1.铁污染

煤矿地区地下水中的Fe一般是由于在开采过程中，煤中黄铁矿被氧化成FeSO₄溶于水，最终被氧化成Fe³⁺或是Fe²⁺和Fe³⁺共存的结果(白国良等，2006)。涉及主要反应是:

典型煤矿地下水运动及污染数值模拟:Feflow及Modflow应用

实际上在多数矿井，尤其是在还在进行开采作业的深井中，反应(1)的进行并不完全，这主要是因为黄铁矿的氧化主要发生在含水不饱和带中的缺水地区，在这一区域中没有足够的水量来对含铁矿物进行溶解和运移(董少杰等，2006)。因此在这一区域中，黄铁矿极易形成亚铁和铁离子的结晶水合物。例如，水绿矾晶体(Fe₂(SO₄)₃·H₂O)、针绿矾晶体(Fe₂(SO₄)₃·9H₂O)、叶绿矾晶体(Fe⁽²⁺⁾Fe⁽³⁺⁾(SO₄)₆(OH)₂·20H₂O)、水亚铁矾等，以及各种黄钾铁矾类晶体。这些矿物可以统称为酸成盐(AGS-AcidGeneratingSalt)类，这些矿物晶体多呈现白色或者黄色(张健俐，2001)。以生成水亚铁矾为例，在矿井中反应如下:

典型煤矿地下水运动及污染数值模拟:Feflow及Modflow应用

反应(2)与反应(1)中每摩尔黄铁矿反应产生4摩尔(H⁺)相比，每摩尔黄铁矿只能产生0.7摩尔(H⁺)。由此可以看出，反应(2)产酸能力低于反应(1)。但是，应该引起注意的是这些盐类一旦在有充足水量的环境下，将会充分快速的溶解(孙越英等，2006)，将大量铁离子(Fe³⁺)和亚铁离子(Fe²⁺)释放进水中，而其中的亚铁离子(Fe²⁺)最终将被氧化成三价铁离子(Fe³⁺)。最终在水中发生反应如下(何杉，1999):

典型煤矿地下水运动及污染数值模拟:Feflow及Modflow应用

由以上反应式可以看出，在整个过程中将会释放大量氢离子(H⁺)。因此，由于酸成盐能够在开采过程中储存大量的酸性离子，在采空区被地下水淹没以后将会有大量酸成盐(AGS)被溶解。这将会导致采空区及周边地区地下水中铁离子(Fe³⁺)及亚铁离子(Fe²⁺)浓度及数量上升，同时pH值下降，造成地下水污染，也可以称为“地球化学损伤”(Paul L，2000)。通过观测井数据显示，在新峰一矿矿井周边，Fe离子浓度最大值为0.65mg/L，最小浓度值为0.001mg/L。

2.硫酸盐污染和总硬度污染

新峰一矿地区硫酸盐污染的主要成因与铁污染成因相似，均是由于黄铁矿在开采过程中被氧化，形成硫酸盐，最后在采空区被地下水淹没的情况下溶解，进入地下水中，从而造成污染。硫酸盐浓度升高的另一个后果就是使得地下水的总硬度值增大，主要涉及反应是:

CaSO₄→Ca²⁺+SO^2－₄

硫酸盐引起的硬度是非碳酸盐硬度，在水煮沸后仍然是无法除去的，因此由此引起的总硬度上升是相对难以消除的。

3.其他污染

煤矿在开采过程中除了造成上述地下水污染以外，还会由于矿区生活和其他工业设施污水排放，使地下水中含有化学耗氧量、油类，以及挥发性酚类污染物(孟祥琴等，2006)。目前新峰一矿观测孔水样数据中并未出现此类污染物。

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文章来源：天狐定制

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