淮北濉蕭礦區(qū)采煤塌陷區(qū)水污染特征及評價

劉 杰，易齊濤，嚴(yán)家平

(1.淮北礦業(yè)股份有限公司，安徽淮北 235000; 2.安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，安徽淮南 232001)

淮北市是典型的水資源短缺的城市，人均水資源占有量約為全國的四分之一。但淮北市煤炭資源的開采也使得地區(qū)水資源賦存條件受到不同程度改變。區(qū)內(nèi)現(xiàn)共有采煤塌陷區(qū)30多處，可利用的積水區(qū)總庫容約6 508萬m3，規(guī)劃至2020年為1.32億m3[1]。因此，隨著煤礦資源的枯竭和土地沉陷，伴隨著水資源的形成，將能夠緩解淮北市缺水的狀況。在對較大面積采煤塌陷區(qū)規(guī)劃利用中，通常會考慮到周圍河流水系的作用，即將塌陷區(qū)和周圍河流貫通，在豐水期引入雨洪資源調(diào)蓄庫容，形成平原水庫或生態(tài)湖泊，使其發(fā)揮工農(nóng)業(yè)用水源地和生態(tài)環(huán)境效益雙重作用[2]。然而，這些工程性措施中，通常只考慮到水量的調(diào)節(jié)而缺少水質(zhì)方面的相關(guān)研究，由于塌陷積水區(qū)與河流的水質(zhì)狀態(tài)及水體功能可能存在較大差異，兩種水體水質(zhì)也可能存在相互影響。

在此之前，采煤塌陷區(qū)的水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境研究主要集中于單個水體，而且集中在水環(huán)境現(xiàn)狀評價與利用、水體富營養(yǎng)化特征[3-4]、沉積物氮磷釋放風(fēng)險[5-7]、生物群落結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能評估[8-9]，而綜合考慮塌陷區(qū)水體和河流聯(lián)通情況下水系污染特征識別及評價報道較少。本文選取的研究對象為淮北市區(qū)周邊采煤塌陷水體與河流水系，水質(zhì)評價采用單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、分級評價法及綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法4種方法，比較各種方法的優(yōu)缺點和適用性，以便準(zhǔn)確識別并評估此類區(qū)域污染組成特征，為采煤沉陷水域和河流聯(lián)通工程適宜性評估、水體功能定位、污染防治及生態(tài)重建與恢復(fù)提供參考資料和科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

目前，區(qū)內(nèi)采煤塌陷區(qū)總水域面積約32 km2，近年平均每年以3%～4%的速度增加。研究區(qū)域主要位于淮北市東南部的“朱莊-楊莊”礦采煤沉陷區(qū)。該區(qū)東西寬6 km，南北長10 km，岱河自北向南與龍河交匯至雷河。根據(jù)區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境治理規(guī)劃，擬將位于礦區(qū)南部、中部和東部的三片采煤沉陷水域連通，形成人工湖泊系列，并通過天然河流—岱河在汛期對采煤沉陷水域進行水源補充，增加調(diào)蓄庫容，改善水循環(huán)條件。湖水流動方向自東北向西南為“岱河→東湖→中湖→南湖→雷河”。本文在此研究區(qū)內(nèi)設(shè)置3個水質(zhì)觀測研究站點，分別為東湖(DHu)、中湖(ZHu)、南湖(NHu)，在周邊3條河流設(shè)置5個水質(zhì)監(jiān)測斷面，其中岱河3個，命名為DaiH1、DaiH2、DaiH3，龍河和雷河各設(shè)置一個1個斷面，分別命名為LongH和LeiH，具體地理位置如圖1所示。

圖1 淮北采煤沉陷水域監(jiān)測站點及河流水質(zhì)監(jiān)測斷面分布Figure 1 Huaibei coal mining subsided area water system monitoring points and river water quality monitoring sections distribution

