張衛(wèi)國

摘要：醫(yī)學(xué)地質(zhì)主要研究地球上無機(jī)物（礦物、巖石、元素等）和有機(jī)物（微生物）對(duì)人類、動(dòng)植物的作用和影響。煤炭礦產(chǎn)的亂采濫挖，使礦物、巖石、元素由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，也廣泛的擴(kuò)散了有毒有害物質(zhì)對(duì)人類健康造成危害。醫(yī)學(xué)地質(zhì)在現(xiàn)今大環(huán)境下為醫(yī)學(xué)與生態(tài)學(xué)和環(huán)境學(xué)研究的結(jié)合提供了巨大的潛力，促進(jìn)了煤炭資源的科學(xué)合理利用。

關(guān)鍵詞：煤炭利用 煤成分 醫(yī)學(xué)地質(zhì) 潔凈煤技術(shù)

中圖分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0094-02

1 煤炭的有害成分及利用過程帶來的危害

煤作為一種工業(yè)燃料，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，從而給人類社會(huì)帶來了前所未有的巨大生產(chǎn)力，同時(shí)也推動(dòng)了工業(yè)的向前發(fā)展。然而在煤的開采、洗選、運(yùn)輸和利用過程中，煤中微量元素會(huì)發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，從而引發(fā)一系列的科學(xué)問題。從20世紀(jì)60年代末至今，煤中微量元素對(duì)環(huán)境可能造成的污染越來越受到重視，有害微量元素含量及其分布規(guī)律是目前地球化學(xué)研究的重點(diǎn)之一。煤中含有許多潛在有害微量元素，這些元素雖然在煤炭的燃燒、加工利用（如洗選）過程中，從煤中釋放遷移出來，從而對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類身體健康造成危害。

煤中的微量元素特別是其中的有害元素是煤炭開采出來以后的主要污染物，有的滲入土壤，降低土壤功能、污染水質(zhì)。用現(xiàn)有的分析技術(shù)手段可以從煤中檢測到66種元素，從煤樣品、燃煤產(chǎn)物和煤層氣樣品中檢測到86種元素（地殼中可供統(tǒng)計(jì)的元素共88種）。微量元素在煤里雖然含量很低，但是由于煤炭的開采量和利用量很大，從煤中釋放到環(huán)境中的有害元素可以長期累積，造成對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的危害?？茖W(xué)家們還十分關(guān)注煤炭在加工利用過程中微量元素的遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律，煤的開采利用過程正是空氣中有害元素的主要來源[1]。一些發(fā)達(dá)國家十分重視煤中有害微量元素對(duì)人類生產(chǎn)生活及生存環(huán)境的影響，隨著不斷對(duì)資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求，煤的微量元素地球化學(xué)研究更趨向于與環(huán)境評(píng)價(jià)相結(jié)合。目前由煤中微量元素導(dǎo)致空氣、水體和土壤受到污染，并危及植物和水生動(dòng)物的情況已有報(bào)道。在我國，曾經(jīng)報(bào)道過煤中微量元素直接影響人體健康的實(shí)例，如燃煤型氟中毒、燃煤型砷中毒和由于煤中硒含量超高引起的硒中毒。因此，搞清煤中有害微量元素的含量、賦存狀態(tài)和分布規(guī)律對(duì)于解決這些問題是必要的前期工作。

我國的煤炭開采的特點(diǎn)是粗放，開采粗放、管理粗放、回收粗放、加工利用粗放。礦區(qū)矸石山不僅占用土地，而且煤矸石風(fēng)化后，潮濕空氣和淋雨把一部分有機(jī)酸溶解，形成酸化淋溶水，隨雨水匯積，造成河水被污染。90%的礦井瓦斯被直接排放到大氣中（每年約為100億m3），導(dǎo)致大氣污染。

我國近80%的電力能源、供熱、民用燃料、70%的工業(yè)能源、60%的化工原料都來自煤炭，燃煤年排煙塵量占全國總排煙塵量的80%左右。原煤的直接燃燒導(dǎo)致大氣污染，酸雨覆蓋面積已占國土總面積的1/3；燃煤產(chǎn)生的煤渣到處堆放，占用耕地道路。

