煤矿酸性"老窑水"低Ca/Mg成因机制

P641.1%X752; 山西省阳泉市山底河煤矿"老窑水"循环系统多年水质监测数据计算结果显示,煤矿酸性"老窑水"的Ca/Mg值普遍偏低,且存在Ca/Mg值随酸化程度的增强(SO42-含量增加或pH减小)而减小的规律.针对这一问题,结合研究区的地球化学物源条件,通过室内试验以及野外监测水样的石膏、方解石、白云石矿物饱和指数与pH变化关系,分析煤矿酸性"老窑水"低Ca/Mg值的成因机制.研究表明:区内石炭系-二叠系的煤系地层中碳酸盐岩夹层、分散状态分布的菱镁矿、黄铁矿是"老窑水"中Ca2+、Mg2+、SO42-的物质...

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Published in中国岩溶 Vol. 41; no. 4; pp. 511 - 521
Main Authors 石维芝, 赵春红, 梁永平, 韩占涛, 谢浩, 唐春雷
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004 01.08.2022
中国地质大学(北京),北京100083%中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004%生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心,北京100012
Subjects
煤矿酸性"老窑水"
山底河
成因机制
低钙镁比值特征指标
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ISSN1001-4810
DOI10.11932/karst2022y10

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Abstract P641.1%X752; 山西省阳泉市山底河煤矿"老窑水"循环系统多年水质监测数据计算结果显示,煤矿酸性"老窑水"的Ca/Mg值普遍偏低,且存在Ca/Mg值随酸化程度的增强(SO42-含量增加或pH减小)而减小的规律.针对这一问题,结合研究区的地球化学物源条件,通过室内试验以及野外监测水样的石膏、方解石、白云石矿物饱和指数与pH变化关系,分析煤矿酸性"老窑水"低Ca/Mg值的成因机制.研究表明:区内石炭系-二叠系的煤系地层中碳酸盐岩夹层、分散状态分布的菱镁矿、黄铁矿是"老窑水"中Ca2+、Mg2+、SO42-的物质来源;在黄铁矿氧化水解形成的以硫酸根为主导的酸性溶液中(pH为2.0～4.5),代表硫酸对石膏、方解石、白云石可溶解性的饱和指数排序为石膏＞方解石＞白云石,受石膏在高浓度硫酸活性降低并发生沉淀、方解石溶解受Ca2+同离子效应抑制和饱和状态的平衡调节的综合影响,使Ca2+相对含量减少,由于MgSO4溶度积大于CaSO4,故Mg2+含量未受上述约束(或较低),脱白云岩化反应可因Ca2+含量随石膏沉淀而继续进行,加之区内有菱镁矿的溶解,使得Mg2+相对含量增加,最终出现了镁矿酸性"老窑水"Ca/Mg值低的结果.Ca/Mg值可作为煤矿酸性"老窑水"的污染特征指标,应用于环境影响评价.
AbstractList P641.1%X752; 山西省阳泉市山底河煤矿"老窑水"循环系统多年水质监测数据计算结果显示,煤矿酸性"老窑水"的Ca/Mg值普遍偏低,且存在Ca/Mg值随酸化程度的增强(SO42-含量增加或pH减小)而减小的规律.针对这一问题,结合研究区的地球化学物源条件,通过室内试验以及野外监测水样的石膏、方解石、白云石矿物饱和指数与pH变化关系,分析煤矿酸性"老窑水"低Ca/Mg值的成因机制.研究表明:区内石炭系-二叠系的煤系地层中碳酸盐岩夹层、分散状态分布的菱镁矿、黄铁矿是"老窑水"中Ca2+、Mg2+、SO42-的物质来源;在黄铁矿氧化水解形成的以硫酸根为主导的酸性溶液中(pH为2.0～4.5),代表硫酸对石膏、方解石、白云石可溶解性的饱和指数排序为石膏＞方解石＞白云石,受石膏在高浓度硫酸活性降低并发生沉淀、方解石溶解受Ca2+同离子效应抑制和饱和状态的平衡调节的综合影响,使Ca2+相对含量减少,由于MgSO4溶度积大于CaSO4,故Mg2+含量未受上述约束(或较低),脱白云岩化反应可因Ca2+含量随石膏沉淀而继续进行,加之区内有菱镁矿的溶解,使得Mg2+相对含量增加,最终出现了镁矿酸性"老窑水"Ca/Mg值低的结果.Ca/Mg值可作为煤矿酸性"老窑水"的污染特征指标,应用于环境影响评价.
Author 韩占涛
梁永平
赵春红
谢浩
石维芝
唐春雷
AuthorAffiliation 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质大学(北京),北京100083%中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004%生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心,北京100012
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