1.2 采樣及分析方法

為掌握研究區(qū)水質(zhì)及動態(tài)變化特征，以及城區(qū)內(nèi)3條天然河流水環(huán)境對塌陷區(qū)水質(zhì)的影響，2012年以來，在DHu、Zhu和NHu分別設(shè)5～8個采樣點，及3條河流的5個監(jiān)測斷面，對DO、NH4-N、CODcr等21項指標(biāo)進行監(jiān)測，并按照季節(jié)不同采集年內(nèi)不同時間段樣品。采樣和檢測分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)。

1.3 水質(zhì)評價方法

水質(zhì)評價分3類方法：第1類是根據(jù)某一級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對水體進行衡量，其結(jié)論是指所評價的水體對應(yīng)于該級標(biāo)準(zhǔn)的污染程度，單因子評價法和綜合污染指數(shù)法屬于該類。第2類方法則是依照所有的水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)，首先確定單項污染分級，然后得出評價水體的級別，例如分級評價法。第3類是綜合上述兩類方法的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法。本文將分別使用3類方法評價，并對結(jié)果及適宜性進行比較和論證。

第1類方法中采用單因子評價法和綜合指數(shù)污染法，評價的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)[12]三級標(biāo)準(zhǔn)。綜合污染指數(shù)的計算公式[13]如下：

(1)

式中：Ci為i項污染物的實際測量質(zhì)量分?jǐn)?shù)值，C0為i項污染物在選取的參考標(biāo)準(zhǔn)的評價標(biāo)準(zhǔn)限值。根據(jù)水質(zhì)的監(jiān)測結(jié)果對水質(zhì)進行分級，對應(yīng)的分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 綜合污染指數(shù)法水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)[14]

第2類分級評價法依據(jù)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)。此方法主要對研究區(qū)內(nèi)的Ⅰ～Ⅴ類水分別劃分等級并賦予一定的分值。其中Ⅰ類水為理想級，Ⅱ類水為良好級，Ⅲ類水為污染級，Ⅳ類水為重污染級，Ⅴ類水為嚴(yán)重污染級，分別評分為10分、8分、6分、4分、2分，0分為劣Ⅴ類[15]。確定其單項污染分級評分，然后計算各項指標(biāo)評分算術(shù)平均值。分級評價法的計算公式為：

(2)

式中：Ai為參評的各個因子評分值。

第3類方法由單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)計算[16-17]和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Iwq)計算以及水質(zhì)等級確定三方面組成。其參數(shù)組成為Iwq=X1X2X3X4。由計算獲得式中的X1、X2，通過對比得到的結(jié)果確定X3、X4。其中，X1為研究區(qū)的總體水質(zhì)所在的類別；X2為綜合水質(zhì)指標(biāo)在X1類水質(zhì)指標(biāo)變化區(qū)間中所處的位置；X3為參評綜合水質(zhì)評價的所有指標(biāo)中低于研究區(qū)水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項指標(biāo)的數(shù)量；X4通過比較綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別獲得。X1·X2具體計算公式為：

(3)

式中：m為參加評價的單項指標(biāo)個數(shù)；P1,P2,Pm為第1,2,m項水質(zhì)因子中的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)中的X1·X2取值。X1·X2范圍與綜合水質(zhì)級別具體的判定關(guān)系見表2。

表2 水質(zhì)級別判定標(biāo)準(zhǔn)[16]

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)統(tǒng)計分布特征

首先將3個采煤沉陷水域站點和5個河流監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)按季節(jié)均值變化進行分析統(tǒng)計，其內(nèi)容包括觀測斷面水體常規(guī)理化指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)、重金屬元素含量與豐度，以及水體富營養(yǎng)化參數(shù)等，其結(jié)果如表3和表4所示。DHu、ZHu和NHu的pH值為8.1～8.8(表3)， 而5個河流監(jiān)測斷面為7.2～8.3，均值為7.7，屬偏堿性水。TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨季節(jié)變化明顯，夏、秋季較高，冬、春季較低，主要是由于夏季溫度較高，浮游生物量增大導(dǎo)致。其中DHu、ZHu和NHu分別為8.4～36.3 mg/L、7.0～17.4 mg/L、5.2～13.2 mg/L，5個河流斷面總體為3.0～35.0 mg/L。

