电厂燃煤产物中重金属元素的环境影响评价

摘要：结合实际情况，本文以山西两家电厂为实验对象，将电厂燃煤产物中的重金属元素对环境的相关影响进行了深入性的探究。通过专业的试验方式将燃煤产物中的砷、铜、锌和铅四种重金属元素进行综合测定。为研究工作提供可靠的理论基础。

关键词：燃煤产物；重金属元素；环境影响；污染因子

中图分类号：U465文献标识码： A

就当前情况来看，我国的发电方式仍旧以煤炭燃烧发电为主。煤炭发电为人们提供充足电量的同时，燃烧之后的煤炭产物对生态环境造成了严重的污染，尤其是锌、砷、铅和铜四种重金属元素对人体的危害甚大。由此可见，对电厂燃煤中金属元素进行系统性的测定是非常有必要的。

1.实验方法

1.1燃煤产物的收取和制作与准备

两家电厂位于山西省西南部，燃烧用煤直接从附近煤矿取用，值得说明的是，A厂用的是煤泥，即将煤泥加入煤中燃烧，数据中体现为两种原煤的平均值。B电厂采用技术是煤矸石掺入中煤，计算结果和A厂相同[1]。电厂中的灰尘来自于锅炉烟道和燃烧后的炉渣。相关参考标准详见DL / T567. 4 － 95。

1.2金属元素含量测评

原煤和燃煤产物中有四种最为常见的重金属元素，分别是铅、砷、锌和铜，本实验中测定方式采取等离子体质谱仪对燃烧物中的四种重金属元素进行含量测评。按照相关标准，本次测评实验采用0. 800 L / min的雾化气流速度进行车辆正向功率为以前二百瓦，冷气流速度为0.76/min ,实验中，将Ｒh和Ｒe进行内标处理[2]。四种重金属元素的含量如表1所示：

表1.燃煤产物以及燃煤中重金属元素含量

利用重金属元素质量平衡的相关理论，能够有效计算出燃煤产物中重金属元素相关数据。

1.3对产物中的重金属进行浸出实验

为了有效测量两家电厂中四种重金属对环境的破坏情况，采用燃烧物批浸溶的试验方法进行试验。水与燃烧产物混合比率为十比一，利用三种不同PH值的溶液当做浸溶液，分别为5，6.5，8.1；将这三种溶液放入瓶中、拧严，放在振荡器中。震荡环境相关数据分别是：121次/min,振幅为40毫米，试验持续震荡8.5小时，之后放置17小时。经过上述步骤以后，利用滤纸将混合液中的残渣过滤，得出滤液[3]。参照相关标准 对试验数据进行套计算。

2．对电厂燃煤产物相关评价方法

经过上述步骤的实验，经过系统性的计算，最终得出燃煤产物中的重金属对环境的破坏程度。本实验为了让实验数据变得更加公允，故采用分析燃煤产物中的综合因子评价法对其进行具体判定。实验计算数据参照上述浸溶实验室相关数据为基础。本实验在一定程度上采用看综合评价法进行评定，并根据实际情况，做出了一定的调整。

该公式中i指的是重金属元素，Ci是在标准大气环境中，重金属元素i的释放量，单位标准为，mg・m-3；C0i指的是第I种类元素的最大排放限值。根据上述公式中对试验结果进行计算，最后结果值越大，说明电厂燃煤产物对环境污染就越严重。其中，综合污染因子的计算公式为：

由上面的公式能够轻易看出，该综合污染因子在考虑了数据峰值的同时，对平均指标也进行了综合考虑。由于篇幅所限， 本文仅对燃煤产物中重金属含量对大气污染的情况进行综合测评。相关污染等级划分如表2所示。

表2.燃煤产物中重金属微量元素污染环境相关等级

综合污染因子 0―0.599 0.60―0.999 1.00―1.299 1.30―1.999 大于等于2.000

等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

相关评定 良好 轻微污染 轻度污染 中度污染 严重污染

3．电厂燃煤产物对大气环境影响的相关评价

3.1挥发测定

在表3中，列出了本次实验燃煤产物中重金属的具体含量，同时也将国家相关标准予以列出说明，由表3的数据可以轻易看出，AB两家电厂的四种对大气环境造成破坏的金属元素远超国家相关限额，在很大程度上也影响了飞灰与底灰两种含量的值[4]。

