随机森林模型预测岩溶区酸性煤矿井水锰污染

李 冲

(中国煤炭地质总局水文地质局，河北邯郸 056000)

在我国，酸性煤矿井水对地下水的污染情况越来越严重。煤矿中含有大量的黄铁矿等含硫矿物，在煤矿的开采过程中，破坏了原有的还原环境，导致硫化物因暴露氧化，生成硫酸，进而使矿井水呈酸性[1-3]。由于pH值比较低，化学组成复杂，Fe、Mn等元素含量高，酸性煤矿井水对矿山周围的居民健康状况和当地生态坏境危害性较大[4-6]。在岩溶发育地区，居民多以岩溶地下水为生活供水水源。由于煤矿井工开采对上覆岩层的破坏，当导水裂隙波及到岩溶含水层时，含水层的水汇流至采空区，水煤反应后产生酸性废水排泄，污染当地水环境[7-10]。

锰是酸性煤矿井水的主要污染物之一，过量的锰会严重毒害当地的动、植物，损伤人体的中枢神经系统，出现多种临床症状[11-15]。目前，针对地下水锰污染监测的主要方法是在岩溶区地下水受酸性废水影响严重的区域布设地下水监测网，对水质进行动态监测[16]。由于人工投入和分析测试等，该方法成本较高。因此，在现有监测数据的基础上，进行深入研究、挖掘数据间的潜在关系，利用易获取的水位、流量、pH值等数据，建立模型，获得测试成本高的污染离子浓度的参考值，可以作为一种降低成本的水质监测辅助手段。

研究表明，受影响地下水中的金属离子含量与岩溶水位、采空区水位、pH值等有一定相关性，但由于地下溶洞发育、通道复杂，用简单的线性模型无法表征[17-20]。……