黔西地方流行病——氟中毒起因新解

国内外闻名的黔西地方流行病氟中毒常常归因于黔西晚二叠世煤中高含量的氟以及不科学的燃煤方式。通过对黔西50个煤层刻槽样品的研究发现，黔西晚二叠世煤中氟的含量范围为16．6～500μg／g，算术均值为83．1μg／g，接近于中国大部分煤中氟的含量(82μg／g)和美国煤中氟的平均含量(98μg／g)。当地饮用水和新鲜的玉米中氟的含量亦很低，不足以导致氟中毒。然而，当地居民把粘土作为煤燃烧的添加剂和制作煤球的粘合剂，这种粘土中的氟含量很高，为100．8-2455．7μg／g，均值为1027．6μg／g，它是造成黔西地方流行病氟中毒的根本原因。     

滇黔“燃煤污染型”氟中毒重症区粮食氟和砷污染的主要途径

滇黔地区室内燃煤污染所致慢性氟中毒是我国特有的长期困扰我国的主要环境健康问题之一。为了探讨滇黔"燃煤污染型"氟中毒重症区粮食氟和砷含量及污染的主要途径和改灶降氟炉的使用状况及氟中毒防治效果等,从2005年至2008年11月,连续在云南省和贵州省氟中毒较严重的地区——昭通市的镇雄、威信、大关、彝良、昭阳区以及贵州威宁石门坎、毕节、郝章和非病区昭通巧家、鲁甸县等地,调查了当地500余户改灶降氟炉的使用状况、生活习惯及粮食干燥和保存方式、儿童氟斑牙患病率等,系统采集和分析测定了改灶降氟炉使用区和非使用区烘烤前后粮食的氟和砷等含量。结果发现:无论重病区或非病区,未烘烤粮食的新鲜玉米的氟含量均低于4μg/g,一般为1～2μg/g,砷含量低于0.1μg/g,一般在0.01～0.05μg/g之间;而敞炉快速烘烤(10～15天)的玉米氟含量比烘烤前增加4～200倍,一般在10倍以上,含量在10～20μg/g之间;辣椒氟含量比烘烤前增加了30～100倍,最高达1274.39μg/g;烘烤辣椒的含氟量一般高于玉米的氟含量,均高于20μg/g;砷的含量也10～40倍地增加,增加幅度与氟相当。被调查的500余户烘烤粮食的居民中,无论改灶降氟炉使用户或非使用户,只要是需要烘烤粮食的用户,没有一户是单独使用改灶降氟炉烘烤粮食,全部用2～3个以上的敞炉烘烤粮食,其烘烤后的粮食的氟和砷污染程度相当。结论:滇黔"燃煤污染型"氟中毒区重症区大多数新鲜玉米和辣椒的氟和砷的含量低于或稍高于国家标准;无论烘烤粮食的煤及拌煤黏土中氟和砷含量的高低,烘烤后的玉米和辣椒的氟含量全部超标,砷含量增加十倍以上,敞炉快速烘烤粮食是滇黔氟中毒重症区的粮食氟和砷污染的主要路径和主要成因。改灶降氟炉的推广,不能降低滇黔"燃煤污染型"氟中毒区粮食的氟污染、根治燃煤污染型氟中毒症发生的主要原因,是当地潮湿多雨,气候阴冷,而改灶降氟炉的火力太小,无法在短期内快速烘烤干粮食,所以,无论改灶降氟炉使用区或非使用区,全部用敞炉烘烤粮食。因而在阴冷潮湿的滇黔山区,仅仅推广火力较小的改灶降氟炉,无法隔断烘烤粮食时的氟污染源,对防治滇黔"燃煤污染型"氟中毒是远远不够的。     

