用煤造成的環(huán)境污染

煤是不潔凈能源，其造成的污染貫穿在開采、運輸、儲存和利用轉(zhuǎn)化的全過程。就開采而言，僅統(tǒng)配煤礦每年礦井酸性涌水約14億m3；采煤排放的CH4約占人類活動排放甲烷量的10％；CH4是一種重要的溫室效應(yīng)氣體。平原區(qū)地下每采萬噸煤平均地面陷落面積達(dá)2000m2，我國堆積的煤矸石已超過15億噸，占地86.71km2，矸石堆易自燃，會排放出大量污染氣體、液體。每年約有6億噸煤靠鐵路長途運輸，使用敞篷車造成約有300萬噸煤塵排放在鐵路沿線，造成污染。儲存煤不僅占去大面積土地，而且儲存時間長的煤在氧化、風(fēng)化作用下，煉焦煤會失去粘結(jié)性，煤堆會自燃，污染環(huán)境。此處僅涉及煤在燃燒利用中對環(huán)境的污染，尤其是大氣的污染。我國煤的利用以燃燒為主，約90.4％的煤用于發(fā)電、工業(yè)鍋爐、爐窯、民用爐灶和鐵路。由于燃燒技術(shù)落后，供煤不合理而造成煤的利用率低，浪費能源，污染環(huán)境，以致全國排放到大氣中80％的煙塵和90％的SO2來自燃煤。煤是由有機質(zhì)和無機質(zhì)構(gòu)成的，主要元素為C、H、O、N、S；工業(yè)分析內(nèi)容為固定碳、揮發(fā)成分、灰分和水分；顯微鏡下可區(qū)分出鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組三組有機顯微組分。煤在燃燒、利用過程中造成的污染物有煙塵、煙氣和爐渣。

　　煙塵含有由煤中礦物質(zhì)、伴生元素轉(zhuǎn)化來的飛灰和未燃燒的炭粒，1987年以來的統(tǒng)計，我國每年排放到大氣的煙塵量在1300多萬噸到1400多噸萬之間。每燃燒1噸煤會排放出6～11kg煙塵，1990年我國北方城市大氣中煙塵達(dá)475μg／m3，南方城市為268μg／m3，遠(yuǎn)超過世界衛(wèi)生組織發(fā)布的人體健康允許的含塵量60－90μg／m3和我國大氣一級標(biāo)準(zhǔn)150μg／m3。浙江某煤礦的空氣中的降塵，即＞10μm的懸浮微粒，其可燃物與不可燃物的比例為7：10，形成大量的煙塵。上海市大氣中懸浮顆粒物濃度已被列入世界污染最嚴(yán)重的十大城市之中。

　　煙氣含有SO2、CO2、CO、NOx、蒸氣以及多環(huán)芳烴等烴類化合物和其它有機化合物。其中CO2在大氣中含量增多會造成“溫室效應(yīng)”，使大氣變暖，破壞臭氧層。CO是窒息性氣體，量大時能在很短時間內(nèi)使人的大腦缺氧而死亡。已知在煉焦過程中排放煙氣中多環(huán)芳烴濃度大，焦?fàn)t工人患肺癌率高與之有關(guān)。如苯并芘為強致癌物，國際抗癌組織推薦的大氣中的濃度為0．1μg／100m3以下，我國不少城市仍超標(biāo)。

　　煤中硫在燃燒轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生SO2。我國中高硫煤和高硫分煤占煤總儲量的1／3，1989年我國排放到大氣中的SO2為1560萬噸，1989年全國城市SO2的平均濃度為105μg／m3，遠(yuǎn)超過我國大氣SO2一級標(biāo)準(zhǔn)20μg／m3。SO2對人類健康和植物的生長都有危害，它刺激粘膜，引起呼吸道疾病，能使植物枯死。我國用煤量在相當(dāng)長一段時期內(nèi)將繼續(xù)增長，若不及時采取有效治理措施，主要燃煤區(qū)的污染，特別是大氣的污染程度將要加劇。根據(jù)東南地區(qū)燃煤的SO2排放量的增長趨勢，預(yù)測從1990年到2000年將增長27％，從2000年到2020年增長50％。

