新汶矿区煤矸石理化特征分析及生态风险评价Physicochemical Characterisation and Ecological Risk Assessment of Coal Gangue in Xinwen Mine Area
孟瑞艳,周晓芳,王新富,张雷,王彦君,章梅,吴求刚
摘要(Abstract):
为进一步推进新汶矿区煤矸石的无害化和资源化利用,采集了新汶矿区不同煤矿的煤矸石,利用XRD、XRF、ICP-OES及工业分析法进行煤矸石理化特征分析,并进行生态风险评价研究,结果表明:新汶矿区煤矸石样品均具有低水分、高灰、低硫、低发热量的特征,矿物成分主要以石英、黏土矿物、长石和白云石等矿物为主,化学成分主要为SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3,具有中硅、高铝特征,属于黏土岩类矸石;煤矸石中Se处于高度富集状态,有机质为6.14%~16.12%;Fe、Mn、Zn等有效态和速效K含量较高;重金属元素检测结果均小于农用地土壤污染风险筛选值,Zn和Cu的浸出浓度相对较高;总体判断认为新汶矿区煤矸石中重金属总潜在生态风险程度为低度,但需要针对Hg和Cd元素进行重点防控,避免带来较大的安全隐患。
关键词(KeyWords): 煤矸石;理化特征;生态风险评价;新汶矿区
基金项目(Foundation): 江苏地质矿产设计研究院科技创新项目(JSY-2022-J02-01);; 徐州市科技创新重点研发计划(社会发展)项目(KC23325);; 中国煤炭地质总局“揭榜挂帅”项目“矿山固废处置与综合利用技术研究”(ZMKJ-2023-JBGS02-02)
作者(Author): 孟瑞艳,周晓芳,王新富,张雷,王彦君,章梅,吴求刚
参考文献(References):
- [1]马荣,何建国,章梅,等.安徽恒源煤矿区土壤肥力特征及重金属风险评价[J].中国煤炭地质,2023,35(1):50-56.
- [2]袁亮.我国煤炭工业高质量发展面临的挑战与对策[J].中国煤炭,2020,46(1):6-12.
- [3]黄艳利,王文峰,卞正富.新疆煤基固体废弃物处置与资源化利用研究[J].煤炭科学技术,2021,49(1):319-330.
- [4]潘硕,胡雨晴,王海燕,等.煤矸石综合利用技术现状与标准体系研究[J].中国矿业,2024,33(7):89-98.
- [5]王兴明,张瑞良,王运敏,等.淮南某煤矿邻近农田土壤中重金属的生态风险研究[J].生态环境学报,2016,25(5):877-884.
- [6] NADUDVARI A, KOZIELSKA B, ABRAMOWICZ A, et al.Heavy metal-and organic-matter pollution due to self-heating coalwaste dumps in the Upper Silesian Coal Basin(Poland)[J]. J Hazard Mater, 2021,412.
- [7] WANG H, CHENG C, CHEN C. Characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbon release during spontaneous combustion of coal and gangue in the same coal seam[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2018,55:392-399.
- [8]王新富,王彦君,高良敏,等.煤矸石对草原煤矿区生态风险影响研究[J].煤炭科学技术,2022,50(10):226-234.
- [9]张华林,赵梦飞,江晓亮,等.煤矸石改性方法及其资源环境利用研究进展[J].化学学报,2024,82(5):527-540.
- [10]崔丹.利用煤矸石恢复治理新汶矿区沉陷土地探讨[J].山东科技大学学报(自然科学版),2008,27(6):29-32.
- [11]王新富,秦云虎,王彦君,等.华丰煤矿矸石理化特征分析及分级分质利用[J].中国煤炭地质,2023,35(1):19-24.
- [12]许泽胜,杨巧文,王新国,等.煤矸石的分类及其综合利用[J].中国环保产业,2001(S1):22-24.
- [13]冯兆祥,李望,朱晓波,等.机械活化煤矸石制备硅肥试验研究[J].非金属矿,2024,47(2):5-9.
- [14]刘帆俞,宋慧平,吴海滨,等.煤矸石土壤化利用与土壤改良剂研究进展[J].矿产保护与利用,2023,43(6):14-26.
- [15] ZHANG H, OUYANG S. Release Characteristics of Heavy Metals from Coal Gangue under Simulation Leaching Conditions[J]. Energy Exploration&Exploitation, 2014,32(2):413-422.
- [16]肖利萍,梁冰,陆海军,等.煤矸石中某些物淋溶释放特点的实验分析[J].安全与环境学报,2006(2):19-22.
- [17]王新富.典型生态脆弱区煤矸石处置环境效应研究[D].安徽淮南:安徽理工大学,2020.
- [18] HANSON M L, SOLOMON K R. New Technique for Estimating Thresholds of Toxicity in Ecological Risk Assessment[J].Environmental science&technology, 2002,36(15):3257-3264.
- [19]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国科学环境出版社,1990.
- [20]徐争启,倪师军,庹先国,等.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算[J].环境科学与技术,2008(2):112-115.