摘要：文章對(duì)織金礦區(qū)煤層中的砷氟含量及其賦存形式進(jìn)行了分析，分別從煤炭開(kāi)采、煤礦產(chǎn)品使用和燃燒分析了含高砷高氟煤對(duì)環(huán)境的影響，并有針對(duì)性地提出了預(yù)防高砷高氟煤開(kāi)采及加工利用對(duì)環(huán)境不利影響的對(duì)策措施及建議。

關(guān)鍵詞：織金礦區(qū)；高砷高氟；煤環(huán)境影響；防治對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0045-04

1 織金礦區(qū)煤層中砷、氟含量情況

貴州省織金礦區(qū)位于貴州省西部、畢節(jié)市東南部，礦區(qū)位于織金縣境內(nèi)，礦區(qū)東臨清鎮(zhèn)市、平壩縣，南至普定縣、六枝特區(qū)，西接納雍縣，北靠大方縣、黔西縣，礦區(qū)含煤地層主要為上二疊統(tǒng)的龍?zhí)督M，原煤煤質(zhì)為低中灰～中灰、低中硫～高硫、具有特高熱值的無(wú)煙煤，可以供化工造氣原料、發(fā)電燃料、高爐噴吹等，產(chǎn)品用途廣泛，同西南地區(qū)大多數(shù)礦區(qū)一樣，礦區(qū)煤層中個(gè)別區(qū)塊的砷、氟含量較高，其主要原因是由于在長(zhǎng)期的地質(zhì)活動(dòng)中，地層中分散存在的Au、As、Hg、Sb等元素發(fā)生活化遷移，沿褶皺、斷裂等構(gòu)造薄弱帶運(yùn)移，并在通過(guò)煤層時(shí)于局部地段富集形成高砷高氟煤。

1.1 礦區(qū)內(nèi)煤層中砷、氟含量

織金礦區(qū)自1958年起就開(kāi)始進(jìn)行了地質(zhì)勘探工作，2004年提交了《貴州省織金縣煤礦普查總體地質(zhì)報(bào)告》、結(jié)合最近幾年提交的《文家壩一礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》、《文家壩二礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》、《肥田煤礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》和《織金礦區(qū)戴家田勘探區(qū)詳查地質(zhì)報(bào)告》，礦區(qū)內(nèi)各煤層中平均砷、氟含量見(jiàn)表1。

根據(jù)目前礦區(qū)已有地質(zhì)勘探資料，礦區(qū)內(nèi)各煤層砷含量平均值在1.91～8.20PPm，對(duì)照《煤中砷含量分級(jí)》（MT/T803-1999）可知，礦區(qū)內(nèi)的14煤層屬于一級(jí)含砷煤，27煤層屬于三級(jí)含砷煤，其余各煤層屬于二級(jí)含砷煤，礦區(qū)大部分煤層屬于一級(jí)和二級(jí)含砷煤，個(gè)別點(diǎn)最大值出現(xiàn)在文家壩一礦井田的16煤層，其采樣點(diǎn)最高值達(dá)到30PPm，屬于四級(jí)含砷煤，但各煤層中的含砷量均低于貴州省衛(wèi)生部門(mén)建議的當(dāng)?shù)氐胤叫陨橹卸静^(qū)煤砷限值45PPm的標(biāo)準(zhǔn)要求。

全礦區(qū)各煤層中平均氟含量在81.28～247.70PPm，對(duì)照《煤中氟含量分級(jí)》（MT966-2005）可知，14、21、25號(hào)煤層屬于低氟煤，2、6、6、16和30號(hào)煤層屬于中氟煤，23、27、32、34號(hào)煤層屬于高氟煤，個(gè)別點(diǎn)最大值出現(xiàn)在文家壩一礦井田內(nèi)16煤層，采樣點(diǎn)最大值為480PPm，可見(jiàn)，礦區(qū)內(nèi)有部分高氟煤分布。

1.2 礦區(qū)煤礦中砷、氟的賦存形式

根據(jù)相關(guān)資料，從其形成過(guò)程分析，礦區(qū)煤層中的砷主要以類質(zhì)同相或固溶體形態(tài)賦存在黃鐵礦中。煤礦中氟的賦存形態(tài)十分復(fù)雜，研究表明主要以無(wú)機(jī)物形式存在：以無(wú)機(jī)鹽礦物形態(tài)存在于煤中；以類質(zhì)同象形式呈離子態(tài)存在于礦物晶鹽中；以非類質(zhì)同象形式呈離子態(tài)吸附于礦物顆粒表面或水溶液中，煤中氟含量與灰分之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，灰分越高，煤中氟含量越高。

