呼和浩特市大气降尘中镉赋存形态分析

采用Tessier连续提取法对呼和浩特市不同区域的9个大气降尘样品中镉的赋存形态进行了研究。结果表明,各形态含量在总镉中所占比例由大到小排列顺序依次是:铁锰氧化物结合态>残渣态>碳酸盐结合态>强有机结合态>可交换态。大气降尘中镉的5种形态占总镉的平均质量分数由大到小为:铁锰氧化物结合态31.80%,残渣态24.42%,碳酸盐结合态19.04%,强有机结合态14.61%,可交换态10.13%;铁锰氧化物结合态是主要存在形态;铁锰氧化物结合态镉、有机结合态镉、残留态镉这三种形态镉生物有效性很低,但当环境改变时可能发生镉释放,应予以关注。汽油和煤的燃烧以及工厂排放镉能加大城市大气降尘中的镉含量。     

低温工程性修复高浓度汞污染稻田土及底泥中汞形态变化研究

为分析工程性低温热解技术对土壤和底泥中总汞及形态汞变化的影响,采集T1区(化工污染类型)稻田土、河道底泥及T2区(矿山冶炼类型)稻田土进行处理,并对处理前后土样总汞及形态汞浓度进行测定。结果表明,低温工程性修复高浓度汞污染土壤和底泥中总汞去除率可达70%以上,T1区稻田土、底泥及T2区稻田土中有机结合态汞分别降低84.2%、71.4%、92.2%,残渣态汞分别降低58.9%、69.4%、95.2%;不同污染形式所形成的汞污染状况不同,相较于T2区,T1区有机结合态高、残渣态低;热解后土壤露天放置相比于密封存储,有机结合态增高4.1%,残渣态降低4.3%,由于受到生态环境的影响,可能存在残渣态向有机结合态转化的趋势。以潜在生态危害指数法对土壤和底泥中总汞及生物有效态汞进行生态风险评价发现,低温热解修复效果表现为稻田土优于底泥。     

汞矿区稻田土壤汞形态分布特征及对甲基化的影响

汞污染区稻米甲基汞超标现象普遍存在,汞在土壤中的形态分布被认为是影响甲基化过程的重要因素之一.本研究选取贵州省万山废弃汞矿区和土法炼汞区为研究区域,在水稻生长期间对稻田土壤剖面中总汞、甲基汞及形态汞进行测定,结合土壤环境因子指标,讨论土壤汞形态分布特征对甲基化的影响.研究表明,汞矿区稻田土壤中总汞和甲基汞均表现出随土壤深度加深而逐渐降低的趋势,且主要以有机结合态和残渣态形式存在,占总汞的98％以上.在废弃汞矿区,不同形态汞可能会转化为生物难以利用的形态:溶解态与可交换态、特殊吸附态与氧化态汞可能先转变为有机结合态,再转变为残渣态汞.在土法炼汞区表现为硫酸盐还原与铁还原过程驱动的汞甲基化过程,并且有机结合态汞可能也参与了甲基化过程.     

太平洋富钴结壳中稀土元素的赋存状态

采用化学提取方法对采自太平洋国际海域的板状和结核状富钴结壳的稀土元素进行了分级提取 ,并利用等离子质谱仪 (ICP MS)测定了稀土元素的质量分数。结果表明 ,结壳中稀土元素在不同结合态中的富集顺序为 :残渣态 >有机结合态 >锰氧化物结合态 >碳酸盐结合态 >吸附态。稀土总质量分数的 5 6 %以上集中在残渣态中 ,并主要赋存于非晶态FeOOH物相中 ,说明FeOOH的形成对稀土元素的富集具有重要作用。水羟锰矿占结壳中X衍射结晶矿物的 95 %以上 ,但其稀土质量分数仅占稀土总质量分数的 1 6 %左右。呈有机结合态的稀土元素含量约占结壳稀土总质量分数的 2 0 % ,表明有机质对于结壳的形成及稀土元素的富集具有显著影响     

淮北煤田煤中汞的赋存状态

系统采集淮北煤田10、7、5、4和3煤层的29个煤样品, 采用逐级化学提取方法研究了煤中汞的赋存状态, 根据提取步骤和汞的特性, 将煤中的汞分为水溶态、离子交换态、有机态、碳酸盐结合态、硅酸盐结合态和硫化物结合态, 利用Flow Injection Mercury System(FIMS)分析了样品中总汞和不同形态中汞的含量.测试结果表明, 与华北石炭-二叠纪煤、中国煤以及美国煤含量相比较, 淮北煤田煤中汞的含量明显富集.逐级化学提取实验结果和煤中汞与硫、灰分的相关分析结果表明, 岩浆的侵入对煤中汞的赋存状态有较大的影响, 不受岩浆侵入影响的10、4和3煤层煤中的汞主要以有机态和硫化物结合态存在, 受岩浆侵入影响的5和7煤层中的汞主要以硅酸盐结合态存在.      