表3重金属元素含量和国家限额

经过专业测量与计算，AB两家电厂的原煤灰含量分别是22.47%和14.01%。结合相关数据，可以看出，烟量值为8.28通过守恒定律的相关计算，相关物质的富集率详见表4

表4.AB电厂燃煤产物相关挥发比率

砷的化学性质不稳定、遇热挥发。在900摄氏度以上的环境中就会出现逸散的现象，图表中的A电厂的锌元素超过国家相关标准3倍。砷元素也超过国家相关标准，两种重金属元素的挥发率在百分之六十以上。电厂B的情况也非常不乐观，多数元素的富集大于等于1。

3.2排放度测定

结合表3中的相关数据，可以清楚电厂燃煤产物中四种中重金属元素的排放详情。详见表5

表5 大气污染因子和重金属排放

从数据中可以发现，AB两家电厂排放物种的重金属元素锌、铜、铅的污染因子都大于1 。铜而对含量甚至达到了8. 98和10. 57。这两个数值均超国家相关标准。对大气环境在很大程度上造成了污染，虽然在表格中电厂A的铜元素挥发率没有B厂高，但挥发率却已经超过国家相关标准，从上述结果中可以得出这样的结论，两家电厂对大气污染等级均属于严重污染。

4．对水污染的相关评价

电厂燃煤产物对环境造成的污染已经成为不容忽视的问题。电厂燃煤物中重金属元素对人体造成了很严重的伤害。燃煤物中重金属元素存在于水中，时间久了，就会产生非常严重的污染。测定水环境中一般采取灰渣水溶性实验，来判定水中重金属元素迁移性的方法。

4.1金属元素浸溶率实验

上文提到，本次浸出实验分别采用不同PH值溶液来模拟降水情况，得出结果如表6，表7所示。

表6金属元素浸出量

表7 灰中金属浸出率

结合两个图标可以看出，由于砷元素含量不高的缘故，并没有高于最高限额。铜也是如此。但铅元素的浸出量却很大，比率也高，根本原因在于铅的富集率比较大，在PH小于7的溶液中容易发生浸出现象[5]。粉煤灰是碱性物质，在本次试验中浸泡溶液 pH也呈碱性，经过系统性的计算，金属元素对水污染的数值分别为4.26与3.39.根据污染环境等级来评定，评定结果为重度污染。

5．结论

（1）在发电厂进行燃烧煤的过程中，以上四种对人体有害的重金属元素又具有很强的挥发性，通过上面的实验数据可以看出，砷和锌的挥发性均在百分之六十以上。燃煤产物内的锌，铜和铅的污染因子均超过国家相关标准。其污染等级为严重污染。

（2）通过浸出实验可以得出重金属铅的浸溶率相对较高，这是因为铅元素的富集率大的原因造成的，通过实验得出，两家电厂对水环境造成了严重污染。

（3）利用综合污染因子评价方法，能够将燃煤物中的污染元素公允性的进行反映，为电厂燃煤产物中重金属等元素对环境污染的评价提供可靠依据。

参考文献：

[1]田采霞，郭保华，宋晓梅． 贮灰场粉煤灰中微量元素的浸泡试验研究［J］． 粉煤灰，2013( 05)1 21 ---123．

[2] 曹珊珊，吴光红，苏睿先． 模拟中性和酸性降雨及垃圾渗滤液浸泡粉煤灰及渣重金属浸出特征［J］． 环境科学，2011，(0 6) :1 831 ---1 836．

[3] 王帅杰，狄楠楠，王杰林，等． 煤中微量元素的环境效应［J］． 环境科学与技术，2010，( 10) : 179 ---182．

[4]张 彬，徐明厚，张军营，等．燃煤痕量元素的排放与控制［M］． 武汉: 湖北科学技术出版社，2012 （07）233---250.

[5]徐文东，曾荣树，叶大年． 电厂煤燃烧后元素硒的分布及对环境的贡献［J］． 环境科学，2010，( 02) 166 ---167．