2 醫(yī)學(xué)地質(zhì)與煤炭利用的相關(guān)研究內(nèi)容

2.1醫(yī)學(xué)地質(zhì)研究內(nèi)容

醫(yī)學(xué)地質(zhì)研究詳細(xì)內(nèi)容包括：微量元素種類含量、大氣中的礦物灰塵、火山噴發(fā)物等對(duì)人類健康的影響；有機(jī)化合物的運(yùn)移、調(diào)節(jié)和集中對(duì)人類健康的危害；放射性元素、微生物等對(duì)人類健康的影響；元素和化合物的致癌作用等[2]。顯而易見，煤礦開采，燃煤帶來的對(duì)人類環(huán)境和健康的危害與醫(yī)學(xué)地質(zhì)研究的內(nèi)容有著密切的聯(lián)系。目前，我國煤礦矽肺病人數(shù)已達(dá)40萬，并且仍以每年8000人的速度增長；還有大量的礦井粉塵排入地面污染大氣。

2.2燃煤對(duì)人類健康的威脅

我國能源結(jié)構(gòu)決定了我國目前重要依靠煤炭資源作為工業(yè)燃料和發(fā)電燃料。在煤炭的燃燒利用過程中，幾乎同時(shí)伴隨著對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。煤中的部分元素在燃燒過程中氧化為有害物質(zhì)，進(jìn)入環(huán)境破壞生態(tài)平衡，威脅著人類的生存條件；部分有害物質(zhì)甚至可直接造成人體疾病[3]。中國部分地區(qū)燃煤引起的地方性氟中毒、砷中毒是嚴(yán)重危害人民身體健康的地方病，而燃煤污染型氟中毒是中國特有的氟中毒類型[4]。

2.3粉塵對(duì)人類健康的危害

在煤炭的開采、加工、運(yùn)輸和灰分處理過程中產(chǎn)生大量粉塵。眾所周知，某些類型的粉塵對(duì)環(huán)境和人類健康的危害已經(jīng)很長時(shí)間了。工作在大量煤粉塵中的礦工，肺部會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p傷。煤煙中的粉塵也是有害的，因?yàn)槿剂现械难趸韪街跓熿F微粒上形成酸，如果吸入這種微粒則會(huì)侵蝕肺部[5]。20世紀(jì)50年代，倫敦因密集的化學(xué)煙霧，就是由室內(nèi)燃煤取暖引起的。

2.4煤利用帶來的其他問題

人類的礦山開采活動(dòng)是導(dǎo)致克山病的主要原因，陜北患區(qū)大都只有煤礦及石油礦，金屬礦很少，克山病的高發(fā)與當(dāng)?shù)貛r性有一定相關(guān)性。克山病區(qū)分布在補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)的過渡帶，或者地下水徑流滯緩排泄不暢的地帶，病區(qū)飲水礦化度、硬度和主要離子都比非病區(qū)低，某些微量元素含量如Sr、Pb、F、Mo、Se均比非病區(qū)低，而腐殖酸和耗氧量則明顯增加[6]。

另外，煤中的微量元素汞由于流動(dòng)性和易揮發(fā)性成為控制起來最具有挑戰(zhàn)性的毒物之一；石棉的塵粒也是對(duì)人體有害的，人類吸入石棉塵粒會(huì)導(dǎo)致石棉病、肺部纖維病和肺癌[2]。

3 醫(yī)學(xué)地質(zhì)的發(fā)展對(duì)煤炭科學(xué)利用的促進(jìn)作用

人類社會(huì)發(fā)展到今日，環(huán)境污染、氣候異常日益凸顯，健康問題是人們的最關(guān)注的。醫(yī)學(xué)地質(zhì)這個(gè)古老而又年輕的課題在當(dāng)今大環(huán)境下為地學(xué)界與生態(tài)學(xué)和環(huán)境學(xué)界研究的結(jié)合提供了巨大的潛力。它可以幫助、調(diào)節(jié)和根除危害人類達(dá)數(shù)千年之久的潛在的環(huán)境健康問題。

由于我國個(gè)別地區(qū)由于落后的生產(chǎn)、生活方式，在煤炭開采、加工和利用過程中有害微量元素對(duì)人類的危害更加嚴(yán)重，后果不堪設(shè)想[7]。煤中有害元素可能通過的環(huán)境地球化學(xué)食物鏈對(duì)環(huán)境和人類健康造成影響，各種途徑的滲透，波及面廣，短期內(nèi)不易發(fā)覺。盡管我國大多數(shù)煤田和礦區(qū)煤中有害微量元素含量并不高，As、F、Se、U、Hg、Ge等元素在多數(shù)煤中含量很低，但在某些地質(zhì)條件下在煤中富集，造成危害。此外，我國煤田地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，有害微量元素的分布無規(guī)律不均勻，我國有些地區(qū)煤中也存在世界少見高含量的砷、氟、硒等有害元素[8]。因此，研究我國煤中有害微量元素分布特征、富集成因機(jī)制，及其對(duì)環(huán)境和人體健康的危害，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

