基于氢氧稳定同位素组成解析庐江矾矿酸性废水来源

庐江矾矿区受采矿影响,酸性废水严重污染地表水体、矿区土壤,但由于矿区开发历史悠久,采空、塌陷严重,其酸性废水来源不明确,严重影响矿区污染治理进程。采集矾矿区裂隙水、井水、沟道水、沉陷区积水、雨水、矿硐水等不同水体水样,开展其氢氧稳定同位素特征分析,采用直接对比法和MixSIAR模型,明确了矿硐水的来源及不同水体的贡献比例,在此基础上,结合不同水体水质、矾矿石和矿渣成分的检测结果,探究矿硐酸性废水的形成机理。结果表明:(1)矾矿沉陷区积水主要来源于大气降水,但受蒸发影响较大,相对富集重氢、氧同位素,与地下水氢氧稳定同位素组成相差较大;(2)降水会补给浅层地下水,但有一定的滞后效应;(3)降水和裂隙水可能补给沟道水,沟道水也可能补给浅层地下水;(4)井水、裂隙水、沟道水、雨水可能是矿硐水的主要补给水源;(5)不同水体对矿硐水的贡献比例,第一次采样的结果从大到小依次为:雨水39.1%、地下水36.4%、沟道水24.5%,第二次采样的结果从大到小依次为:地下水56.6%、沟道水30.9%、雨水12.5%,两次采样雨水对矿硐水的贡献比例差别较大可能由于降水量不同;(6)明矾水解是矿硐酸性废水的主要成因机理,黄铁矿氧化也会是产生酸性矿山废水的原因之一,平硐以上的采空区提供了形成酸性水的良好条件——充足的氧气和水。研究结果为酸性矿山废水污染的控制、降低矿区土壤相关风险和矿区生态恢复提供科学依据。