途径[J].煤矿环境保护, 1992, (04): 34-37.

[3]    石晓昕.汉中市五里坝硫铁矿区水化学特征及其形成机制研究[D].长安大学, 2022. DOI:10.26976/d.cnki.gchau.2022.001176.

[4]    徐文炘,李蘅,刘杰,等.若干铅锌矿矿井涌水水质初步研究[J].矿产与地质, 2015, 29 (01):  102-105.

[5]    刘勇,孙亚军,王猛.矿井水水质特征及排放污染[J].洁净煤技术,2007,(03): 83-86.  DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2007.03.025.

[6]    张宇.库拜和哈密矿区水环境质量评价及环境容量预测[D].中国矿业大学,2023.DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2023.002518.

[7]    R Fernandez-Rubio. 1986. Water Problems in Spanish Coal Mining[J]. International Journal of e Water, 5(3): 13-28

[8]    Britton L J, et al. 1989. Summary of U.S.Geological Survey and U.S.Bureau of Land management

（1）创新点

1.     理论创新

本研究以典型南岭成矿带铅锌矿的矿井涌水作为切入点，在前人的理论下，通过对10个废弃矿井作为研究对象，研究矿井涌水水质中的离子物质组成和水量。并且通过前期文献回顾，发现大多文献都是对矿井涌水水质的研究，对矿井涌水与地下水是否有联系，减少矿区用水隐患的研究较少，而本研究可以通过观察南岭成矿带矿井的涌水量变化和水质评析提出针对性治理措施。

2.     研究角度创新

经过阅读大量的文献，发现前人研究多采用定性的研究方法，在借鉴国内外研究的基础上，本研究尝试了跨学科融合，将自然地理、地质、化学、环境学等知识相互交融，相互作用，为研究打下了坚实的理论基础。并通过理论与实践的结合，在获得大量数据的基础上，加强了量化方面的论证。

3.     研究方法创新

经过查阅大量资料发现，对于该课题的研究多以定量或定性为主，而本文理论与实践相互结合的研究方法，进行实地监测与分析，对废弃矿井涌水水质使用单因子评价法进行评价，并以氟化物、总砷、总锌、总镉、总铅4个矿区典型污染物指标作为本次废弃矿井涌水水质评价指标，利用origin和Excel等软件来绘图与分析相关的数据。

（2）项目特色

根据《中国人民共和国生态文明建设纲要》（2015）提出的可持续发展战略和生态保护和恢复任务，本文对南岭成矿带的矿井涌水水质研究，探讨水质中是否会含有污染性物质，所含污染物质有什么，含量多少，是否会影响矿区附近的地下水等水源，为后续治理因矿井开采而导致涌水污染、实现绿色开采提供了方法建议。本项目通过文献查阅，实地与实时监测，采集与分析数据，保证数据真实有效。

相关方法：单因子评价法。

单因子水质评价法是一种常用的水质评价方法，是《水资源保护规划技术大纲》中推荐的方法，现行的《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中明确规定：“地表水环境质量评价应根据应实现的水域功能类别，选取相应类别标准，进行单因子评价”。单因子评价指用 水体中感观性、毒性和生物学等单因子的监测结果对照各自类别的评价标准，确定各项目的水质类别，在所有项目水质类别中选取水质最差类别作为水体水质类别，其基本思想是将每一种水质参数与相应的评价标准进行比较以此确定水质类别。公式如下：

P_i ＝ C_i / S_i

其中，P_i为单因子污染指数，C_i为第i种水质指数的实测浓度（mg/L），S_i为第i种水质指标的评价标准（mg/L）。其意义在于单因子污染指数即为实测水质指标浓度与对应评价标准的比值，其值越大则意味着污染程度越严重。该方法是操作最为简单的一种水质综合评价方法，目前使用较多，可直接了解水质状况与评价标准之间的关系。单因子评价法对水体水质从严要求，能够确保水体安全。弊端是有时会由于过于严格的要求把水域使用功能评价得偏低，而且各评价参数之间互不联系，不能全面反映水体污染的综合情况。

拟解决的问题：科学评价铅锌矿区矿井涌水的水量和水质。

铅矿矿山矿井涌水是在矿山开采和利用过程中产生的特殊废水，这类废水中通常含有硫酸和含硫酸盐以及铅、锌等重金属离子。这些矿井涌水一经流入自然水系进而汇入区域水系，将会污染水系，对下游的居民生活和生产以及生态环境造成极大的影响和危害。锌矿区流域附近极易造成水污染，主要污染源有：砷、锌、镉等重（类）金属元素以及氟化物等。不同地区污染程度和污染物类型也存在差异，如黔西北典型铅锌矿区中玉兰和永昌矿区Pb、Zn、Cd和Cu，杉树林矿区Pb、Zn、Cd、Hg 和As 属重度污染；河北省某铅锌矿区周边耕地土壤Cd、Hg、Pb 和 Zn 超过区域土壤背景值，参照国家二级标准限值评价Cd为严重超标，Zn、Pb、Cu 次之，As、Hg属轻微超标。本次通过典型南岭成矿带铅锌矿区的10个废弃矿井涌水点为研究对象，通过定期的采样、测流速和水样检测工作，对矿区矿井涌水水资源与水质进行科学评价。为矿山水资源保护和治理提供技术支持，进而促进矿山可持续发展和保护生态环境。

已对多个矿井涌水进行采集，并将采集的矿井涌水水样送至“自然资源部岩溶地质资源环境检测中心” 检测。接下来对监测数据进行分析，使用origin、Excel等软件对检测所得数据画出相应动态变化图，根据每个点位的标号需要给出采样分布图以进一步比较不同月份矿井涌水涌水量大小。