1.2.1煤矸石對(duì)大氣環(huán)境的影響

煤矸石對(duì)大氣環(huán)境的影響主要包括兩個(gè)方面:

a.煤矸石在運(yùn)輸、堆放過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，煤矸石堆放的揚(yáng)塵污染影響范圍一般不超過(guò)1km;

b.煤矸石自燃排放的有害氣體。煤矸石在露天堆積時(shí)易于風(fēng)化成微細(xì)顆粒而被帶到大氣中，這些微細(xì)顆粒中的可燃性經(jīng)類化合物在高溫下經(jīng)氧化分解、脫氫、縮聚等一系列復(fù)雜反應(yīng)而形成炭黑、飛灰等粒狀懸浮物并形成霧霾;煤矸石粉塵中還含有對(duì)人體有害的物質(zhì)，如砷、鉻、汞、鉛等，還有少量天然放射性元素如Th-232、U-238、Ra-226等，這些有害的粉塵被吸入人體中會(huì)引起肺氣腫、氣管炎、塵肺等疾病。煤矸石中含有黃鐵礦、有機(jī)硫、5%～~45%殘煤和碳質(zhì)泥巖等可燃物，長(zhǎng)期堆積，日積月累，煤矸石堆內(nèi)部的熱量逐漸積蓄，當(dāng)溫度達(dá)到可燃物的燃點(diǎn)時(shí)便可自燃。煤矸石山自燃時(shí)，其內(nèi)部溫度為800~1000℃，在自燃過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO2、NOx、CO、H2S等有害氣體，其中以SO2為主。其主要化學(xué)反應(yīng)為:

4FeS2 11O2——8SO2 2Fe2 O3

2FeS 5O2——4SO2 2FeO

2FeS2＋2H2O＋3O2—2FeSO4＋2H2S

常年自燃的煤矸石山，每平方米燃燒面積將向大氣排放約10.8g CO、約 6.5g SO2、約2g HgS和NOx。除此以外，煤矸石自燃還會(huì)產(chǎn)生許多嚴(yán)重危害環(huán)境的多環(huán)芳怪類有機(jī)污染物，如苯并芘、二苯并蒽、苯并熒蒽、二苯并熒蒽等;它們以氣相形式或吸附于微細(xì)粉塵煙塵排人大氣，從而加劇大氣污染;特別是苯并芘具有強(qiáng)的致癌性。這些有害氣體的排放不僅降低了煤矸石山周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量，影響周圍居民的身體健康，還會(huì)影響周圍的生態(tài)環(huán)境，使樹木生長(zhǎng)緩慢、病蟲害增多，農(nóng)作物減產(chǎn)、甚至死亡。

1.2.2煤矸石對(duì)水體環(huán)境的影響

煤矸石對(duì)水體環(huán)境的影響主要有物理污染和化學(xué)污染兩種情況。

(1)物理污染

物理污染是指雨水將煤矸石堆上的細(xì)粒沖刷下來(lái)，形成黑色淤泥細(xì)流進(jìn)入河道湖泊，導(dǎo)致河道湖泊的淤積，使河床抬高、通航能力下降、行洪能力減弱、調(diào)蓄能力降低、水體嚴(yán)重污染、直接影響生產(chǎn)生活。為了疏浚河道湖泊、改善水環(huán)境，國(guó)家每年都要投入大量的人力、財(cái)力和物力。

(2) 化學(xué)污染

化學(xué)污染是指煤矸石中的有害微量重金屬元素通過(guò)雨水淋溶進(jìn)入地表水域或滲人土壤。煤矸石中除含有SiO2和 Al2O3。以及鐵、錳等常量元素外，還含有鉛、鎘、汞、砷、鉻等有害的微量重金屬元素。煤矸石在露天堆放情況下，經(jīng)受風(fēng)吹、日曬和雨淋等風(fēng)化剝蝕作用,其中的有毒重金屬元素可能通過(guò)雨水淋溶進(jìn)入地表水域或滲入土壤，進(jìn)而通過(guò)土壤滲人淺層地下水。使地下水和地表水的可溶鹽類總量增大，情況嚴(yán)重的會(huì)使水質(zhì)酸化，酸化水體導(dǎo)致周圍土壤的 pH值降低，可溶解性的鹽類物質(zhì)顯著增加，使土壤中生長(zhǎng)的植物死亡。

煤矸石淋溶液不僅污染煤矸石堆積區(qū)，還會(huì)通過(guò)各種水力聯(lián)系（導(dǎo)水砂層、地層裂隙.農(nóng)灌、河流等）發(fā)生污染轉(zhuǎn)移，從而大范圍地影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)受到危害更重。其中，毒性最大的鉛、鎘、汞、砷、鉻能在食物鏈中逐漸富集，最后進(jìn)人人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的不良影響，會(huì)引起急性、慢性中毒。

