发挥支撑作用 提升重金属监测水平

随着我国社会经济的发展,各个行业对重金属矿产的开发利用和矿产品的需求量快速增长。重金属资源作为国民经济发展的基础和重要组成部分,一方面为我国社会经济的快速发展作出了巨大的贡献,另一方面重金属资源开发利用带来了重金属的大量排放。根据第一次全国污染源普查结果,2007年全国废水中铅、汞、镉、铬、砷5种重金属排放量为897.3吨,另据估算,全国大气中铅、汞、镉、铬、砷5种重金属污染物排放量为9500吨。部分企业的偷排和超标排放、矿山的无序开采开发造成环境污染,甚至引发重金属环境污染事件,严重威胁生态环境安全和人体健康。据不完全统计,2005—2009年,全国发生重金属     

上海典型燃烧源铅和汞大气排放趋势分析

上海百年来快速的城市化进程导致资源能源的大量消耗,并向城市环境中排放了大量有毒有害污染物.为探寻上海典型燃烧源重金属大气排放历史及趋势,基于上海化石燃料(煤炭和汽油)的历史消耗量及其大气铅(Pb)和汞(Hg)的排放因子,估算了上海主要燃煤部门(燃煤电厂、工业部门和居民生活)和机动车燃油大气Pb和Hg的历史排放量.结果表明,1949~2015年间大气Pb和Hg的燃煤排放量随时间推进均呈现先增长后下降趋势,即1949年解放后快速增长的煤炭消耗和较少的烟尘控制措施使其排放量出现急剧地波动式增长,至20世纪80~90年达到高峰,此后上海采取了各种减排和控制措施,使得目前三大燃煤源的大气Pb和Hg排放量出现大幅度下降.1980~2015年间上海大气Hg的燃煤排放比例一直占据主导地位(87.5%~99.7%).含铅汽油自1997年完全退出上海市场之后,燃煤排放替代其成为大气Pb的主要贡献源(78.2%~83.5%),然而自2005年起随着汽油消耗的急速增长,汽油燃烧排放又成为其主要贡献源(55.5%~79.1%).     

重庆市燃煤电厂汞排放特征及排放量

以重庆市两种锅炉类型[循环流化床锅炉(CFB)和煤粉炉(PC)]的4个燃煤电厂为研究对象,分析不同规模电厂输入输出物料汞含量,探讨电厂中汞的来源和去向,研究重庆市典型燃煤电厂汞的排放特征,估算其大气汞排放量和排放因子.结果表明,4个电厂的汞主要来源为煤,入炉煤汞含量为(80.77±6.39)~(266.83±4.71)μg·kg-1.4个电厂排放的汞主要进入了固体废物,其中,CFB电厂中汞的去向主要是粉煤灰,而PC电厂汞的去向主要是脱硫石膏和粉煤灰.4个电厂的汞脱除率为72.89%~96.05%,CFB电厂高于PC电厂.4个电厂的大气汞排放因子(EF电、EF煤)分别为4.66~29.47μg·(k W·h)-1和8.55~71.77 mg·t-1,大气汞排放量为6.13~429.17 g·d-1.燃煤电厂的汞排放与煤中汞含量、锅炉类型、发电负荷、污控设备等因素有关.为控制电厂汞排放,需改善燃煤机组的能效,提高烟气净化设备的除汞效率,加强燃煤电厂的固体废物利用监管.     

燃煤电厂铅的迁移转化研究

采集我国6台有代表性电站锅炉的烟气以及燃煤、飞灰、底渣、脱硫石膏等样品,通过测试燃煤和燃煤副产物中铅含量以及烟气中铅的形态分布,考察了燃煤电厂铅的迁移转化规律及烟气常规污染物控制技术对大气铅排放的影响.结果表明,煤粉炉燃煤过程中,煤中铅释放强度高,平均释放率为97.11%;循环流化床锅炉铅的释放率相对较低,约为84.99%.锅炉出口烟气中铅主要为颗粒态铅(Pbp),比例高达86%~92%,并且与燃煤中氯含量具有正相关性.烟气污染物控制装置对大气铅具有协同脱除效果,尤其是除尘装置.静电除尘对铅的平均脱除效率为91.85%,布袋除尘为95.12%.石灰石-石膏湿法脱硫装置可脱除35.67%~77.81%铅,脱除效率主要与脱硫塔操作条件有关.燃煤中的铅经过燃烧和烟气污染物控制装置后,81.97%~90.18%转移到飞灰中,具有高富集性;脱硫石膏中的铅占3.94%~11.82%;只有1.75%~5.40%通过烟囱排入大气.     

