抚顺西露天矿排土场不同岩石风化土中多环芳烃污染特征

采集抚顺西露天矿区内排土场中4种典型的岩石风化土,通过分析样品中理化指标(含水率、p H值、有机质)和多环芳烃的含量,确定了茚苯(1,2,3-c,d)芘为矿区岩石风化土的特征污染物,矿区多环芳烃总量排序依次为混合堆积岩风化土(MA)油页岩风化土(OA)炭质泥岩或煤矸石风化土(CGA)绿色泥岩风化土(GMA);利用内梅罗污染指数法评估了矿区风化土的生态风险。结果表明:内梅罗污染指数排序依次为MACGAGMAOSA,除OSA外,内梅罗污染指数均介于1～2之间,属于轻微污染水平。     

煤焦-水蒸气气化过程中多环芳烃生成与分布规律

为对煤层气化过程中生成的典型污染物多环芳烃(PAHs)进行有效控制,采用模拟固定床气化炉研究了内蒙古乌兰察布褐煤在煤焦-水蒸气气化条件下PAHs的生成及分布规律。结果表明,煤焦-水蒸气气化低温煤气中的PAHs以3环芳烃为主,含量最高的为苊和二氢苊。气化温度由900℃上升至1 000℃,PAHs生成总量由73.19 mg/kg降至9.40 mg/kg,降幅达90%;进一步升高温度至1 100℃,PAHs生成总量有所上升。水蒸气流量由0.17 mol/min增至0.61 mol/min,PAHs的生成总量整体呈现先升高后降低的趋势。水蒸气流量为0.39 mol/min时,PAHs生成量最大,为73.19mg/kg,为最小生成量的1.5倍。维持气化温度在1 000~1 100℃,可有效降低PAHs的生成。增加水蒸气用量,低温煤气中的PAHs含量降低,此时须加强对煤气冷凝水中PAHs的处理。     

CaSO_4/膨润土载氧体煤直接化学链燃烧中PAHs的生成

为了控制煤直接化学链燃烧中多环芳烃(PAHs)的生成,减少载氧体表面的积碳现象,在模拟化学链燃烧反应器中,采用机械混合法制备的CaSO_4/膨润土载氧体与煤发生化学链燃烧反应,利用气相色谱仪对PAHs进行定性和定量分析,研究了不同煤种、不同温度、不同载氧体/煤比例PAHs的排放特征。结果表明,随挥发分的增加,不同煤种生成的PAHs总量分布依次为:无烟煤烟煤1烟煤2烟煤3。煤中含碳量、H/C摩尔比、O/C摩尔比对PAHs的生成也有一定的影响。化学链燃烧反应主要生成2环、3环芳烃,4环、5环芳烃相对较少,均没有生成6环芳烃。当温度为900℃,载氧体/煤为2.4时,CaSO_4/膨润土载氧体与烟煤3反应生成的PAHs总量最少。     

覆土厚度对煤矸石充填重构土壤活性有机碳分布的影响

按照不同覆土厚度将研究区分为A(＞100 cm),B(60~100 cm),C(40~60 cm)和D(20~40 cm)4类采样区,分别采集重构土壤剖面不同深度土壤或煤矸石样品,测定其含水量(WC)、pH值、密度(BD),以及有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC),研究覆土厚度对活性有机碳(AOC)分布的影响。结果表明：复垦5 a后,试验区0~20 cm土壤层SOC含量增加0.48 g/kg,DOC平均含量为46.86 mg/kg,MBC平均含量为46.09 mg/kg。与其他类型重构土壤相比,研究区有机碳库的恢复进度较慢,这主要受制于区域土壤性质和复垦地的土地利用方式。研究区相同土壤层的SOC含量大小关系为A＞B＞C＞D,也即随覆土厚度增加,煤矸石充填重构土壤SOC含量也相应增加。采样区B和C的 0~20 cm土壤层MBC含量相对较高,说明覆土厚度过薄或过厚,均不利于表层土壤MBC的积累;采样区D的煤矸石层DOC含量高达97.90 mg/kg,表层土壤中含量也达到64.80 mg/kg,均高于其他采样小区,说明覆土厚度较薄时,上覆土壤DOC含量很可能受到煤矸石层的影响。煤矸石层的qMBC值不能准确反映重构土壤肥力质量,而上覆土壤的肥力质量和SOC,我们可以用MBC来表征或预测。MBC与重构土壤pH值、BD呈极显著负相关(p＜0.01)、与WC呈显著正相关关系(p＜0.05),而SOC和DOC与上述土壤理化性质的关系却与之相反。     

