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滇东北的昭通地区是我国“燃煤型氟中毒”的重病区。块煤和混煤(煤:拌煤黏土=7:3,重量比)按重量比1:1共同使用是该地区农村用煤的特点。尽管从20世纪70年代,昭通地区即开展了改炉改灶的氟中毒防治措施,但效果并不理想。本文通过对典型氟中毒区农户饮用水和粮食烘烤前后氟、硫、砷、硒含量的分析,以及居民室内空气S02浓度的测试,查明了昭通地区“燃煤”氟、硫、砷、硒污染的危害特性,并结合对农户日常川煤炭和拌煤黏土中氟、硫、砷、硒等元素释放规律的研究,探讨了煤和拌煤黏土各自对昭通地区“燃煤”氟、硫、砷、硒污染的影响程度。同时,在以上研究的基础上,通过系统实验,从污染源和污染介质两个方面提出了昭通地区“燃煤”污染防治的综合措施。为昭通地区“燃煤”污染治理,特别是氟中毒的防治提供了参考和依据。主要研究成果如下:
(1)在昭通氟中毒区,除了严重的“燃煤”氟污染外,还存在严重的硫污染和一定程度的砷、硒污染;这些污染中,“燃煤”氟、砷、硒污染的危害主要表现为对烘烤粮食的氟、砷、硒污染上;“燃煤”硫污染的危害主要表现为对室内空气的SO2污染;
(2)昭通氟中毒区未经烘烤的鲜玉米的氟、砷、硒含量,未经烘烤的鲜辣椒的砷、硒含量均在我国食品中有关限量的卫生标准内,但鲜辣椒的氟含量略微超出了我国“食品中氟允许量标准(GB4809-84)”;相较未经烘烤的鲜玉米、鲜辣椒,昭通氟中毒区烘烤后玉米、辣椒的氟、砷、硒含量均有不同程度的增加,并且烘烤辣椒氟、砷、硒等元素的增加量和增加幅度均高于烘烤玉米;烘烤后玉米的氟含量,以及烘烤辣椒的氟、硒含量均超出了我国食品中这些元素的限量卫生标准,但烘烤玉米、辣椒的砷含量仍在食品砷限量卫生标准范围内;这些污染物中,氟污染对人体的危害最为严重,砷污染可能与氟污染有较强的协同作用。烘烤后粮食增加的硒含量不仅对食用者无害,还可能带来了硒元素的有益补充;
(3)改炉改灶虽能够在一定程度上降低昭通地区居民室内S02污染,但并不能使之降低剑我国室内空气质量标准(GB/T18883—2002)范围内;
(4)不同类型煤炭,燃烧时的氟释放率不尽相同。但整体上,昭通地区农村用煤主要为低氟煤,这些煤炭日常使用中(900℃下)氟的释放率在90%左右;昭通地区拌煤黏土氟含量变化范围较大,既有300mg/kg左右的低氟拌煤黏土,也有3000mg/kg以上的高氟黏土,但无论哪种黏土,其在使用中(900℃下)氟的释放率均在90%以上;昭通氟中毒区农村用混煤(煤炭+拌煤黏土)燃烧时,其中煤炭氟的释放率要比其单独燃烧时降低10%-20%,混煤中拌煤黏士的氟释放率仅有70%左右;拌煤黏土是昭通地区“燃煤”氟污染的主要污染源,当拌煤黏土的氟含量超过1000mg/kg时,拌煤黏土对氟污染的“贡献率”大于60%;
(5)昭通地区农村用煤主要为中、高硫煤,中、低硒煤,煤炭燃烧时硫的释放率90%左右,硒释放率超过90%。煤炭是昭通地区“燃煤”硫、硒污染的主要污染源,煤炭对昭通地区“燃煤”硫污染的“贡献率”大于99%,对硒污染的“贡献率”大于97%;昭通地区煤炭以中、低砷煤为主,拌煤黏土的砷含量变化范嗣较大,既有2mg/kg的低砷土,也有60mg/kg左右的高砷土。但整体上,昭通地区煤炭、拌煤黏土、混煤使用时(900℃下)砷的释放率都较低,平均在30%以下,煤和拌煤黏十都是昭通地区“燃煤”砷污染的重要污染源;
(6)单纯使用块煤烘烤粮食时,仍会造成烘烤粮食的氟、砷、硒污染,但污染程度要小于使用“块煤和混煤”对烘烤粮食的污染,减少拌煤黏土用量,可以在一定程度上减轻烘烤粮食的氟、砷污染;
(7)添加适量的奥陶系白云质灰岩、奥陶系生石灰均可有效抑制混煤中氟、硫的释放。特别的,粉煤/拌煤黏土/奥陶系白云质灰岩按重量配比7:1:2混匀而成的“混煤”,9000C下其自身固氟率达到了82.33%,自身固硫率达到了71.77%,氟释放值仅有37.4mg/kg;
(8)烘干玉米、辣椒在敞口存放过程中,氟、砷、硒含量仍会有不同程度的增加,密封保存烘烤粮食是昭通地区“燃煤”污染防治中一项不容忽视的措施;脱皮能在一定程度上降低烘烤玉米的氟、砷、硒含量,也是降低昭通氟中毒区“燃煤”污染对人体危害的一项重要措施。