陳柯婷　陳萍　李洋　劉震

摘 要：在綜合分析國內(nèi)外研究資料的基礎(chǔ)上，對(duì)煤中鈹?shù)暮?、賦存狀態(tài)、分布規(guī)律、測(cè)定方法以及對(duì)環(huán)境的影響作了簡單的描述，全國煤中鈹?shù)暮繛?.9mg/kg左右，但在不同時(shí)代不同地區(qū)中煤的含量有所差異。關(guān)于煤中鈹?shù)馁x存狀態(tài)的報(bào)道很少，至今也沒有直接方法來測(cè)定煤中鈹?shù)馁x存狀態(tài)。煤中鈹含量的測(cè)定方法多種多樣，現(xiàn)階段主要以ICP-MS、原子吸收法以及分光光度法為主。

關(guān)鍵詞：煤中鈹；含量；賦存狀態(tài)；分布規(guī)律；測(cè)試方法；環(huán)境污染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.055

鈹是最輕的堅(jiān)硬的灰白色金屬，它能吸收大量的熱量，因此用于太空船、導(dǎo)彈火箭等，是重要的戰(zhàn)略原料。在地殼中的豐度為2.4?g/g[1]。鈹是目前確認(rèn)的有毒致癌元素，其鹵族化合物和氧化物都有很大的毒性。一般而言，可溶性的鈹毒性大，難溶性的鈹毒性小，靜脈注入時(shí)毒性最大，呼吸道次之，經(jīng)口或皮膚毒性最小。土壤中過高含量的鈹進(jìn)入植物體中形成磷酸鹽，導(dǎo)致植物缺磷而影響生長。煤和石油的開發(fā)利用是大氣中鈹污染的主要來源，目前地球大氣圈中每年的鈹進(jìn)入量在3000t以上，遠(yuǎn)高于該元素同期的工業(yè)生產(chǎn)總量（約500t），煤中鈹已對(duì)大氣環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重的影響。在美國5潔凈空氣修正案6（CAAA，1990）所列出的189種污染物中，包括鈹及其化合物。中國5大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)6（GB16297-1996）中，鈹及其化合物的最高允許排放濃度為0.012mg/m3，是所有11種無機(jī)元素中最低的[2]。因此，研究煤中鈹?shù)姆植假x存特征，無論對(duì)于煤地球化學(xué)基礎(chǔ)理論研究，還是煤炭的潔凈利用，都有非常重要的意義。

1 中國煤中鈹?shù)暮垦芯?/p>

趙繼堯等[3]統(tǒng)計(jì)中國1123個(gè)樣品中的鈹含量為0.1～6mg/kg，算術(shù)平均值為2mg/kg。白向飛[4]根據(jù)中國煤中資源數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)中國1018個(gè)樣品中鈹?shù)暮繛?～16mg/kg，按各聚煤期煤炭資源量加權(quán)求得的算術(shù)平均值為1.79mg/kg。如表1所示，唐修義等[5]通過對(duì)全國各成煤時(shí)代的煤樣品進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，得出鈹?shù)暮繛?.5～8mg/kg，算術(shù)平均值為1.9mg/kg。

2 煤中鈹?shù)馁x存狀態(tài)

目前有關(guān)煤中鈹?shù)馁x存狀態(tài)的報(bào)道很少，現(xiàn)在也還沒有直接方法用于研究煤中鈹?shù)馁x存狀態(tài)。Finkleman[6]把與有機(jī)質(zhì)締合列為鈹在煤中的最有可能的賦存狀態(tài)，但不能排除鈹與粘土礦物結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)室的浮沉實(shí)驗(yàn)中總是存在于相對(duì)密度輕的顆粒中，此外，鈹?shù)暮颗c灰分產(chǎn)率呈反比關(guān)系，早在1970年Eskenazy所做吸附實(shí)驗(yàn)表明：在pH為3～7的情況下，泥炭和煤中的羥基和羧基基團(tuán)能和溶液中的鈹離子產(chǎn)生離子交換；含羥基和羧基基團(tuán)多的腐殖組組分比含這些基團(tuán)少的半絲質(zhì)體能吸附更多的鈹。