山东省滕县煤田某矿原煤中多环芳烃的分布特征

煤炭中的一部分多环芳烃(PAHs)在开采、储运、利用过程中会进入到环境之中,形成污染。从PAHs的源头出发,在滕县煤田某矿开采工作面按顺序依次采集太原组16煤层原煤样品9个,利用气相色谱质谱联用仪检测16种优控多环芳烃。结果表明,该矿太原组原煤(气煤)中PAHs平均含量比气煤的平均PAHs含量高5倍还多;PAHs单项指标含量平均值之间存在较大差异,苯并(ghi)草北的含量是苊烯含量的631倍;不同煤样进行横向对比,存在单项指标无规律的差异性;原煤样品的同环数单环含量之和有随着环数增加而增大的变化趋势。     

黄土高原煤矿区煤矸石中重金属对土壤污染的研究

以黄土高原兰州红古矿区为例,研究煤矸石长期堆积对当地土壤产生的重金属污染.根据红古矿区的地质地形特点,选择合理的采样路线,系统采集矿区内不同开采历史时期的土壤样品,用HCl-HNO₃-HF-HClO₄消解样品和原子吸收分光光度仪分析矿区土壤中有害重金属元素（Cd,Co,Cr,Cu,Mn,Pb,Zn）的含量,数据处理采用SPSS软件完成.研究表明,红古矿区煤矸石长期堆积、风化淋溶已导致了其周围土壤中重金属的污染和富集,表现为随着煤矸石堆放、风化淋溶时间的延长,矿区土壤中重金属含量基本呈上升趋势,其中Cd,Pb,Zn表现出较强的迁移性.由此可见,矿业开采活动对当地土壤重金属含量有一定的贡献,但不同的重金属元素在矿区土壤中的积累表现出差异性.     

神东矿区煤矸石综合利用研究

针对煤矸石大量堆积占用大量土地且严重污染环境的问题,对神东矿区12个排矸场的煤矸石进行采样,在对煤矸石的化学成分、矿物组成、发热量等参数分析的基础上,对煤矸石进行分类综合利用。结果表明:神东矿区煤矸石化学成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,其中SiO2含量大于50%的煤矸石适合开发硅系列化工产品;Al2O3与SiO2含量之和大于70%,且Al2O3含量达到20%的煤矸石,可生产高附加值化工产品;高岭石含量大于50%的煤矸石适合煅烧高岭土;发热量达到5 000 kJ/kg以上的煤矸石,可以掺加煤泥、分选中煤后用于煤矸石发电。     

任丘油田典型油井周围土壤中多环芳烃垂向分布特征

在任丘油田南部的一口典型开发井周围5个剖面中共采集15个土壤样品,索氏提取法提取有机物,采用气相色谱-质谱方法对美国环保署（EPA）优先控制的16种多环芳烃（PAHs）进行分析测定。结果显示:研究区内土壤受到严重污染;PAHs总含量随深度增加总体呈先递增后递减趋势,峰值出现在约20 cm深度处;萘、芴、蒽、菲等低环芳烃占有很大比例,萘的含量最高;PAHs含量随环数的增加有递减趋势,但在距油井较近的剖面中高环芳烃含量所占比例有所增加;低环芳烃主要分布在0~20 cm深度范围内,中高环芳烃主要分布在20~30 cm深度范围内。     

燃煤产物中多环芳烃赋存规律及环境意义

利用GC-MS(色-质谱)对华北4个矿区燃煤电厂的炉前煤、飞灰和底灰的氯仿抽提液中多环芳烃进行了比较研究.结果表明,燃煤产物中所含多环芳烃种类以烷基芳烃居多,母核芳烃相对较少,其中飞灰中低环(2～3环)芳烃含量高,而底灰中4～5环的芳烃含量相对较高.煤中的多环芳烃在其燃烧过程中,一部分直接以气态方式释放到大气中,一部分残留在飞灰和底灰中,其余则经高温热裂解分解为其他种类的多环芳烃.飞灰和底灰中具有致癌、致突变作用的多环芳烃种类较多,其对人类的危害及环境的污染不容忽视.     

淮南新集矿区土壤重金属污染评价

通过系统采集、分析淮南新集煤矿区的土壤样品,研究了该区煤矸石和粉煤灰堆积对矿区土壤造成的重金属污染。结果表明:尽管研究区只有10余年开采历史,但煤矸石和粉煤灰长期风化、淋溶已导致其周边土壤中重金属累积性污染;不同重金属元素在研究区土壤中累积表现出差异性,但均未超过GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准。     