燃煤电厂大气汞及其他痕量元素排放标准研究

为探究中国超低排放燃煤电厂汞及其他有害痕量元素未来标准制定的可行性及建议,综合比对了中国与欧盟、美国等发达国家燃煤电厂大气痕量元素排放标准限值,并基于燃煤电厂现场测试相关文献调研分析,系统地评估了中国燃煤电厂汞及其他9种典型痕量元素（砷、铅、硒、镉、铬、锑、钴、镍和锰）的排放现状.结果表明：与美国、欧盟、加拿大等发达国家相比,目前我国燃煤电厂大气污染物排放标准限定的痕量元素污染物种类较为单一（仅规定了烟气汞及其化合物排放限值,≤30μg/m³）且排放标准限值较为宽松;在全国燃煤电厂已普遍完成超低排放升级与改造的新形势下,现行的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）已难以起到对燃煤电厂大气汞及其他痕量元素排放控制的实际限制作用和对先进新技术的示范引领作用.作为世界上的最大燃煤消费国,中国燃煤电厂每年消耗煤炭占中国煤炭消费总量的一半左右,是国际社会和《关于汞的水俣公约》重点关注的排放源.因此,推动燃煤电厂大气汞排放标准限值的修订及其他有害痕量元素排放标准的制定,对于保护生态环境和公众健康及国际履约均具有较大的可行性及重要的现实意义.     

上海燃煤电厂大气汞排放初探

燃煤电厂是主要的人为汞排放源之一，也是上海城市范围内最大的大气汞排放点源。耗煤量、煤汞含量、燃烧装置的结构以及空气污染控制装置的协同除汞能力是影响燃煤电厂大气汞排放的主要因素。文章利用历年的统计数据和美国环境保护局的经验值筛选出汞排放的影响因子，粗略估算了上海燃煤电厂的大气汞年排放量，从空气污染控制装置的协同除汞效果．改进颗粒物控制装置、提高烟气脱硫系统的汞捕集能力、投加粉末状活性碳的除汞效果等方面，分析了空气污染控制装置的除汞效果及其改进方法。     

中国燃煤电厂汞的物质流向与汞排放研究

为研究中国燃煤电厂中汞的去向,基于2010年中国各省份燃煤中的汞含量、燃煤消耗量、燃煤电厂大气污染控制设备的安装比例以及粉煤灰、脱硫石膏的二次利用方式,计算了我国燃煤电厂2010年向大气、水体、土壤中排放汞的量.2010年我国电厂燃煤共输入汞271.7t (147.1~403.6t).煤炭在电厂燃烧一次排放到大气中的汞为101.3t (44.0~167.1t),进入燃煤副产物、水体的汞分别为167.4t (84.3~266.3t),3.0t (1.2~5.0t).燃煤副产物二次利用过程向大气排放的汞为32.7t (12.5~56.1t),进入土壤中的汞为58.6t (33.6~103.9t),还有76.1t (30.3~108.6t)汞留在了产品中.结果表明,粉煤灰用于水泥生产和粉煤灰制砖是副产物向大气中二次排放的重要源,分别占总二次排放量的81.7%和15.3%.     

中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测

汞污染已成为一个全球性的环境问题,我国是世界上大气汞排放量最大的国家,在批准《关于汞的水俣公约》之后,我国的汞污染控制面临严峻的挑战.燃煤部门是我国大气汞排放的第一大部门,也是履约的重点部门.本研究建立了我国燃煤部门2010年和2012年的大气汞排放清单,评估了"大气污染防治行动计划"("大气十条")对燃煤部门大气汞排放的协同控制效果.同时,使用情景分析法,对2020年和2030年燃煤部门的大气汞排放进行了预测,分析了未来不同控制措施的减排效果.结果表明,2010年中国燃煤电厂、燃煤工业锅炉和民用燃煤炉灶的大气汞排放量的最佳估计值分别为100.0、72.5和18.0 t."大气十条"的实施可使我国燃煤部门到2017年比2012年减少92.5 t的大气汞排放.能源结构的调整、洗煤比例的提高和除尘设备的升级改造对于大气汞的减排效果最显著.在最佳估计情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞排放量分别为128.5和80.0 t,与2010年相比分别降低了33%和58%;在最严格控制情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞的排放量分别为103.2和50.9 t,相较2010年分别下降了46%和73%.     

2011年中国钢铁行业典型有害重金属大气排放清单

根据中国钢铁工业年鉴等统计资料,采用排放因子法,对2011年我国钢铁行业生产活动导致的汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、铬(Cr)、镍(Ni)等6种有害重金属的大气排放及其分布特征进行了研究,并给出了分省区排放清单.结果表明,2011年中国钢铁行业汞、铅、镉、砷、铬、镍大气排放量分别约为18.8, 3745.8, 39.4, 132.2, 241.2, 105.3t;钢铁行业重金属大气排放集中在环渤海经济圈以及长三角地区,其中河北东部及中南部、山东中部等钢铁冶炼企业集中地区重金属大气排放强度较大;钢铁企业内部炼钢工艺对重金属大气排放贡献率较高,其中转炉工序对砷、铅排放贡献率较大,电炉工序对于镉、镍贡献率较大.     

