张东教授为《地球科学与环境学报》更名二十周年纪念专辑赐稿(第十五篇)
发布人：杨阳 发布时间：2023-03-02 浏览次数：558次
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】 河南理工大学资源环境学院张东教授将在2023年出版的《地球科学与环境学报》更名二十周年纪念专辑发表题为“煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响”的论文，以示祝贺！
煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO42-)的重要来源，但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐，地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此，煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ34SSO4)与氧同位素(δ18OSO4)以及氢同位素(δDH2O)与氧同位素(δ18OH2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响，张东教授选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象，系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品，结合前人研究资料，借助δ34SSO4、δ18OSO4、δDH2O、δ18OH2O以及水体水化学组成，辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源，并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例。结果表明：窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSO4和δ18OSO4值分别为0.07～1206.45 mg·L-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰，平均值分别为231.91 mg·L-1、11.4‰和4.3‰；窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSO4和δ18OSO4值分别为73.23～171.83 mg·L-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰，平均值分别为113.94 mg·L-1、10.4‰和3.0‰，溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异，δ34SSO4和δ18OSO4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p>0.05)；贝叶斯同位素混合模型结果显示，煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3%±18.9%，对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5%±10.2%，同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响，贡献比例为34.6%±16.5%，窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8%±16.5%。结合硫和氧同位素组成，验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响，阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度，为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。
煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO42-)的重要来源，但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐，地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此，煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ34SSO4)与氧同位素(δ18OSO4)以及氢同位素(δDH2O)与氧同位素(δ18OH2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响，张东教授选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象，系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品，结合前人研究资料，借助δ34SSO4、δ18OSO4、δDH2O、δ18OH2O以及水体水化学组成，辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源，并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例。结果表明：窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSO4和δ18OSO4值分别为0.07～1206.45 mg·L-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰，平均值分别为231.91 mg·L-1、11.4‰和4.3‰；窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ34SSO4和δ18OSO4值分别为73.23～171.83 mg·L-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰，平均值分别为113.94 mg·L-1、10.4‰和3.0‰，溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异，δ34SSO4和δ18OSO4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p>0.05)；贝叶斯同位素混合模型结果显示，煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3%±18.9%，对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5%±10.2%，同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响，贡献比例为34.6%±16.5%，窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8%±16.5%。结合硫和氧同位素组成，验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响，阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度，为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。
张东，男，1978年2月生，河南理工大学资源环境学院教授，博士生导师。他主要从事人为输入对河流溶解性组分影响的同位素示踪，地下水硝酸盐污染源示踪，以及大气颗粒物硫酸盐来源的同位素示踪等方面的研究。先后主持国家自然科学基金项目3项，在《Chemical Geology》《地球科学》《中国环境科学》等专业学术期刊发表学术论文10余篇，其中SCI/EI等收录7篇，出版专著1部。
张东教授论文中国知网网络首发网址：https://kns.cnki.net/kcms/detail//61.1423.P.20230224.1350.001.html
《地球科学与环境学报》预出版网址：http://jese.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?type=view&id=2023010