　　SO2排放量大的山東、河南和湖南是由于用煤量大，而且煤的含硫量高；湖南的耗煤量并不多，但湖南煤的硫含量較高。SO2排放量增長速度快的省市依次為河南、山東、湖北、上海和江蘇。東南地區(qū)的煤電廠、鋼鐵廠和化工廠需要擴建并建設(shè)新廠。污染區(qū)將擴大并有可能成群、成線和成片出現(xiàn)。如上海、南通、蘇州與嘉興、長沙、湘潭和株洲趨于成群；上海則又與蘇州、鎮(zhèn)江、南京、馬鞍山成線；煤礦區(qū)與煤發(fā)電廠相結(jié)合則易污染成片，如魯西、蘇西北、河南永城、淮北，河南境內(nèi)的平頂山、鞏義、焦作和鄭州則易污染成片。

　　用煤排放到大氣中的SO2和NO2與水蒸氣化合生成硫酸和硝酸。這兩種酸與水分子結(jié)合生成硫酸霧，硫酸霧與煙塵接觸形成硫酸塵，與降水接觸成為酸雨。所謂酸雨，是指PH值小于5.6的雨水以及凍雨、雪、雹、露等大氣降水，它們使土壤酸化，妨礙植物生長；使水酸化影響水生生物的繁衍生息，當(dāng)然還會使建筑物受到腐蝕。酸雨在我國呈加速發(fā)展的趨勢。1985年的降酸雨面積約175Km2，1993年擴大為280Km2，1984年PH值小于4.5的重酸雨區(qū)僅為重慶、貴陽、長沙、萍鄉(xiāng)少數(shù)城市，到1993年除上述各所在省外還向鄂、桂、粵、閩、浙發(fā)展，重慶酸雨的PH值已低至3.0左右，長沙為2.85～4.4。目前華北主要開采含硫量較低的山西組煤，往深處采含硫量高的太原組煤時，SO2和酸雨污染面積和強度還會擴大。這已與北美和西北歐重酸雨區(qū)的PH值相近。美國1977年紐約州阿迪朗達(dá)克區(qū)219個湖泊已酸化無魚；原西德由于土壤酸化造成森林枯死面積占全國的34％。但他們發(fā)現(xiàn)得早，已采取措施控制SO2排放量，酸雨基本得到有限控制。

　　四季中因燃煤情況不同而污染程度有別，酸雨量也不同。美國紐約州和新英格蘭北部一半以上酸雨是6～9月，冬季強西北風(fēng)能迅速將有害氣體吹到大西洋去，而夏季雨水多，所以6～9月燒西部白堊紀(jì)低硫煤，其它月份燒東部石炭紀(jì)高硫煤。煤中砷燃燒時形成劇毒的As2O5進入大氣，在人體內(nèi)累積誘發(fā)癌癥，因此食品工業(yè)用煤的砷含量必須控制在8ppm以下。大氣中As2O5含量國內(nèi)外規(guī)定應(yīng)小于3μg／m3，水中應(yīng)小于50μg／m3，但某些燃煤電廠附近大氣中As2O5含量高達(dá)100μg／m3，滇東、黔西一些地方的晚二疊世龍?zhí)督M煤經(jīng)受后期熱液影響，砷的含量極高，貴州開陽、織金、興仁和興義燃煤造成砷中毒的人數(shù)以千計，僅興仁縣交樂鄉(xiāng)就有42人死亡；60年代湖南錫礦山冶煉銻過程中排出的含砷煙塵，加以爐渣露天堆放，污染了井水使308人中毒，6人死亡。

　　爐渣亦稱煤灰，主要由煤中礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來，含有害物質(zhì)。1982年全國排出的爐渣達(dá)1.7億噸，既占去大面積土地，所含有害物質(zhì)又對大氣、水域、地下水和土壤造成污染源。

　　經(jīng)濟發(fā)展應(yīng)與環(huán)境資源相互協(xié)調(diào)發(fā)展，不能以犧牲環(huán)境為代價來發(fā)展經(jīng)濟，因此如何有效地治理因用煤造成的環(huán)境污染就成為緊迫的研究任務(wù)，務(wù)使煤炭資源的開發(fā)利用與環(huán)境效益結(jié)合起來?！?/font>