1.2 矿井地下水污染国内外研究进展

国外在20世纪80年代开展了对关闭矿区的地下水串层污染研究。英国在20世纪80年代后期就开始在达勒姆群矿区开始大规模试验研究，分析该地区矿坑水的污染范围及水质变化。英格兰的Whittle和Shilbottie矿区因矿井关闭停止疏降地下水使得水位上升，上升的地下水经采矿空间污染后淹没并污染上部各含水层，且溢出地表造成大面积地表水的严重污染（Adams and Younger，2001）。在20世纪80年代中期，美国的阿巴拉契亚地区因废弃矿井造成4000km²的地下水流域受到污染，水文地质和环境学家开始有针对性的试验、监控、治理研究。俄罗斯基泽尔煤田矿井闭坑后对喀斯特水的污染监测资料表明，该地地下水的污染深度可达1000m，平面污染半径大于25km（冯美生，2004）。

Johnson and Hallberg（2005）、Tiwary（2001）对煤矿矿井水水质类型、特性及治理特点进行了论述，讨论了矿井水综合利用中存在的问题，分析了现阶段煤矿矿井水综合利用方向，并提出了开发利用矿井水的主要对策与建议。Alpers et al.（1994）、Johnson，Hallberg（2005）对酸性矿井水的形成原因进行了分析，研究发现通过采取有效预防和治理措施，可减少酸性矿井水对地下水的污染、降低其对周围环境和设施等的破坏以及对人体健康的影响。Johnson（2003）调査研究了闭坑煤矿矿坑水的特征和演化规律及对区域水资源的影响，根据其水质特点，提出了具体的综合利用措施。

美国采矿业为处理矿山酸性污水，每天要花费100多万美元。美国矿业局估计，废弃的煤矿、金属矿和有关的矸石堆对美国1.93万km的河流和728.44km²的湖泊和水库造成有害的影响，其中至少三分之一直接归因于矿山酸性污水。在美国东部阿巴拉契亚矿区，煤矿矿井水和煤矸石对环境的破坏已成为非常严重的污染问题，也有诸多煤矿矿山区域存在类似问题，因而美国联邦政府和各州政府对矿井水污染问题极为重视（陈建平，2009）。由美国环保局（EPA）及各州政府赞助和支持，美国地质调查局（USGS）和很多高校等科研机构进行了大量的相关研究。英国、加拿大、南非、西班牙、德国、新西兰等国也根据本国不同的煤田矿井地质背景及所面临的环境问题，对由煤炭开采引起的环境污染问题，从不同的角度进行了深入研究（尹津航，2013）。

在我国，虽然大量矿井废弃和关停只是近十多年的事情，但由此引发的水污染与水环境灾害已频繁发生。1998年，北京门头沟煤矿区因报废矿井地下水疏排停止而产生地下水位抬升，从而使污染后的矿区地下水向周围含水层扩散，造成附近一个矿泉水水源地污染。1999年，在陕西黄陵沮河沿岸，因40多个小煤窑关停，导致沿河地面塌陷，河水通过塌陷裂隙及废弃小煤窑渗漏补给地下水，造成沿河地下水污染并使河流下游地下水位抬升而溢出地表，形成地表沼泽、农田被淹等严重水环境灾害（李洪文等，2006）。2000年江苏徐州矿务局、湖南资兴矿务局等因废弃煤矿停止疏排地下水，使得已废弃煤矿被污染的地下水涌入邻近正在生产的矿井，严重威胁邻近矿井的安全生产（陈建平，2009）。

随着环境问题越来越受到社会的重视，煤矿开采引发的污染也成了国内水环境研究的热点。钟佐燊等（1999）以山东淄博煤田富硫煤矿为研究区，对煤矿直接排放酸性、高硬度、高和较高矿化度的废水对地表及地下水体的污染进行了研究。张建立等 （2002）讨论了淄博煤矿矿坑排水的水化学特征，指出了淄博南部和北部煤矿水化学成分的差异，初步分析了矿坑水形成的机理，为今后对酸性矿坑水的防治提供了依据。伊利军等 （2004）选择氯化物、硫酸盐、硝酸盐氮、氟化物、总硬度、溶解性总固体、高锰酸盐指数七个评价因子，利用模糊数学法对淄川区2000年地下水水质进行了现状评价，并对1990—2000年淄川区地下水水质进行了趋势分析。张建立等 （2000）以山东淄博煤矿为研究对象，分析了煤矿每年排放的大量矿坑水对孝妇河理化指标的影响。徐军祥和徐品（2003）对山东淄博煤田矿山闭坑引起的地下水系统演化、地下水污染机理等进行了探讨，提出了污染控制及矿坑水利用的措施与建议。陆海军等（2005）对阜新市新邱煤矿的污染问题进行了研究，从矸石山作为污染源的角度出发，应用模糊数学法对其周围地下水的水质进行了评价，并对其污染途径和污染来源进行了讨论。

刘勇等（2007）研究分析了现有煤矿矿井水的主要类型和水质特征，根据水质将矿井水划分为5种基本类型，即洁净矿井水、高悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物矿井水，探讨了各种类型矿井水的产生机理，以及矿井水对环境的污染效应。徐良骥等（2009）以淮南矿区为研究对象，对煤矿塌陷水域的总磷、总氮、总硬度、重金属元素等指标的演化规律进行了分析。董强和董淑娟（2009）分析了淄川区矿坑水形成机理、闭坑后矿坑水的演化规律、矿坑排水对地表水和松散岩类孔隙水的影响及矿坑积水对岩溶水的影响，提出了控制串层污染的方法：一是切断污染通道，二是控制地下水流场形态，三是生产矿山的预控制。宋淑光等（2012）以山东岱庄煤矿为研究对象，通过对矿区的地下水样的水质分析和同位素测试，研究了矿区不同含水层地下水的水化学特征。