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user: 3. 结果与讨论 3.1. 燃煤飞灰中砷含量 燃煤经过图2燃烧后的飞灰中砷的含量、各级飞灰的质量百分含量(各级飞灰的质量占每个试验中取到的飞灰总质量的百分含量)以及各级飞灰中砷的质量百分含量(各级飞灰上的砷的质量占每个试验中取到的飞灰中砷的总质量的百分含量)测定结果分别列于表3、表4和表5中。为直观、方便分析测定结果，绘制飞灰中砷的含量、飞灰的质量百分含量以及各级飞灰中砷的质量百分含量三个折线图(见图5、图6和图7所示。) Table 3 Arsenic content test results/μg/ 温度/℃ 1 2 3 4 5 6 7 F 600 2280 2499 2766 2711 3514 4012 4002 4014 700 2482 2501 2643 2936 3035 3480 3800 3965 800 2843 3007 2771 2758 3387 3694 4795 5022 900 2510 2629 2943 2793 3094 3385 4622 5386 1000 2750 2400 2691 2574 3399 4831 5489 5812 平均 2573 2607 2763 2754 3286 3880 4542 4840 表3. 砷含量试验结果/μg/g 注：1，2，3，4，5，6，7，F为1，2，3，4，5，6，7，8级。以下各表均同。 图5. 原煤各级飞灰中砷含量 Table 4 Test results of the percentage of fly ash mass test / 温度/℃ 1 2 3 4 5 6 7 F 600 7.45 8.25 9.96 26.11 25.79 14.03 5.47 2.77 700 6.48 7.95 8.33 21.41 22.99 19.79 8.98 5.29 800 10.36 11.62 15.79 24.99 18.90 11.64 4.32 1.76 900 13.52 11.48 9.31 16.24 22.66 16.41 6.17 3.84 1000 7.99 9.37 10.29 22.87 24.28 13.27 6.88 4.05 平均 9.16 9.73 10.74 22.32 22.92 15.03 6.36 3.54 表4. 飞灰质量百分含量试验结果/% 图6. 原煤各级飞灰质量百分含量 Table 5 Test results per cent of arseni 温度/℃ 1 2 3 4 5 6 7 F 600 5.02 6.57 8.49 22.68 29.63 17.31 6.81 3.77 700 5.26 6.35 7.25 20.39 22.51 22.09 10.04 6.51 800 9.37 11.02 14.05 21.61 21.09 13.62 6.77 3.13 900 10.72 9.88 9.05 15.09 22.07 18.39 9.03 6.44 1000 6.58 6.82 8.59 17.34 23.99 18.97 10.77 6.92 平均 7.39 8.13 9.49 19.42 23.86 18.08 8.68 5.35 表5. 砷百分含量试验结果/% 图7. 原煤各级飞灰中砷的质量百分含量 1) 表3及图5可以看出：粒径减小，飞灰中砷的含量增大。当煤飞灰粒径≥10.7 mm(前4级)时，煤飞灰中砷的含量的变化不大(其中最小值为600℃-1的2280 mg/g，最大值为700℃-2的2936 mg/g)，而当煤飞灰粒径 < 10.7 mm(后4级)时，煤飞灰中砷的含量的变化则比较明显(其中最小值为700℃-5的3035 mg/g，最大值为1000℃-F的5812 mg/g)。