黔西煤中氟与"燃煤型"地方性氟中毒的地球化学研究

本文总结了贵州西部地方性氟中毒的地球化学研究过程,这个过程包括对病区饮用水、煤中氟的丰度、拌煤粘土的认识,经历了从高氟煤到低氟煤,从使用煤拌粘土是个例到普遍现象的认识历程。指出贵州西部晚二叠世煤中氟的含量低,低氟煤不是地方性氟中毒的氟源,真正的氟源是拌煤粘土;在贵州单纯由煤引起的地方性氟中毒是不存在的,至少迄今尚未得到证实。针对贵州地方性氟中毒的新认识,中国矿业大学（北京）开发出了廉价适宜的固（降）氟技术,该技术本着就地取材、易于操作的原则,选择了粘土岩作为煤燃烧的添加剂和制作蜂窝煤用的粘合剂、以灰岩为固氟剂,确定了煤、粘土和灰岩的最佳配比和粒度,固氟率可达65％以上。固（降）技术的大力推广应用,是预防地方性氟中毒的重要途径和措施。     

贵州西部氟中毒地区氟来源地质背景研究

贵州省西部广泛分布上二叠统煤系地层,燃煤型氟中毒严重影响当地居民的身体健康。引起氟中毒的氟是多来源的,影响氟中毒的因素是多方面的。高氟含量的岩石粘土岩、煤、页岩等是氟的初始来源体;高氟含量土壤是氟第二个层次的来源;高氟含量土壤中种植的农作物是第三个层次的来源;燃煤烟尘直接排放室内空气中和用燃煤烘烤食物等,使空气、食物和水中氟含量增高,是一重要的人为氟来源。人通过呼吸高氟含量的空气和食(饮)用高氟含量的食物(水)将氟沉淀在体内,造成氟中毒。     

沁水煤田15号煤中氟的赋存状态及其沉积环境分析

氟是煤中有害元素之一,燃煤型氟排放造成的污染已经对人类的健康安全构成威胁。研究煤中氟赋存状态及其沉积环境,对掌握高氟煤分布规律及控制燃煤造成的氟排放具有重要意义。通过对沁水煤田内6座煤矿15号煤样品的分析发现:煤中氟含量与灰分显著相关,与黄铁矿硫、有机硫无相关关系,表明煤中氟主要以无机物形式赋存,且与含硫矿物无关;与钾、镁、硅、铝等元素含量具有显著的相关关系,表明氟有可能的主要赋存形式为金云母、氟金云母等矿物,以及以吸附存在于高岭石、勃姆石、伊蒙混层等黏土矿物中;与钙、磷元素含量无显著相关性,表明氟不以氟磷灰石、含氟羟基磷灰石等矿物大量赋存。此外,通过对沁水煤田15号煤的沉积环境分析发现,弱还原环境、较低盐度、偏酸性、较强的水动力条件有利于该区域煤中氟的富集。     

贵州织金荷花村拌煤粘土的氟化氢潜在释放

贵州织金县城关镇荷花村的地表土(拌煤粘土)曾被证实普遍高氟且被认为与地氟病长期严重流行密切相关。本文新的研究证实:该村拌煤粘土的氟含量均值为1284μg/g(620.8~2816μg/g,n=45);表观酸度均值为p Ha=4.92(4.03~6.35,n=45),而实际酸度均值达到3.67(2.09~5.03,n=45);实测硫酸根总量均值为4465μg/g(1165~7003μg/g,n=45),且酸度与硫酸根总量呈正相关(相关系数:0.7920),表明该村拌煤粘土含氟量较高且已酸化,酸的存在形式可能是酸性硫酸盐如Na HSO4。据此推论,这里的拌煤粘土在与煤共燃烧或被加热条件下,酸性硫酸盐可能分解煤和粘土中氟化物而释放出氟化氢,且根据酸碱平衡估算出了氟化氢释放量均值为455μg/g(9.1~1643μg/g,n=45)。类似现象在其他地氟病流行区是否具有普遍性有待进一步研究。     

煤中氟的研究进展

在全面综合国内外研究文献的基础上,分析了煤中氟的含量、分布规律、赋存状态以及燃烧释放规律等方面的研究进展和存在的问题。我国煤中氟的研究总体上说滞后于煤中其它某些微量元素（如砷、硒、汞等）的研究。进一步深入研究煤中氟+K313的分布规律、赋存状态、来源及迁移转化规律,是今后煤中氟研究的重点。     

中国煤中的氟

氟是煤中所含微量元素中丰度较高的少数几种元素之一。对我国581个煤样分析数据的统计表明,多数样品氟含量处于20～300mg/kg,平均40mg/kg,个别超过1000mg/kg。氟在煤中赋存状态有:①独立的氟矿物;②以类质同象存在于矿物晶格内;③被矿物吸附;④以F-离子形式溶于水中。在煤中所含微量元素中,氟是对植物、动物和人体健康的影响面最大的元素。     

