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矿产开采在为人们提供社会发展所需要的必需资源的同时也会产生大量污染物,从而引起严重的环境问题,特别是酸性矿山废水(AMD)的排放问题越来越严重。酸性矿山废水具有较低的pH,高浓度的SO42-、Fe2+及富含各种重金属(如Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni)等特点。研究煤矿开采对环境影响程度的原因及其变化规律,对于环境的保护和污染防治十分重要。高浓度硫酸盐废水排到水体环境中会产生一系列污染及环境效应,如加速流域碳酸盐岩侵蚀,导致建筑材料腐蚀,甚至可以改变水体原有的生态调节功能,进而危害人体健康。本研究选择贵州省织金县珠藏镇酸性煤矿排水集中区为研究对象,分别在枯水期(2017年1月)和丰水期(2017年8月),对水体和沉积物硫形态、Fe及其他重金属分布特征进行分析,探讨硫酸盐在喀斯特地质背景下酸性煤矿山排水中的迁移转化特征。主要研究结果如下:(1)研究河段pH基本稳定在3左右,随水流方向呈缓慢降低趋势;水体电导率(EC)值较高,枯水期平均值为2.43 ms/cm,丰水期平均值为3.27 ms/cm,说明水中离子含量较高;水体氧化还原电位(ORP)值较高,丰枯两季平均值均为464.33 mV,且呈逐渐上升趋势。丰水期降水量的增加对Ca浓度影响较大;在枯水期酸性煤矿排水沿溪流向下过程中不断溶蚀碳酸盐岩基岩,从而增加水体中Ca离子浓度。(2)研究区水体SO42-含量很高,枯水期最高达3886 mg/L,丰水期最高达3630mg/L,随水流方向含量有所下降,说明存在一定程度的自净作用。该流域水体溶解态硫主要以SO42-形态存在,亚稳态硫在这种高氧化状态的AMD中的含量极低。沉积物中硫的主要形态是可交换态硫酸盐(ExS),其含量约占总硫(TS)的65%,还原态硫含量相对较少,其含量大小顺序是元素硫(ES)<酸可挥发性硫(AVS)<铬还原态硫(CRS)。(3)研究区水体溶解态重金属的平均浓度大小为Fe>Mn>Zn>Cu>Cr,其中Fe含量很高,枯水期和丰水期的均值分别达173.38 mg/L和127.68 mg/L。重金属从煤矸石堆场点之后沿流域呈逐渐降低的趋势,且与SO42-的沿程衰减较一致。(4)研究区小流域季节变化对沉积物中Fe影响并不显著。Fe的平均含量在丰水期与枯水期分别高达395.4 mg/kg、408.17 mg/kg;各重金属在煤矸石堆场附近沉积物中含量均有幅度提高,说明矸石堆场对环境影响显著。(5)支沟中沉积物的大量生成与SO42-降低显著相关。Fe(Ⅲ)在酸性条件下(pH 2.73.3)的一个重要衰减原因是与SO42-形成含铁矿物。(6)沉积物含硫含铁特征明显,其主要成分有蒙脱石、石膏、石英、方解石等,并检测出一定量的铁羟基氧化物和铁羟基硫酸盐矿物,包括水铁矿、针铁矿、施氏矿物等。综上所述,SO42-在酸性煤矿废水中的迁移除了河流运移与稀释扩散的作用外,其还与Fe共沉淀形成铁羟基硫酸盐矿物,该矿物对重金属离子有吸附作用。