表3 東、中、南湖及河流各監(jiān)測斷面理化指標(biāo)、富營養(yǎng)化參數(shù)的季節(jié)均值分布

“-”表示未測定。

表4 東、中、南湖站點及河流各監(jiān)測斷面重金屬元素的季節(jié)均值分布

“nd.”表示未檢出。Fe、Mn指標(biāo)參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)集中式生活飲用水源地補充項目中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值；Ni指標(biāo)參考特定項目的標(biāo)準(zhǔn)限值；其它重金屬元素參考標(biāo)準(zhǔn)中基本項目標(biāo)準(zhǔn)限值的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值。

3個采煤沉陷水域研究站點的TDS和Alk質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化相對較小，TDS均值分別為746.7、633.3、579.4 mg/L，在500～1 000 mg/L，屬于較高礦化度水，Alk總體為204.8～293.5 mg/L，均值為244.7 mg/L。5個河流監(jiān)測斷面的TDS和Alk質(zhì)量分?jǐn)?shù)則具有較大的變化，TDS為498.8～1 129.5 mg/L，也屬于較高礦化度水，Alk為209.0～415.6 mg/L，均值為326.2 mg/L。河流由于受到季節(jié)性波動及區(qū)域環(huán)境因素影響較大，水質(zhì)相比采煤沉陷水域來說具有更大的不穩(wěn)定性。

DO在3個水域研究站點含量較高，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.5 mg/L，可達到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在5個河流監(jiān)測斷面DO的含量均值明顯較低，僅為6.7 mg/L。在岱河上游監(jiān)測斷面DaiH1、DaiH2斷面DO的均值分別僅為1.7 mg/L和2.6 mg/L，水質(zhì)類別已達到劣Ⅴ類或Ⅴ類，污染現(xiàn)狀比較嚴(yán)重，這可能與排污影響有關(guān)。DaiH3均值可達7.8 mg/L，可見經(jīng)過一段距離水體自凈后，DO質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到恢復(fù)。LongH和LeiH斷面DO含量較高，4個季度均值分別為9.0 mg/L和10.9 mg/L。河流斷面CODcr質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，季節(jié)變化為20.8～78.5 mg/L，均值為56.0 mg/L，絕大部分屬于劣Ⅴ類水，表明有機污染十分嚴(yán)重，而DHu和Zhu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5～50.0 mg/L，水質(zhì)可歸類為Ⅳ類或者Ⅴ類，而NHu質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低達到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為10.1～15.0 mg/L，CODcr總體上DHu>ZHu>NHu。

3個采煤沉陷水域TP和TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01～0.28 mg/L和0.3～2.1 mg/L，個別站點季節(jié)達到Ⅰ類或Ⅱ類級別，其他大部分均超過Ⅲ類，DHu站點夏季水質(zhì)最差，達到劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，氮磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體上也是：DHu>ZHu>NHu。5個河流監(jiān)測斷面TP和TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05～1.21 mg/L和3.6～21.6 mg/L，遠高于3個采煤沉陷水域站點。此外，根據(jù)水體SD、TN、TP和Chl-a四個指標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)計算(方法參見文獻[3])綜合富營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)(TLI)。不同季度采煤沉陷水域3個站點水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)的跨度為“中營養(yǎng)”到“輕度富營養(yǎng)”或“中度富營養(yǎng)”；河流的5個監(jiān)測斷面水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)均為“重度富營養(yǎng)”狀態(tài)。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，對各站點重金屬指標(biāo)實測質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表4)進行比較分類。其中除了Se、As未檢出以外，其它金屬元素在不同的季節(jié)均有所檢出。Cu、Zn、Cr分別為2.9～3.4、1.3～8.1、3.5～9.6 ug/L，所有實測值均達到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；Pb、Cd分別為1.9～12.5、0.2～2.7 ug/L，處于Ⅰ類或Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；Hg含量為0.11～0.92 ug/L，超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。在Fe、Mn指標(biāo)方面，3個采煤沉陷水域研究站點除了DHu夏季超標(biāo)外，其它均達到集中式生活飲用水源地補充項目的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，而河流監(jiān)測斷面重金屬污染略高于湖泊。

