中国煤中氯的环境地球化学研究

摘要

氯是煤中含量较高的微量元素,在燃煤过程中氯大多挥发、释放到大气环境中。煤炭是世界上广泛使用的化石燃料。燃煤氯排放是大气中氯的主要来源之一,也是最重要的人为氯排放源。氯在大气对流层中具有很强的化学活性,能够破坏、分解臭氧和氢氧自由基,因而在全球气候变化中发挥着重要作用。煤中高含量的氯还会导致烟道和锅炉内壁的腐蚀。尽管氯是煤中常见的高含量的微量元素,但是,多种分析方法的循环验证测试表明,目前主要煤氯的分析方法可靠性和再现性较差,因而迫切需要一种快捷、准确的煤中氯含量的分析方法。
　　 煤炭是中国的主要能源,中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。因此中国煤炭的燃烧对大气氯的排放有重要影响。然而,目前缺乏关于中国煤中氯含量及其分布的系统研究。
　　 有鉴于此,本文研究了煤中氯的分析方法,继而利用该方法研究了中国煤中氯的含量及其分布。
　　 通过本文研究得出以下主要结论:
　　 1、建立了高温热水解消化、离子色谱测定煤中氯的方法。当样品煤1 g时,高温热水解的最佳条件为:温度1050℃,时间25 min,O2流速90 mLmin-1,吸收液15mL7.2mM Na2CO3和6.8mM NaHCO3混合溶液。离子色谱的流动相1.8mM Na2CO3和1.7mM NaHCO3混合溶液。此方法的检测限为0.072μg.g-1。在4个煤中分别加入土壤标准样品测定,结果溴的回收率在93.35％和108.54％之间,平均值为98.48％；分别测定8个煤样,每个样品重复测定6次,RSD在0.18-0.69％之间,平均值为0.41％。本方法的突出优点是:高温热水解处理样品后基质的简单性和容器表面的很小吸附性；在消化液中氯元素全部以氯离子形式存在,测定干扰小,并且检测限可通过提高样品的量而大大降低。这种方法简单、快速和精确,非常适合煤中氯的常规分析。
　　 2、通过在全国有计划的系统取样。统一采用本文研究的最有效的分析方法--高温热水解-离子色谱法来获得中国煤炭的平均氯含量。中国煤中氯含量呈对数正态分布,因此宜用其几何平均值237.6mg/kg来表征中国煤炭的平均氯含量,这为正确计算燃煤的氯排放通量并评价其环境影响提供了较准确的基础资料。
　　 3、统计分析表明,中国煤中氯含量与灰分呈弱负相关。
　　 4、在不同变质程度的煤中,煤炭氯含量由高到低依次为:烟煤、无烟煤、褐煤和亚烟煤。
　　 5、在不同成煤时代的煤中,煤炭氯含量由低到高依次为:早石炭世、第三纪、早侏罗纪、晚侏罗纪、中侏罗纪、晚二叠纪、早二叠纪、晚石炭纪、晚三叠纪和中石炭纪。
　　 6、在不同聚煤区的煤中,煤炭氯含量由高到低依次为:华北石炭二叠纪聚煤区、滇藏中新生代聚煤区、西北早中侏罗纪聚煤区、东北晚侏罗纪聚煤区和华南晚二叠纪聚煤区。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 氯的环境地球化学研究现状

1.1.1 氯的基本理化性质及健康效应

1.1.2 煤中氯的含量研究现状(唐修义和黄文辉等,2005)

1.1.3 煤中氯的赋存状态(唐修义和黄文辉等,2065)

1.1.4 煤中氯的来源(唐修义和黄文辉等,2005)

1.2 选题依据

第2章 样品与研究方法

2.1 样品采集

2.1.1 采样布点

2.1.2 煤样的采集及制备

2.2 样品氯含量的分析和质量保证

2.3 质量保证

第3章 煤中氯含量的分析方法研究

3.1 实验部分

3.1.1 仪器

3.1.2 试剂

3.1.3 样品和标准物质

3.1.4 步骤

3.1.5 校正曲线

3.1.6 样品分析

3.2 结果与讨论

3.2.1 高温热水解条件的优化

3.2.2 离子色谱图和高温热水解后氯赋存形态的研究

3.2.3 方法的检测限和定量限

3.2.4 准确性与精密度

3.3 小结

第4章 中国煤中氯的含量及其分布

4.1 煤中氯与灰分的关系研究

4.2 煤中氯的含量与变质程度的关系

4.3 煤中氯的含量与成煤时代的关系

4.4 不同聚煤区煤中氯含量的分布

4.5 各省、市、区的煤中氯含量的分布

4.6 中国商品煤氯含量

4.7 中国煤中氯含量的分布及平均氯含量

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 进一步工作的方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果