中国和美国14个不同煤煤阶煤中多环芳烃(PAHs)含量与风化之间的关系

中国和美国14个不同煤煤阶煤中多环芳烃（PAHs）含量与风化之间的关系

a 壳幔物质与环境重点实验室和地球与空间科学学院技术与中国，合肥，安徽，230026，中国

b黄土与第四纪地质国家重点实验室，地球所环境科学，中国科学院，西安，陕西710075伊利诺斯州地质调查局，伊利诺伊大学，伊利诺斯平原，61820，美国

2010年8月13日收到。修改稿收到2010年10月10日

摘要

16种多环芳烃（PAHs）的丰度在美国的优先名单环境保护局（美国环保署）已在中国和美国14煤的确定。样品的范围从褐煤，烟煤，无烟煤的行列，天然焦。索氏提取各煤进行了48小时的提取液对气相谱质谱分析质谱仪（GC-MS）。结果表明，总的PAH含量范围从0.31到57.6μg/g煤（干基）。不同煤阶，在烟煤的成熟度范围内的最高。高分子—量（HMW）中多环芳烃的低阶煤为主，但低分子量（LMW）多环芳烃在高煤阶煤占优势。低硫煤比硫较高的多环芳烃含量煤。它可能是通过增加硫连接的二硫键和多环芳烃之间的解释煤。此外，它

导致我们得出这样的结论：煤的多环芳烃含量可能是相关的沉积环境。

1.引言

许多研究表明，多环芳烃碳氢化合物（PAHs）是环境的免疫抑制污染物。多环芳烃，尤其是苯并（a）芘，不仅危害呼吸系统和免疫系统也引起细胞突变和癌症，包括肺癌和皮肤癌。以往的研究表明，他们可能有不利影响生化，生理，生态水平。一个总16种PAHs列为优先控制污染物联合美国环境保护局（美国环保署）。这些

煤的三维网络组成的浓缩的芳香和氢化芳族化合物，其中通过短烷基醚键的桥梁，连接，和硫醚键。多环芳烃是煤炭的一个组成部分结构。煤中多环芳烃的各种形式的可能影响人类，特别是在煤的燃烧室内的情况。为例如，低分子量（LMW）两种多环芳烃三环（如萘，苊，蒽）可以在大气温度和挥发排放到环境中。在工业生产过程中，PAH的罪煤可减少甚至中毒催化剂的活性炼油厂，使液体产品的不良特性（如变或显示的颜变化，气味，等。）。

多环芳烃已被报道在不同职级的煤，包括褐煤，次烟煤，烟煤，和无烟煤。然而，已经有

很少的煤中多环芳烃的丰度的影响因素不同煤阶和起源。在这项研究中，我们研究14中国和美国的煤，褐煤（样本包括3L1，L2，L3），和3种烟煤（样品B2，B3，B5）2天然焦（样品N1和N2）从淮南煤田，安徽省，中国，3高硫烟煤煤（样品B1，B4，B6）从地下矿井伊利诺斯西南部，美国，和1的新鲜无烟煤（样品A2）和2（风化无烟煤样品A1和A3）从在东部的盆地露天煤矿无烟煤

2.实验部分

2.1样品的制备

收集样本的通道从煤层和密封在奥德里奇广口玻璃瓶和软木螺丝帽。他们是空气干燥，研磨，和分裂之前获得了0.5公斤的一个代表性的部分。接近，最终，和其他化学分析，他们被粉碎< 200目和干燥（12小时）在干燥器。近似最终的分析，进行了以下的美国用于测试和社会（ASTM）标准程序（表1）。