綜上所述，3個采煤沉陷水域研究站點水質(zhì)較好，而周圍河流受到較為嚴(yán)重的污染，有機物、營養(yǎng)鹽類及重金屬元素均是河流高于采煤沉陷水域，采煤沉陷水域中NHu水質(zhì)最好，ZHu次之，DHu由于受農(nóng)民養(yǎng)殖活動影響較大，水質(zhì)狀況較差。

2.2 不同評價方法結(jié)果比較

將評價指標(biāo)分為有機污染類(DO、COD、NH4-N)、營養(yǎng)鹽類(TP、TN)和重金屬類(Cu、Zn、Se、As、Hg、Cd、Cr、Pb)，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評價結(jié)果見表5。

從結(jié)果中可以看出：

1)單因子評價法顯示3個采煤沉陷水域站點中DHu水質(zhì)最差，冬季和夏季為劣Ⅴ類，ZHu和NHu評價結(jié)果相對而言較為穩(wěn)定，比DHu污染小，除ZHu秋季外均為Ⅳ類水體。河流的5個監(jiān)測斷面各季度的水質(zhì)均為劣Ⅴ類，表明水質(zhì)污染情況十分嚴(yán)重。評價結(jié)果由污染最嚴(yán)重的水質(zhì)參數(shù)所決定，所以單因子評價法具有一定的片面性。

表5 多方法水質(zhì)評價結(jié)果

2)根據(jù)綜合污染指數(shù)法評價結(jié)果可得出河流5個監(jiān)測斷面水質(zhì)污染級別為重污染，采煤沉陷水域3個站點水質(zhì)污染級別為輕污染。通過單因子評價法的各個參評指標(biāo)評分的算術(shù)平均值計算，綜合污染指數(shù)法減小了污染最大項和最小項的影響，相對單因子評價法結(jié)果，評價所得污染程度低，但是不能夠突出特征污染物，也不能很好地確定綜合水質(zhì)所屬的類別。

3)分級評價法結(jié)果顯示3個采煤沉陷水域研究站點的水質(zhì)較好，大部分處于Ⅱ類或Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，NHu站點評分結(jié)果最高，均值為8.9分，水質(zhì)最好。5個河流監(jiān)測斷面中DaiH1評分均值最低為6.77，LeiH評分均值最大為7.42，為分級評價法規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)。分級評價法同綜合污染指數(shù)法類似，特別是多數(shù)指標(biāo)評分較高，往往會提高整體水質(zhì)評分，和實際水質(zhì)狀況可能不太符合。

4)綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法評價結(jié)果表明DaiH1斷面春夏季，DaiH2秋春季，以及LeiH春季為劣Ⅴ類水質(zhì)。評價結(jié)果與實際水質(zhì)特征基本吻合，這點從X1.X2數(shù)值均值容易判斷。按照水質(zhì)優(yōu)劣程度的順序分別為：NHu>ZHu>DHu>LongH>LeiH>DaiH，結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性及可靠性，并能夠在同一類水體進行更加細(xì)致的區(qū)分。