某地燃煤电厂汞排放与国内外汞脱除技术分析

通过对某地区4个有代表性的燃煤电厂汞排放的数据分析,研究了国内燃煤电厂汞排放的一些特征,并同发达国家燃煤电厂汞排放和汞脱除的情况作了比较,分析了我国燃煤电厂在汞排放和汞脱除领域所存在的差距.在介绍了国内外燃煤电厂的主要汞脱除技术后,提出我国今后应加大对燃煤电厂汞脱除技术投入和研究的建议.     

2005年中国燃煤大气砷排放清单

燃煤排放的砷是引起大气环境污染和经济损失的重要痕量元素之一.对燃煤大气砷排放进行估算可以为砷排放法规政策的制定和选择适宜的燃煤砷污染控制技术提供依据.采用基于燃料消耗的排放因子法,按照经济部门、燃烧方式和除尘设施将燃煤排放源进行分类,根据各省区不同排放类型的煤炭消耗量和燃煤平均砷含量,建立了2005年中国燃煤大气砷排放清单. 2005年中国燃煤生产和消耗量分别为2 119.8和2 099.8 Mt.燃煤导致的大气砷排放总量估算约为1 564.4 t,其中排放量最大的省区是山东（144.4 t）,其次是湖南（141.1 t）、河北（108.5 t）、河南（77.7 t）、江苏（77.0 t）等,燃煤大气砷排放主要集中在中东部省区;绝大部分燃煤大气砷排放来自工业（818.8 t）和电力部门（303.4 t）,分别占燃煤大气砷排放总量的52.3%和19.4%;2005年中国燃煤排放的砷大约有375.5 t是以气态形式排放到大气中,占排放总量的24%.总体上,在全国范围内燃煤大气砷污染排放控制的重点是电力和工业部门;而对于新疆、甘肃、青海、贵州等地区,还应关注生活消费燃煤引起的砷中毒事件.     

褐煤与烟煤燃烧排放可吸入颗粒物的特性

分别对燃烧褐煤与烟煤两个电厂排放可吸入颗粒物的粒度分布、显微结构及重金属和多环芳烃在可吸入颗粒物中分布特征进行研究。研究表明:不同煤种燃烧排放可吸入颗粒物的形态都以球形颗粒为主,表面比较光滑,同原状飞灰相比,可吸入颗粒物以实心结构为主,多孔和空心结构较少;随着可吸入颗粒物粒径的减小,重金属和多环芳烃含量呈现逐渐增加的趋势;褐煤燃烧排放可吸入颗粒物中重金属总量要高于烟煤燃烧排放重金属总量,尤其是褐煤燃烧排放As含量明显高于烟煤燃烧排放As含量,原因是由于褐煤中As含量大于烟煤中As含量;褐煤燃烧排放可吸入颗粒物中多环芳烃总量要高于烟煤燃烧排放多环芳烃总量与煤种的挥发份有很大的关系。研究旨在为大气颗粒物的源识别、可吸入颗粒物的污染控制与资源综合等方面提供科学的依据。     

西安市工业燃煤汞排放清单

依据燃煤汞含量、燃煤汞排放因子和西安市工业行业燃煤消费量建立西安市燃煤大气汞排放清单。2003年西安市工业燃煤汞大气排放量为0.33t,热电厂、化学品制造和造纸业是燃煤汞大气排放的最主要行业,其中热电厂占42.0%。排放清单的建立为西安市制定燃煤大气汞污染调控措施和评价燃煤汞污染的环境风险提供了科学的基础依据。     

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

中国非燃煤大气汞排放量估算

本研究根据各种非燃煤大气汞排放源的活动水平和排放因子,估算了1995～2003年中国分省非燃煤大气汞的排放量。2003年中国非燃煤大气汞排放量为393t,比燃煤汞排放多137t。在非燃煤大气汞排放中,84%来自有色金属冶炼,其中锌冶炼、铅冶炼、铜冶炼和黄金冶炼分别占总排放的51%、18%、4%和11%。Hg0、Hg2+和HgP在中国非燃煤大气汞排放中所占比例分别为77%、18%和5%。中国非燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量超过30t?a-1的省区包括湖南、河南和云南,排放强度超过1t?km-2的省区包括上海、湖南、河南、辽宁和广东,这些地区的主要汞排放源为有色金属冶炼和生活垃圾焚烧。1995～2003年中国非燃煤大气汞排放的年均增长率为9%,其中生活垃圾焚烧排放的年均增长率最高,达到42%。     