表1。近因和最终的分析，14的中国美国煤

Sample		Cdaf(%)		Hdaf(%)		Ndaf(%)		Odaf(%)		St,d(%)		Ad(%)		H/Cb	O/Cc
L1	70.3		5.13		0.75		10.13		0.76		17.3		0.876		0.108
L2	71.9		4.60		0.95		8.56		0.52		13.8		0.768		0.089
L3	74.3		4.61		0.82		8.21		0.93		18.2		0.745		0.083
B1	81.3		4.47		0.92		4.37		2.73		14.5		0.660		0.040
B2	82.2		3.53		0.95		3.68		0.48		13.1		0.515		0.034
B3	84.7		3.47		0.56		3.11		0.63		6.94		0.492		0.028
B4	85.3		2.99		1.10		2.75		3.48		18.7		0.421		0.024
B5	88.6		3.28		1.56		1.42		1.15		10.5		0.444		0.012
B6	88.9		2.88		1.06		1.34		4.50		8.6		0.389		0.011
A1	89.7		2.78		0.49		1.32		0.43		14.25		0.372		0.011
A2	90.4		2.35		0.17		1.26		0.46		17.9		0.312		0.010
A3	90.6		2.08		0.84		1.02		0.85		11.6		0.275		0.008
N1	91.8		1.29		1.12		0.64		0.78		9.42		0.169		0.005
N2	93.2		1.03		1.01		0.87		0.59		7.4		0.133		0.007

A，灰分；D，在干燥的基础；ad，在空气干燥基；DAF，在干燥无灰基；St，总硫；%, wt %. H/Cb摩尔比。 O/Cc

摩尔比。

2.2化学品和材料。

硅胶（100-200）和氧化铝（青岛，中国）分别用180和250℃干燥，分别为12 h，然后停用3%水。硫酸钠（北京，中国）使用前在450℃干燥。二氯甲烷（DCM）和正己烷均hplcgrade，由默克公司。一种混合的内部标准溶液（4毫克/毫升）是从公司的。

2.3索氏提取法。

索氏提取法进行了每个样品的10克，200毫升二氯甲烷索提48小时。然后加入除硫。该提取物被转移到旋转蒸发器，并浓缩至1ml真空下。一个对正己烷2毫升总增加。然后集中＜2毫升的浓缩液中分离到的组分一柱谱（中性氧化铝/二氧化硅凝胶，1:2）。的第一部分是用25毫升己烷洗脱，和第二份为70毫升的二氯甲烷 /正己烷的混合物洗脱（30:70，V／V）。萘在第一馏分回收，和剩下的15个优先多环芳烃在第二部分。的馏分被减少到约5毫

升，取1毫升的在纯N2的条件下。已知量的内部标准被用来量化单个化合物。16多环芳烃呈线性响应，和他们的关系系数> 0.99。

2.4气相谱质谱仪(GC-MS).

16多环芳烃是缩写为萘（naph），苊烯（ACY），苊（ANA），芴（Flu），菲（phen），蒽（ANT），荧蒽(FLT)，芘（PYR），苯并（a）蒽BaA，苯并（b）荧蒽BbF，苯并 (k)荧蒽BKF，苯并（a）芘BaP，茚苯（1,2,3-cd）芘IPY，苯并（b）荧蒽BbF，屈CHR。

测定多环芳烃是与岛津进行配备一个aoc-20i模型2010气相谱-质谱联用仪自动注射器（岛津，日本），使用电子冲击模式（70 eV）在选择离子监测模式。在DB-5柱60m×0.25mm内径（0.25μm膜厚度）被使用。GC温度从60℃增加到200 ℃升温速率为5 ℃／min，以250 _℃升温速率为2 ℃／min，然后到290 ℃（持有20分钟）。氦作为载气。

2.5质量保证和质量控制。

领域的空白，实验室的空白，加标空白样品，并复制沿着田间样品。这不是分析空白发现的多环芳烃的检测污染研究。氘代多环芳烃作为替代标准。量化该化合物是使用外部执行五点的标准的校准曲线。检测限分别为由线性外推法从最低的数据点在校准曲线。它的范围从8到15个亿（PPB）的3的信号/噪声比峰面积的时候用，这取决于个人的多环芳烃的回收率载体68-95 %的范围内。