新疆某地浸砂岩型铀矿中铀赋存形态的研究

以新疆某地浸砂岩型铀矿为研究对象,参考Tessier逐级化学提取方法,对10件矿芯试样进行铀赋存形态的研究。将铀赋存形态分为可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机物结合态和残渣态,其中前4种形态铀为活性铀,残渣态铀为惰性铀。研究结果显示,无论是试样间还是同一试样内,铀的形态分布特征都存在明显的差异。各形态铀的含量(平均值)占总量铀的比例为:残渣态(37.75%,RSD为1.80%)>碳酸盐结合态(20.56%,RSD为2.72%)>可交换离子态(15.51%,RSD为1.85%)>硫化物及有机物结合态(14.26%,RSD为2.08%)>铁锰氧化物结合态(11.91%,RSD为1.75%),表明残渣态铀是砂岩型铀矿石中铀的重要赋存形式。针对目前酸法地浸工艺,活性铀是可被浸出的部分,而惰性铀对资源回收是无效的,对于残渣态铀所占比例较高的铀矿石,铀的浸出值较低,在地浸过程中依靠提高溶浸剂的酸度和增加氧化剂对提高浸出率是无益的。     

富硒土壤镉的赋存状态

采用7步提取法对某地富硒土壤样品进行镉的形态分析,发现镉质量分数较高,镉平均为0.374 mg/kg,最高为0.943 mg/kg。各形态含量差异较大,基本是残渣态离子交换态铁锰氧化物结合态腐殖酸结合态强有机结合态碳酸盐态水溶态,在7种形态中以残渣态、离子交换态、铁锰氧化物结合态3种形态占主导。     

南海湖沉积物中Hg的形态分布特征

以包头市南海湖为研究对象,采用连续化学提取法,系统开展了沉积物中Hg的形态分布研究。结果表明,表层沉积物中Hg含量的水平分布总体呈现湖心区低,西南和东北部湖区高的趋势。腐殖酸结合态为表层沉积物中Hg的主导形态,次为交换态和水溶态。表层沉积物中生物有效态Hg的含量甚高,占总汞的76%~94%,对整个生态系统具有潜在危害性。沉积柱芯中总Hg表现为表层富集并随深度增加而降低的变化趋势。B、F站位柱状沉积物中腐殖酸结合态Hg随深度有规律的递减,H站位20 cm以上Hg的主导形态为腐殖酸结合态,残渣态次之;20～30 cm的主导形态则为残渣态及可交换态。     

德安锑矿区土壤中锑的形态分析及生物可给性初探

按Tessier连续浸提法对德安锑矿区土壤样品进行了分析,得出锑的存在状态主要以残渣态为主,其次是Fe/Mn结合态,有机/硫化物结合态和碳酸盐结合态,可交换态和水溶态占的比率最小。矿区土壤中锑生物可利用态锑占0.52%~3.51%,其浓度一般在1.78~17.48μg/g,中等可利用态占1.04%~5.56%,生物难利用态锑的浓度占92.1%~98.4%。     

电感耦合等离子体发射光谱-逐级化学提取法研究低硫煤矸石中微量元素的赋存状态及其环境效应

煤矸石是我国堆存量最大的工业固体废物,本文应用电感耦合等离子体发射光谱法、逐级化学提取法和相关性分析研究了淮北临涣矿区低硫煤矸石中10种微量元素的含量及赋存状态,并运用风险评价指数法评价其环境效应。结果表明,低硫煤矸石中Ba、Co、Cr、Mn、Ni、Pb、V含量均高于淮北煤和中国煤均值,Mn、V的富集系数大于1,有一定迁移风险。微量元素主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,两者质量分数之和为68.87%~92.93%,其中Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn赋存于硫化物矿物中,V赋存于黏土矿物中,Mn赋存于碳酸盐矿物和硫化物矿物中。10种微量元素对环境的危害性大小为:MnZnNiPbCdCuBaVCrCo,表明低硫煤矸石堆存过程中活性态Mn对生态环境造成危害的可能性最大,由Mn可能引起的煤矸石山周边地区土壤及水体污染应当重视。     