中国大气汞排放变化的社会经济影响因素

基于投入产出模型,从生产和最终需求角度计算了1997~2017年中国大气汞排放量;并结合结构分解分析方法,定量分析了各种社会经济因素对大气汞排放变化的相对贡献.结果表明：生产端大气汞排放较多的行业主要是水泥、石灰和石膏制造业（135t）、有色金属冶炼及压延加工业（86t）等重工业;消费端对大气汞排放贡献较多的行业主要是建筑业（219t）、汽车制造业（16t）等.各种社会经济因素对不同排放源和不同行业的相对贡献存在差异.人均最终需求水平提高是大气汞排放增加的最大驱动因素,其中,有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业是其推动排放增加的主要行业.排放强度降低是大气汞排放减少的最大驱动因素,对有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业的减排贡献最大.生产结构、最终需求行业结构和最终需求类别结构变化导致大气汞排放略有增加,但1997~2017年间因这3种结构性因素变化而减少汞排放的排放源和行业数量增多.根据研究结果,本文从生产全过程管控、优化社会经济结构等角度提出相关政策建议.     

重庆大气汞人为排放及其预测

利用排放因子法和灰色预测法对重庆大气汞人为排放进行了研究. 重庆大气汞人为排放量从1997年的6.18 t增加到2008年的13.47 t. 重庆自1997年成为直辖市以来,大气汞排放量累计达99.76 t,年均增长率为9.82%,其中燃煤和水泥生产汞排放量分别达58.34和22.37 t. 以1997─2008年重庆大气汞人为排放数据为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)大气汞人为排放预测模型,预测了2009─2015年重庆大气汞排放趋势. 如果不采取控制措施,预计2015年重庆大气汞人为排放量约30.92 t,年均增长率将高达16.20%.      

燃煤电厂重金属排放与周边土壤中重金属污染特征及健康风险

为揭示燃煤电厂烟气中重金属排放对周边土壤环境的影响.以石家庄地区6座燃煤电厂为研究对象,测定了燃煤电厂烟囱入口烟气中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Ni这7种重金属元素,同时对电厂周边土壤中重金属含量进行了测试分析,并对其进行了源解析和健康风险评价.结果表明,各燃煤电厂烟气经过一系列烟气污染物控制措施净化后,烟气中不同重金属元素的排放量范围为0.11~6.32 mg ·（MW ·h）^-1,Cu、Cr和Ni是主要排放污染物.各电厂向大气环境中排放的7种重金属元素总量在33.56~275.71 kg ·a^-1之间.燃煤电厂周边表层土壤中Cr、Cu、Pb、Hg和Ni这5种重金属元素含量平均值均高于河北土壤背景值,且超出背景值1.16~2.32倍.电厂周边土壤中重金属含量与烟气中重金属排放量具有一定相关性.不同风向上土壤中重金属含量随距电厂距离的增大,呈现出先增大后逐渐减小趋势.源解析表明煤炭燃烧排放对电厂周边土壤重金属的贡献率最大,达到41.4%,其次为工业排放,占比为23.6%,交通运输排放占比为19.6%.总而言之,人为活动对土壤重金属富集起主导作用,约占84.6%.健康风险评估显示电厂周边土壤中重金属元素的健康风险整体处于可接受范围内.     

湘西汞矿区土壤中重金属的空间分布特征及其生态环境意义

采用HG-ICP-AES和ICP-MS法测定了湘西茶田汞矿区典型土壤剖面（远离矿口处的自然土壤剖面P₁、矿口附近的自然土壤剖面P₂和汞矿渣下覆土壤剖面P₃）不同层次的土壤及矿区的矿石、废矿和矿渣等环境样品中Hg及其它重金属的含量,在此基础上,结合富集系数法和相关分析等地统计学方法,探讨了汞矿区土壤中Hg等重金属的来源、分布及迁移特征.结果表明,Hg在P₁剖面中呈底层富集趋势,而在P₂、P₃剖面中均表现出明显的表层富集现象;P₂、P₃剖面土壤都遭受了Hg的污染,但P₃的污染更为严重,其土壤表层的Hg含量达到640 　μg·g^-1,剖面Hg平均含量为(76.74±171.71) 　μg·g^-1,Hg向下迁移的深度超过100 cm,分别高于P₂的6.5 　μg·g^-1、(2.74±1.90) 　μg·g^-1和40 cm;除成矿元素Hg污染严重外,矿区土壤中还存在着Cd、As、Pb、Zn的污染,且以Cd的污染较为严重;矿区土壤剖面中重金属的迁移能力为Hg>Cd>As>Zn ≈ Pb,并受元素在表土层的含量及土壤理化参数的影响.研究表明,矿区土壤剖面中重金属的来源、分布及迁移既受原生地质环境的影响,更与人类采选矿活动密切相关.