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矸石淋溶液中的氟化物对地下水环境的影响

2020-09-21李乔莎

山西冶金 2020年4期

李乔莎

(山西省环境保护技术评估中心,山西 太原030024)

山西是煤炭开采大省,在煤炭开采过程中,会产生大量的煤矸石[1]。煤矸石成分复杂[2],在雨水等长期浸泡过程中,会产生大量淋溶液,在淋溶液中氟化物的含量较其他污染物属于较高序列。地下水中的氟化物经过自然循环最终进入人体,人体内氟化物含量过多,会引起骨质疏松、关节疼痛等疾病,特别是造成牙齿损伤,形成氟斑牙。因此,对地下水中氟化物的研究显得特别重要。

本次研究选取堆放场地的矸石所产生的淋溶液,根据淋溶实验结果,本次淋溶液中的氟化物质量浓度为0.897 mg/L,研究区面积为3.4 hm2。

1 预测及相关参数的确定

1.1 源强确定

在降水条件下,研究区将接受一定量的降水入渗量,当其持水度超过最大持水度之后即形成淋溶水,并向下运移补给地下水。

式中:Q为多年平均降水量,万m3/a;P为多年平均降雨量,取当地多年平均降雨量533.9 mm;α为降水入渗率,采用项目所在区域第四系全新统砂砾石类入渗系数,其值取0.25,无量纲;F为研究区面积,约3.4 hm2。

经计算,平均降水入渗水量可达到4 536.8 m3/a(12.4 m3/d),长时间的浸溶后形成矸石淋溶水,可在重力作用下下渗补给地下水体。

1.2 预测方法

将污染源概化为点源,注入规律为瞬时注入,采用一维稳定流二维水动力弥散-平面瞬时点源公式预测,公式如下:

式中:x,y为计算点处的位置坐标;t为时间,d;C(x,y,t)为t时刻点x,y处的污染物浓度,mg/L;M为含水层厚度;mM为长度为M的线源瞬时注入的污染物的质量,kg;u为水流速度,m/d;……

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