四种低阶煤中多环芳烃的分布特征

利用高效液相色谱法对4种低阶煤的二氯甲烷萃取液中多环芳烃PAHs(美国环保总署确定的16种PAHs)的含量及分布进行了研究,探讨了PAHs的分布与煤种、煤质参数之间的关系.结果表明:4种原煤中PAHs分布均以3环、4环、5环芳烃为主,其中4环芳烃最多.PAHs种类主要包括3环的苊、4环的苯并(a)蒽、芘、荧蒽以及5环的苯并(b)荧蒽.随碳含量增加,原煤中PAHs总含量总体呈现增加的趋势,在碳质量分数76.98%～81.85%时显著增加;随着氢碳物质的量比的减小,PAHs的总含量增加,但低环芳烃的含量相对减小,在氢碳物质的量比小于0.81时,PAHs总含量急剧下降;随着氧碳物质的量比增高,PAHs总含量减小;在氧碳物质的量比为0.10～0.21时,PAHs总含量呈现先明显降低后缓慢增加的趋势;PAHs总含量在挥发分41.01%～43.32%时急剧减少,在43.32%～46.06%时变化趋势平缓且含量相对较低.     

高潜水位矿区煤矸石充填复垦对环境的影响

通过对2个矿区不同煤矸石浸泡和淋溶的试验。对煤矸石所含部分微量元素对环境的影响进行了试验研究和分析。试验结果显示，在高潜水位矿区复垦中，充填的煤矸石大半位于潜水位以下，煤矸石（尤其是新矸石）中氟的淋溶和迁移对水质有影响；煤矸石本身重金属含量较低，性质较稳定，煤矸石的风化分解对可溶态重金属含量无明显影响；降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属的环境污染，通过科学试验和合理设计，证明用煤矸石充填复垦矿区土地是可行的。     

燃煤电厂土壤中多环芳烃污染特征及其源解析

本研究以美国环境保护署(USEPA)优控的16种多环芳经(PAHs)为研究对象,对我国西南某地燃煤电厂采集的10个土壤样品,用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)测定样品PAHs含量,分析PAHs含量特征及其变化规律,在此基础上以污染物源解析方法确定燃煤电厂土壤PAHs的来源。研究结果表明:该电厂土壤中16种PAHs均有检出,其含量范围为4706~12 175 ug/kg,均值为7436 ug/kg,与国内外其他工业区相比属于中度偏高污染;电厂土壤中PAHs含量随距离的增加总体上表现出先减小后增大的趋势,在600 m处采样点PAHs含量出现大幅上升,且不同环数的PAHs与习,PAHs变化趋势具有较好的一致性;不同层土壤的习,PAHs含量变化特征有一定的差异,但基本表现为先减小后增大再减小的趋势,200 m处采样点的习1oPAHs含量最高。电厂土壤中PAHs主要来自于石油源和煤的燃烧,其中煤燃烧源的贡献率为67.93% ,交通源贡献率为21.74%。     

煤矸石充填土壤中多环芳烃的迁移规律研究

研究了煤矸石在不同埋藏时间和覆土深度过程中所含多环芳烃(PAHs)的迁移规律。研究结果表明,煤矸石所含多环芳烃随着埋藏时间和覆土深度的增加呈现出逐渐减少的趋势,当埋藏时间达到10 a时,除了少量菲以外,基本上全部迁移到周围土壤中;煤矸石中多环芳烃的迁移速率变化为中分子量物质小分子量物质高分子量物质;在淋溶作用下,埋藏时间对优控PAHs迁移的影响与埋藏深度的增加相比对迁移的影响更大。     

某矿区煤矸石堆周围土壤重金属污染特征研究

通过对某矿区所属两煤矿的矸石堆及周围土壤Cr,Cu,Pb,Zn元素总量进行测定及分析评价,结果表明两煤矿矸石中4种重金属含量均高于当地背景值(除煤矿B的Cu元素外),煤矸石堆放使周围土壤受到了不同程度的污染,未受到Cu污染;煤矿A因采矿历史较长,比煤矿B土壤各重金属污染严重;两煤矿下风向区域(西北)重金属污染比上风向区域严重。表层土壤的重金属污染程度受到多种因素(尤其是风向)的影响,在东南与西北方向均随着距矸石堆距离的增大而呈现减小的趋势;在剖面上(0~50cm),重金属元素含量均随着土壤深度的增加而呈现降低的趋势。     

煤及其燃烧产物中多环芳烃及环境效应研究

分析了原煤中PAHs的含量、种类和形成机制与煤的形成环境、煤变质程度、煤质等之间的关系．阐述了燃烧产物中多环芳烃（PAHs）的种类、赋存分布规律、含量变化及其与煤质特征、燃烧条件的相关关系，讨论了在燃煤过程中各因素对多环芳烃总量和多环芳烃的释放特征影响．总结了低环多环芳烃的释放及其环境效应．根据目前研究现状，分析了对煤中多环芳烃研究存在的问题及今后研究的趋势．     

