中国煤中砷的含量分布、赋存状态、富集及环境意义

砷是煤中有害微量元素之一,在煤加工利用过程中,砷会以各种形式释放出来,进入环境。本文在全面分析现有资料和文献的基础上,结合作者对中国煤中砷的研究成果,分析了中国煤中砷的含量与分布、赋存状态、富集因素以及环境意义。通过研究和分析可知,中国煤中砷的平均值约为5μg/g,但在不同地区、不同时代以及不同类型的煤中有较大的差异,除中国西南地区含量异常高外,一般含量均在10μg/g以内;煤中砷的赋存状态多种多样,主要以无机态的硫化物结合为主,并常与黄铁矿等矿物伴生,也存在有机态结合的砷;中国煤中砷的来源和富集主要是以陆源母岩、成煤植物、沉积环境和构造裂隙—热液作用等为主的多种因素综合控制的结果;在煤燃烧过程中,煤中的砷释放出来,并对长期生活在燃煤地区的环境和人体产生影响。本文还提出今后煤中砷研究的主要方向,以为煤中砷的研究提供参考资料。     

中国煤中硒的环境地球化学

硒是煤中易挥发元素之一。伴随煤炭的开采、利用,煤中硒可能进入环境并引起环境质量的变化,影响生态环境和人体健康。本文在全面综合国内外研究文献的基础上,分析了中国煤中硒在不同省份、不同成煤时代中的含量及分布规律,总结了硒在煤中的赋存状态、形成机理和影响因素,概括了煤在燃烧和淋溶过程中硒的迁移转化及其环境影响,指出中国煤中硒的含量在不同煤田、不同成煤时代及不同变质程度的煤中,含量差别较大,全国平均值约为5.60 mg/kg。     

淮南采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征

以淮南采煤沉陷区土壤为研究对象,测试分析了样品中汞的含量,结合土壤pH值、有机质含量特征,探讨了采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征。结果表明:与未沉陷区土壤相比,沉陷区土壤有机质破坏严重,最高下降了46%;采煤沉陷区土壤中汞的含量为0.013~0.050 mg/kg,平均值为0.027 mg/kg,69.7%的采样点超过了淮南市土壤背景值;沉陷8 a后土壤汞含量最高,为0.033 mg/kg,是未沉陷土壤汞含量的1.74倍,且随着沉陷时间的增加,土壤中汞存在富集趋势;水稻土壤汞富集能力最高,高于玉米和大豆土壤;在垂直剖面上,汞含量由表层向下依次降低;且汞与pH值表现出显著负相关,有机质与汞显著正相关。      

安徽铜陵水木冲尾矿重金属赋存状态及污染特征研究

为探讨富硫化物尾矿酸化及重金属污染特征,选择安徽铜陵水木冲尾矿库浅层(0～90 cm)剖面为研究对象,对其结构特点、矿物组成、重金属(Pb、Cd、Zn、Ni、Cr、Mn、Cu和As)含量及赋存形态进行研究。结果表明,该尾矿库浅层出现分层现象,即表层为强硬化层,向下依次为弱硬化层和松散层,且呈酸性;矿物主要以辉石、长石、云母和石膏为主,由浅及深,金属硫化物及碳酸盐型矿物特征峰呈现增强的趋势;重金属呈现两种富集类型:表层(0～30cm,As、Pb)富集和中部(40～60 cm,Cd、Cu、Mn、Ni、Zn和Cr)富集型,其中Cu、Cd、As污染较为严重。由相关性分析可知,部分金属之间存在一定的伴生性,且p H值是影响重金属迁移的重要因素之一。该尾矿重金属主要以残渣态为主,其中Pb的潜在迁移能力最强,As最弱,顺序为Pb Cd Zn Ni Cr Mn Cu As。     

