1.2.1煤矸石對大氣環境的影響

煤矸石對大氣環境的影響主要包括兩個方面:

a.煤矸石在運輸、堆放過程中會產生揚塵，煤矸石堆放的揚塵污染影響范圍一般不超過1km;

b.煤矸石自燃排放的有害氣體。煤矸石在露天堆積時易于風化成微細顆粒而被帶到大氣中，這些微細顆粒中的可燃性經類化合物在高溫下經氧化分解、脫氫、縮聚等一系列復雜反應而形成炭黑、飛灰等粒狀懸浮物并形成霧霾;煤矸石粉塵中還含有對人體有害的物質，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引起肺氣腫、氣管炎、塵肺等疾病。煤矸石中含有黃鐵礦、有機硫、5%～~45%殘煤和碳質泥巖等可燃物，長期堆積，日積月累，煤矸石堆內部的熱量逐漸積蓄，當溫度達到可燃物的燃點時便可自燃。煤矸石山自燃時，其內部溫度為800~1000℃，在自燃過程中會產生大量的SO2、NOx、CO、H2S等有害氣體，其中以SO2為主。其主要化學反應為:

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，煤矸石自燃還會產生許多嚴重危害環境的多環芳怪類有機污染物，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境空氣質量，影響周圍居民的身體健康，還會影響周圍的生態環境，使樹木生長緩慢、病蟲害增多，農作物減產、甚至死亡。

1.2.2煤矸石對水體環境的影響

煤矸石對水體環境的影響主要有物理污染和化學污染兩種情況。

(1)物理污染

物理污染是指雨水將煤矸石堆上的細粒沖刷下來，形成黑色淤泥細流進入河道湖泊，導致河道湖泊的淤積，使河床抬高、通航能力下降、行洪能力減弱、調蓄能力降低、水體嚴重污染、直接影響生產生活。為了疏浚河道湖泊、改善水環境，國家每年都要投入大量的人力、財力和物力。

(2) 化學污染

化學污染是指煤矸石中的有害微量重金屬元素通過雨水淋溶進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，經受風吹、日曬和雨淋等風化剝蝕作用,其中的有毒重金屬元素可能通過雨水淋溶進入地表水域或滲入土壤，進而通過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，情況嚴重的會使水質酸化，酸化水體導致周圍土壤的 pH值降低，可溶解性的鹽類物質顯著增加，使土壤中生長的植物死亡。

煤矸石淋溶液不僅污染煤矸石堆積區，還會通過各種水力聯系（導水砂層、地層裂隙.農灌、河流等）發生污染轉移，從而大范圍地影響工農業生產，特別是水產養殖業受到危害更重。其中，毒性最大的鉛、鎘、汞、砷、鉻能在食物鏈中逐漸富集，最后進人人體，對人體健康產生長遠的不良影響，會引起急性、慢性中毒。

1.2.3 煤矸石對土壤環境的影響

煤矸石堆積侵占大量耕地、林地、居民地和工礦用地，將進一步加劇我國土地資源緊缺局面，且植被覆蓋率低，黑色地面大面積暴露嚴重影響地質地貌景觀。煤矸石在風化過程中可分解成部分可溶鹽，Cl-、HCO3、Mg2 、Ca2 、K 、Na 等組成的含量和內陸鹽漬土的鹽分組成和含量類似，呈斑狀分布，可隨水移動，導致土壤鹽漬化，影響了農作物的生長。

更為嚴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超過國家污染物最高允許排放標準，從而破壞了土壤中的有機養分，增加了土壤中的重金屬含量。我國學者對危害較大的 Hg、Cr、Pb、Cu、As和Zn 等重金屬元素進行了測定，對煤矸石山及其附近土壤中重金屬元素污染進行了研究。除此以外，通過雨水和地下水淋濾與離子交換以及礦物氧化分解，煤矸石還可產生其他有害物質污染土壤。

1.2.4 煤矸石對地質的影響

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害。多數煤礦煤矸石的堆積未經設計，其堆放極不正規，一般采取絞車提升、翻矸機傾倒，自然成堆，露天堆放。煤矸石堆呈錐形，煤矸石塊徑數厘米至數十厘米，堆存體的煤矸石塊徑自然分選。運研軌道坡度多為18°~20°，單體高度20~50m，矸石堆自然休止角38°~40°。矸石山若堆積過高、坡度過大，就容易造成滑坡，部分煤礦或小煤窯往往將煤矸石簡單傾倒于礦井附近的山坡、沖溝、溪溝等地勢相對低洼地段。在人為開挖、降雨淋濾、山洪沖刷作用下，容易失穩引發諸如泥石流、坍塌以及滑坡等重力災害。特別是經過較長時間的風化、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、顆粒細化，荷載能力顯著降低，便可能形成重力災害。全國已報道多起較嚴重的煤矸石山重力災害。

凡大面積開采過煤的地區都存在著地面塌陷的可能性。礦區開發產生的地面塌陷，礦區地貌形態發生不規則性、一般性的塌陷，甚至根本性改變等，嚴重破壞了地面建筑物。分布在采空區上方的建筑物，因地表下沉而出現裂縫、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廢。如山東巨野煤礦區由于地面塌陷，形成面積近570.6km2的人工淺盆地，低于潛水位的積水區面積約182.6km2﹔積水區由陸生生態系統轉變為水生生態系統，土地使用功能喪失，嚴重破壞地表生態系統。塌陷區有近230個村莊、大約6萬戶農村居民需要進行房屋搬遷，給農民的生產、生活帶來較大影響。

據統計，黑龍江省僅雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河四大煤城受采空區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。七臺河市有塌陷面積185km2，占整個市區面積的11%，受災人口19.2萬人，國家每年因塌陷支付的各種賠償費用上億元。2002年，雞西礦區地面塌陷面積累計達206.6km2，造成經濟損失達7.34億元。