2.3 水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的分布特征

2.3.1 主要污染物分析

如圖2可見，采煤沉陷水域3個站點TN、TP、CODcr單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Pi)均值分別為4.0、4.0、3.9，可判定為主要特征污染物，使得水質(zhì)接近Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。DO和NH4-N的均值較低，分別為1.3和1.1， 均可達到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而5個河流監(jiān)測斷面不同指標(biāo)的污染程度趨勢亦相同，上述5種指標(biāo)的Pi均值分別為10.3、5.9、5.8、3.7、2.3。由圖2b中可見，采煤沉陷水域及河流在重金屬方面主要的特征污染物為Hg。其單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Pi)的均值在采煤沉陷水域站點與河流斷面分別為4.4、3.9，分別屬于Ⅳ類或Ⅲ類水質(zhì)級別。其它重金屬元素Pi均值相對較低，按照大小排序為：Cd(1.5)>Cr(1.4)>Pb(1.3)>Cu(1.1)>Zn(1.0)，均處于Ⅰ類或Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而As、Se均未檢出，故圖2b中未表示。

圖2 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)比較Figure 2 Single factor water quality identification indices comparison

2.3.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)特征

選取DO、CODcr、NH4-N、TP、TN、Hg 6種特征污染物為綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的參評指標(biāo)，并根據(jù)綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(Iwq)計算方法和水質(zhì)分級判定標(biāo)準(zhǔn)(表3)確定水質(zhì)等級(表6)，各個站點季節(jié)Iwq均值比較參見圖3。

3個采煤沉陷水域Iwq均值為3.140，其中NHu站點水質(zhì)最好，3個季度能達到Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn)，DHu站點夏季水質(zhì)最差達到Ⅲ類水質(zhì)，1個季度為Ⅳ類水質(zhì)。而5個河流斷面的Iwq較大，均值為5.352，總體來說水質(zhì)較差，其中DaiH1夏季最差，接近7.0，出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。根據(jù)Iwq均值大小，將沉陷區(qū)湖泊河流水系各研究站點水質(zhì)污染程度排序得到：DaiH1(6.253)>DaiH2(5.852)>DaiH3(4.951)>LongH(4.941)>LeiH(4.841)>DHu(3.640)>ZHu(3.240)>NHu(2.530)。

從Iwq值可以看出，NHu整體水質(zhì)最好，這與該站點規(guī)劃功能區(qū)目標(biāo)相一致，即擬定為城市水源地保護區(qū)，由于周邊具有良好的生態(tài)緩沖帶，污染程度較輕，水質(zhì)狀態(tài)最好。其次是ZHu站點水質(zhì)，為自然狀態(tài)下形成的采煤塌陷區(qū)水體。但由于沒有加強管理，而由于在DHu周圍農(nóng)民開始發(fā)展?jié)O業(yè)養(yǎng)殖，造成了對水體的污染，這點體現(xiàn)在Iwq值得變化。沿河流流經(jīng)途徑來看，研究區(qū)內(nèi)岱河從上游到下游污染程度有減輕趨勢，這與當(dāng)?shù)睾恿鲗嶋H狀況相關(guān)，DaiH水量較小，河道兩側(cè)有大量的蘆葦，上游的排放的污染物經(jīng)過自然濕地根際植物過濾和吸收，水體得到一定程度上的自凈，污染程度緩慢降低，但整體而言，河流污染程度遠遠大于湖泊。