加速溶剂萃取-GC/MS法测定土壤中多环芳烃

采用加速溶剂萃取—气相色谱/质谱法测定土壤中多环芳烃。通过条件优化,建立了土壤样品中15种多环芳烃的测定方法,即将土壤样品与硅藻土充分混合后,用丙酮、正己烷(v∶v,1∶1)在加速溶剂萃取仪上以10 MPa、110℃提取7 min,循环3次,萃取液浓缩后经15 mL正己烷∶二氯甲烷(v∶v,7∶3)洗脱净化,浓缩液经GC/MS内标法定量分析,结果表明,土壤中15种多环芳烃的基体加标回收率在43.1%～131%,检出限为0.12～0.37μg/kg。该方法分离效果良好,线性关系和灵敏度较高,可满足土壤样品中多环芳烃的测试要求。     

矿区煤矸石堆放引起土壤重金属污染研究

以焦作矿区为例，研究煤矸石长期堆放造成的重金属污染.根据研究区年降雨量，进行室内淋滤模拟实验，以研究煤矸石中重金属的溶出规律；根据地形地貌，从距离市区较近的演马矿煤矸石堆周围呈放射状布置3条采样线，用HCl-HNO₃-HF-HClO₃全分解法消解样品和火焰原子吸收光谱仪分析主要有害重金属元素（Pb，Mn，Zn，Cu，Cr，Cd）.研究表明：煤矸石淋滤液中的Zn和Mn浓度最高，并很快稳定；土壤中的Zn和Mn也最高，且浓度高许多倍.说明煤矸石中重金属淋出具有长期性，矿区土壤对重金属具有富集性和迁移性.     

温度对煤矸石动态淋溶特性的影响

煤矸石长期堆存将对周边环境造成酸性污染和重金属含量超标。为研究煤矸石山发生氧化自热对酸性污染物降雨淋溶释放特性的影响机理,以山西省阳煤集团煤矸石为研究对象,建立了自动温控喷淋系统,通过对不同温度煤矸石进行动态淋溶实验,研究了淋溶液中pH值、电导率(EC)值、氧化还原电位(ORP)和硫酸盐(SO_4~(2-))含量的淋溶规律,并对淋溶前后煤矸石矿物组成进行半定量分析。结果表明:风化煤矸石中含有大量硫酸盐等可溶性组分,且酸性组分含量大于碱性组分和黏土矿物组分中和量总和,初期润湿液SO_4~(2-)含量超过地下Ⅲ类水指标,可看作高度矿化水,呈弱酸性和氧化状态,但氧化性未超过一般界定氧化性土壤的值(400 mV);随着累计淋溶时间延长,淋溶液pH值先增大后减小并最终趋于稳定,在t=3 h达到最大值为7. 34～8. 03,SO_4~(2-)含量和EC值先急剧减小后趋于稳定,稳态值分别约为2 500 mg/L和2 mS/cm,ORP在325. 9～435. 2 mV波动;随着温度升高(50～200℃),淋溶液稳态pH值(pH_s)和煤矸石剩余黄铁矿含量先减小后增大,150～200的pH_s值小于5.79,SO_4~(2-)含量和石膏相对质量分数先增大后减小,ORP波动性增强,相对标准偏差RSD由9. 54%增大到10.06%,EC值受温度影响不显著;淋溶液各项指标均在150℃条件下取得极值,pH_(s,min)为4. 98,呈较强酸性;ORP_(max)为435. 2 mV,呈强氧化态。由此可得:煤矸石中产酸物质氧化作用可分为风化氧化和自热氧化,主要受环境温度、含水量和与空气接触程度的综合影响;煤矸石自热氧化造成的酸性污染演变过程是由碱性组分、含氮物质和氧化产生的酸性组分共同决定的,且3种组分淋溶释放速率经长期堆存后逐渐趋于稳定。本研究解释了煤矸石中黄铁矿氧化产酸受环境温度的影响机制,为自热煤矸石山降雨淋溶造成酸性污染动力学演变预测提供依据。     

煤矸石充填重构土壤后多环芳烃的淋溶特征研究

以大同煤矿集团忻州窑矿煤矸石为研究对象,采用动态淋溶装置模拟煤矸石中所含多环芳烃在雨水淋溶作用下的迁移,利用化学检测手段对淋溶前后煤矸石中所含多环芳烃进行定量分析,从而找到煤矸石充填重构土壤后多环芳烃的迁移特征。研究表明,煤矸石中所含多环芳烃在雨水淋溶作用下随着埋藏时间和覆土深度的增加逐渐全部迁移到周围土壤中,其迁移数量为中分子量物质小分子量物质高分子量物质,埋藏时间较覆土深度对多环芳烃的迁移影响更占优,在覆土4a埋藏50cm时,模拟结果与实际结果最大相对误差8.8%,说明该动态淋溶模拟装置的可靠性较高。