Mercury-binding forms in coals and their geological provenances in coals of different types

Mercury (Hg) is an element of environmental and geological significance. Quantification of different Hg-binding forms is crucial to understand geological Hg provenances and associated geochemical processes during coal formation. In this study, seven coal samples were selected, according to coal rank (i.e., middle volatile bituminous, C-3; low volatile bituminous, C-2; anthracite, C-1), chemical anomalies (high S coal, IBC-105; high Cl coal, C22650) and sampling environment (fresh coal, LH; weathered coal LHW), to determine their Hg-binding forms using well-established sequential extraction procedures coupled with sink–float experiment. In the thermally metamorphosed samples C-1 and C-2, a comparative enrichment of total Hg relative to C-3 is observed. Silicate- and organic-bound Hg are the dominant Hg-binding forms in C-1, suggesting possible Hg sources from magma silicate and secondary Hg enrichment by adsorption. Sulfide- and organic-bound Hg are the most abundant Hg-binding forms in IBC-105, whereas only organic-bound Hg dominates in CC22650. Weathering processes are suggested to transform the abundant sulfide-bound Hg in LH to silicate- and organic-bound Hg in its weathering product LHW.     

淮南煤田深部A组煤中有害微量元素地球化学特征

以淮南煤田深部A 组煤为研究对象,全层刻槽采集了煤、夹矸和顶底板岩石样品,采用电感耦合等离子质谱仪 （ICP-MS） 测试分析了样品中13 种有害微量元素的含量,对比研究了其分布特征,结合Tessier 五步形态提取法和相关性分 析探讨了煤中有害微量元素的赋存形态。结果表明：（1） 与中国上陆壳中各种微量元素含量均值相比,淮南深部A 组煤中 B,As,Se,Mo,Cd,Pb,Hg 的富集系数均大于1,在A 组煤中表现为富集;A 组煤中B,As,Se,Cd 的含量均高于淮南煤 田上部B 组煤、华北煤以及中国煤中的含量均值;（2） 相关性分析和逐级提取实验结果表明,A 组煤中微量元素主要以残 渣态和铁锰氧化物结合态存在,两者质量分数之和达到55%~98%,其中Ni,Mo,Cd,Hg,Cu,Pb 和Zn 主要赋存于硫化物 矿物中,Mn 主要赋存于碳酸盐矿物中,V,Cr,Se,B 和As 主要赋存于硅铝酸盐等黏土矿物中。（3） B 元素示踪物源及沉 积环境结果显示,淮南煤田深部A 组煤成煤环境为海相咸水沉积环境,稳定的咸水沉积环境以及受海水影响等因素导致A 组煤中微量元素出现不同程度的富集。     

晋东南和豫中地区煤矸石中氮及其环境效应

通过对晋东南和豫中地区几个煤矿矸石堆及其周围的土壤和水体、井下矸石取样分析,发现这些矿的煤矸石中全氮的背景值为0.4%~0.8%。在中高煤变质程度地区,含铵伊利石夹矸中全氮高达1.0%~1.6%,铵伊利石的存在对于矸石堆中全氮含量的提高具有贡献。在矸石山周围积水中,具有较高的氮含量,说明雨水比较容易从矸石堆中将氮淋滤出来。煤矸石堆周围土壤中的氮含量并不高,说明煤矸石淋滤物并没有发生明显的横向迁移,可能主要表现为垂向渗透,有可能对地下水造成潜在的氮污染。      

沁水盆地晚古生代煤中硫的地球化学特征及其对有害微量元素富集的影响

煤中硫是多种有害微量元素的重要载体。基于形态硫分析、电感耦合等离子质谱及X射线衍射等方法分析沁水盆地晚古生代煤中硫和有害微量元素的分布规律,探讨了煤中硫对有害微量元素富集的影响,运用带能谱的扫描电镜和光学显微镜划分煤中硫化物的微观赋存特征。结果表明,沁水盆地煤中硫整体上以有机硫为主,平均占全硫的78%,只有在太原组个别高硫煤中以黄铁矿硫为占优势。显微镜和扫描电镜下可识别出煤中黄铁矿的微观赋存状态包括莓球状、薄膜状、晶粒状、结核状、团窝状黄铁矿和细粒黄铁矿集合体,白铁矿的微观赋存特征包括聚片状、板状和矛头状白铁矿,部分白铁矿与黄铁矿共生。沁水盆地煤中有害微量元素含量整体较低,黄铁矿是有害微量元素As、Se和Hg的重要载体,而有机硫决定了煤中U的富集。研究认为,成煤时期海水对泥炭沼泽的影响导致太原组煤中全硫和黄铁矿硫较高,太原组煤中硫的来源具有多样性,煤中黄铁矿具有多阶段演化的特点。     

