矿井水地下储存过程中基于溶解性有机物迁移转化的生物安全性研究

The biological safety of coal mine water treated by coal gangue in the mined out area has been brought into limelight. However, coal gangue in the mined out area will release a large number of pollutants, and interaction between pollutants will make the polluted components more complex, some toxic substances could not been detected because of defects of human cognition and limitations of technology; Furthermore, currently there are limitations only through the single concentration of chemicals to evaluation of mine water safety. Therefore, this project is targeted at scientific problems on safety and utilization of mine water treated by coal gangue in the mined out area , the mechanism of migration and transformation of dissolved organic polluted matter of coal mine used by the three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy technology in the typical coal mine area，and the biological safety is assessed by toxicity identification and chemical evaluation methods, which establishes the biological safety evaluation system of mine water pollutants which influences on environmental and human health, and provides scientific basis for building of guarantee system of sustainable utilization of coal mine water.

经采空区处理矿井水的生物安全性已受到广泛关注，但因采空区内矸石在水岩作用下会溶解释放大量污染物，各种物质间相互作用等因素，造成其污染物成分较为复杂，且有些有毒物质因人类的认知和技术的局限而未被检测到；目前仅通过单一化学物质浓度来评价矿井水的安全性存在一定的局限。本项目以研究矿井水安全可持续利用所亟需解决的科学问题为目标，以典型矿区为研究对象，拟利用三维荧光指纹技术等检测手段，研究采空区处理矿井水过程中溶解性有机污染物的迁移转化机理；并采用生物毒性评估和化学评估相结合的方法，对矿井水在采空区矸石过滤作用下的生物安全性进行综合评价，以建立矿井水中污染物对环境和人体健康影响的生物安全性评价体系，为建立矿井水安全可持续利用性的保障体系提供科学依据。

经采空区处理矿井水的生物安全性已受到广泛关注，但因采空区内矸石在水岩作用下会溶解释放大量污染物，各种物质间相互作用等因素，造成其污染物成分较为复杂，且有些有毒物质因人类的认知和技术的局限而未被检测到；目前仅通过单一化学物质浓度来评价矿井水的安全性存在一定的局限。本项目以神东煤炭集团公司矿区为研究对象，拟利用三维荧光指纹技术等检测手段，研究采空区处理矿井水过程中溶解性有机污染物的迁移转化机理；并采用生物毒性评估和化学评估相结合的方法，对矿井水在采空区矸石过滤作用下的生物安全性进行综合评价，以建立矿井水中污染物对环境和人体健康影响的生物安全性评价体系。. 研究结果表明：煤矸石水溶性DOM中主要是以微生物源有机质为主。在 6.44 个孔隙体积数的矿井水的淋滤实验过程中，煤矸石对矿井水中DOC 的去除能力可达到 64%，这与煤矸石中高岭石、白云母、伊利石等铝硅酸盐矿物对有机物的吸附、降解作用有关，但其对矿井水中芳香族化合物的阻滞及去除能力小。煤矸石对氨氮的去除效率逐渐下降但仍能达到 81%，因此研究用煤矸石对矿井水中氨氮有着较高的去除能力，这主要是由于煤矸石中含有的伊利石及高岭石均具有一定的阳离子交换容量而对氨氮起到吸附作用。试验中后期，流出液 p H 值高于了原水值，这与氨氮的水解作用有关，出水ORP 显著下降，表明在模拟的水－岩系统中还原环境不断增强，有机物的降解作用得到增强。大柳塔煤矿和活鸡兔煤矿的三种生物毒性数据趋势基本一致。补连塔煤矿4个水样对发光菌无毒性，但鱼类实验的结果说明10～12号毒性逐渐降低；哈拉沟煤矿的水样对发光菌有刺激作用，对鱼类胚胎的孵化也有抑制作用，但对大型蚤的孵化未有明显影响。并建立了成组生物毒性检测矿井水污染风险评价体系，包括常规水质指标，特征污染物和综合生物毒性指标的矿井水污染风险评价体系，为建立矿井水安全可持续利用性的保障体系提供科学依据。