2 礦區(qū)煤炭開(kāi)采利用高砷氟煤環(huán)境影響分析

2.1 礦區(qū)煤炭開(kāi)采高砷高氟煤對(duì)環(huán)境的影響分析

目前對(duì)于煤炭開(kāi)采高砷高氟煤產(chǎn)生的環(huán)境影響問(wèn)題相關(guān)研究和報(bào)道很少，我們對(duì)礦區(qū)內(nèi)在生產(chǎn)煤礦的礦井水、矸石淋溶水、土壤質(zhì)量等進(jìn)行了取樣分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2～4。

可以看出，礦區(qū)內(nèi)小煤礦礦井水、矸石淋溶水中均沒(méi)有出現(xiàn)砷氟含量超標(biāo)的現(xiàn)象，土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)的砷含量未超標(biāo)，地表水監(jiān)測(cè)斷面未出現(xiàn)砷氟含量超標(biāo)的現(xiàn)象，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)未出現(xiàn)氟超標(biāo)現(xiàn)象，一般情況下，規(guī)劃礦井煤炭開(kāi)采導(dǎo)致區(qū)域地表水、大氣與土壤中砷氟含量超標(biāo)的可能性較小。需要說(shuō)明的是，礦區(qū)內(nèi)小煤礦開(kāi)采煤層深度淺，這些淺部煤層的砷氟含量較低，小煤礦尚不能全面反映礦區(qū)規(guī)劃大中型煤礦今后開(kāi)采對(duì)環(huán)境的影響，且礦區(qū)內(nèi)砷氟含量的檢測(cè)分析數(shù)據(jù)尚不全面，礦區(qū)各規(guī)劃礦井在開(kāi)采之前對(duì)各煤層的砷、氟等有害元素進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)目前砷含量較高的個(gè)別采樣點(diǎn)所在局部區(qū)域加強(qiáng)勘探，查明其分布范圍，并加強(qiáng)對(duì)周圍土壤、大氣環(huán)境、水環(huán)境以及礦井水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，并采取預(yù)防控制措施避免其對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。

3 燃煤砷、氟排放危害

3.1 燃煤砷排放危害

煤燃燒、垃圾焚燒和金屬冶煉等都會(huì)產(chǎn)生含砷廢氣污染環(huán)境，其中燃煤是大氣中砷的主要來(lái)源。煤中的砷是揮發(fā)性較強(qiáng)的元素，煤燃燒時(shí)，無(wú)論是有機(jī)砷，還是無(wú)機(jī)砷，幾乎均轉(zhuǎn)化為劇毒的三氧化二砷，并富集在燃煤煙塵的細(xì)顆粒中。

在我國(guó)除西南經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)居民燃煤造成砷中毒事件外，尚未見(jiàn)工業(yè)、民用鍋爐燃煤引發(fā)砷中毒的報(bào)道。不過(guò)鍋爐燃燒高砷煤產(chǎn)生危害的可能性仍然存在，尤其是分散在居民區(qū)的工業(yè)和民用中、小型鍋爐，若燃燒富含砷的煤，又缺少除塵裝置，排放物可能會(huì)造成局部環(huán)境污染。

另外，含砷高的煤制品也會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。比如，砷會(huì)腐蝕鍋爐和管道；焦炭中砷過(guò)多會(huì)影響鋼鐵的質(zhì)量；在煤化工加工過(guò)程中，砷會(huì)毒化觸媒劑，還能使加氫液化用的催化劑失效等。

3.2 燃煤氟排放危害

煤在燃燒時(shí)，其中的氟以HF、SiF4、CF4、H2SiF6等氣態(tài)形式和氣霧或塵態(tài)的NaF、NaAlF4+AlF3以及他們與水汽結(jié)合生成的氣溶膠或氟氫酸等形式排入大氣中，這些含氟化合物易于被人體和糧、菜、水等吸收和粘附。HF的毒性要比S02高10～100倍，是一種危害嚴(yán)重的污染物。在燃煤造成的氟中毒事件中，除居民燃煤造成氟中毒事件外，尚未見(jiàn)工業(yè)、民用鍋爐燃煤引發(fā)氟中毒的

報(bào)道。

總之，在煤利用的各個(gè)環(huán)節(jié)中，砷和氟的危害性主要體現(xiàn)在燃煤排放方面，在煤炭開(kāi)采、洗選、加工、運(yùn)輸過(guò)程中，目前尚未見(jiàn)有砷氟中毒的報(bào)道。砷、氟對(duì)人體健康的危害主要表現(xiàn)為直接燃用高砷煤、高氟煤和使用粘土伴煤，造成空氣中砷、氟含量過(guò)高，經(jīng)呼吸吸入含砷、氟過(guò)高的氣體而引起砷、氟中毒。