醫(yī)學(xué)地質(zhì)研究了煤炭中多種微量元素礦物成分以及粉塵對(duì)人類健康的影響，醫(yī)學(xué)地質(zhì)著重解決的地方病多數(shù)與煤炭的利用有著密切的關(guān)系，使我們看到了煤炭不合理利用可能會(huì)帶來的嚴(yán)重后果；各種病因和致病機(jī)理的研究為煤炭科學(xué)合理利用提供了出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)。

4 煤炭科學(xué)利用的技術(shù)途徑

煤炭是我國能源安全供應(yīng)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要保障，當(dāng)前我國煤炭工業(yè)仍處于大量浪費(fèi)和粗放開發(fā)、簡洗加工、低效利用、污染環(huán)境和效益低下的狀況[9]。綜上可見，煤礦的不合理開采、不科學(xué)的利用給環(huán)境和人類健康都帶了巨大的危害。生產(chǎn)和消費(fèi)安全高效的潔凈能源是未來能源發(fā)展的趨勢(shì)。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是提高煤炭利用效率、降低污染物排放及改善對(duì)環(huán)境的影響是能源領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要技術(shù)途徑之一。

潔凈煤技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）燃燒前的加工轉(zhuǎn)化技術(shù)。包括先進(jìn)的洗選技術(shù)、煤氣化技術(shù)、煤層氣開發(fā)利用技術(shù)、廢煤處理技術(shù)、水煤漿的輸送技術(shù)等。（2）先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)。包括超臨界煤粉燃燒循環(huán)發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床燃燒發(fā)電技術(shù)、加壓流化床發(fā)電技術(shù)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、高效能外燃發(fā)電技術(shù)等。（3）煤燃燒后的脫硫、脫氮及污染控制技術(shù)。包括石灰/石膏法煙氣脫硫技術(shù)、煙氣除塵技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)等。（4）非傳統(tǒng)的煤基發(fā)電技術(shù)。包括先進(jìn)的煤基燃料電池發(fā)電技術(shù)、磁流體發(fā)電技術(shù)等[10]。提高入洗比率推廣使用潔凈煤、發(fā)展煤的液化和氣化尋求煤炭新出路、加強(qiáng)煤矸石的綜合利用是未來潔凈煤技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

我國應(yīng)大力發(fā)展?jié)崈裘簯?yīng)用技術(shù)，重視醫(yī)學(xué)地質(zhì)的發(fā)展，從煤的加工利用的各個(gè)環(huán)節(jié)，全方位節(jié)約資源、提高效率，從而使我國真正走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型可持續(xù)發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡英俊，蘇彩珠.煤中有害微量元素的研究狀況[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué)增刊，2005，15：138-140.

[2] 魏東巖.略論醫(yī)學(xué)地質(zhì)[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2003，25（1）：41-49.

[3] 諶天兵，武建軍，韓甲業(yè).燃煤污染現(xiàn)狀及其治理技術(shù)綜述[J].煤，2006，15（2）：1-4.

[4] 應(yīng)波，趙炳成.我國燃煤氟污染現(xiàn)狀及其防治措施的進(jìn)展[J].中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2005，6（4）：397-399.

[5] 藍(lán)曉梅.粉塵威脅著未來的煤炭利用[J].中國煤炭，1999，25（9）：43-44.

[6] 李成，王戰(zhàn).陜西克山病的構(gòu)造環(huán)境機(jī)理初探[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，31（4）：329-333.

[7] 李生盛.中國煤中有害微量元素研究中的問題及對(duì)策[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2006，34（1）：28-31.

[8] 唐修義，黃文輝.中國煤中微量元素[M].北京：商務(wù)印書館，2004.

[9] 梁占耀.煤炭資源開發(fā)利用中存在的問題、成因及對(duì)策[J].煤炭工程，2006（2）：55-57.

[10] 熊一權(quán).潔凈煤技術(shù)的應(yīng)用[J].節(jié)能環(huán)保技術(shù)，2006（2）：38-40.