高温燃烧水解-离子色谱法测定植物样品中的氟

建立了高温燃烧水解-离子色谱测定植物样品中不同含量范围氟的分析方法,色谱条件为Dionex IonPacAS18分离柱(4 mm×250 mm),Dionex IonPac AG18保护柱(4 mm×50 mm),ASRS ULTRAⅡ自动再生微膜抑制器,电导检测器。采用纯水作为吸收介质,使样品溶液与标准溶液基体一致,过滤后可直接测定。样品溶液中常见的Cl-、NO3-、SO24-、PO43-、CO23-、HCO3-等阴离子不干扰F-的测定。为消除样品热解过程中产生的乙酸干扰,对氟含量较高(xx～xxxμg/g)的样品,采用20 mmol/L的NaOH淋洗液等度淋洗,进样体积为25μL;对氟含量较低的样品(0.x～xμg/g),进样体积为100μL。方法具有较宽的线性范围和较好的稳定性,检出限为0.5 mg/kg,适用于痕量分析;应用于灌木枝叶和茶叶等4个氟含量较高(xx～xxxμg/g)的植物标准物质的测定,相对标准偏差(RSD)<6%(n=6);应用于低氟的小麦粉和大米粉样品测定,加标回收率为90%～110%,可以满足不同氟含量植物样品中氟测定的需要,具有自动化程度高、操作简单、对环境友好等特点。     

贵州西部燃煤污染型地方性氟中毒病区氟源探讨--以织金县荷花村为例

地方性氟中毒病简称“地氟病”,是一种严重危害人体健康的地方病,是因人体过量摄入氟元素所致.燃煤污染型地氟病,是燃烧煤炭时氟元素挥发污染空气和被烘烤的粮食、辣椒等食品,人体通过呼吸被污染的空气和食用被污染的食品而引起的氟中毒病.笔者通过对典型重病区织金县荷花村调查,获得如下认识：高氟煤炭和高氟粘土（岩）同为燃煤污染型地氟病的氟源,上二叠统龙潭组下部地层应为其重要产出层位;查明高氟煤炭和高氟粘土（岩）的成因、分布状况和分布规律,为政府制订科学合理、切实可行的防治措施提供科学依据很有必要.     

内蒙古潮水盆地西部侏罗系煤的岩石学、矿物学及地球化学特征

潮水盆地位于内蒙古西南部和甘肃省东部地区,是我国中新生代含煤断陷盆地.采用粉晶X衍射、ICP-MS、ICP-AES 方法,从煤的岩石学、煤化学及煤地球化学的理论出发,对潮水盆地西部煤样进行了煤化学、显微组分、矿物学及地球化学分析.其研究结果表明潮水盆地西部煤以中等水分、低一中灰分和硫质量分数、高挥发分产率为特征,煤级为烟煤—亚烟煤;煤中有机显微组分以镜质组为主,惰性组次之,煤相类型以潮湿森林沼泽相为主,其次为较浅覆水森林沼泽相;煤中的常量矿物以石英和高岭石为主,部分样品中含有黄铁矿、方解石、菱铁矿和少量的微斜长石;煤中除Sr、B和Cs质量分数相对较高外,其他微量元素质量分数普遍较低.Cr、Ga、Pb、Li、Cu、Ge、V、Sc、Be、W、Th和As,以及Ti和Nb主要与硅铝酸盐矿物有好的亲和性;B和Sr可能主要以碳酸盐矿物的形式存在;S和Mo可能主要以硫化物矿物的形式存在;另外,Ti、Zr、Nb和Ta有好的相关性,可能与重矿物有关.     