4 織金礦區(qū)燃煤型砷氟中毒現(xiàn)狀與防治經(jīng)驗(yàn)及對(duì)策

4.1 地方衛(wèi)生部門(mén)的防治經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，織金縣主要是燃煤型氟中毒，是貴州地方性氟中毒的重病區(qū)之一，該區(qū)屬中亞熱帶，氣候溫和濕潤(rùn)，秋季多陰雨，居民主食玉米、辣椒，由于地勢(shì)較高，氣候陰冷潮濕，當(dāng)?shù)孛禾抠Y源又比較豐富，農(nóng)村居民大多使用無(wú)排煙設(shè)施的敞灶燃煤，常年晝夜不熄，既做飯取暖又烘烤糧食，由于爐灶無(wú)排煙設(shè)施、室內(nèi)通風(fēng)不暢，空氣中氟濃度很高，糧食受煤煙污染含氟很高，從而導(dǎo)致人體攝入氟過(guò)量引起慢性氟中毒，織金縣也存在砷中毒病區(qū)，1964年在小納雍鄉(xiāng)壩子村，就發(fā)現(xiàn)由敞灶燃燒高砷煤引起的燃煤污染型砷中毒病區(qū)。

臨床檢查發(fā)現(xiàn)，本區(qū)氟中毒是一種慢性全身性疾病，早期表現(xiàn)為疲乏無(wú)力、食欲不振、頭暈、頭痛、記憶力減退等癥狀，過(guò)量的氟進(jìn)入人體后，主要沉積在牙齒和骨骼上，形成氟斑牙和氟骨癥；砷中毒患者除有明顯的皮膚色素異常及角化過(guò)渡等典型病變外，尚有消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等損害。

本區(qū)的地方性燃煤型砷氟中毒事件，除了部分煤中砷氟含量較高外，對(duì)原煤不經(jīng)加工處理，使用粘土伴煤，燃燒條件原始落后是最主要的因素。

根據(jù)貴州省20多年當(dāng)?shù)厣榉》乐畏e累的經(jīng)驗(yàn)及近年的調(diào)研結(jié)果，貴州當(dāng)?shù)匦l(wèi)生部門(mén)認(rèn)為根據(jù)燃煤型砷氟中毒的主要措施應(yīng)包括：（1）政府行為和個(gè)人行為措施相結(jié)合，禁止高砷、高氟煤使用，清除環(huán)境中殘留砷，積極發(fā)展低氟型煤的生產(chǎn)和供應(yīng)，改變直接使用原煤的習(xí)慣；（2）改善直接用煤煙烘烤食物習(xí)慣，改變不衛(wèi)生的食物干燥和貯存方式，養(yǎng)成食物烹調(diào)前淘洗的習(xí)慣；（3）完善改灶措施，加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，將煤煙排出室外；（4）采礦和使用前檢測(cè)煤樣中砷含量，建議當(dāng)?shù)孛褐猩楹康南拗禐?5ppm；（5）使用天然氣、沼氣、電等清潔能源，改善居民生活水平以及開(kāi)展群眾健康教育。

4.2 對(duì)煤中的砷氟含量進(jìn)行控制并分級(jí)

為了從源頭上控制高砷高氟煤的開(kāi)采及利亞，我國(guó)的煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的《煤中砷含量分級(jí)》（MT/T803-1999）和《煤中氟含量分級(jí)》（MT966-2005）分別按砷、氟含量高低，將中國(guó)煤砷、氟含量水平各劃分為四個(gè)級(jí)別，詳見(jiàn)表5。

貴州省衛(wèi)生部門(mén)建議當(dāng)?shù)氐胤叫陨橹卸静^(qū)煤砷限值為45ppm，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所和中國(guó)地方性砷中毒分布調(diào)查協(xié)作組在調(diào)查中國(guó)地方性砷中毒狀況時(shí)采用的煤砷含量參考標(biāo)準(zhǔn)為100ppm。但這些限值都不是國(guó)家法定的禁采標(biāo)準(zhǔn)。

目前世界各國(guó)都沒(méi)有制訂有關(guān)煤中砷的禁采標(biāo)準(zhǔn)。但是，從煤燃燒過(guò)程中有害元素排放控制和環(huán)境保護(hù)角度來(lái)說(shuō)，商品煤中砷含量不應(yīng)該超過(guò)一定限值。綜合分析我國(guó)煤炭資源實(shí)際情況和國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤含砷“危險(xiǎn)臨界值”的規(guī)定，煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工研究分院認(rèn)為，中國(guó)動(dòng)力用商品煤中砷含量應(yīng)控制在100ppm以下。但目前我國(guó)尚未對(duì)商品煤中氟含量提出臨界值控制建議。