3 討論

淮北市的城市發(fā)展規(guī)劃擬將市區(qū)周邊3個主要的采煤沉陷水域與河流貫通，形成完整水系。但塌陷區(qū)特殊的形成條件、水體來源等又不同于其他大型湖泊、水庫，水體污染狀況未知性及特殊性等因素使得前期的水污染特征識別、水質(zhì)評價與工程性措施的評估亟待進行。目前，我國學(xué)者已對相關(guān)的河流、湖泊進行了詳細(xì)的水污染特征分析、時空分布狀況及評價方法比較，并提出了合理的水質(zhì)評價模式的特征要求以及發(fā)展方向[18-19]。河流綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法由徐祖信[16]提出后得到了較多的應(yīng)用[20-21]。本文通過3大類4種水質(zhì)評價方法的對比發(fā)現(xiàn)各方法都存在一定特點。單因子評價法評價結(jié)果與最差參評指標(biāo)所屬水質(zhì)類別關(guān)系密切，使得評價結(jié)論過于嚴(yán)格和保守。例如在本次評價中3個采煤沉陷水域研究站點主要是重金屬Hg超標(biāo)，為Ⅳ類水質(zhì)，導(dǎo)致評價結(jié)果均被拉低；而分級評價法將各個參評指標(biāo)進行平均，本文中除了Hg以外，其它重金屬含量很低，單項指標(biāo)評價得分很高，造成整體水質(zhì)較好，均處于Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上，尤其河流斷面評價污染程度較輕，這與實際情況不符，綜合指數(shù)法數(shù)也存在類似問題，掩蓋主要污染特征；而水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法則具有連續(xù)性，能夠?qū)τ^測水體的水質(zhì)進行定性和定量評估，所得的結(jié)果與實際情況較為吻合。

根據(jù)綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的評價結(jié)果，3個采煤沉陷水域站點目前達到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，與淮北市政府關(guān)于塌陷區(qū)水源保護地的整體功能區(qū)規(guī)劃是一致的， 但DHu由于人為活動影響加劇， 水質(zhì)已經(jīng)開始向Ⅳ水體靠近，合理的保護和管理措施需要強化，此其一。其二，沉陷區(qū)周圍河流水系水質(zhì)接近V類或超過V類，特別是有機污染和氮磷污染嚴(yán)重，水體功能首先應(yīng)該規(guī)劃為工農(nóng)業(yè)用水或一般景觀用水。其三，由于塌陷湖泊和周圍河流的功能差別較大，差異在1～3個級別(從Iwq的X4可以看出)，同時由于塌陷湖泊面積及容積均較小，水體自凈能力遠低于大型湖泊，河湖聯(lián)通工程需要謹(jǐn)慎對待，如果要引入河水的話，上游岱河水?dāng)嗳徊荒苤苯右?，河流污染首先?yīng)該重點治理，尤其是高質(zhì)量分?jǐn)?shù)氮磷必須得到大量的削減，在此基礎(chǔ)上，在綜合考慮塌陷湖泊的環(huán)境容量和環(huán)境目標(biāo)，特征污染物的自凈能力、河流水文學(xué)及湖泊水力學(xué)特征的基礎(chǔ)上，建立適合的水質(zhì)模型對各種工程性措施進行細(xì)致的評估，確定可行性并提出優(yōu)化策略。

圖3 各季度綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)比較Figure 3 Seasonal comprehensive water quality identification indices comparison

4 結(jié)論

1)綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法相對于其它水質(zhì)評價方法能夠更客觀地反映水質(zhì)類別，且可以確定其水環(huán)境功能區(qū)類別的差距。同時對超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)水體污染狀況的表述較為連續(xù)，能夠很好識別塌陷湖泊及周圍河流水系的污染特征和水體功能，結(jié)果與實際狀況較為一致。

2)3個采煤沉陷水域站點Iwq均值為3.140，可以嚴(yán)格限定執(zhí)行Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其特征污染物分別為CODcr、TP、TN、Hg。5個河流監(jiān)測斷面Iwq均值為5.352，水體污染嚴(yán)重，水質(zhì)類別為Ⅴ類。各監(jiān)測站點和斷面總體污染程度順序為：DaiH1>DaiH2>DaiH3>LongH>LeiH>DHu>ZHu>NHu，河流水質(zhì)目標(biāo)可以劃定為V類，并逐步向Ⅳ水質(zhì)目標(biāo)改善。

3)在將3個采煤沉陷水域與河流貫通之前必須進行河流水污染綜合治理，進而建立合適的水質(zhì)模型預(yù)測擬定水質(zhì)目標(biāo)下塌陷湖泊的水體環(huán)境容量和自凈能力，并進行可行性論證。

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