Geology, coal quality, and resources of the Antaramut–Kurtan–Dzoragukh coal field, north-central Armenia

The Antaramut–Kurtan–Dzoragukh (AKD) coal deposit is a previously unrecognized coal field in north-central Armenia. Coal has been known to exist in the general vicinity since the turn of the century, but coal was thought to be restricted to a small (1 km²) area only near the village of Antaramut. However, through detailed field work and exploratory drilling, this coal deposit has been expanded to at least 20 km², and thus renamed the Antaramut–Kurtan–Dzoragukh coal field, for the three villages that the coal field encompasses. The entire coal-bearing horizon, a series of tuffaceous sandstones, siltstones, and claystones, is approximately 50 m thick. The AKD coal field contains two coal beds, each greater than 1 m thick, and numerous small rider beds, with a total resource of approximately 31,000,000 metric tonnes. The coals are late Eocene in age, high volatile bituminous in rank, relatively high in ash yield (approximately 40%, as-determined basis) and moderate in sulfur content (approximately 3%, as-determined basis). The two coal beds (No. 1 and No. 2), on a moist, mineral-matter-free basis, have high calorific values of 32.6 MJ/kg (7796 cal/g) and 36.0 MJ/kg (8599 cal/g), respectively. Coal is one of the few indigenous fossil fuel resources occurring in Armenia and thus, the AKD coal field could potentially provide fuel for heating and possibly energy generation in the Armenian energy budget.     

Geochemistry of Mercury in the Permian Tectonically Deformed Coals from Peigou Mine, Xinmi Coalfield, China

As the mercury emitted from coal combustion can lead to serious environmental issues, researchers pay more attention to the content, distribution and occurrence of mercury in coal. In this paper, the content, distribution, and occurrence of mercury in the Permian tectonically deformed coals from Peigou Mine, Xinmi coalfield, Henan Province were investigated. A total of 18 bench samples were taken from No.2-1 coals seam in Peigou Mine, including 15 coal bench samples, two roofs and one floor. The mercury concentration, mineral composition, and main inorganic element content of 18 samples were determined by DMA-80 direct mercury analyzer, XRD, and XRF respectively. The results show that the mercury content ranges from 0.047 ppm to 0.643 ppm, with an average of 0.244 ppm. Though the coal seam has turned into typical tectonically deformed coal by the strong tectonic destruction and plastic deformation, the vertical distribution of mercury has remarkable heterogeneity in coal seam section. By the analysis of correlation between mercury and the main inorganic elements and the mineral composition in coal, we infer that majority of mercury mainly relates to pyrite or kaolinite.     

神府大柳塔2~(-2)煤层煤岩学特征

对神府大柳塔矿区 2 - 2煤层系统的煤岩学研究表明 ,该煤层以镜质体和丝质体为主 ,其它组分较少 ,矿物质中以粘土类和石英为主 ,显微煤岩类型以两组分微类型为主 ,宏观煤岩类型以半暗煤和半亮煤为主 ,壳质组具有较强的荧光 ,其荧光光谱为单峰形 ,不同的壳质组分其荧光特征不同     

内蒙古早白垩世五间房含煤盆地煤层煤相分析

内蒙古是我国非常重要的后备煤炭资源基地,煤层大多聚集在白垩纪断陷盆地中,其中,五间房含煤盆地煤炭资源丰富。通过对该盆地东南部3个钻孔57件煤样的煤岩学和煤化学分析,探讨了煤层的煤质特征、煤相类型及其演化规律。研究结果表明:本区煤层以低—中高灰、高挥发分产率和低—特低硫为特征;具有较高的镜/惰比和结构保存指数;煤相类型主要为潮湿森林沼泽相,自下而上,成煤泥炭沼泽覆水程度总体有所加深,上部泥炭沼泽具有水体逐渐加深的水进型特征,下部泥炭沼泽具有水体逐渐变浅的水退型特征。      

阿富汗科里奇-阿什普什塔勘查区煤层煤质特征研究

阿富汗科里奇一阿什普什塔勘查区面积约69．098km^2,含煤地层为侏罗系中统和下统。侏罗系中统下段阿什普塔组含一层可采煤层,即7煤层。侏罗系下统科里奇组下段含可采煤4层,分别为4、2、2、2F煤层,其中2煤层为西部主要可采煤层,总资源量11389．6万t。7煤层煤质为低灰、特低硫、特低磷、中热值、中等软化温度灰之不粘煤;其他煤层均为中-高灰、低硫、低磷、中热值、高挥发份、中等软化温度灰之长焰煤。     

美国印地安那南部积贮煤泥的岩石学描述与氧化作用研究(英文)