不同地质年代煤矸石中有机质的溶出特征对比

分别以神东矿区补连塔矿侏罗纪煤矸石和保德矿二叠纪煤矸石为研究对象,通过浸泡实验,结合三维荧光光谱测试技术及平行因子分析法,对比研究2种煤矸石中有机质的溶出特征,这对于开展煤矿区地下水库水处理机理研究具有重要意义。研究结果表明:由于煤矸石自身矿物组成不同,补连塔矿煤矸石浸泡液中总离子质量浓度高于保德矿,且2种煤矸石浸泡液均呈弱碱性;其中补连塔矿煤矸石溶解性有机质（DOM）中含有较多的共轭双键或苯环类简单芳香族化合物,以富里酸和分子量较大的陆源类腐殖质为主,且含量普遍高于保德矿,而保德矿煤矸石中富里酸和酪氨酸类有机质较多。根据DOM样品荧光指数（FI）、生物源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）的计算结果,2种煤矸石中DOM主要为内源有机质,并具有较强的自生源特征,且煤矸石形成地质年代越早,煤矸石DOM样品的"微生物源"特征越明显。      

Mercury in coal and the impact of coal quality on mercury emissions from combustion systems

The proportion of Hg in coal feedstock that is emitted by stack gases of utility power stations is a complex function of coal chemistry and properties, combustion conditions, and the positioning and type of air pollution control devices employed. Mercury in bituminous coal is found primarily within Fe-sulfides, whereas lower rank coal tends to have a greater proportion of organic-bound Hg. Preparation of bituminous coal to reduce S generally reduces input Hg relative to in-ground concentrations, but the amount of this reduction varies according to the fraction of Hg in sulfides and the efficiency of sulfide removal. The mode of occurrence of Hg in coal does not directly affect the speciation of Hg in the combustion flue gas. However, other constituents in the coal, notably Cl and S, and the combustion characteristics of the coal, influence the species of Hg that are formed in the flue gas and enter air pollution control devices. The formation of gaseous oxidized Hg or particulate-bound Hg occurs post-combustion; these forms of Hg can be in part captured in the air pollution control devices that exist on coal-fired boilers, without modification. For a given coal type, the capture efficiency of Hg by pollution control systems varies according to type of device and the conditions of its deployment. For bituminous coal, on average, more than 60% of Hg in flue gas is captured by fabric filter (FF) and flue-gas desulfurization (FGD) systems. Key variables affecting performance for Hg control include Cl and S content of the coal, the positioning (hot side vs. cold side) of the system, and the amount of unburned C in coal ash. Knowledge of coal quality parameters and their effect on the performance of air pollution control devices allows optimization of Hg capture co-benefit.     

淮南矿区煤矸石的物质组成特征及资源化评价

本文利用各种测试方法,对淮南谢桥、新庄孜和张集煤矿采集的不同层位来源的240个煤矸石样品的化学成分、矿物成分和微量元素的进行测试与分析,得出了淮南矿区不同煤矿煤矸石的化学成分特征及其中微量元素的含量变化,评价了煤矸石中有害元素的环境影响作用。结合煤矸石基本特征,提出了合理的资源化利用途径,为煤矿开采过程的主要固体废物煤矸石综合利用和资源化、煤矿环境保护提供了参考资料。     

不同类型煤矸石中微量元素含量的探讨

通过采集山东省兖济滕煤炭基地不同类别煤矸石（砂质矸、泥质矸、新鲜矸、风化矸、自燃矸）样品,对其矿物组成及微量元素含量进行分析测试。结果显示：矸石样品矿物组成主体均为高岭石、石英、伊利石／蒙脱石混层、蒙脱石、长石、方解石、白云石及黄铁矿等矿物,所测样品中未发现绿泥石。各种类型煤矸石样品中微量元素含量差别较大,砂、泥质含量不同的矸石样品中微量元素含量不同。砂质矸中微量元素含量低,泥质矸含量相对高。自燃矸大部分微量元素含量高于新鲜矸和未自燃风化矸,Co、Ni、Cu、Mo、Cd元素在自燃矸、风化矸中均显示富集的性质,但自燃矸比风化矸对元素的富集作用更为明显,因此泥质矸、风化矸、自燃矸可以释放出更多的有害微量元素,综合利用中应予以注意。