关键词：煤炭；砷元素检测；标准方法浅析
引言
在综合分析国内外研究文献的基础上，对煤中砷的含量、赋存状态及成因类型的研究进展及存在的问题做了较详细的阐述。煤中砷的赋存形式复杂多样，无论在煤的无机态还是有机态中都找到砷的存在，对高砷煤中砷的有机亲和性的研究是今后砷赋存状态研究的主要方向；煤中砷的形成和富集，是不同时期多种地质因素叠加作用的结果，只是不同地区又有主次之分。
1重要性
煤炭是我国最重要的能源燃料，约占我国目前能源消费总量的70%。在煤炭开采、运输、洗选和燃烧等过程中都会产生砷，砷进入环境中，经过不断循环和富集，会对生态环境和人体健康造成严重的危害。现在砷污染越来越引起人们的重视，已成为一个公共环境卫生问题。明确规定有害元素砷的限量指标不超过80mg/kg。因此，研究煤炭中砷含量的检测方法，对科学评估煤炭中砷的迁入风险和保护环境安全具有重要意义。
2煤中有害元素
煤中含有许多潜在有害微量元素，这些元素在煤中含量看似微不足道，但是由于煤炭开采量和利用量很大，在煤炭的燃烧或者加工利用的过程中这些含量很低的元素就会从煤中释放出来，经过长期积累和运移，从而对环境和人类身体健康造成危害。对于煤中微量元素污染空气、水和土壤的报道在国内外屡见不鲜，例如煤中S、As、F、Hg等元素在燃煤过程中进入大气，构成大气污染物；煤以及燃烧产生的固体残渣中有害元素通过淋滤作用进入周围水体和土壤中；但是直接影响人类健康的实例是较少的，而我国是煤中微量元素伤害人体健康的最严重的国家，特别是煤中As、F、Se三种元素对人体造成的伤害，现在医学界已经把其定义为“煤烟型砷中毒”、“煤烟型氟中毒”和“煤烟型硒中毒”，并且已经引起了国内外广大学者的共同关注。
三种由于煤燃烧引起的流行病均发生在经济落后的山区居民家庭里，研究表明病区均使用的富含砷、氟或硒的燃料，且室内排烟尘条件极差。煤烟型砷中毒发现于贵州省，已经造成超过3000多里中毒事件，从1976-2003年间死亡265例。煤烟型硒中毒于1958-1963发现与我国湖北恩施地区，是我国煤烟型硒中毒最严重的地区，截至1987年已经发现477例患者。煤烟型氟中毒地方病流行区更广，到2008年我国因生活用煤，造成煤烟型氟中毒流行范围遍及13省（市、自治区）的199多个县，受威胁病区的人口约一千六百多万。由上可见，燃煤不仅仅是对空气和环境造成污染，更加危及我们人类健康，对于煤中有害元素的去除和排放控制刻不容缓。
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3检测方法原理分析
3.1仲裁法
GB/T3058—2008为煤中砷检测的仲裁方法，此方法中将煤样与艾氏卡试剂混合按以下程序灼烧:室温→500℃(1h)→800℃(3h)用盐酸溶解灼烧物，加入还原剂，将五价砷还原为三价砷，加入锌粒生成的氢气形成氢化砷气体，被碘溶液吸收氧化成砷酸。加入钼酸铵－硫酸肼溶液生成砷钼蓝，用分光光度计检测。
3.2出入境检验检疫行业标准
在SN/T2697—2010中，将煤样与微晶纤维素研磨混匀后压片，测量待测元素X射线荧光强度。根据待测元素强度与含量之间的定量关系，计算出待测元素含量。在SN/T3521—2013中将煤样经微波消解后，在稀硝酸介质中的五价砷。用硫脲－抗坏血酸还原为三价砷，用硼氢化钾作为还原剂，砷转变为氢化砷气体，于原子荧光光谱仪上检测荧光强度。根据待测元素强度与含量之间的定量关系，计算出待测元素含量。
3.3逐级化学提取试验进展
研究煤中砷的赋存状态的研究方法主要有：单组分分析法、多元统计法、化学元素分析法、浮沉实验法和微曲仪器分析法。近年来多采用逐级化学提取法应用于煤中微量元素赋存状态的研究。逐级化学提取法就是选择合适的化学试剂以及相对应的条件，将固体样品中的元素有选择地提取到特定的溶液中，然后测定溶液中该元素的含量，以此确定该元素在样品中的赋存状态，使得学者可以定量化研究元素的赋存状态。在任意一个煤样中，一种微量元素可以以多种赋存状态存在，同时，多种微量元素又可以以同一种赋存状态存在。目前，众多逐级化学提取法中还是以Tessier法最为常用。Tessier法最初被用于分析土壤和沉积物中的元素形态。后经改进逐渐用于研究煤中微量元素的赋存状态。燃烧后砷排放控制方法主要是依靠除尘系统。大量研究表明，煤在燃烧后，其中的砷主要以气相状态的As2O3形式存在，随着温度的降低，As2O3与飞灰发生复杂的反应，生成物可以附着在飞灰等细小颗粒的表面。根据这一规律，除尘器在捕集烟气中的飞灰颗粒物的同时也可以起到降低砷排放的作用。国内一些大型电厂的静电除尘器的除尘效率可达到97%-99%左右，其砷的捕获率为96%。因此，除尘器的飞灰捕集效率对燃煤砷排放的抑制作用十分重要。这种方法的优势在于除砷率高，而且是在已有设备上进行，操作便捷，可以作为砷排放控制的重要手段。
结语
综上，我国煤中砷的赋存状态的研究取得了一定的成果，但仍有许多问题无法解答。如黄铁矿中的砷以何种形式存在、含砷黄铁矿中的砷是什么结构等等，
直接分析煤中砷的赋存状态囿于测试方法、测试精度、仪器设备等原因，应用范围有限。目前常用的逐级化学提取法为煤中砷赋存状态提供了大量的信息，但是因为煤中砷赋存状态的多样，想要全面了解煤中砷的赋存状态，需要对该方法深入研究，达到快速、直接有效的分析各种形态的砷。
尽管不断控制煤炭消费总量，但煤炭作为我国煤炭主要能源的地位仍难改变。煤中的砷是一种挥发性较强的有害微量元素，进入到环境中的砷严重影响到人民的身体健康和经济持续发展，在重视煤中砷浓度的同时，应更加注重煤中砷赋存状态的研究，因为后者对环境的影响更为重要。
参考文献
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[2]陈萍，黄文辉，唐修义.我国煤中砷的含量赋存特征及对环境的影响[J].煤田地质与勘探，2002（03）：1-4.
[3]任德贻，赵峰华，代世峰等.煤的微量元素地球化学[M].北京：科学出版社，2006.
论文作者:申世伟
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：煤炭论文; 元素论文; 煤烟论文; 状态论文; 微量元素论文; 含量论文; 有害论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;