600℃~1000℃范围内，温度对≥3.4 mm的飞灰(前6级)中砷的含量影响不明显，但在<3.4 mm的飞灰中砷的含量随温度升高呈现明显上升趋势，说明高温有利于砷向小颗粒富集，这与陆晓华等研究煤灰中重金属含量后得出的结论 [ 18 ] 一致。 2) 从表4及图6可以看出：粒径变化对各级上飞灰的质量影响比较明显。呈单峰分布，峰值为25.79%。600℃~1000℃范围内，温度的影响则不明显。不同温度条件下，原煤燃烧产生的飞灰都主要集中在3.4~16.3 mm之间，即第4、5、6级，占总量的60.27%左右，其它五级不到40%。这三级的飞灰的百分含量平均值都>15%，而其它各级的百分含量平均值都<12%。 3) 从表5及图7可以看出：从各级飞灰中砷的质量来看，砷主要富集在粒径为3.4~16.3 mm的微粒上，即第4、5、6级，占总量的61.36%左右，其它五级不到40%。这三级的飞灰中砷的质量百分含量平均值都>17%，而其它各级的百分含量平均值均<10%。呈单峰分布，峰值为29.63%。 4) 直径在10 mm以上的可见尘粒，他们在静止的空气中可以很快地沉降下来。而直径小于1 mm尘粒将长期地飘浮与空气之中而难以沉降于地面 [ 19 ] 。由前人分析结论——Meij (1992年)等 [ 20 ] 分析认为砷在底灰中含量很少，绝大部分砷分布于飞灰中(>90%)，少量以气态分布于烟气中(<5%)，所以，燃用高砷煤后，煤中绝大部分砷富集在飞灰上，砷主要富集在粒径为3.4~16.3 mm的微粒上，且中>10 mm的微粒可以很快的沉降下来，介于1到10 mm之间的颗粒在排放到空气中之后，也有可能与其它颗粒或物质发生碰撞、凝聚等作用，粒径变大，沉降速度增加。 3.2. 高砷燃煤中As暴露模型健康风险评价 A D D i n h = c * InhR * EF * ED PEF * BW * AT (1) ADD drem = c * SA * CF * SL * ABS * EF * ED BW * AT (2) 一般而言，粒径10~30 mm的颗粒绝大部分沉积在鼻腔，5~10 mm的颗粒可进入气管和支气管，只有小于5 mm的颗粒才能进入到深部呼吸道和散布于肺泡上，尤其小于2.5 mm的颗粒，粒径小，可进入人体的下呼吸道，沉积在肺部，甚至穿过肺泡进入血液对人体有严重的危害 [ 21 ] 。根据表4燃煤飞灰中砷含量试验的结果，结合砷通过皮肤接触和吸入的日均暴露量计算公式，选取第二级(粒径大于35.1~24.1 mm)的平均值2607 mg/g和第七级(粒径小于3.4~2.5 mm)的平均值4542 mg/g作为飞灰中重金属的含量来计算。高砷燃煤使用地区平均海拔1100 m，属高海拔低纬度，高原亚热带湿润气候，全年降雨量平均1191 mm，农作物主要是玉米、辣椒，收割均在多雨少晴的贵州低温秋雨季节，很难自然干燥，多采用煤火烘烤方式干燥食品，致使食品砷大量富集；另外，当地群众有用煤取暖习惯，且每年取暖时间以90 d计 [ 18 ] 。 根据上面式(1)、式(2)，结合表4中砷含量试验结果的数据，可以计算出砷通过皮肤接触和吸入两种暴露途径致癌重金属的日均暴露量。其中，PET为排放因子，由于黔西南地区，使用高深燃煤直接取暖，飞灰中的砷完全暴露排出，故此值不参与计算。 计算结果得出， A D D i n h = 2566.1   mg / ( kg ⋅ d ) ； A D D drem = 85.42   mg / ( kg ⋅ d ) 。 魏羽佳等人经研究后得出结论 [ 22 ] ：通过呼吸含有高浓度砷的空气以及食用经高砷煤烘烤的食物成为砷中毒的主要途径。 砷是一种毒性较强的物质，砷的氧化物，三氧化二砷(俗称砒霜)是人们公认的致癌物和致死物。中毒剂量为10~50 mg，敏感者1.0 mg即可中毒，20 mg可致死。在正常情况下，成人每天摄入砷的总量为l00 mg左右，而每天排出的砷总量也大约l00 mg。但当摄入量超出l00 mg或高出几倍时，对人体就会产生严重危害 [ 23 ] 。可见使用高深燃煤直接取暖，通过吸入和皮肤接触砷的日均暴露量远远高于人体可承受的范围，会带来严重的地方性砷中毒。