張軍營[7]認(rèn)為在富含腐殖酸的低煤級(jí)煤中，鈹賦存在有機(jī)組分中。樊金串等[8]選取了山西西曲焦煤、河西肥煤、新白洞弱粘煤和挖金灣弱粘煤四種煤樣，作元素含量聚類分析，發(fā)現(xiàn)鈹在西曲煤中與灰分的相關(guān)性較好，而其他三種煤中的鈹表現(xiàn)出較好的有機(jī)親和性，這與鈹?shù)碾x子半徑小，與氧的結(jié)合能力強(qiáng)，易形成配陰離子有關(guān)。

在元素周期表上，鈹和鋁位于對(duì)角線上，鈹?shù)臉?biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)與鋁近似，鈹能在粘土礦物晶格上類質(zhì)同象取代鋁或被其吸附[7]，但Demir等根據(jù)因子分析結(jié)果認(rèn)為可能有少量的鈹與煤中后生硫化物共生。

3 煤中鈹?shù)姆植家?guī)律研究

中國不同成煤時(shí)代煤中鈹含量分布差異較小。相對(duì)而言，如表2所示早石炭世、早-中侏羅世及早第三紀(jì)煤中鈹含量較低，尤其是西北聚煤區(qū)早-中侏羅世煤中鈹含量較低，而華北、華南晚二疊世、晚三疊世、東北晚侏羅-早白堊世煤中鈹含量稍高[9]。

注：摘自白向飛等[9]。

4 煤中鈹?shù)臏y(cè)定方法

鈹有多種分析測(cè)試方法，主要有電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法、原子吸收分光光度法、熒光測(cè)定法和分光光度法。近幾年來，鈹?shù)姆治龇椒ㄓ辛艘恍┬碌倪M(jìn)展，新的試劑、新的方法不斷運(yùn)用。如離子交換熒光-流動(dòng)注射法、ICP-MS法等。

5 研究煤中鈹?shù)沫h(huán)境意義

接觸鈹及其化合物可致急性被病和慢性被病。自從1933年德國學(xué)者Weber首次報(bào)告急性鈹病，美國學(xué)者Hardy首次于1946年報(bào)告慢性鈹病以來，至1980年國外公開報(bào)道已登記的鈹病病例超過了一千例[10]。加強(qiáng)鈹防護(hù)，降低作業(yè)環(huán)境空氣中鈹濃度，不僅可以控制急性鈹病的發(fā)生，而且也能大部分控制典型和嚴(yán)重的慢性鈹病發(fā)生。鈹是環(huán)境污染物之一，我們要加大對(duì)鈹?shù)难芯浚员阌谌藗兞私忖敿盎衔锏目陀^規(guī)律和對(duì)人類生存環(huán)境的影響，從而減少鈹對(duì)環(huán)境污染程度。

6 結(jié)語

由于對(duì)煤中鈹?shù)难芯窟M(jìn)展緩慢，其作為有害元素對(duì)環(huán)境的污染是在所難免的，我國對(duì)鈹?shù)难芯坎粔蛏钊?，需要進(jìn)一步深化研究煤中鈹?shù)暮俊①x存狀態(tài)、成因、分析方法以及對(duì)環(huán)境的危害，為今后的合理利用和減輕環(huán)境危害提供科學(xué)依據(jù)，使我國在更大程度上的煤炭開發(fā)和利用過程中盡量減少對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]Wedepohl K H.1995.The composition of the continental crust. Geochim et Cosmochim Acta，59：1217-1232.

[2]GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[S].13.

[3]趙繼堯，唐修義等.中國煤中微量元素的豐度.中國煤田地質(zhì)，2002，14（增刊）：5-13.

[4]白向飛.中國煤中微量元素分布賦存特征及遷移規(guī)律試驗(yàn)研究[D].北京：煤炭科學(xué)研究總院，2003.

[5]唐修義，黃文輝等.中國煤中微量元素[M].北京：商務(wù)印書館，2004：85-89.

[6]Finkelman R B.Modes of occurrence of potentially hazardous elements in coal：levels of confidence[J].Fuel Process Technol，l994，39（01）：21-34.

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[8]樊金串等.煤中微量元素間依存關(guān)系的聚類分析[J].煤料化學(xué)學(xué)報(bào)，2000（02）.

[9]白向飛，李文華.中國煤中鈹?shù)姆植假x存特征研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32（02）.

[10]楊敏等.慢性鈹病的流行病學(xué)[J].冶金勞動(dòng)衛(wèi)生，1981，7（05）：298.