1.2.3 煤矸石對(duì)土壤環(huán)境的影響

煤矸石堆積侵占大量耕地、林地、居民地和工礦用地，將進(jìn)一步加劇我國(guó)土地資源緊缺局面，且植被覆蓋率低，黑色地面大面積暴露嚴(yán)重影響地質(zhì)地貌景觀。煤矸石在風(fēng)化過(guò)程中可分解成部分可溶鹽，Cl-、HCO3、Mg2 、Ca2 、K 、Na 等組成的含量和內(nèi)陸鹽漬土的鹽分組成和含量類似，呈斑狀分布，可隨水移動(dòng)，導(dǎo)致土壤鹽漬化，影響了農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

更為嚴(yán)重的是許多煤矸石中的Hg、Cr、Pb、Cu、As和Zn等有害重金屬元素含量高于土壤的相應(yīng)成分含量，部分有害重金屬元素含量甚至是土壤的幾倍。這些煤矸石中的有害重金屬元素，雨水淋溶后滲入土壤，其淋溶液所攜帶的部分重金屬元素濃度遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家污染物最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)，從而破壞了土壤中的有機(jī)養(yǎng)分，增加了土壤中的重金屬含量。我國(guó)學(xué)者對(duì)危害較大的 Hg、Cr、Pb、Cu、As和Zn 等重金屬元素進(jìn)行了測(cè)定，對(duì)煤矸石山及其附近土壤中重金屬元素污染進(jìn)行了研究。除此以外，通過(guò)雨水和地下水淋濾與離子交換以及礦物氧化分解，煤矸石還可產(chǎn)生其他有害物質(zhì)污染土壤。

1.2.4 煤矸石對(duì)地質(zhì)的影響

煤矸石的堆積可引起泥石流、坍塌、滑坡和地面塌陷等重力災(zāi)害。多數(shù)煤礦煤矸石的堆積未經(jīng)設(shè)計(jì)，其堆放極不正規(guī)，一般采取絞車提升、翻矸機(jī)傾倒，自然成堆，露天堆放。煤矸石堆呈錐形，煤矸石塊徑數(shù)厘米至數(shù)十厘米，堆存體的煤矸石塊徑自然分選。運(yùn)研軌道坡度多為18°~20°，單體高度20~50m，矸石堆自然休止角38°~40°。矸石山若堆積過(guò)高、坡度過(guò)大，就容易造成滑坡，部分煤礦或小煤窯往往將煤矸石簡(jiǎn)單傾倒于礦井附近的山坡、沖溝、溪溝等地勢(shì)相對(duì)低洼地段。在人為開挖、降雨淋濾、山洪沖刷作用下，容易失穩(wěn)引發(fā)諸如泥石流、坍塌以及滑坡等重力災(zāi)害。特別是經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化、氧化或雨水滲透浸泡后，煤矸石所含的殘煤和黏土膨脹松軟、顆粒細(xì)化，荷載能力顯著降低，便可能形成重力災(zāi)害。全國(guó)已報(bào)道多起較嚴(yán)重的煤矸石山重力災(zāi)害。

凡大面積開采過(guò)煤的地區(qū)都存在著地面塌陷的可能性。礦區(qū)開發(fā)產(chǎn)生的地面塌陷，礦區(qū)地貌形態(tài)發(fā)生不規(guī)則性、一般性的塌陷，甚至根本性改變等，嚴(yán)重破壞了地面建筑物。分布在采空區(qū)上方的建筑物，因地表下沉而出現(xiàn)裂縫、下沉、歪斜，甚至倒塌。地表塌陷使鐵路扭曲，公路斷裂，輸電線路、通訊線路、輸水管道、橋梁等因塌陷而受損或報(bào)廢。如山東巨野煤礦區(qū)由于地面塌陷，形成面積近570.6km2的人工淺盆地，低于潛水位的積水區(qū)面積約182.6km2﹔積水區(qū)由陸生生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗鷳B(tài)系統(tǒng)，土地使用功能喪失，嚴(yán)重破壞地表生態(tài)系統(tǒng)。塌陷區(qū)有近230個(gè)村莊、大約6萬(wàn)戶農(nóng)村居民需要進(jìn)行房屋搬遷，給農(nóng)民的生產(chǎn)、生活帶來(lái)較大影響。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，黑龍江省僅雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺(tái)河四大煤城受采空區(qū)影響的地表塌陷面積就有500多平方干米，并且每年以5~7km2速度遞增。七臺(tái)河市有塌陷面積185km2，占整個(gè)市區(qū)面積的11%，受災(zāi)人口19.2萬(wàn)人，國(guó)家每年因塌陷支付的各種賠償費(fèi)用上億元。2002年，雞西礦區(qū)地面塌陷面積累計(jì)達(dá)206.6km2，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7.34億元。