对印地安那南部Lynnville煤泥积贮地的样品进行了详细的煤岩学研究,并就煤泥的自然氧化作用进行探讨。与原煤比较,煤泥的可见矿物体积分数增加了4～5倍,由5％改变为24％,其中黄铁矿由1％变为5％。煤泥除了黄铁矿。方解石、粘土、石英等煤系煤层的原生矿物,还含有地表土壤混入物。煤泥积贮他的入口处,沉积物自然形成高出潜水面的突起,黄铁矿在此大量富集,高粘土含量的细粒成分在煤泥地的末端富集,输入带（入口150m范围内）煤泥相应具有高硫、高灰特征。作为氧化产物,少量的褐铁矿和石膏分别在镜下和通过X射线行射分析被发现。黄铁矿比有机显微组分更易氧化并经历揭铁矿化到铁质胶体出溶变化过程。石膏主要形成于煤泥输入带。相对较强的氧化作用发生在输入带的推断得到了水化学分析结果的进一步验证。尽管如此,高潜水面及滞留水有效地限制了煤泥地内氧化作用的进行。根据煤泥入注时的自然分选效应,避开输入带,可提高煤泥回收利用率。研究成果为煤炭洗选废弃物（煤泥）的回收利用与排放环境的评价监测提供了新的方法和依据。     

大同煤田白洞矿区5号煤层煤相特征

采用光学显微镜、X射线荧光光谱（XFS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等方法测定了大同煤田塔山井田太原组5号煤的宏观煤岩类型、显微煤岩类型和地球化学参数,探讨了煤的煤岩学、煤地球化学及煤相特征,系统地分析了煤层的原始成煤泥炭沼泽环境及演化规律。研究结果表明,5号煤层有4种煤相类型,即湖沼相、泥炭沼泽相、潮湿森林沼泽相和较干燥森林沼泽相,相应表现为湖泊、障壁岛后潟湖、上三角洲平原和洪泛盆地含煤沉积体系特征。煤层自下而上存在5次比较明显的沉积旋回韵律,与之相随的水介质环境也发生了相应的海陆、咸水、淡水交替变化,从而形成了一套以陆相为主、海陆交互的成煤泥炭沼泽环境,沉积环境逐渐从海相、海陆过渡相向陆相演化。     

吉尔嘎郎图凹陷赛汉塔拉组沉积特征与超厚煤层异地成因分析

吉尔嘎郎图凹陷的赛汉塔拉组沉积于基底减速沉降-充填演化阶段,是凹陷进入湖泊萎缩阶段早-中期的产物,其层序地层单元属于水退体系域。自下而上由浅湖相、三角洲相和曲流河相组成。其中的超厚煤层与大量薄层浊积砂岩共生,形成于该凹陷的次级深断槽中,沉积环境应为浅湖和局部较深湖。传统的煤沉积模式难以解释其超厚煤层的成因。通过对煤层和夹矸的沉积学研究,以及凹陷充填序列分析,建立了一种陆相超厚煤层异地成因新模式--“弱风暴及水下泥质、砂质重力流亚模式”,简称为胜利盆地亚模式。推测成煤物质是由远源河流搬运而来的巨量异地高灰泥炭,可能先沉积于滨湖三角洲,后经滑塌和浊流作用转移至浅湖中,并经再次分异、沉积成为超厚的低灰煤层。     

Groundwater transformation of a low-sulfur to a high-sulfur coal, the Harlem coal of the northern Appalachian basin

The Harlem coal is postulated to have been deposited in raised-bog settings. It was initially deposited as low-sulfur peat, but groundwater of a later origin altered portions of it to high-sulfur coal. The total sulfur content of 172 samples from 31 locations on a moisture- and ash-free basis have a quadrimodal distribution with two major modes at 0.75% S and 2.0%S. Multiple sampling and analyses at specific mine sites indicate that the addition of sulfur of a later origin occurred either laterally adjacent to sandstone channels or vertically adjacent to faults. Significant sulfur addition also occurred above clay partings at these sites. The original low-sulfur nature is preserved where the coal bed is isolated from descending groundwater by a thick impervious layer. Trace-element analyses show high concentrations of mobile elements such as Na and Mn in the high-sulfur coals.