3.结果与讨论

3.1多环芳烃致癌性多环芳烃总量。

在14个选定的煤的16种多环芳烃化合物的丰度表2列出了。总金额从0.31变化到55.63μg/g干燥的基础上，以4.21μg/g的算术平均值褐煤，29.30μg/g烟煤，3.26μg/g无烟煤，和0.35μg/g天然焦。一共有8个16种多环芳烃，包括B[a]A,柯, B[b]F, B[k]F, B[a]P, IP,DB[a,h]A, 和 B[g,h,i]P，被视为潜在的致癌作用。16致癌性多环芳烃的总丰度0.04～30.05μg／g（表2）。最高浓度B[a]P，致癌的PAH通常有最低的清理标准之间的多环芳烃（约0.66μg/g住宅的土壤），3.57μg/g B2。的比例提取物中的致癌物质多环芳烃之间的10.5和72.1%（表2）。

表2.美国的14种煤中16种EPA优先多环芳烃的浓度 (μg/g)）

PAHs	L1	L2	L3	B1	B2	B3	B4	B5	B6	A1	A2	A3	N1	N2
Naph	0.31	0.25	0.52	1.31	2.69	4.04	2.14	2.53	1.03	0.53	0.82	0.41	0.11	0.08
Acy	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND
Acen	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	0.32	0.64	ND	ND	ND
Flu	0.17	0.12	0.44	1.23	1.15	2.23	1.31	3.14	0.62	0.27	1.13	0.54	0.03	0.06
Phen	0.24	0.26	0.35	2.08	3.13	6.56	3.38	5.26	1.57	0.51	0.23	0.34	0.07	0.08
Anth	ND	ND	0.22	ND	2.48	1.68	0.76	ND	0.44	ND	0.07	ND	ND	ND
Flan	0.21	0.22	0.32	ND	1.61.	3.53	1.45	1.33	0.85	ND	ND	0.07	0.07	0.03
Pyr	0.23	0.22	0.89	2.16	4.91	7.24	2.38	2.84	1.26	0.49	0.63	0.26	0.06	ND
B[a]Aa	0.33	0.52	0.59	1.39	2.78	5.92	3.08	1.78	0.75	ND	0.38	ND	ND	ND
Chrya	0.24	0.46	0.46	0.94	5.38	6.41	2.1	4.93	2.04	0.72	ND	ND	0.04	0.06
B[b]Fa	0.37	0.42	0.86	1.65	4.06	5.61	2.48	2.34	1.06	0.08	0.21	0.17	ND	ND
B[k]Fa	ND	ND	ND	ND	ND	2.71	1.26	1.46	0.74	ND	ND	ND	ND	ND
B[a]Pa	0.55	0.47	0.44	2.13	3.57	3.04	1.49	1.81	0.92	ND	0.17	0.18	ND	ND
IPa	0.23	0.69	0.36	1.41	1.32	1.50	1.04	0.28	ND	ND	0.09	ND	ND	ND
DB[a,h]Aa	ND	0.21	0.47	1.36	2.28	3.72	1.7	1.54	0.83	0.10	0.21	0.20	ND	ND
B[g,h,i]Pa	ND	ND	ND	ND	ND	1.44	0.98	2.23	ND	ND	ND	ND	ND	ND
total PAHs	2.88	3.84	5.92	15.66	35.36	55.63	25.55	31.47	12.11	3.02	4.58	2.17	0.38	0.31
total carcinogenic PAHs	1.72	2.77	3.18	8.88	19.39	30.35	14.13	16.37	6.34	0.9	1.06	0.55	0.04	0.06
total carcinogenic PAH/total PAHs (%)	59.7	72.1	53.7	56.7	54.8	54.6	55.3	52.0	52.4	29.8	23.1	25.3	10.5	19.4

潜在的致癌作用

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