4.3 對(duì)煤炭進(jìn)行洗洗加工降低煤中砷氟含量并合理利用

研究表明，經(jīng)洗選加工后的煤炭在脫除黃鐵礦的同時(shí)也脫除了賦存在其中的砷，煤炭經(jīng)洗選加工可有效降低產(chǎn)品煤中砷含量。相關(guān)實(shí)驗(yàn)也表明，選煤在降低灰分、硫分的同時(shí)，對(duì)氟也有一定的脫除效率，選煤降灰率和脫氟率的線性關(guān)系顯著，提高原煤入選率，降低煤的灰分，是減少煤中氟含量和燃煤氟排放量的有效措施。洗選后的煤炭產(chǎn)品主要供應(yīng)織金電廠和織金煤電化一體化基地工項(xiàng)目，剩余部分供礦區(qū)規(guī)劃的低熱值煤電廠、地方工農(nóng)業(yè)及民用煤、省內(nèi)外其它工業(yè)用戶用煤，礦區(qū)煤炭產(chǎn)品不直接用于食品工業(yè)，導(dǎo)致地方性砷中毒事件的可能性較小，至今未見(jiàn)工業(yè)鍋爐和電廠鍋爐排放出來(lái)的砷氟直接危害人體的報(bào)道，且根據(jù)相關(guān)研究，貴州燃煤型氟中毒區(qū)高氟、劣質(zhì)粉煤是引起氟中毒之一，但煤中氟含量并非都很高，氟源還主要來(lái)自于土淀積層高氟粘土，它被用來(lái)伴煤制作煤餅，煤氟排放量不到煤餅排氟量的15%，本區(qū)都有拌粘土燒煤的習(xí)慣，塊煤中灰分含量低，氟含量也相對(duì)較低，因此，將少量塊煤供應(yīng)給地方工業(yè)及民用煤直接發(fā)生氟中毒的可能性較小，主要是要改變?nèi)嗣衲壳暗娜紵?xí)慣和改良爐灶。

同時(shí)為了避免可能引起的砷氟中毒，要求礦區(qū)規(guī)劃選煤廠產(chǎn)生的煤泥不能出售給當(dāng)?shù)孛裼?，必須全部用于礦區(qū)規(guī)劃的低熱值煤電廠進(jìn)行發(fā)電。

針對(duì)礦區(qū)內(nèi)目前未配套建設(shè)煤炭洗選加工設(shè)施的小煤礦，應(yīng)加緊配套建設(shè)煤炭洗選加工設(shè)施，確保從源頭上降低產(chǎn)品煤中的砷氟含量。

采取上述措施，可將礦區(qū)開(kāi)發(fā)將砷、氟排入周邊環(huán)境的量降至最低，將其對(duì)人體健康和環(huán)境的影響降至最小。

5 結(jié)論及建議

織金礦區(qū)部分煤層區(qū)域中存在高砷高氟煤，從現(xiàn)有的資料來(lái)看，礦區(qū)煤礦開(kāi)采對(duì)環(huán)境影響較小，但礦區(qū)今后各煤礦開(kāi)采之前應(yīng)對(duì)各煤層的砷、氟等有害元素進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)目前砷含量較高的個(gè)別采樣點(diǎn)所在局部區(qū)域加強(qiáng)勘探，查明其分布范圍，并加強(qiáng)對(duì)周圍土壤、大氣環(huán)境、水環(huán)境以及礦井水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，采取預(yù)防控制措施避免其對(duì)周圍環(huán)境的不利影響；高砷高氟煤對(duì)環(huán)境的不利影響主要體現(xiàn)在不合理的利用和燃燒方式上，在充分利用現(xiàn)有政府部門(mén)提出的防治經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)礦區(qū)內(nèi)開(kāi)采出的煤礦進(jìn)行洗洗加工，并將產(chǎn)品主要用于發(fā)電等工業(yè)用途，不用于食品工業(yè)，通過(guò)多種途徑保證礦區(qū)煤礦開(kāi)采及利用對(duì)周圍人群健康和環(huán)境的影響降至最小。

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作者簡(jiǎn)介：周金余（1981—），男，江蘇南京人，中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司工程師，碩士，研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)、土地復(fù)墾方案編制及污水處理工程設(shè)計(jì)。