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。     

淮北煤田二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

从淮北煤田二叠系10,7,5,4和3煤层中采集34个样品,采用等离子体质谱（ICP-MS）、中子活化（INNA）、等离子体发射光谱（ICP-AES）等方法对样品中主量元素和稀土元素进行了测试,利用X射线衍射等方法对煤中矿物质及其煤质参数进行了测定。在各种测试的基础上,全面分析了稀土元素含量特征、空间分布规律、地球化学参数和分布模式,探讨了淮北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及其在煤中的主要赋存方式。研究表明：与华北和国内外其他地区相比,本区煤层中稀土元素相对富集;产于石盒子组煤中的稀土元素含量高于山两组的,在同一煤层中自下而下稀土元素含量有增高趋势,在顶底板中可能出现富集。Ce呈正异常,Eu明显负异常,不同煤层稀土元素的分布模式相似,稀土元素和灰分具有较好的正相关,∑REE与灰分、灰分中的主要元素以及典型陆源灰分中的微量元素正相关,与反映海相的低灰组分相关性较差。结合煤中矿物质的X射线衍射结果,分析获知,淮北煤田二叠纪成煤环境基本不受海水影响,稀土元素主要由陆源供给,而且主要赋存在以高岭石、伊利石为主的粘土矿物中。     

淮南张集矿区煤中微量元素的含量分布特征分析

在采用ICP-AES对张集7个煤层144个样品微量元素含量测试分析的基础上,探讨了元素在不同煤层中的变化规律及其在煤层对比中的应用。结果表明:张集矿区煤中元素B、Se和As含量偏高;不同煤层中微量元素含量变化较大,但具有一定的规律性,其中在9煤层中元素Ba和Cr含量最低,Mn、Zn、As和Se含量相对较高,可以利用这些元素分布特征来区别和划分相邻煤层。     

淮南采煤沉陷区积水水文地球化学及氢氧稳定同位素特征

以安徽淮南采煤沉陷积水为研究对象,通过样品采集与测试,研究不同沉陷年限及类型积水水文地球化学和氢氧稳定同位素组成特征及影响因素.结果表明：（1）研究区水化学类型主要为Cl-Na、HCO₃·Cl-Na型,沉陷积水中常量离子主要来源于蒸发岩溶解和硅酸盐风化,受蒸发作用和人为活动的影响明显,水化学组成随沉陷时间和类型变化不大.（2）淮南大气降水线方程为：δD=8.85δ¹⁸O+18.73,沉陷区积水氢氧稳定同位素值在淮南大气降水线右下方依次分布并接近降水线,表明沉陷积水主要来源于大气降水.（3）在降水稀释、水体蒸发及地下水补给的作用下,随着沉陷年限的增加,积水中重同位素越来越贫化,同一年限不同类型的积水同位素值变化较小.     

济宁煤田煤中氯的分布、赋存及富集因素研究

氯是煤中普遍存在的一种元素, 氯的含量与分布影响着煤的加工与利用.通过对济宁煤田各主要可采煤层中氯含量的分析可知, 研究区属低氯煤层, 氯含量的高低及分布与煤层空间位置、成煤植物、沉积环境和地下水活动等因素有着重要的关系.同时, 对氯在煤中的赋存状态进行了研究, 通过氯与有机显微组分、灰产率等指标的相关性计算, 得出研究区煤中的氯与有机显微组分成正比, 与灰产率成反比, 说明氯主要存在于煤的有机质中, 并且主要是存在于镜质组分的微孔隙中.      

岩浆侵入煤层中锑的赋存特征——以淮北卧龙湖矿为例

为探讨岩浆蚀变作用对煤层中锑赋存特征的影响,系统采集安徽淮北煤田卧龙湖煤矿岩浆侵入煤层侵入岩和全煤层样品共12个,利用原子荧光光谱法（AFS）测定样品中Sb含量,并对煤质参数进行分析。结果表明:卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤表现为超低挥发分,中等灰分,特低硫的特点,煤中的硫主要以有机硫和黄铁矿硫存在。受岩浆热液影响,煤中灰分增加,挥发分减少;岩浆蚀变煤层中锑明显富集,算术平均值达到10.48 mg/kg,且侵入岩上方煤中Sb的平均含量明显增高,煤岩接触带位置Sb的含量达到最高值（13.93 mg/kg）;岩浆蚀变煤中的锑主要以无机结合态形式存在（相关系数r为0.74）,有机硫与煤中Sb呈显著负相关（相关系数r为-0.60）。岩浆侵入作用导致卧龙湖煤矿煤的煤质特征及煤层中锑的赋存方式受到不同程度的影响,研究结果可为特殊地质作用下煤中锑的环境地球化学特征提供参考。